贵州引种不同地区柠檬香茅草挥发油比较分析

侯颖辉 李德文 王少铭 罗莉斯 冷家归 李晋华

（1. 贵州省农业科学院香料研究所 贵州贵阳 550006；2. 贵州省农业科学院油料研究所 贵州贵阳 550006）

柠檬香茅草（Cymbopogon citratus），又称柠檬草、香茅草、香茅，是药食两用的多年生禾本科（Gramineae）香茅属（Cymbopogon）草本植物，多种植于海南、福建、广西、四川、贵州、云南等地。全株具有柠檬香味，用来熬粥可增加食欲防中暑，泡茶可提神醒脑，做香辛料可去腥提鲜[1]；香茅草还具有较高的医药价值，具有预防各种传染病及治疗腹泻、头痛、发烧、流行性感冒和降血糖[2]、抗癌[3]等功效。香茅草叶片中含有丰富挥发油，可用于食品、化妆品、香水和肥皂制造[4]等。香茅草挥发油具有很好的杀菌[5-6]、驱蚊杀虫[7]、抗炎[8]效果，其主要成分柠檬醛除可趋避瓜虫[9]外，还具有抑制癌细胞生长的功效[10-11]。不同地区的香茅草挥发油因环境差异可能存在组分差异[12]，西南地区地理环境特殊，生态类型多样，故对贵州省农业科学院内栽种的不同来源香茅草挥发油进行分析与比较。另外，由于香茅草抗逆性强、生长力旺盛，每年可多次采收，而不同时期香茅草的活性成分含量是否存在差异尚未清楚。本研究主要针对贵州（兴义、望谟）、广东（广州）、广西（东兴）和云南（景洪）地区的香茅草进行挥发油比较分析，同时比较7 月和10 月2 个采收时期香茅草茎秆和叶片部位挥发油含量和成分的差异，以期为香茅草产业在贵州的发展和创新利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

收集广东广州、广西东兴、云南景洪以及贵州兴义、望谟等地区香茅草资源，栽种于贵州省农业科学院油料研究所香料资源圃内。

分别于7 月和10 月收取资源圃内不同来源的香茅草地上部分，根据其形态和颜色分为茎秆和叶片两部分，茎秆部分按1～2 mm 厚度进行切片，叶片部分剪切成1 cm 左右长度，备用。

1.2 方法

1.2.1 香茅草挥发油提取准确称取200 g 切好的新鲜香茅草样品2 份，1 份置于恒温干燥箱中烘干至恒重，计算香茅草干物质含量，所有挥发油得率均以香茅草干物质计；另1 份置于2 L 蒸馏瓶中，添加蒸馏水1 L，加热3 h，利用水蒸气法蒸馏提取挥发油，设3 个重复。在所得挥发油中加入无水硫酸钠吸收多余水分后，取50 μL 挥发油溶于950 μL 正己烷（色谱纯，美国MREDA公司）中，充分混匀备用。

1.2.2 挥发油成分分析气相条件：Agilent 7890A；进样口温度：280℃；进样量：0.5 µL；分流比为1∶40。色谱柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 µm）；载气（He）：1.0 mL/min。程序升温90℃（保持1 min），以2℃/min 升温至120℃，再以3℃/min 升温至210℃（保持7 min）；载气为高纯氦气，分流进样，流速1.0 mL/min，分流比5∶1。

质谱条件：Agilent 5975C 质谱仪；EI 离子源；电子能量70 eV；传输线温度250℃；离子源温度200℃。扫描范围：35～500 amu 全扫描。用气质联用仪分离样品成分，再通过检索NIST11 化学工作站标准质谱图库，鉴定组分的化学结构。采用面积归一法确定各主要组分的相对百分含量。

1.2.3 数据分析利用G333660065_MassHunter Qualitative Anaylsis DA Software B.06.00 软件进行气象-质谱数据采集与分析；统计采用 Excel 2010、DPS 软件。

