四种紫苏叶挥发油化学成分GC-MS分析

向福，江安娜，项俊，*，方元平，王书珍

（1.黄冈师范学院经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室，湖北黄州438000；2.大别山特色资源开发湖北省协同创新中心，湖北黄州438000）

四种紫苏叶挥发油化学成分GC-MS分析

向福1，2，江安娜1，项俊1，2，*，方元平1，2，王书珍1，2

（1.黄冈师范学院经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室，湖北黄州438000；2.大别山特色资源开发湖北省协同创新中心，湖北黄州438000）

为了探讨紫苏叶挥发油在不同品种和不同生育期的成分变化规律，指导大别山特色紫苏挥发油的开发利用，采用GC-MS分析鉴定了四种紫苏品种和营养生长期、开花期和落叶期等三个生育期中紫苏叶挥发油的化学成分。结果表明：重庆丰都栽培种P11-1挥发油中紫苏酮、石竹烯含量较高，分别为34.66%和19.84%，且存在芹菜脑（4.5%）、γ-榄香烯（1.3%）等独特芳香气味成分，并在开花期总含量最高。因此，重庆丰都栽培种P11-1是紫苏挥发油优势品种，开花期为最佳采收期，从而为大别山紫苏资源的挥发油利用和合理采收提供了理论依据。

紫苏叶；精油；紫苏酮；石竹烯；开花期

紫苏（Perilla frutescens L.Britt.）为一年生草本植物，是一种利用价值很高的药食兼用植物，具有重要的医药保健功能，主要分布在中国、日本、韩国、印度等地区，已在美国、加拿大等世界范围内大量实现商业栽培［1-2］。挥发油是紫苏的主要活性成分之一，紫苏叶则是制备芳香挥发油的主要器官部位［3］。通过特定方法从紫苏属植物叶中提取制备的紫苏叶挥发油，具有特异紫苏芳香，是一种优质天然香料［1，4］，具有护肝、抗氧化、抗菌消炎、保护血管等多种生理活性［2］，同时也是散风宁嗽糖浆、杏苏感冒冲剂、药藿香正气口服液等中成药的主要成分之一［1］，在医药、保健、食品、香料等领域具有巨大的科研价值和开发潜力。

紫苏资源丰富，但其变种分类尚存争议，从而导致紫苏用药混乱，挥发油质量难以控制［1］。日本学者根据挥发油成分的不同将紫苏属植物分为六种类型，主要成分分别为反柠檬醛、香薷酮、紫苏醛、紫苏酮、紫苏烯、类苯丙醇［5］。后来，国内学者根据30种紫苏挥发油主要芳香成分的聚类分析，将紫苏植物分成五类，各品种紫苏挥发油成分和芳香气味不同［6］。这些研究表明，不同紫苏品种其叶中挥发油成分及含量差异悬殊较大［3］。这种差异和紫苏品种、产地、气候、生长环境、采集季节、加工方式等因素有关［7-8］。

大别山紫苏资源丰富，相关紫苏产业初具雏形。通过GC-MS分析紫苏叶挥发油在四种紫苏品种和不同生育期（营养生长期、开花期和落叶期）的成分变化，探讨紫苏叶挥发油的动态积累和转化规律，确定紫苏叶的优势品种和最佳采收期，从而为紫苏的合理采收和资源化利用提供技术参考，生产具有地域特色的优质紫苏挥发油产品，促进大别山地区紫苏产业的科学发展。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

1.1.1材料与试剂

四种紫苏种子：P11-1为重庆丰都栽培种，P11-2为甘肃庆阳栽培种、P11-3为河北保定栽培种、P11-7为湖北英山野生种。其中，P11-1、P11-2、P11-3由重庆阿尔康生物工程有限公司提供，P11-7由湖北李时珍生物科技有限公司提供。

播种长至有2对叶片的幼苗时进行移栽，采用完全随机区组设计，每小区面积大约23m2，行间距60cm× 45 cm。移栽试验田20 d后，开始每隔20天采摘一次叶片，采摘方法为全株采摘。根据紫苏生长情况，叶片采摘分为营养生长期、开花期和落叶期。将新鲜叶片用清水漂洗除去泥砂后拭干表面水分，自然阴干，粉碎过40目，得紫苏叶粉，备用。

