尾叶香茶菜不同部位挥发性成分比较分析

杨 翠，赵锦花，王 强，杨卫雪，李光开，扈雅宁

1长春师范大学化学学院，长春 130032； 2长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室，延吉 133002

尾叶香茶菜Rabdosiaexcisa(Maxim.) Hera为唇形科香茶菜属植物，属于多年生草本植物，广泛分布黑龙江、吉林及辽宁等省区[1,2]。主要生长于草丛、林中、林缘等阴生地带。尾叶香茶菜全草入药，性味苦凉，具有清热解毒、健脾、活血等功效[3]。在民间，尾叶香茶菜被用于治疗风湿感冒、喉咙肿痛、关节疼痛、蛇虫咬伤等[4]。

目前，关于尾叶香茶菜的研究重点聚焦于水或醇提取物化学成分分离及药理活性研究，且多为全草[5]。在中草药开发中，尾叶香茶菜作为药用植物的一员，在抗癌、抗肿瘤等研究中的价值越来越受到科研人员的关注。目前关于尾叶香茶菜挥发性成分的研究报道很少，且重点聚焦于尾叶香茶菜挥发性成分的定性分析[6-8]，及活性探究，并发现了挥发性成分具有降低血液中胆固醇浓度[7]、抑菌、抗氧化活性[8]等作用。关于尾叶香茶菜不同部位挥发性成分比较的相关研究未见报道，且尾叶香茶菜中已定性挥发性成分非常有限。为此，本研究采用气流吹扫微萃取方法与GC-MS联用对尾叶香茶菜挥发性成分开展系统性研究，利用化学方法和统计学方法(主成分分析)比较其不同部位(根、茎、叶)挥发性成分的差异，为尾叶香茶菜的进一步开发提供参考依据。

1 仪器与材料

1.1 仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪(岛津，日本，GC-MS plus 2010)，100 μL衬管(安捷伦，美国)，AS20500AH型超声波清洗器(天津AU-TOSCIENCE公司)，FW-100高速万能粉碎机(天津泰斯特)，进样垫(岛津，日本)，聚四氟乙烯管等。色谱纯正己烷(Fisher，美国)。

1.2 材料

尾叶香茶菜于2016年8月采自吉林省长白山，将根、茎、叶分别剪切、洗净后置于阴凉通风处在自然条件下阴干。干燥的尾叶香茶菜用粉碎机粉碎，过200目筛，置于棕色样品瓶中，-20 °C贮存备用。

2 实验方法

2.1 挥发性成分的萃取

依据先前报道[9-11]，操作步骤如下：①准确称取粉碎的尾叶香茶菜植物样品5.0 mg，放入样品槽中，并安装仪器；②取50 μL正己烷置于100 μL衬管(接收器)中；③打开开关开始萃取；④萃取后，利用正己烷定容至100 μL，随后取2 μL进样分析。气流吹扫微萃取条件：氮气流速为2 mL/min,萃取温度为250 °C,萃取时间为2 min，冷凝温度为-4 °C。

2.2 挥发性成分的GC-MS分析

DB-5 MS毛细石英柱(30 m×0.25 mm ×0.25 μm)，载气He (纯度≥99.99%)，进样口温度280 °C，进样量 2 μL，分流比50∶1,载气流速为0.98 mL/min，升温程序：45 °C保持1 min,4 °C/min升至250 °C， 6 °C/min升至280 °C，保持5 min。离子源EI,离子源温度200 °C,电子能量70 eV。

利用岛津化学工作站中NIST 10标准质谱图库进行检索，并结合相关文献图谱解析对挥发性成分进行定性分析。同时，应用手动积分方法对信噪比大于10的所有色谱峰进行积分，并按面积归一化法计算出各化学成分的相对含量，具体见附表1。

表1 尾叶香茶菜不同部位挥发性成分比较Table 1 Comparative of the volatile components from different parts of Rabdosia excise

