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草果不同栽培品種揮發性成分的GC-MS分析

發布時間:2020-01-04所屬分類:農業論文瀏覽:1

摘要:采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜分析草果果實的揮發性成分。8個栽培品種共檢測出88種揮發性成分,其中共有成分26種。共有組分中含量高的成分是:-檸檬醛、順式-2-癸烯醛、桉樹腦、反式-2-十二烯醛、-檸檬醛、-乙基苯乙醛、反式橙花叔醇、-松油醇。

  摘要:采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜分析草果果實的揮發性成分。8個栽培品種共檢測出88種揮發性成分,其中共有成分26種。共有組分中含量高的成分是:α-檸檬醛、順式-2-癸烯醛、桉樹腦、反式-2-十二烯醛、β-檸檬醛、α-乙基苯乙醛、反式橙花叔醇、α-松油醇。雖然不同草果栽培品種揮發性成分存在差異,但其主要成分相同,因此,在草果優良品種選育中,主要考慮其果實的生物產量。

草果不同栽培品種揮發性成分的GC-MS分析

  關鍵詞:草果;揮發油;氣相色譜-質譜法(GC-MS);化學成分

  草果(AmomumtsaokoCrevostetLem),又稱草豆蔻,為姜科(Zingiberaceae)豆蔻屬(AmomumL)植物。草果因其果實具有香辛氣息,為藥食兩用植物。我國草果主產于云南、貴州、廣西等省區,云南又以金平、河口、屏邊、麻栗坡、馬關等地產量較大,馬關縣因栽培草果歷史長,被評為中國“草果之鄉”。草果果實中含有蛋白質、氨基酸、糖類、有機酸、酚類、鞣質、黃酮、皂苷、蒽醌、香豆素、甾體、萜類、內酯、強心苷、油脂、花青素、揮發油等多種化學成分[1],具有燥濕溫中、截瘧祛痰、瘟疫發熱、消食化亂之功效、可以治療寒濕內阻,胺腹脹痛,痞滿嘔吐,瘧疾寒熱,瘟疫發熱等病癥[2],F代研究表明,草果揮發油中含有桉油精、香葉醇、檸檬醛等化學成分,是草果中的主要有效成分,具有抗真菌、細菌的作用[3-4],抗癌[5]、清除DPPH自由基的作用[6],廣泛應用于醫藥和香料工業[7]。目前,國內外學者對不同地區草果揮發油的含量及組分進行了廣泛的研究[8-9],但對同一地區不同栽培品揮發性成分的研究未見報道。本研究采用頂空固相微萃取、氣相色譜-質譜法(GC-MS)對文山地區8個草果栽培種的揮發性成分及含量進行了研究,以期為草果優良品種的選育提供參考依據。

  1材料與方法

  1.1材料

  2015年10月10日,在云南省文山州麻栗坡縣下金廠鄉小新沖村采集8個草果栽培品種,根據《中國植物志》鑒定為姜科、豆蔻屬、草果的果實。不同栽培品種在果實的形態、果長、果寬、平均單果重等方面各不相同(見表1)。

  1.2儀器與設備

  ALC210.3型電子天平(德國賽多利斯(Sartorius)集團);FW100型高速萬能粉碎機(天津市泰斯特儀器有限公司);PDMS/DVB萃取頭(美國Supelco公司);HP5890/HP5973氣相色譜-質譜聯用儀(美國惠普公司)。

  1.3方法

  1.3.1材料處理

  將采集的新鮮草果放置于恒溫干燥箱中50℃烤干,用高速萬能粉碎機把烤干的草果粉碎后備用。

  1.3.2頂空固相微萃取

  用電子天平稱取1.0g粉碎后干燥草果粉裝入萃取瓶后密封,70℃水浴加熱10min,室溫下插入美國Supelco公司的PDMS/DVB萃取頭,萃取30min后取出,插入GC-MS進樣口解吸3min后進行GCMS分析。

  1.3.3色譜條件

  色譜柱:DB-5msUI(30m×0.25mm×0.25μm);升溫程序:50℃保持1min,以4℃/min升至165℃保持1min;以25℃/min升至280℃保持3min;柱流速1.0mL/min;進樣口溫度:250℃;分流100∶1。