无水硫酸钠：分析纯，天津市凯通化学试剂有限公司；正已烷：色谱纯，天津市凯通化学试剂有限公司。

1.1.2主要仪器

KDM型调温电热套：武汉精华科教仪器有限公司；挥发油提取器：国华电器有限公司；中药粉碎机：浙江省瑞安市飞达药材器械厂；气质联用仪（Agilent 7890A/5975C）：美国安捷伦公司；FA2014电子天平：上海精细天平有限公司。

1.2方法

1.2.1挥发油样品制备

将35 g紫苏叶粉装入挥发油提取器中，加水蒸馏10 h。所得蒸馏液溶于正己烷，用无水硫酸钠干燥后，移取至样品瓶，密封保存得挥发油样品，备用。挥发油呈淡黄色，均一透明，具有特殊香味。

1.2.2GC-MS测定条件

色谱柱：HP-5MS石英毛细管（30 m×0.25 mm× 0.25 μm）；载气：氦气；流速：3 mL/min；程度升温：起始温度50℃，保留3min，再以10℃/min升温至280℃，保留至4 min；进样口温度：250℃；标准EI源，离子源温度230℃；四级杆温度150℃；电子倍增管电压1694 V；扫描质量范围30 amu～500 amu；分离比：100∶1；进样量0.2 μL。

将挥发油样品过有机膜后，按上述条件进行GCMS测定，利用NIST标准质谱图库进行检索，利用峰面积归一化法测定各成分的相对百分含量。

2　结果与分析

2.1四种紫苏叶挥发油成分差异

紫苏在营养生长期、开花期和落叶期等不同生育期叶中挥发油含量不同，以开花期含量较多［3］。P11-1、P11-2、P11-3、P11-7四种紫苏植物在开花期叶中挥发油GC-MS分析鉴定结果如表1所示，相对百分含量大于1%的化学成分共鉴定出29种。

从表1可知，四种紫苏叶挥发油化学成分以烯烃、酮、醇、芳香类及杂环化合物为主，但品种不同，紫苏叶挥发油化学成分及含量差异较大。表1中29种成分，只有石竹烯、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二环［3.1.1］2-庚烯、石竹烯氧化物等3种化合物为4种开花期紫苏叶挥发油所共有，且3种成分在不同品种紫苏叶挥发油中含量差距较大。如石竹烯，在重庆丰都栽培种P11-1和河北保定栽培种P11-3挥发油中含量接近20%，但在湖北英山野生种P11-7挥发油中仅有8.42%，相差1.3倍。在4种紫苏叶挥发油中，成分最多的为湖北英山野生种P11-7，达17种，9种成分含量≥1%，其中以杂环及烯烃类成分为主，含量最多为1-乙基-2-甲基-1H-咪唑（50.32%）、1，3-二甲基-1-环已烯（20.86%）、石竹烯（8.42%）、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二环［3.1.1］2-庚烯（7.22%）等4种成分，占挥发油总量的86.82%。P11-1，P11-2，P11-3挥发油均有12种成分。重庆丰都栽培种P11-1挥发油中≥1%含量的成分有10种，主要成分为紫苏酮（34.66%）、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二环［3.1.1］2-庚烯（20.2%）、石竹烯（19.84%）、［S-（E，E）］-1-甲基-5-亚甲基-8-（1-甲基乙基）-1，6-环已二烯（6.11%）、1-Butanone，1-（2-furanyl）-（4.97%）、芹菜脑（4.5%）等6种成分，占挥发油总量的90.28%。甘肃庆阳栽培种P11-2挥发油中≥1%含量的成分有11种，多为酮、烯烃、醇类成分，如1-pentanone，1-（1H-imidazol-4-yl）-（29.3%）、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二环［3.1.1］2-庚烯（11.41%）、石竹烯（10.38%）、3，7-二甲基-1，5，7-辛三烯-3-醇（6.59%）、石竹烯氧化物（5.09%）等五种成分占P11-2挥发油总量的62.77%。河北保定栽培种P11-3挥发油中≥1%含量的成分有12种，多为烯烃类化合物，如2，6，10，14，18，22-二十四碳六烯（24.83%）、石竹烯（19.77%）、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二环［3.1.1］2-庚烯（9.65%）、石竹烯氧化物（6.42%）等4种成分占P11-3挥发油总量的60.67%。

表1　四种紫苏叶挥发油化学成分及含量比较Table 1The chemical compositions and relative contents of volatile oils from four kinds of perilla leaves