2 结果与分析

2.1 不同部位与采收期香茅草挥发油得率比较

由图1 可知，不同部位和不同采收时期香茅草挥发油的得率差异较大。叶片部位挥发油得率均显著高于茎秆部位，且相同部位7 月精油得率显著高于10 月。其中，7 月兴义来源的香茅草叶片中挥发油得率显著高于其他 4 种，高达34.5 mL/kg，其次为广州和东兴来源的香茅草，含量分别为29.7 和27.23 mL/kg。茎秆中挥发油则以广州和东兴来源的香茅草为最高，兴义来源的香茅草次之。另外，10 月份采收的香茅草挥发油得率显著降低，且景洪茎秆部分挥发油得率下降比例最大，望谟的茎秆部位挥发油得率下降比例最低，广州和东兴叶片中挥发油得率下降幅度最小。7 月份采收的香茅草生长期为2—7月，生物活性物质积累长达6 个月，再次采收时为8—10 月，生长期仅为3 个月，生物活性成分积累时间短，故每年分两季采收香茅草时，第一季香茅草药用效果明显优于第二季。

图1 香茅草挥发油得率

2.2 挥发油成分分析

2.2.1 不同部位及采收时期香茅草挥发油色谱图及成分比较由图2 可以看出，不同时期采收的香茅草茎秆和叶片挥发油中主要成分出峰时间一致，且峰型相似，而在7 min 12 s 时茎秆和叶片出现显著差异，且在不同采收时期的不同样品中表现一致（以东兴为例）。

2.2.2 香茅草3 种主要成分含量比较分析由图2 可知，不同地区和不同采收时期柠檬香茅草茎秆和叶片中均含有3 种相同成分，经分析得知该3 种化合物分别为柠檬醛、β-月桂烯和香叶醇。比较分析不同部位发现，7 月获得的挥发油中柠檬醛均为茎秆≥叶片，而10 月份获得的挥发油中柠檬醛除云南景洪外均为叶片≥茎秆（图3）。对比不同时期发现，广州-茎、兴义-茎和望谟-叶不同采收期挥发油中柠檬醛相对含量均差异显著，且呈现不同规律，即茎秆表现7 月＞10 月，叶片表现为10 月＞7 月。云南景洪不同时期挥发油样品中柠檬醛相对含量差异最小。

图3 香茅草挥发油中柠檬醛含量比较

分析香叶醇相对含量（图4）发现，在东兴、景洪和广州香茅草挥发油样品中，不同时期含量差异显著，均表现为7 月＞10 月，且茎秆≥叶片。在兴义-茎、望谟样品中香叶醇相对含量均表现为10 月＞7 月，且差异不显著；兴义-叶表现为7 月＞10 月，但差异不显著。

图4 香茅草挥发油中香叶醇相对含量比较

由图5 可知，β-月桂烯相对含量表现为叶片＞茎秆，与图2 所示一致，且以望谟县10 月份最为显著。对比不同时期发现，除望谟-叶表现为10月＞7 月外，其他样品均表现为7 月＞10 月。

图5 香茅草挥发油中β-月桂烯含量比较

2.2.3 地上部分挥发油成分分析对东兴、景洪、广州、兴义和望谟地区香茅草地上部分挥发油成分进行分析，经检测发现，相对含量≥0.1%的化合物共有23 种（表1）。从东兴、景洪、广州、兴义和望谟5 个不同地区的香茅草挥发油中各检测到19、15、22、20 和23 种化合物，分别占其总挥发油成分的98.7%、98.5%、96.44%、99.23%和97.06%。其中，相同成分有12 种（柠檬醛、甲基庚烯酮、β-月桂烯、反式-β-罗勒烯、芳樟醇等），分别占总挥发油成分的94.96%、97.33%、91.924%、95.54%和93.7%。不同地区香茅草挥发油中醛类物质含量最高，分别高达78.77%、9.4%、76.71%、75.2%和79.86%；其次为烯类和醇类，占6%～10%；另外还含有少量酸类、酮类和酯类等成分。柠檬醛作为挥发油的最主要成分，在东兴、景洪、广州、兴义和望谟香茅草挥发油样品中的相对含量分别高达75.86%、75.87%、74.05%、72.23%和75.77%，其次依次为β-月桂烯和香叶醇。

