生姜和良姜挥发性成分的分析

李铁纯，侯冬岩，回瑞华，刁全平

(鞍山师范学院 化学与生命科学学院,辽宁 鞍山 114007)

生姜和良姜都为姜科植物(Zingiberaceae)的根茎,是多年生草本植物.生姜和良姜在我国栽培地域很广,山东、浙江、四川、广西、广东、云南、贵州等省区产量较高.这两种植物的根茎都用做传统中药，用于治疗脾胃虚寒、腹痛吐泻、吐衄崩漏、阳虚失血等，并且是营养丰富的药食兼用的天然产物.有关生姜和良姜的挥发油活性成分已有报道[1-6].本文采用同时蒸馏萃取(SDE)法提取生姜和良姜中挥发油，并用气相色谱-质谱联用技术对其挥发性化学成分进行分析.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

HP 6890-5973型气相色谱-质谱联用仪、SDE装置(自制)、R2-201型旋转蒸发器(上海中科机械研究所)；无水硫酸钠、亚硫酸氢钠等均为分析纯.

生姜和良姜样品:购于山东.

1.2 同时蒸馏-萃取样品

分别取100 g粉碎的生姜和良姜置于1 000 mL圆底烧瓶中,加入400 mL去离子水，振荡均匀后接至SDE装置的一端,温度控制在100 ℃，保持沸腾.另取100 mL重蒸乙醚置于另一单颈圆底烧瓶中,接在SDE装置的另一端,以恒温水浴加热烧瓶,在40 ℃下连续萃取5 h[7].生姜和良姜挥发油的乙醚萃取液用无水硫酸钠脱水,用旋转蒸发器除去乙醚,得到黄色透明液体,收率分别为生姜5.48%，良姜6.58%.

1.3 气相色谱-质谱测定

色谱条件 色谱柱：HP-5弹性石英毛细管柱30 m×0.25 mm×0.25 μm;升温程序：初始温度60 ℃,以5 ℃/min升至200 ℃；汽化温度230 ℃；进样量：0.2 μL；溶剂延迟：3 min；载气(He)流量：1 mL/min；分流比：20∶1.

质谱条件 离子源：电子轰击(EI)；离子源温度：230 ℃；电子能量：70 eV；发射电流：34.6 μA;电子倍增器电压：1 200 V；接口温度230 ℃；质量范围：20～500 m/z.

1.4 测定方法

分别取生姜和良姜同时蒸馏-萃取挥发油样品各0.2 μL，用气相色谱-质谱联用仪进行分析鉴定.通过G1701BA化学工作站数据处理系统，检索NIST98谱图库，并分别与八峰索引及EPA/NIH质谱图集的标准谱图进行对照、复合，再结合有关文献进行人工谱图解析[8,9]，鉴定挥发油的各个化学成分，再通过G1701BA化学工作站数据处理系统，按面积归一化法进行定量分析，分别求得各化学成分在挥发油中的相对百分含量.

2 结果与讨论

2.1 测定结果

按1.3测定方法进行实验，两种样品挥发油的总离子流图如图1、2所示.

图1 生姜挥发油总离子流图 图2 良姜挥发油总离子流图

2.2 结果讨论

由图1可知，生姜挥发油总离子流图中分离出30个峰，鉴定出30种化合物分别为：2-庚醇0.44%;1，7，7-三甲基三环[2.2.1.2,6]庚烷0.64%;α-蒎烯7.95%;茨烯22.03%;β-蒎烯0.82%;α-水芹烯1.12%;β-水芹烯25.98%;4-蒈烯0.42%;1,7,7-三甲基双环[2.2.1]-2-庚酮0.50%;冰片3.95%;α-松油醇6.45%;癸醛1.03%;3-乙烯基-1,2-二甲基-1,4-环己二烯1.49%;香叶醛2.18%;3,7-二甲基-1,6-辛二烯基-3-醇0.72%;3,7-二甲基-2,6-辛二烯2.04%;4-甲基-1-(1,5-二甲基-4-己烯基)苯3.18%;2-甲基-5-(1,5-二甲基-4-己烯基)-1,3-环己二烯3.91%;异喇叭烯1.10%;1-甲基-4-(5-甲基-1-亚甲基-4-己烯基)环己烯2.66%;丁化羟基甲苯0.61%;6-亚甲基-3-(1,5-二甲基-4-己烯基)环己烯2.87%;4-乙烯基-α,α,4-三甲基-3-(1-甲基乙烯基)环己烷甲醇0.40%;3,7,11-三甲基-1,6,10-十二碳三烯醇0.59%;罗汉柏烯0.90%;4-二甲基-α-(4-甲基-3-戊烯基)-3-环己醇1.37%;3-亚甲基-对-孟烯薄菏烯0.67%;三甲基-8-亚甲基-2-萘甲醇0.34%;α-雪松烯0.68%;十八烷0.61%;十九烷0.79%.

