福建本地益智不同組織揮發油成分的GC-MS分析

摘 要：果實是益智的主要收獲部位，而莖稈、葉片和塊根通常都未被利用。為了充分利用這些資源，以福建本地益智鮮葉、莖稈、塊根和鮮果為材料，采用水蒸氣蒸餾法萃取其同一時間不同組織的揮發油，計算各組織揮發油的含量，并采用頂空進樣法和氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）技術對益智不同組織中揮發油成分進行分析。結果表明：福建本地益智不同組織均含有揮發油成分，其中塊根中揮發油含量最高，達0.22%，其次是葉片，莖最少。益智不同組織揮發油成分共檢出52種成分，發現烯烴類物質數量最多，其次是醇類，其中γ-松油烯、桃金娘醛、α-蒎烯、β-蒎烯、β-羅勒烯、對傘花烴等6種物質在益智所有組織中均為主要成分；與其他3種組織相比，果實中α-松油烯、檜烯、α-蛇麻烯和反式-β-萜品醇相對含量較高，α-香柑油烯、α-姜黃烯、β-倍半水芹烯等10種化合物未檢出；利用主成分分析將52個指標簡化為6個綜合指標，主成分綜合得分從高到低排序為葉片、莖、塊根、果實；根據F值的大小，發現益智果實與其他組織揮發油成分差異較大，其他3種組織間差異較小。

關鍵詞：益智；揮發性成分；GC-MS；主成分分析

中圖分類號：R932 文獻標志碼：A 文章編號：0253?2301（2024）07?0038?06

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.07.007

GC-MS Analysis of Volatile Oil Components in Different Fissues of Alpinia oxyphylla in FujianLIHe-ping，ZHANGShu-he，LINJiang-bo，DAIYi-min

（Institute of Subtropical Agriculture， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Zhangzhou， Fujian 363005， China）

Abstract： ThefruitofAlpinia oxyphyllawasthemainharvestedpart，whilethestalks，leavesandrootswereusuallynotused.Inordertomakefulluseoftheseresources，thefreshleaves，stalks，rootsandfreshfruitsofAlpiniaoxyphyllainFujianwereusedasthematerials.Then，thevolatileoilofdifferenttissuesatthesametimewasextractedbywatersteamdistillation，andthecontentofvolatileoilineachtissuewascalculated.ThevolatileoilcomponentsindifferenttissuesofAlpinia oxyphyllawereanalyzedbyhead-spaceinjectingmethodandgaschromatography-massspectrometry（GC-MS）.Theresultsshowedthat：differenttissuesofthelocalAlpiniaoxyphyllainFujiancontainedvolatileoilcomponents，amongwhichthecontentofvolatileoilinroottuberswasthehighest，reaching0.22%，followedbyleavesandtheleastinstems.Atotalof52componentsweredetectedfromthevolatileoilcomponentsindifferenttissuesofAlpinia oxyphylla.Itwasfoundthatthenumberofolefinswasthelargest，followedbyalcohols.Amongthem，γ-terpinene，myrtenal，α-pinene，β-pinene，β-ocimene?;andp-cyinenewereallthemaincomponentsinallthetissuesofAlpiniaoxyphylla.Comparedwiththeotherthreetissues，therelativecontentsofα-terpinene，sabinene，α-humuleneandtrans-β-terpineolinfruitswerehigher，whilethetencompoundssuchasα-bergamotene，α-curcumeneandβ-sesquiphellandrenewerenotdetected.Theprincipalcomponentanalysiswasusedtosimplify52indicatorsinto6aggregativeindicators.Thecomprehensivescoresofprincipalcomponentswererankedfromhightolowasleaves，stalks，rootsandfruits.AccordingtotheFvalue，itwasfoundthatthevolatileoilcomponentsinthefruitsofAlpiniaoxyphylla werequitedifferentfromthoseinothertissues，whilethedifferencesamongtheotherthreetissuesinAlpinia oxyphyllaweresmall.

Key words： Alpinia oxyphylla；Volatilecomponent；GC-MS；Principalcomponentanalysis（PCA）

益智Alpinia oxyphylla Miq.，別名益智仁、益智子，是姜科山姜屬植物，其果實是我國著名的四大南藥之一。益智原產于熱帶地區，廣泛分布于我國的海南、廣東、廣西、福建、云南等地[1?2]。益智含有獨特的香氣，味道辛辣苦澀，干燥成熟的果實可以入藥，在益智中發現的主要化合物有萜類、酚類和甾醇類，其中特色成分是萜類。藥典中記載，益智歸脾、腎經，具有益脾胃、調元氣、補腎虛的作用，常被作為助陽的溫補藥材[3?4]，臨床上已證明其具有增強記憶[5]、抗菌消炎[6]、抗心肌損傷[7]、抗高尿酸血癥[8]、神經保護和抗老年癡呆[9?10]等藥理作用。同時，益智也是多種中成藥、保健品、食品和調味品的重要原料，被認為是一種重要的藥食同源植物，具有廣泛的經濟和藥用價值。益智在民間有悠久的使用傳統，常用于藥膳、釀酒、袋泡茶、果脯、腌菜等，有開胃健脾、促進食欲、幫助消化的作用[11]。