化学成分决定了紫苏叶挥发油特异的芳香气味和药理作用。国内外很多研究表明紫苏叶挥发油有效成分主要为紫苏醛［9-12］，从而成为紫苏挥发油评价的重要指标。若以紫苏醛为指标，所用的四种紫苏试材均不适合加工挥发油产品，品质差。然而，同样有研究表明，紫苏叶挥发油中不含紫苏醛成分，却含较多的紫苏酮成分［4，13-15］。紫苏酮甚至被认为是韩国紫苏叶挥发油特异芳香的有效成分［2，15］。国内学者也发现野紫苏叶挥发油主成分为紫苏酮［4］。同时，人们发现紫苏叶挥发油的有效成分还有石竹烯、芹菜脑等物质成分：云南紫苏叶挥发油中2-己酰呋喃含量超过50%，石竹烯占5.53%［16］；浙江紫苏叶挥发油中石竹烯占9.87%［11］；湖南产紫苏挥发油主要成分为芹菜脑21.75%、石竹烯14.18%、石竹烯氧化物4.05%等［14］。四种紫苏中，除了重庆丰都栽培种P11-1叶片为紫色，且芳香味较浓外，其它三种紫苏叶片均为绿色，芳香味较淡。现代分析表明，叶大色紫芳香味浓的紫苏中紫苏醛含量较高，叶全绿的紫苏中几乎不含紫苏醛［17］。根据表1数据，四种紫苏叶挥发油除了烯烃类成分，主要含有紫苏酮、石竹烯、芹菜脑等物质，仅在湖北英山野生种P11-7检测到少量紫苏醛。紫苏酮属取代呋喃类化合物，具有促进分泌、增强肠道蠕动等作用［10，13］；石竹烯具有木本植物味道，有祛痰、镇咳、平喘、消毒、杀菌等作用［1，18］；芹菜脑具有催眠、镇静、抑菌、抗菌等作用［12-13］。因此，即使不含紫苏醛，紫苏酮、石竹烯等成分仍为紫苏挥发油的芳香气味和医药保健功能提供了较好的物质基础。从表1可知，紫苏酮、石竹烯等成分含量较高的品种为重庆丰都栽培种P11-1，同时还有芹菜脑（4.5%）、γ-榄香烯（1.3%）等独特芳香气味成分。因此，无论是从主要成分含量、还是从色泽气味进行评价，重庆丰都栽培种P11-1都较其他三种紫苏品种更为优良。

2.2不同生育期挥发油成分比较

重庆丰都栽培种P11-1在不同生育期（营养生长期、开花期和落叶期）紫苏叶挥发油的GC-MS成分分析鉴定结果如表2所示，相对百分含量大于1%的化学成分共鉴定出17种。

表2数据表明，不同生育期P11-1紫苏叶挥发油均含有紫苏酮［即3-（4-甲基-3-戊烯基）-呋喃］、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二环［3.1.1］2-庚烯、石竹烯、芹菜脑、Z，Z，Z-1，5，9，9-四甲基-1，4，7-环十一碳三烯、石竹烯氧化物等六种主要化学成分，特别是前三种成分占挥发油总量的62.04%～74.7%，说明不同生育期紫苏叶挥发油主要化学成分基本稳定。但是，挥发油中主要成分在不同生育期含量变化差异较大。含量较高的紫苏酮和2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二环［3.1.1］2-庚烯两种成分在营养生长期、开花期和落叶期呈明显的先升后降趋势，从生长期到开花期分别增加了18.2%和22%，开花期含量最高，到落叶期则分别降低了30.6%和21%，落叶期含量最低。石竹烯和芹菜脑两种成分含量则随着植株的生长逐渐增加，二者含量从生长期到开花期分别增加了17.7%和25%，到落叶期依然增加，增幅分别为11%和20.9%，二者在不同生育期含量变化比较一致。变化最大的是石竹烯氧化物，在生长期挥发油中含量高达8%，但在开花期和落叶期挥发油中仅有1%～2%的含量。

表2　重庆丰都栽培种P11-1不同生育期紫苏叶挥发油化学成分及含量Table 2The chemical compositions and relative contents of volatile oils from leaves of Perilla frutescens at different developmental stages