表1 贵州地区香茅草挥发油组分比较

3 讨论与结论

3.1 讨论

提取方法对香茅草挥发油的得率影响较大。香茅草挥发油提取方法主要有水蒸气提取法和超临界萃取法，后者具有工艺条件稳定、提取时间短、产率高等优点[13-14]，但未实现规模化。气相-质谱联用（GC-MS）技术是目前挥发性成分分析的最主要方法[15-16]，通过计算色谱图峰面积并与质谱图比对获得挥发性组分及相对含量，该技术比较稳定，误差较低。

不同的气候环境影响香茅草精油的含量和组分。贵州属中国亚热带高原季风湿润气候，由于地形多样，气候类型丰富，素来有“十里不同天”的说法；广西属南亚热带气候，全年高温潮湿；广东为亚热带海洋性和热带海洋性气候，加上土壤环境、田间管理以及个体间的生理代谢差异，导致不同地区栽种的柠檬香茅草挥发油含量和成分存在显著差异[12,17-19]。生长代谢水平以及生理功能差异导致茎秆和叶片的挥发油含量差异显著，叶片部位显著高于茎秆部位，主要成分也存在一定差异，该结论与邱珊莲等[20]的研究结果（叶片精油含量为茎秆的3 倍）相似，且不同月份采收的香茅草挥发油含量也是7 月最高，与本研究中7 月采收的香茅草精油高于10 月的结论一致。另外，其他次生代谢物含量较高的香料植物也表现出相同的特性。万文侠等[21]对不同生长时期的迷迭香进行研究发现，7—8 月份迷迭香精油含量最高，抑菌活性最强。李大红等[22]研究发现，7 月份香叶天竺葵精油含量最高，且7 月份之后随着温度的下降精油含量降低；由此可以看出，低温不利于次生代谢物的合成与积累。除此之外，存放时间对香茅草精油含量也有一定影响[23]。

虽然不同时期和部位香茅草挥发油含量有所差异，但其最主要成分均为柠檬醛，且高达75%～79%，该结论与以往报道的柠檬醛相对含量在60%～80%的结论一致。柠檬醛作为香茅草挥发油的主要成分，也是柠檬香茅草去除蚊虫功效的主要功能成分。有研究表明，柠檬醛具有良好的抗系统性念珠菌感染功效[7-8]，且相比顺式柠檬醛（橙花醛），反式-柠檬醛（香叶醛）对红毛癣菌的抗真菌活性更明显[24]。另外，柠檬醛还可以通过抑制乳腺癌干细胞标记物ALDH1A3 等方式来抑制乳腺癌细胞的生长与转移[10-11]。天然植物精油柠檬醛与环保型蓖麻油水性聚氨酯(PU)混合还可以持久有效趋避瓜蝇，减少化学农药在农业上的使用[9]。因此，香茅草挥发油在医药及农业生物防控等领域具有广阔的应用前景。

3.2 结论

不同部位、不同采收时期的香茅草挥发油含量及成分都存在差异。7 月采收的挥发油得率显著高于10 月份，故7 月份采收的第一季香茅草更具有药用价值。不同地区、不同采收时期及部位所得挥发油中主要成分中均含有柠檬醛、香叶醇和β-月桂烯，3 种成分相对含量在不同时期及部位差异显著，故可根据需要选择采收时期和采收部位。研究结果对于香茅草的综合利用具有一定的指导意义，而对于香茅草产品的精准开发还需要进一步研究。