图2良姜挥发油中，色谱分离出35个峰，鉴定出35种化合物为：2-甲基丁酸-丙酯1.06%;1,7,7-三甲基三环[2.2.1.2,6]庚烷0.19%;2-甲基-5-异丙基双环[3.1.0]-2-己烯0.24%;三甲基双环[3.1.1]-2-庚烯6.88%;β-蒎烯7.44%;茨烯7.40%;6,6-二甲基-2-亚甲基双环[3.1.1]庚0.86%;2-甲基-2-甲基丙基丁酸酯0.50%;3-甲基-2-甲基丙基丁酸酯0.22%;2-甲基-2-甲基丁基丙酸酯0.24%;2-甲基-丙酸-2-甲基丁基酯0.34%;蒈烯0.71%;1-甲基-4-异丙基苯0.45%;桉叶油51.51%;1-甲基-4-异丙基-1,4-环己二烯0.67%;4-蒈烯0.59%;异戊酸戊酯2.44%;1,7,7-三甲基双环[2.2.1]-2-庚酮0.25%;2,3,3-三甲基双环[2.2.1]-2-庚醇0.26%;1,7,7-三甲基双环[2.2.1]-2庚醇0.88%;4-甲基-1-异丙基-3-环己烯醇1.99%;松油醇8.25%;葑基乙酸酯0.29%;石竹烯0.78%;2,6-二甲基-(4-甲基-3-戊烯基)双环[3.1.1]-2-庚烯0.43%;苯丙酸甲酯0.29%;4-甲基-1-亚甲基-7-(1-甲基亚甲基)-十氢化萘0.24%;法呢烯0.80%;7-甲基-4-亚甲基-1-异丙基-1,2,3,4,4,5,6,8-八氢化萘1.24%;4,7-二甲基-1-异丙基-1,2,3,5,6,8-六氢化萘0.32%;1-乙烯基-1-甲基2-异丙基-4-(1-甲基亚甲基)环己烷0.23%;1,8-二甲基-7-异丙基-1,2,3,5,6,7,8,8-八氢化萘0.22%;1,7-二甲基-4-异丙基-1,4-桥亚甲基-1H-八氢化茚0.67%;4,8-二甲基-2-(1-甲基亚甲基)-1,2,4,4,5,6,8-八氢化萘0.32%;α-反-佛手柑醇0.40%.

生姜挥发油中鉴定出30种化合物,主要成分为：蒎烯(8.77%)、茨烯(22.03%)、水芹烯(25.98%)和α-松油醇(6.45%).而良姜挥发油中鉴定出35种化合物,主要成分为：蒎烯(7.40%)、茨烯(7.40%)、桉叶油(51.51%)和松油醇(8.25%).

在生姜和良姜挥发性成分中，主要为萜烯类及其含氧衍生物.萜类化合物是存在于植物界的一类化合物，其生物活性是多方面的，如在生姜和良姜挥发油中的主要萜类化合物、蒎烯、茨烯、水芹烯、桉叶油和松油醇等活性有效成分，分别具有抗菌、抗病毒、驱虫等作用.

本文采用水蒸气蒸馏-溶剂萃取法提取了生姜和良姜挥发油，收率分别为：2.80%和3.35%.同时采用蒸馏-萃取法提取生姜和良姜挥发油，收率分别为5.48%，6.58%.由此可知提取挥发油收率的高低与实验方法有关.同时蒸馏-萃取法提取生姜和良姜的挥发油比水蒸气蒸馏-溶剂萃取法提取生姜和良姜的挥发油收率提高了近一倍，但是化合物组分却有所减少，这是由于同时蒸馏-萃取法温度、压力较高使一些化合物分解造成的.

通过对生姜和良姜的挥发油化学成分和相对百分含量的分析及评价，将对开发及综合利用生姜和良姜提供科学依据.