益智全株各組織均具有獨特的香氣，但根據人們長期的用藥習慣，果實是益智的主要收獲部位，中藥名為益智仁，大多數研究者也是對其果實進行成分和藥理分析，對益智其他組織的研究較少。益智的莖稈、葉片和塊根的生物產量是果實的100倍以上，目前還未被利用，這些部位同樣含有不同量的藥用成分，如果這些部位能夠進行充分利用，將會產生較大的經濟價值。本研究以福建本地益智鮮葉、莖稈、塊根和鮮果為材料，以水蒸氣蒸餾法萃取其同一時間不同組織的揮發油，計算各組織揮發油的含量，并采用頂空進樣法和氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）技術對益智不同組織中揮發油成分進行分析，了解益智不同組織的揮發油成分，以期為益智的綜合利用提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料采自福建省漳州市漳浦縣大坪鄉南浦村的山上，為當地傳統種植品種，位于北緯24°13′50″，東經117°31′49″，采樣時間為2024年6月上旬。采集益智全株，帶回實驗室后分成塊根、莖、葉、果實等4種組織，每種組織3個重復。

1.2試驗方法

1.2.1揮發油的提取 分別稱取益智不同組織250g，搗碎后分別裝入揮發油提取器中，加入適量蒸餾水，用恒溫加熱器加熱提取約3h，至測定器中油量不再增加，靜置分層后收集揮發油，觀察顏色并計算得率。

1.2.2GC-MS條件 采用ThermoScientificTSQ9000三重四極桿氣相-質譜聯用儀、ThermoScientificTriPlus300頂空自動進樣器（美國賽默飛世爾科技公司）進行GC-MS分析。

頂空條件：載氣為高純N，爐溫90℃，腔溫2100℃，傳輸線溫度135℃，進樣口溫度250℃，平衡時間5min。

GC條件：載氣為高純He，色譜柱TG-5SilMS（30m×0.25mm，0.25μm）（美國賽默飛世爾科技公司）；程序升溫：50℃保持1min，以5℃·min?1升至280℃保持2min。流量1mL·min?1，分流比為20∶1。

MS條件：采用質譜全掃描模式采集信號，傳輸線溫度280℃，離子源溫度300℃，掃描范圍20～550amu。延遲3min，運行時間49min。

1.2.3GC-MS定性及定量分析 各組分質譜與NIST2017譜庫檢索和比對，選擇高匹配度的檢索結果，結合已有報道的化合物保留指數比較，確認化合物成分。從各離子相對豐度等方面進行比較，采用峰面積歸一法計算各成分相對百分含量。

1.2.4數據統計分析 采用DPS3.0、SPSS19.0軟件進行單因素由方差分析和主成分分析（principalcomponentsanalysis，PCA）。

2 結果與分析

2.1益智不同組織揮發油含量和外觀顏色

由表1可知，福建本地益智不同組織均含有揮發油成分，其中塊根中揮發油含量最高，達0.22%，其次是葉片，莖最少，只有0.112%。益智塊根的揮發油顏色為無色透明，果實和莖中的揮發油顏色為淡黃色，葉片中的揮發油顏色為黃綠色，根據各組織葉綠素分布情況，推測揮發油顏色差異可能由于葉綠素的含量差異造成。

2.2益智不同組織揮發油成分分析

通過檢索及核對質譜標準圖，從益智各組織中均檢測出含有揮發性成分，篩選相對含量大于0.1%的化合物進行統計，發現益智中含有揮發性成分52種，其中塊根中含有49種，莖中含有45種，葉片中含有42種，果實中含有41種，可見，塊根中含有的揮發性成分最多，果實中最少（表2）。對揮發性成分種類和數量進行統計（圖1），發現烯烴類物質數量最多，其次是醇類，可以看出果實中揮發性成分與其他部位基本一致。

