福建本地益智不同组织挥发油成分的GC-MS分析

摘 要：果实是益智的主要收获部位，而茎秆、叶片和块根通常都未被利用。为了充分利用这些资源，以福建本地益智鲜叶、茎秆、块根和鲜果为材料，采用水蒸气蒸馏法萃取其同一时间不同组织的挥发油，计算各组织挥发油的含量，并采用顶空进样法和气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对益智不同组织中挥发油成分进行分析。结果表明：福建本地益智不同组织均含有挥发油成分，其中块根中挥发油含量最高，达0.22%，其次是叶片，茎最少。益智不同组织挥发油成分共检出52种成分，发现烯烃类物质数量最多，其次是醇类，其中γ-松油烯、桃金娘醛、α-蒎烯、β-蒎烯、β-罗勒烯、对伞花烃等6种物质在益智所有组织中均为主要成分；与其他3种组织相比，果实中α-松油烯、桧烯、α-蛇麻烯和反式-β-萜品醇相对含量较高，α-香柑油烯、α-姜黄烯、β-倍半水芹烯等10种化合物未检出；利用主成分分析将52个指标简化为6个综合指标，主成分综合得分从高到低排序为叶片、茎、块根、果实；根据F值的大小，发现益智果实与其他组织挥发油成分差异较大，其他3种组织间差异较小。

关键词：益智；挥发性成分；GC-MS；主成分分析

中图分类号：R932 文献标志码：A 文章编号：0253−2301（2024）07−0038−06

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.07.007

GC-MS Analysis of Volatile Oil Components in Different Fissues of Alpinia oxyphylla in FujianLIHe-ping，ZHANGShu-he，LINJiang-bo，DAIYi-min

（Institute of Subtropical Agriculture， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Zhangzhou， Fujian 363005， China）

Abstract： ThefruitofAlpinia oxyphyllawasthemainharvestedpart，whilethestalks，leavesandrootswereusuallynotused.Inordertomakefulluseoftheseresources，thefreshleaves，stalks，rootsandfreshfruitsofAlpiniaoxyphyllainFujianwereusedasthematerials.Then，thevolatileoilofdifferenttissuesatthesametimewasextractedbywatersteamdistillation，andthecontentofvolatileoilineachtissuewascalculated.ThevolatileoilcomponentsindifferenttissuesofAlpinia oxyphyllawereanalyzedbyhead-spaceinjectingmethodandgaschromatography-massspectrometry（GC-MS）.Theresultsshowedthat：differenttissuesofthelocalAlpiniaoxyphyllainFujiancontainedvolatileoilcomponents，amongwhichthecontentofvolatileoilinroottuberswasthehighest，reaching0.22%，followedbyleavesandtheleastinstems.Atotalof52componentsweredetectedfromthevolatileoilcomponentsindifferenttissuesofAlpinia oxyphylla.Itwasfoundthatthenumberofolefinswasthelargest，followedbyalcohols.Amongthem，γ-terpinene，myrtenal，α-pinene，β-pinene，β-ocimene ;andp-cyinenewereallthemaincomponentsinallthetissuesofAlpiniaoxyphylla.Comparedwiththeotherthreetissues，therelativecontentsofα-terpinene，sabinene，α-humuleneandtrans-β-terpineolinfruitswerehigher，whilethetencompoundssuchasα-bergamotene，α-curcumeneandβ-sesquiphellandrenewerenotdetected.Theprincipalcomponentanalysiswasusedtosimplify52indicatorsinto6aggregativeindicators.Thecomprehensivescoresofprincipalcomponentswererankedfromhightolowasleaves，stalks，rootsandfruits.AccordingtotheFvalue，itwasfoundthatthevolatileoilcomponentsinthefruitsofAlpiniaoxyphylla werequitedifferentfromthoseinothertissues，whilethedifferencesamongtheotherthreetissuesinAlpinia oxyphyllaweresmall.

Key words： Alpinia oxyphylla；Volatilecomponent；GC-MS；Principalcomponentanalysis（PCA）

益智Alpinia oxyphylla Miq.，别名益智仁、益智子，是姜科山姜属植物，其果实是我国著名的四大南药之一。益智原产于热带地区，广泛分布于我国的海南、广东、广西、福建、云南等地[1−2]。益智含有独特的香气，味道辛辣苦涩，干燥成熟的果实可以入药，在益智中发现的主要化合物有萜类、酚类和甾醇类，其中特色成分是萜类。药典中记载，益智归脾、肾经，具有益脾胃、调元气、补肾虚的作用，常被作为助阳的温补药材[3−4]，临床上已证明其具有增强记忆[5]、抗菌消炎[6]、抗心肌损伤[7]、抗高尿酸血症[8]、神经保护和抗老年痴呆[9−10]等药理作用。同时，益智也是多种中成药、保健品、食品和调味品的重要原料，被认为是一种重要的药食同源植物，具有广泛的经济和药用价值。益智在民间有悠久的使用传统，常用于药膳、酿酒、袋泡茶、果脯、腌菜等，有开胃健脾、促进食欲、帮助消化的作用[11]。

