两种土壤栽培下姜黄挥发油的化学成分比较

羊青 晏小霞 王祝 王茂媛 王建荣 王清隆

中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所农业部华南作物基因资源与种质创制重点开放实验室   海南儋州  571737

摘  要  采用GC-MS方法，对两种土壤栽培下姜黄挥发油的化学成分进行分析。结果表明：红壤土中栽培的姜黄挥发油含量（8.0%）明显高于沙壤土中栽培的含量（6.0%）;两种土壤栽培的姜黄挥发油中分别鉴定出34和33种化学成分，分别占总含量的64.095%和55.951%，主要成分均为倍半萜类和单萜类化合物。且红壤土栽培下姜黄挥发油中的芳姜黄酮等主要化学成分的含量大多高于沙壤土栽培的，栽培在红壤土的姜黄比栽培在沙壤土中的姜黄品质更好。

关键词  姜黄;挥发油;化学成分;土壤

中图分类号  R284.2          文献标识码  A

The Chemical Components Comparison of

Essential Oils from Curcuma longa L.

Growing in Two Different Soils

YANG Qing， YAN Xiaoxia*， WANG Zhunian**， WANG Maoyuan，

WANG Jianrong， WANG Qinglong

Tropical Crops Genetic Resources Institute， CATAS / Key Laboratory of Crop Gene Resources and Germplasm

Enhancement in Southern China， Ministry of Agriculture， Danzhou， Hainan 571737， China

Abstract  The chemical components of essential oils from C. longa L. growing in two different soils were analyzed by GC-MS. The essential oil content of the turmeric growing in red loam（8.0%）was obviously higher than that growing in sandy loam（6.0%）; 34 and 33 kinds of components were identified from the turmeric oil growing in the two soils， which accounted for 64.095% and 55.951% of the total content， respectively. The main components were sesquiterpene and monoterpenoids. The content of the main components of the turmeric oil growing in red loam was mostly higher than that growing in sandy loam. The quality of C. longa L. growing in red loam was better than that growing in sandy loam.

Key words  Curcuma longa L.; Essential oil; Chemical components; Soil

doi  10.3969/j.issn.1000-2561.2015.10.030

姜黄为姜科植物姜黄（Curcuma longa L.）的干燥根茎，主产于东南亚和中国四川、云南、广西等地，其具有药食同源的特点，既可用作着色剂、调味品、香料及防腐剂，也可用来当作药物。姜黄性味辛、苦、温;归心、脾、肝经，具有破血行气、通经止痛的功效[1]，被用于治疗胸胁刺痛、风湿疼痛等。姜黄中含有挥发油、姜黄素类、糖类、甾醇类等成分，其中主要有效成分为挥发油和姜黄素类化合物。姜黄挥发油具有抗菌、抗炎、止咳、平喘、抗癌等作用[2-5]。对姜黄挥发油化学成分的研究已有众多报道[6-11]，其中包括对不同产地[6-8]、不同提取方法[9-12]获取的姜黄油化学成分研究。也有学者对固定栽培模式下年度间不同姜黄品种的挥发油化学成分进行研究[13]，但是对不同土壤类型生境的姜黄油化学成分的研究尚未见报道。为此笔者研究了栽培在红壤土和沙壤土中姜黄挥发油含量和化学成分的差异，比较出更适合姜黄栽培的土壤。

1  材料与方法

1.1  材料

试验采用的姜黄为姜科植物姜黄的根茎，采自海南省儋州市。供试姜黄繁殖根茎购自四川（由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所王祝年研究员鉴定），将试验材料种植于中国热带农业科学院南药试验基地内两块不同的区域，分别为红壤土和沙壤土，每小区面积20 m2，种植密度为30 cm×50 cm，随机区组设计，3次重复。采用相同的栽培管理方法，地上部位枯萎后采收姜黄根茎用于分析。

1.2  方法

1.2.1  姜黄挥发油测定方法   将两块区域的姜黄分别采收洗净，除去根须，烘干至恒重。用中药材粉碎机将其粉碎，过80目筛，称取10.0 g干粉，置于500 mL圆底烧瓶中，加去离子水300 mL与玻璃珠数粒。连接挥发油测定器与回流冷凝管，置电热套中缓缓加热至沸，保持微沸约6.0 h，至测定器中油量不再增加。放置片刻，开启测定器下端的活塞，将水缓缓放出，至油层上端到达刻度0线上面5 mm处为止，静置1.0 h以上再开启活塞使油层下降至其低端与刻度0线平齐，读取挥发油量[1]。一个样品重复测定5次，收集的挥发油保存在干燥皿中待测。姜黄挥发油的含量按下式计算：挥发油含量=[读取的挥发油体积（mL）/姜黄粉末质量（g）]×100%。