  1.3.4質譜條件

  EI離子源;傳輸線溫度:280℃;離子源溫度:230℃;溶劑切除時間:0min;電子倍增器能量:70eV;采集方式:SCAN(全掃描);m/z:40-800。

  2結果與分析

  按上述實驗條件測定,8個草果栽培品種揮發油成分氣相色譜總離子流見圖1。用標準質譜數據庫NIST98進行匹配對照解析,采用峰面積歸一化法計算相對百分含量。8個草果品種揮發油的成分及相對含量的GC-MS分析結果見表2。

  從表2中可以看出,每個草果栽培品種檢測出50種揮發性成分,8個品種共檢測出88種揮發性成分,其中共有成分26種(表2中化合物名稱這一欄中左上角帶“*”號的組分),非共有成分62種,說明不同栽培品種草果揮發性成分復雜。共有組分中含量高的成分是:α-檸檬醛(22.12%,15.49%)、順式-2-癸烯醛(20.97%,12.19%)、桉樹腦(15.22%,8.70%),反式-2-十二烯醛(12.51%,8.71%)、β-檸檬醛(11.14%,7.34%)、α-乙基苯乙醛(11.04%,8.13%)、反式橙花叔醇(5.99%,2.47%)、香葉醇(3.79%,1.08%)、α-松油醇(3.32%,1.83%),這些組分中大多數為草果中的主要藥用有效成分。表2中7個草果品種共有的組分為:順-β-萜品醇,2-庚基呋喃,2-甲基-3-亞甲基環戊甲酸甲酯,1,3,3-三甲基-2-氧雜雙環[2.2.2]辛烷6-醇,反式-2-癸烯醛,四環[3.3.1.0.1(3,9)]癸烷-10-酮,可巴烯,1-(2-硝基-2--丙烯基)-環己烯,香樹烯。6個品種共有的組分為:反式1甲基-4-(1-甲基乙基)-2-環己烯-1-醇,β-蒎烯,1,7,7-三甲基-二環[2.2.1]庚-2-醇,4-亞甲基-1-異丙基-雙環[3.1.0]-3-已醇乙酸酯,2-辛基呋喃,(反式)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇醋酸酯,1-甲基-3-[2,2,6-三甲基-二環[4.1.0]庚-1-基]-烯丙基乙酸酯,[1R-(1α,3α,4β)]-4-乙烯基-α,α-4-三甲基-3-(1-甲基乙烯基)環己烷甲醇。5個品種共有的組分為:2,6,6-三甲基二環[3.1.1]庚-2,3-二醇,[1R-(1α,7β,8aα)]-1,2,4a,5,6,8a-八氫-4,7-二甲基-1-(1-甲基乙烯基)-萘,十氫-α,α-4a-三甲基-8-亞甲基-2-萘甲醇。4個品種共有的組分為:3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇甲酸酯,(順式)-7-羥甲基-3-環丙烷基二環[4.1.0]庚烷,2-十五炔-1-醇。以上分析表明,草果不同品種之間揮發性成分有很大的相似性。

  統計表2中不同品種間揮發油成分的差異,1號品種與2、3、4、5、6、7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為35、21、21、21、20、22、23個成分;2號品種與3、4、5、6、7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為26、26、29、22、26、34個成分;3號品種與4、5、6、7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為14、14、14、18、13個成分;4號品種與5、6、7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為14、12、13、13個成分;5號品種與6、7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為18、18、18個成分;6號品種與7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為18、20個成分;7號品種與8號品種之間揮發性成分相異的數目為18個成分。品種間揮發性成分差異最大的是1號品種與2號品種,35個組分不相同,品種間揮發性成分差異最小的是4號品種與6號品種,12個組分不相同。多數品種揮發性成分的差異數在20個左右,草果不同品種間揮發性成分有很大的差異性。