益智全株各组织均具有独特的香气，但根据人们长期的用药习惯，果实是益智的主要收获部位，中药名为益智仁，大多数研究者也是对其果实进行成分和药理分析，对益智其他组织的研究较少。益智的茎秆、叶片和块根的生物产量是果实的100倍以上，目前还未被利用，这些部位同样含有不同量的药用成分，如果这些部位能够进行充分利用，将会产生较大的经济价值。本研究以福建本地益智鲜叶、茎秆、块根和鲜果为材料，以水蒸气蒸馏法萃取其同一时间不同组织的挥发油，计算各组织挥发油的含量，并采用顶空进样法和气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对益智不同组织中挥发油成分进行分析，了解益智不同组织的挥发油成分，以期为益智的综合利用提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料采自福建省漳州市漳浦县大坪乡南浦村的山上，为当地传统种植品种，位于北纬24°13′50″，东经117°31′49″，采样时间为2024年6月上旬。采集益智全株，带回实验室后分成块根、茎、叶、果实等4种组织，每种组织3个重复。

1.2试验方法

1.2.1挥发油的提取 分别称取益智不同组织250g，捣碎后分别装入挥发油提取器中，加入适量蒸馏水，用恒温加热器加热提取约3h，至测定器中油量不再增加，静置分层后收集挥发油，观察颜色并计算得率。

1.2.2GC-MS条件 采用ThermoScientificTSQ9000三重四极杆气相-质谱联用仪、ThermoScientificTriPlus300顶空自动进样器（美国赛默飞世尔科技公司）进行GC-MS分析。

顶空条件：载气为高纯N，炉温90℃，腔温2100℃，传输线温度135℃，进样口温度250℃，平衡时间5min。

GC条件：载气为高纯He，色谱柱TG-5SilMS（30m×0.25mm，0.25μm）（美国赛默飞世尔科技公司）；程序升温：50℃保持1min，以5℃·min−1升至280℃保持2min。流量1mL·min−1，分流比为20∶1。

MS条件：采用质谱全扫描模式采集信号，传输线温度280℃，离子源温度300℃，扫描范围20～550amu。延迟3min，运行时间49min。

1.2.3GC-MS定性及定量分析 各组分质谱与NIST2017谱库检索和比对，选择高匹配度的检索结果，结合已有报道的化合物保留指数比较，确认化合物成分。从各离子相对丰度等方面进行比较，采用峰面积归一法计算各成分相对百分含量。

1.2.4数据统计分析 采用DPS3.0、SPSS19.0软件进行单因素由方差分析和主成分分析（principalcomponentsanalysis，PCA）。

2 结果与分析

2.1益智不同组织挥发油含量和外观颜色

由表1可知，福建本地益智不同组织均含有挥发油成分，其中块根中挥发油含量最高，达0.22%，其次是叶片，茎最少，只有0.112%。益智块根的挥发油颜色为无色透明，果实和茎中的挥发油颜色为淡黄色，叶片中的挥发油颜色为黄绿色，根据各组织叶绿素分布情况，推测挥发油颜色差异可能由于叶绿素的含量差异造成。

2.2益智不同组织挥发油成分分析

通过检索及核对质谱标准图，从益智各组织中均检测出含有挥发性成分，筛选相对含量大于0.1%的化合物进行统计，发现益智中含有挥发性成分52种，其中块根中含有49种，茎中含有45种，叶片中含有42种，果实中含有41种，可见，块根中含有的挥发性成分最多，果实中最少（表2）。对挥发性成分种类和数量进行统计（图1），发现烯烃类物质数量最多，其次是醇类，可以看出果实中挥发性成分与其他部位基本一致。

