不同產地生姜精油化學組分比較與分析

胡文杰，于宏，趙晨宏，朱恒

1(井岡山大學 生命科學學院，江西 吉安，343009)2(上饒市林業科學研究所，江西 上饒，334000)

生姜(ZingiberofficinaleRosc.)又名姜根、百辣云、勾裝指、因地辛等，是姜科姜屬多年生草本植物[1]。該植物廣泛分布于我國中部、東南部至西南部各省，生長于肥沃的亞熱帶潮濕土壤中。據史書記載，早在周秦時代我國就有種植、醫用和食用生姜的習慣[2]。作為一種藥食同源的香辛保健類植物，生姜既可以作為調味品添加到食品中用以改善其風味和感官品質，又可以作為傳統的中藥材對人體起到活血化瘀[3]、降血脂[4]、抗菌[5-6]、抗腫瘤[7-8]、抗氧化[9-10]、抗炎[11-12]等保健的功效，因而常常用于藥品、食品、化妝品等行業。

目前，國內外對生姜的研究主要集中于生姜的化學組成[13-14]、毒性[15-16]、生物活性[17-18]等方面，雖然生姜精油中的化學成分早有研究，但是不同產地生姜精油組分及含量的變化鮮見報道，加上生姜精油成分復雜，產地分散，受生長環境等的影響，易造成產品品質的差異。本研究以6個不同產地生姜為研究對象，采用水蒸氣蒸餾法提取其精油，利用氣相色譜-質譜聯用技術分析精油組分，比較6個產地生姜精油組成及含量的變化，旨在為生姜這一傳統中藥材和調味香辛料開發成高附加值的產品提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取無病蟲害的新鮮成熟生姜為原料，經洗凈、晾干、切成薄片，用水蒸氣蒸餾法提取得生姜精油。

表1 生姜樣品產地Table 1 The origin information of Zingiber officinale

1.2 生姜精油的提取

稱取100 g生姜，切成薄片，置于1 000 mL圓底燒瓶中，加入適量的蒸餾水，加熱蒸餾5 h，收集精油，用無水硫酸鈉脫水，即得到生姜精油供試品溶液。

1.3 儀器及分析條件

氣相色譜-質譜聯用儀(GCMS-QP2020型)，日本SHIMADAZU公司；色譜條件：SH-RXI-5SILMS型色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序：起始柱溫80 ℃，保持2 min；以8 ℃/min升至160 ℃，保持0 min；以8 ℃/min升至250 ℃，保持2 min；載氣He，流速1.0 mL/min；進樣量1.0 μL，進樣分流比1∶20。

MS條件：EI離子源溫度200 ℃，連接線溫度230 ℃，掃描范圍50～600(m/z)。

1.4 分析方法

結合保留時間和質譜數據，利用NIST質譜庫對質譜圖進行檢索，并參考相關文獻對精油的化學成分進行鑒定。

2 結果與分析

2.1 6個產地生姜精油的含油率

采用水蒸氣蒸餾法提取6個產地生姜的精油，結果發現，不同產地生姜的精油含量存在差異，其中云南紅河的生姜精油含量最高，山東昌邑含油量較低，各產地生姜精油提取率排序為：云南紅河(1.27%)>福建長汀(1.13%)>四川眉山(1.08%)>江西吉安(1.05%)>湖南汝城(0.98%)>山東昌邑(0.73%)。

2.2 6個不同產地生姜精油成分分析

6個不同產地生姜精油經氣相色譜-質譜聯用技術檢測得到總離子流色譜圖(圖1)，其結果采用 Nist 8.0 進行檢索后結合保留指數進行對比對其定性，采用面積歸一化法計算各成分相對百分含量，結果如表2所示。

由表2可知，從湖南汝城、江西吉安、四川眉山、山東昌邑、福建長汀、云南紅河產生姜精油中共鑒定出46種化合物，其中烴類21種、醇類17 種、醛類2 種、酯類3種、酮類1種、苯系物類1種和其他類1種。從湖南汝城產生姜精油中共鑒定出28 種化合物，占精油總相對百分含量的98.50%，江西吉安產生姜精油中鑒定出28種化合物，占精油總相對百分含量的98.14%，四川眉山產生姜精油中鑒定出28種，占精油總相對百分含量的98.05%，山東昌邑產生姜精油中鑒定出27種，占精油總相對百分含量的96.17%，福建長汀產生姜精油中鑒定出29種，占精油總相對百分含量的99.03%，云南紅河產生姜精油中鑒定出28種，占精油總相對百分含量的97.12%。由表3 可知，同一品種不同產地的生姜精油中化合物種類及相對含量間存在差異。此外，湖南汝城和山東昌邑兩地產的生姜精油中相對百分含量最高的成分均是(-)-姜烯，相對百分含量分別為13.13%和16.16%；江西吉安和福建長汀兩地產的生姜精油中相對百分含量最高的成分均是(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛，相對百分含量分別為11.54%和13.36%；而四川眉山產的生姜精油相對百分含量最高的成分為β-水芹烯(14.94%)，云南紅河為(1α,2α,5α)-2-甲基-5-(1-甲基乙基)雙環[3.1.0]己烷-2-醇(15.22%)。因此，同一品種不同產地的生姜精油中化合物最高成分及相對百分含量也存在一定的差異。