除了6种主要成分，P11-1紫苏叶中其它成分在植株不同生育期变化较大。生长期P11-1紫苏叶挥发油中［3aS-（3a.α，3b.β，4β，7α，7aS）］-八氢-7-甲基-3-亚甲基-4-（甲基乙基）-1H-环戊二烯［1，3］环丙烷［1，2］苯（2.97%）、1-pentanone，1-（1H-imidazol-4-yl）-（5.91%）、橙花叔醇（1.72%）、［1s-［1.α，2.α（z），4.α］］-2-甲基-5-（2-甲基-3-二环亚甲基［2.2.1］（1.09%）、α-柏木烯（1.7%）、6，10，14-三甲基-2-十五烷酮（1.31%）等6种含量大于1%的成分占挥发油总量的14.7%，除了6，10，14-三甲基-2-十五烷酮在落叶期挥发油中检出含0.4%外，其它成分在开花期和落叶期挥发油中均未检出。但是，在开花期挥发油中GC-MS却检测到［S-（E，E）］-1-甲基-5-亚甲基-8-（1-甲基乙基）-1，6-环已二烯（6.11%）、1-Butanone，1-（2-furanyl）-（4.97%）、［S-（Z）］-3，7，11-三甲基-1，6，10-辛三烯-3-醇（1.52%）、γ-榄香烯（1.3%）等4种化学成分，占挥发油总量的13.9%；在落叶期挥发油中检测到1-Butanone，1-（2-furanyl）-（6.36%）、γ-榄香烯（0.99%）、6，10，14-三甲基-2-十五烷酮（0.4%）、［S-（E，E）］-1-甲基-5-亚甲基-8-（1-甲基乙基）-1，6-环已二烯（0.15%）等4种成分，占挥发油总量的7.9%。

研究表明，石竹烯和榄香烯等物质均具有独特香气，是紫苏芳香气味的主要贡献成分［11］，且榄香烯具有抗肿瘤作用［19］。根据表2，P11-1紫苏叶挥发油中紫苏酮、石竹烯、芹菜脑、榄香烯等4种成分总含量在营养生长期较低，只有49.78%；随着紫苏植株的生长，4种成分逐渐转化积累，总含量到开花期增加到60.3%；随后4种成分总含量逐渐降低，特别是紫苏酮，到落叶期降低到24.06%，使得总含量减少到52.52%，导致挥发油品质降低。

3　结论

紫苏挥发油不能唯紫苏醛论，紫苏酮、石竹烯、芹菜脑、榄香烯等均可作为紫苏挥发油评价指标，据此可确定重庆丰都栽培种P11-1为挥发油优势品种，开花期为最佳采收期，从而为区域紫苏资源的挥发油利用和合理采收提供了理论依据，有利于促进大别山地区紫苏产业的科学发展。

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Study on Chemical Compositions of Volatile Oils from Four Kinds of Perilla Leaves by GC-MS

XIANG Fu1，2，JIANG An-na1，XIANG Jun1，2，*，FANG Yuan-ping1，2，WANG Shu-zhen1，2
（1.Hubei Key Laboratory of Economic Forest Germplasm Improvement and Resources Comprehensive Utilization，Huanggang Normal University，Huangzhou 438000，Hubei，China；2.Hubei Collaborative Innovation Center for the Characteristic Resources Exploitation of Dabie Mountains，Huangzhou 438000，Hubei，China）

In order to investigate the component changes of volatile oils from different perilla leaves and development stages，the chemical compositions of volatile oils from four perilla cultivars and three developmental stages，namely vegetation，blossom，and defoliation phases，were analyzed by GC-MS.Results showed that the relative contents of perillaketone and caryophyllene in volatile oil from Chongqing-cultivar P11-1 were 34.66%and 19.84%，respectively，which were higher than those in essential oils from other three perillacultivars.Morethanthat，thearomaticflavorcomponents，namelyapiole（4.5%）andγ-elemene（1.3%），were determined in volatile oil from Chongqing-cultivar P11-1 leaf.The total relative content of four chemical compositions was peaked at the blossom stage.Consequently，the best harvest period of perilla leaf for the development and utilization of volatile oil was blossom phase and the Chongqing-cultivar P11-1 was the preferred cultivar，which provide theoretical basis for the reasonable harvest and utilization of perilla resources in Dabie Mountains.

folium perillae；essential oil；perillaketone；caryophyllene；blossom phase

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.13.026

2015-01-20

生物资源保护与利用湖北省重点实验室开放基金（PKLHB1103）

向福（1977—），男（土家），副教授，博士，主要从事生物资源利用方面的研究。

项俊（1963—），男（汉），教授。