由表2可知，益智果实中相对含量最高的5种挥发性化合物分别是γ-松油烯、桃金娘醛、β-蒎烯、β-罗勒烯和对伞花烃，占总挥发性物质含量64.11%，相对含量分别为29.82%、11.45%、10.71%、7.29%和4.84%；益智块根中相对含量最高的5种挥发性化合物分别是γ-松油烯、对伞花烃、桃金娘醛、β-蒎烯和α-蒎烯，占总挥发性物质含量55.43%，相对含量分别为16.85%、16.53%、13.28%、5.09%和3.68%；益智茎中相对含量最高的5种挥发性化合物分别是对伞花烃、桃金娘醛、γ-松油烯、α-蒎烯和β-罗勒烯，占总挥发性物质含量52.89%，相对含量分别为24.96%、11.88%、7.05%、5.25%和3.75%；益智叶片中相对含量最高的5种挥发性化合物分别是桃金娘醛、β-蒎烯、（1R）-（-）-桃金娘烯醛、α-蒎烯和β-月桂烯，占总挥发性物质含量50.00%，相对含量分别为20.21%、13.40%、9.00%、4.85%和2.54%。通过益智不同部位挥发油成分分析，发现桃金娘醛、β-蒎烯含量在所有组织中排序均为前5，块根和茎中相对含量最高的5种挥发性化合物与果实较为接近，均含有益智果实中的主要化合物，说明这些组织主要挥发性成分相似。

2.3各组织挥发油成分主成分分析

为进一步比较不同组织挥发油成分差异，以指纹图谱中52个共有峰的峰面积为变量，标准化处理后，进行主成分分析，以特征值大于1为提取原则，提取了前6个主成分。由表3、图1可知，提取主成分1的特征值为21.817，其贡献率为41.955%；提取主成分2的特征值为14.95，贡献率为28.75%；提取主成分3的特征值为7.194，贡献率为13.835%；提取主成分4的特征值为2.943，贡献率为5.659%；提取主成分5的特征值为1.925，贡献率为3.701%；提取主成分6的特征值为1.211，贡献率为2.329%。前6个主成分累积贡献值达到96.229%，说明前6个主成分具有良好的代表性，能充分体现52个成分的基本特征值和主要信息，达到降维的目的。

使用SPSS19.0软件进行主成分分析，各主成分因子得分与方差贡献率乘积之和，得出益智不同组织中各类成分总因子得分值F，按照得分值F的大小评价各益智组织的质量。根据特征值可以得到6个主成分线性组合表达式，即F=0.4196F1+0.2875F2+0.1384F3+0.0566F4+0.0370F5+0.0233F6，式中，F为综合得分，F1～F6为各主成分得分。由5个益智组织主成分因子得分和综合得分（表4）可知，益智块根得分最高，果实得分最低，主成分综合得分从高到低排序为叶片、茎、块根、果实，F值越接近，说明主成分差异越小，而F值相差越大，说明主成分差异越大，从4个组织的F值可以看出，块根、茎和叶片的主成分差异较小，而果实的主成分与其他3种组织差异较大，说明益智果实与其他组织挥发油成分存在一定的差异。

3 讨论与结论

挥发油作为益智的主要活性物质，其化学成分的组成及含量可以为益智不同部位组织的综合利用提供科学依据。张文焕等[12]比较了水蒸气蒸馏法和超临界萃取法两种提取工艺，结果发现两种方法得到的益智果实挥发油成分基本相同，传统的水蒸气蒸馏法获得的挥发油体积分数为0.7%～1.8%，超临界萃取获得的挥发油为3.64%，而对益智其他组织提取挥发油未见报道。本试验提取益智各组织的挥发油，但不同组织挥发油中的挥发性成分含量较少，结果与其他研究者报道的提取量存在较大差异[11−13]，可能原因是采样前天气均为阴雨天、采样部位、采样季节和提取时间等因素有关，需要今后进行进一步的提取试验。同时，本研究发现块根和叶片中的挥发油比果实多，为今后益智的综合利用提供了试验依据。

GC-MS研究发现益智不同部位组织挥发油成分均以烯烃类及含氧衍生物为主，与前人[14−15]研究报道的益智果实中挥发油成分相似，共检出52种成分（相对含量大于0.1%的化合物），其中γ-松油烯、桃金娘醛、α-蒎烯、β-蒎烯、β-罗勒烯、对伞花烃等6种物质在益智所有组织中均为主要成分，α-松油烯、桧烯、α-蛇麻烯和反式-β-萜品醇在果实中含量是其他组织的2倍以上，这几种化合物均有特殊的香味，桧烯、α-蛇麻烯具有抗炎功效，α-松油烯和萜品醇主要用于制造香精和香料，而在益智果实中未检出α-香柑油烯、α-姜黄烯、β-倍半水芹烯等10种化合物，α-香柑油烯是一个消炎较好的成分，α-姜黄烯有抗氧化、消炎、预防阿尔茨海默病等功效，β-倍半水芹烯的性质与姜烯相似，具有多种生物活性。可见，本研究对益智不同组织的挥发油成分进行分析，这对益智的综合利用、深度开发和质量控制等具有较好的参考价值。

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（责任编辑：陈文静）