由表2可知，益智果實中相對含量最高的5種揮發性化合物分別是γ-松油烯、桃金娘醛、β-蒎烯、β-羅勒烯和對傘花烴，占總揮發性物質含量64.11%，相對含量分別為29.82%、11.45%、10.71%、7.29%和4.84%；益智塊根中相對含量最高的5種揮發性化合物分別是γ-松油烯、對傘花烴、桃金娘醛、β-蒎烯和α-蒎烯，占總揮發性物質含量55.43%，相對含量分別為16.85%、16.53%、13.28%、5.09%和3.68%；益智莖中相對含量最高的5種揮發性化合物分別是對傘花烴、桃金娘醛、γ-松油烯、α-蒎烯和β-羅勒烯，占總揮發性物質含量52.89%，相對含量分別為24.96%、11.88%、7.05%、5.25%和3.75%；益智葉片中相對含量最高的5種揮發性化合物分別是桃金娘醛、β-蒎烯、（1R）-（-）-桃金娘烯醛、α-蒎烯和β-月桂烯，占總揮發性物質含量50.00%，相對含量分別為20.21%、13.40%、9.00%、4.85%和2.54%。通過益智不同部位揮發油成分分析，發現桃金娘醛、β-蒎烯含量在所有組織中排序均為前5，塊根和莖中相對含量最高的5種揮發性化合物與果實較為接近，均含有益智果實中的主要化合物，說明這些組織主要揮發性成分相似。

2.3各組織揮發油成分主成分分析

為進一步比較不同組織揮發油成分差異，以指紋圖譜中52個共有峰的峰面積為變量，標準化處理后，進行主成分分析，以特征值大于1為提取原則，提取了前6個主成分。由表3、圖1可知，提取主成分1的特征值為21.817，其貢獻率為41.955%；提取主成分2的特征值為14.95，貢獻率為28.75%；提取主成分3的特征值為7.194，貢獻率為13.835%；提取主成分4的特征值為2.943，貢獻率為5.659%；提取主成分5的特征值為1.925，貢獻率為3.701%；提取主成分6的特征值為1.211，貢獻率為2.329%。前6個主成分累積貢獻值達到96.229%，說明前6個主成分具有良好的代表性，能充分體現52個成分的基本特征值和主要信息，達到降維的目的。

使用SPSS19.0軟件進行主成分分析，各主成分因子得分與方差貢獻率乘積之和，得出益智不同組織中各類成分總因子得分值F，按照得分值F的大小評價各益智組織的質量。根據特征值可以得到6個主成分線性組合表達式，即F=0.4196F1+0.2875F2+0.1384F3+0.0566F4+0.0370F5+0.0233F6，式中，F為綜合得分，F1～F6為各主成分得分。由5個益智組織主成分因子得分和綜合得分（表4）可知，益智塊根得分最高，果實得分最低，主成分綜合得分從高到低排序為葉片、莖、塊根、果實，F值越接近，說明主成分差異越小，而F值相差越大，說明主成分差異越大，從4個組織的F值可以看出，塊根、莖和葉片的主成分差異較小，而果實的主成分與其他3種組織差異較大，說明益智果實與其他組織揮發油成分存在一定的差異。

3 討論與結論

揮發油作為益智的主要活性物質，其化學成分的組成及含量可以為益智不同部位組織的綜合利用提供科學依據。張文煥等[12]比較了水蒸氣蒸餾法和超臨界萃取法兩種提取工藝，結果發現兩種方法得到的益智果實揮發油成分基本相同，傳統的水蒸氣蒸餾法獲得的揮發油體積分數為0.7%～1.8%，超臨界萃取獲得的揮發油為3.64%，而對益智其他組織提取揮發油未見報道。本試驗提取益智各組織的揮發油，但不同組織揮發油中的揮發性成分含量較少，結果與其他研究者報道的提取量存在較大差異[11?13]，可能原因是采樣前天氣均為陰雨天、采樣部位、采樣季節和提取時間等因素有關，需要今后進行進一步的提取試驗。同時，本研究發現塊根和葉片中的揮發油比果實多，為今后益智的綜合利用提供了試驗依據。

GC-MS研究發現益智不同部位組織揮發油成分均以烯烴類及含氧衍生物為主，與前人[14?15]研究報道的益智果實中揮發油成分相似，共檢出52種成分（相對含量大于0.1%的化合物），其中γ-松油烯、桃金娘醛、α-蒎烯、β-蒎烯、β-羅勒烯、對傘花烴等6種物質在益智所有組織中均為主要成分，α-松油烯、檜烯、α-蛇麻烯和反式-β-萜品醇在果實中含量是其他組織的2倍以上，這幾種化合物均有特殊的香味，檜烯、α-蛇麻烯具有抗炎功效，α-松油烯和萜品醇主要用于制造香精和香料，而在益智果實中未檢出α-香柑油烯、α-姜黃烯、β-倍半水芹烯等10種化合物，α-香柑油烯是一個消炎較好的成分，α-姜黃烯有抗氧化、消炎、預防阿爾茨海默病等功效，β-倍半水芹烯的性質與姜烯相似，具有多種生物活性。可見，本研究對益智不同組織的揮發油成分進行分析，這對益智的綜合利用、深度開發和質量控制等具有較好的參考價值。

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（責任編輯：陳文靜）