续表1(Continued Tab.1)

序号No.时间Time化合物名称Compound不同部位含量Content(%)根Root茎Stem叶Leaf189.3382-Oxo-2,5-dihydrofuran(2-[5H]-furanone)1.11.320.42199.433Unknown-40.661.130.59209.5572,5-Dimethylpyrazine0.200.070.07219.671Unknown-50.320.370.28229.911,2-Cyclopentanedione0.713.490.672310.206Unknown-60.050.10-2410.281Unknown-70.070.100.062510.3885-Methyl-2(5H)-Furanone0.110.220.152610.8863-Hydroxy-4,4-dimethyldihydro-2(3H)-furanone0.260.110.12711.0995-Methyl-2-Furanmethanol0.250.180.082811.222,3-Dimethyl-2-cyclopenten-1-one0.110.210.062911.4385-Methyl-2-furaldehyde3.750.600.33011.507Benzaldehyde0.530.420.343111.625Propanoic acid, 1-methylpropyl ester-0.410.113211.742(3E)-3-Methyl-3-hepten-2-one-0.120.113311.852-Methyl-2-butenolide-0.230.123411.8765-Hydroxymethyldihydrofuran-2-one0.16--3512.132Phenol0.311.381.673612.279.alpha.-Methylstyrene0.15--3712.2921-Octen-3-ol-5.753.133812.5662H-Pyran-2,6(5H)-dione0.150.450.173912.6642-n-Pentylfuran0.06--4012.759Acetic acid furfurylester0.060.50-4112.9Unknown-8-0.62-4212.9542,2-Diethyl-3-methyl-1,3-oxazolidine3.79--4313.3982-Formylpyrrole1.10.470.444413.5(E,E)-2,4-Heptadienal-0.170.24513.542Unknown-9-0.07-4613.725Unknown-10-0.160.264713.8293-Methyl-1,2-cyclopentanedione0.241.490.84814.175Unknown-110.20.280.144914.342Benzenemethanol-0.420.545014.7162-Methoxy-5-methylthiophene1.13--5114.75Benzeneacetaldehyde-0.170.245214.975Unknown-12-0.21-5315.05Unknown-13-0.76-5415.094-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)furanone0.44--5515.4292-Acetylpyrrole0.530.350.16

续表1(Continued Tab.1)

序号No.时间Time化合物名称Compound不同部位含量Content(%)根Root茎Stem叶Leaf5615.588Hypnone0.560.360.195715.6923-Methyl-2,5-Furandione4.45--5815.7832-(4-Methylcyclohexyl)ethanol-0.170.065915.93-Methylcyclohexanone-0.330.256016.0062,5-Furandicarboxaldehyde0.30--6116.1052-Furyl hydroxymethyl ketone0.370.620.176216.3422-Methoxy-Phenol2.013.250.976316.523-Ethyl-2-hydroxy-2-cyclopenten-1-one0.222.140.896416.7762-Methyl-1,3-cyclohexanedione0.23-0.116516.8333-Ethenyl-3-methylcyclopentanone-2.840.466617.017Linalool-1.190.436717.0512,6-Pyridinediol0.23--6817.202Maltol1.270.730.526917.3334,5-Dimethyl-2-cyclohexen-1-one-0.18-7017.417Benzeneethanol-0.550.917117.779N-methyl-2-formylpyrrole0.13--7217.882Pentanoic acid, pentyl ester--0.327317.892Unknown-14-0.31-7418.196Unknown-150.19--7518.2744-Vinylcyclohexanone-0.340.187618.7671,3-Dimethyltetrahydro-2(1H)-pyrimidinone-0.440.547718.917Unknown-16-0.22-7820.125Unknown-17-0.640.37920.3331,2-Benzenediol0.672.511.38021.35Dihydrobenzofuran-0.521.68121.5745-Hydrxoymethylfurfural1.850.39-8221.705Unknown-180.070.16-8322.534Picolinamide0.11--8422.6662-Hydroxy-4-methylphenol0.121.100.228523.3462,6-Dihydroxyacetophenone0.301.310.478623.8531,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]hept-2-yl acetate0.27--8724.042Indole--0.488824.6784-Hydroxy-2-methylacetophenone3.523.433.318925.8952,6-Dimethoxy phenol1.135.782.289026.1123-Allyl-2-methoxyphenol0.550.240.639126.242Unknown-19--0.339226.94-Ethyl-1,2-benzenediol-1.241.379327.5124-hydroxy-3-methoxy-Benzaldehyde3.452.410.31