1.2.2  GC-MS分析   色谱条件：实验采用美国安捷伦公司HP6890/5975C GC/MS（气相色谱-质谱）联用仪。色谱柱为ZB-5MSI 5% Phenyl-95%DiMethylpolysiloxane（30 m×0.25 mm×0.25 μm）弹性石英毛细管柱，柱温起始50 ℃，以10 ℃/min升温至150 ℃，再以3 ℃/min升温至230 ℃，再以5 ℃/min升温至280 ℃;汽化室温度250 ℃;载气为高纯He（99.999%）;柱前压7.65 psi，载气流量1.0 mL/min;分流比40 ∶ 1，溶剂延迟时间为5.0 min。

质谱条件：离子源为EI源;离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;电子能量70 eV;发射电流34.6 μA;倍增器电压1 125 V;接口温度280 ℃;质量范围20～500 amu。对总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索及核对Nist2005和Wiley275标准质谱图，确定其挥发性化学成分，用峰面积归一化法测定了各化学成分的相对质量分数。GC-MS定性分析结果匹配度均在90以上。

2  结果与分析

2.1  两种土壤栽培下姜黄挥发油的含量

用水蒸气蒸馏法对栽培在红壤土和沙壤土中姜黄根茎进行挥发油提取，结果发现两种土壤栽培下所得姜黄挥发油均呈淡黄色，且具有典型姜黄气味。不同的土壤栽培下姜黄油的含量存在显著差异（见表1）。其中沙壤土栽培的姜黄所得挥发油平均含量仅为6.0%，而红壤土栽培的姜黄所得挥发油平均含量达到了8.0%，由此可见栽培土壤对姜黄的挥发油含量具有显著影响。土壤受到成土母质的制约，不同成土母质的土壤理化性质不同，从而造成同一种植物在其上生长的态势和质量的不同[14]。

2.2  两种土壤栽培下海南姜黄挥发油化学成分的GC-MS分析

分别对两种土壤栽培下的姜黄挥发油进行GC-MS分析，得到的总离子流色谱图（图1）。红壤土和沙壤土栽培的姜黄精油中分别鉴定出34和33种化学成分（见表2），分别占总含量的64.095%和55.951%，主要成分均为倍半萜类和单萜类化合物。两种土壤栽培的姜黄油的主要成分基本相同，但是相对含量存在明显差异。其中相对含量均较高的成分为芳姜黄酮、α-姜黄酮、姜醇、β-红没药烯、2-表-α-雪松烯、芳姜黄烯等倍半萜类化合物。且红壤土栽培的姜黄油主要成分大多高于沙壤土栽培的。两种土壤栽培的芳姜黄酮的相对含量分别为44.829%和32.595%，红壤土的高出沙壤土的37.5%;姜醇的含量分别为1.745%和1.676%，红壤土的高出沙壤土的4.1%;β-红没药烯的含量分别为1.580%和1.505%，红壤土的高出沙壤土的5.0%;芳姜黄烯的含量分别为0.914%和0.813%，红壤土的高出沙壤土的12.4%。可知，两种土壤栽培下的姜黄挥发油的化学成分基本相同，但相对含量存在较大差异，其中红壤土栽培的姜黄油中的芳姜黄酮等主要化学成分的含量大多高于沙壤土栽培的。

3  讨论与结论

本研究采用水蒸气蒸馏法对栽培在两种土壤中的姜黄根茎进行挥发油提取，结果发现，栽培在红壤土中的姜黄挥发油含量（8.0%）明显高于沙壤土中的（6.0%）。姜黄挥发油含量栽培在红壤土中的比栽培在沙壤土中的高，说明姜黄挥发油的含量与土壤类型明显相关。姜黄挥发油的含量是评价姜黄质量的重要指标[1]，栽培土壤是影响其含量的重要因素，因此在姜黄栽培时需要注意土壤的选择。对比两种土壤栽培所得的姜黄油化学成分可知，栽培在红壤土中的姜黄油的主要成分，包括芳姜黄酮、姜醇、β-红没药烯、芳姜黄烯的含量均高于栽培在沙壤土中的，这表明红壤土栽培的姜黄品质优于沙壤土栽培的。对不同土壤环境下温郁金栽培的研究显示[14]，土壤是影响其生长期、生物量和含油量等作物性状的重要因素。土壤保持水分和矿质营养的能力与土壤结构有关，粘质土壤具有比沙质土壤更大的比表面积，因而保持水分和矿质营养的能力更强，而沙质土壤比粘质土壤的通气性能更好，因此植物的生长与土壤结构有很大的关系[15]。本研究结果显示红壤土栽培的姜黄品质比沙壤土栽培的更好，说明在姜黄的栽培过程中，水分和营养成分的保持对姜黄的生长和品质形成具有重要影响，红壤土比沙壤土更适合种植姜黄。

参考文献

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