  1號品種6種特有的揮發性成分為:2-羥基-1,1,10-3甲基-6,9-環二氧十氫萘(0.19%),順,順,順,7,10,13-十六碳烯醛(0.24%)、10-十一烯醛(0.61%)、2,6,10-三甲基-9-烯-十一醛(0.17%)、順-2-十四碳烯-1-醇醋酸酯(0.10%)、反式-2-十三烯醛(0.12%),2號品種7種特有的揮發性成分為:6-甲基-5-庚烯-2-酮(0.17%)、1-甲基-4-(1-甲基乙基)-1,4-環己二烯(0.19%)、4-(1,2-二甲基-環戊-2-烯基)-2-丁酮(0.12%)、2-亞甲基-環戊醇(0.32%)、α-衣蘭油烯(0.11%)、聚甘油-3-癸酸酯(0.12%)、[1.α.(R*),2.α.]-α-2-二甲基-2-(4-甲基-3-戊烯基)環丙基甲醇(0.12%),3號品種特有的揮發性成分為:三環[5.2.1.0(1,5)]-2-葵烯(0.13%),4號品種3種特有的揮發性成分為:4,4-二甲基-2-環己基-1-醇(0.20%)、(順式)-1-(3-乙氧基-1-丙烯基]-1-環己烯(0.13%)、1-乙烯基-1,5-二甲基-4-己烯基辛酸酯(0.04%),5號品種4種特有的揮發性成分為:2-硝基苯基乙酸酯(0.13%)、(1-乙基丙基)苯(0.08%)、1,2-環氧-5,9-環十二烷二烯(0.23%)、β-愈創木烯(0.27%),6號品種特有的揮發性成分為:α-水芹烯(0.35%)、1,3,3-三甲基-2-氧雜雙環[2.2.2]辛烷-6-醇醋酸酯(0.09%),7號品種特有的揮發性成分為:6-甲基-5-庚烯-2-酮(0.30%),8號品種3種特有的揮發性成分為:(1S)-6,6-二甲基-2-亞甲基二環[3.1.1]-庚烷-3-醇(0.07%)、(3aS,3bR,4S,7R,7aR)八氫-7-甲基-3-亞甲基-4-(1-甲基乙基)-1H-環戊[1,3]環丙[1,2]苯(0.04%)、匙葉桉油烯醇(0.08%)。根據特有的揮發油成分,可以將不同品種的草果區別開來。

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  在62種非共有組分中,僅有1、6、7、8號草果的揮發油成分:四環[3.3.1.0.1(3,9)]癸烷-10-酮的相對含量超過1.0%,最高含量為1.26%(1號草果),1號草果的揮發油成分:2,6,6-三甲基二環[3.1.1]庚-2,3-二醇的相對含量為1.00%,(順式)-7-羥甲基-3-環丙烷基二環[4.1.0]庚烷的相對含量為1.2%,其余59種非共有組分的相對含量都在1.0%以下,為低含量組分。以上分析表明,雖然8個草果栽培品種在長、寬、單果重、形態方面存在差異(見表1),并且不同草果栽培品種揮發性成分及相對含量也存在差異(見表2),但主要成分是高含量的共有組分,其非共有組分含量低,極大部分相對含量在1.0%以下。

  3討論

  草果為多年生常綠叢生草本經濟植物,其果實既可作為中草藥材,也可作為調味香料用于菜肴烹飪,一般種植3~4年后即可開花結果,可連續結果20年以上。種植草果是山區農民增收的重要經濟來源,是脫貧致富的一條重要途徑[10]。草果揮發油是草果中的主要有效成分,如草果揮發油中的桉樹腦具有驅風、鎮靜、抗菌、抗病毒、殺滅寄生蟲及發汗作用,檸檬醛具有平喘、祛痰、抑菌的作用;樟腦具有刺激神經,使頭腦清醒靈活的作用;α-松油醇、香葉醇、橙花叔醇有明顯的鎮靜、抗菌作用,并且是一種香料,廣泛用于食品、化妝品、香精香料中。根據有關文獻報道,有關學者采用水蒸氣蒸餾法[11]、微波萃取[12]、超聲波萃取法[11]、超臨界CO2流體萃取[13]和頂空固相微萃取[14]等方法提取草果揮發油,采用GC-MS分析其化學成分,其研究結果表明,草果揮發油的化學組成很復雜,提取方法的不同,草果揮發油的成分不同[11],不同地區草果所含揮發油的成分也呈現一定的差異[8-9],但揮發油的主要成分相似,主要是桉樹腦、檸檬醛、香葉醇、反-2-十一烯醛、2-癸烯醛、β-蒎烯等成分;本研究中,不同草果栽培品種揮發性的主要成分為桉樹腦、松油醇、β-檸檬醛、香葉醇等,這與中外文獻中有關草果揮發油的報道相似[3,15]。雷恩、楊耀文的研究表明,不同居群草果的形態、大小存在顯著的差異[16-17],本研究結果證明,同一地區8個形態、大小等方面各不相同的草果栽培品種中揮發性主要成分相似,在草果優良品種選育過程中,果實的產量的高低是一個重要考慮的因素,本研究可為草果進一步的開發利用提供參考依據。

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