a-湖南汝城;b-江西吉安;c-四川眉山;d-山東昌邑;e-福建長汀;f-云南紅河圖1 6個不同產地生姜精油氣相色譜-質譜總離子流色譜圖Fig.1 Total ion current chromatogram of GC/MS of essential oil of Zingiber officinale from six different regions

表2 不同產地生姜精油成分及其含量Table 2 The chemical constituents and their content of essential oil of Zingiber officinale from different regions

續表2

表3 不同產地生姜精油成分類別及相對含量Table 3 Categories and relative content of essential oil composition of Zingiber officinale from different regions

2.3 6個產地生姜精油特征成分及含量分析

6個不同產地生姜精油均含有(1R)-α-蒎烯、2,2-二甲基-3-亞甲基二環[2.2.1]庚烷、β-月桂烯、β-可巴烯、(-)-姜烯、β-紅沒藥烯、β-倍半水芹烯、7-表-順-水合倍半香檜烯、α-松油醇、反式-橙花叔醇、α-紅沒藥醇、α-菖蒲醇、紅沒藥醇、(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、(E) -3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛 15種化合物。該共有化合物分別占湖南汝城、江西吉安、四川眉山、山東昌邑、福建長汀、云南紅河產生姜精油總相對百分分含量的54.73%、57.63%、59.11%、65.46%、60.17%、62.07%，含量存在一定差異。其中湖南汝城產生姜精油特有成分為甘香烯、異龍腦，占精油總相對百分含量的2.93%，江西吉安產生姜精油特有成分α-姜黃烯，占精油總相對百分含量的2.43%，山東昌邑產生姜精油特有成分2-蒈烯、7-表-反-水合倍半香檜烯、藍桉醇、橙花叔醇，占精油總相對百分含量的3.96%，福建長汀產生姜精油特有成分檸檬烯，占精油總相對百分含量的1.85%，四川眉山和云南紅河產的生姜精油中尚未檢測到特有成分。共有成分種類表明，6 個不同產地的生姜精油成分具有一定相似性，而共有成分含量差異和特有成分表明，6 個不同產地的生姜精油成分具有一定差異。

3 討論

經氣相色譜-質譜聯用技術測定結果顯示，6個不同產地生姜精油中成分多為烴類、醇類、醛類等化合物，而以烯烴類為主。現代醫學研究證實，生姜具有保肝利膽、健胃止吐、促進血液循壞等功效。其中(-)-姜烯、β-紅沒藥烯、β-倍半水芹烯等成分都具有一定的藥理活性。(-)-姜烯具有抗病毒、抗潰瘍等多種活性[19]；β-紅沒藥烯有類似香油的氣味，可以作為食用香精和日化香精等作用[20]；β-倍半水芹烯具抗病毒、抗潰瘍和抗生育等藥理活性[19]。由于生姜精油化學成分較多，活性較強，因此，從中尋找一些化學成分作為新的藥物開發有待于進一步研究。

本研究中6 個不同產地生姜精油的化學成分及含量與前人的研究結果有一定的差異，如鹿浩志等[21]報道來鳳生姜揮發油的主要成分是α-姜烯、β-倍半水芹烯、α-法尼烯、α-姜黃烯等；徐宗季等[22]分析的南京產生姜揮發油主要成分為姜酮、姜烯、2-甲基-2-戊烯醛、β-欖香烯、羅漢柏烯等。而本研究生姜精油中的主要成分為(-)-姜烯、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、β-水芹烯、(1α,2α,5α)-2-甲基-5-(1-甲基乙基)雙環[3.1.0]己烷-2-醇等，導致以上這些差異的原因可能是：(1)采收時間的不同；(2)生姜產地不同；(3)提取條件、方法的不同以及儀器設備檢測靈敏度差異等，具體是哪種情況或哪些情況造成的有待于進一步研究。本研究對不同產地生姜精油成分進行比較與分析，旨在為生姜在中藥資源開發的利用提供一定的理論依據，為新藥開發提供物質基礎。