续表1(Continued Tab.1)

序号No.时间Time化合物名称Compound不同部位含量Content(%)根Root茎Stem叶Leaf9428.767Unknown-20--0.909529.231cis-Isoeugenol3.741.150.209629.583Unknown-21--0.179729.733Unknown-22--0.199830.1246-Methoxy-3-methylbenzofuran1.01--9930.25(3E)-4-(2,6,6-Trimethyl-1-cyclohexen-1-yl)-3-buten-2-one--0.5710030.2781-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-ethanone0.760.470.1210130.358Unknown-23--0.2910231.2584a-Methyl-4,4a,5,6,7,8-hexahydro-2(3H)-naphthalenone--0.07103Unknown-24--0.110431.565Guaiacylacetone0.651.740.4410531.7584,5,7,7a-Tetrahydro-4,4,7a-trimethyl-2(6H)benzofuranone--0.3910632.6693,5-Dimethoxyacetophenone0.921.660.1410732.925Unknown-25--0.2910833.256Di(sec-butyl) 2-methylsuccinate0.540.430.1410933.3342-Amino-1-(3-hydroxy-4-methoxyphenyl)ethanone0.660.11-11033.526Diethyl Phthalate0.350.310.3211133.731Unknown-260.290.280.1311233.882Unknown-270.23--11333.9712,6,10,15-Tetramethylheptadecane0.210.260.1311434.5612,4a,5,8a-Tetramethyl-1,2,3,4,4a,7,8,8a-octahydro-1-naphthalenyl acetate3.12-0.2611535.05Unknown-28--0.0911635.377Syringaldehyde1.040.58-11735.558Unknown-29--0.1811835.8Unknown-30--0.2511935.942Unknown-31--0.2212036.308Unknown-32--0.2512136.6482,6-Dimethoxy-4-allylphenol1.681.440.1712237.5333-(4-Hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-Propenal12.613.340.2512337.6224-((1E)-3-Hydroxy-1-propenyl)-2-methoxy-phenol0.611.11-12437.993Unknown-330.31--12538.339Unknown-340.150.240.0412638.525Unknown-35-0.210.2812740.447(2E)-3,7,11,15-Tetramethyl-2-hexadecen-1-ol2.752.8117.8112840.592Unknown-36-0.340.9312940.982Diisobutyl phthalate0.760.520.4113041.083Unknown-37-0.433.1813141.541Unknown-381.011.006.94

续表1(Continued Tab.1)

序号No.时间Time化合物名称Compound不同部位含量Content(%)根Root茎Stem叶Leaf13243.217Unknown-39--0.2613343.361Dibutyl phthalate0.650.480.2113443.6Palmitic acid-0.250.7713543.8243,5-Dimethoxy-4-hydroxycinnamaldehyde1.681.04-13646.525Nonadecanol--0.9613746.825Methyl linolenate--0.8113847.065Phytol1.161.697.0313947.8Unknown-40--7.3614048.367Unknown-41--0.6814151.067Behenic alcohol--0.3514251.6Unknown-42-0.580.714352.45Unknown-43--0.4114454.533Unknown-44--0.2414555.508Unknown-45-0.49-14657.85Unknown-46-0.41-14758.825Unknown-47--0.3514860.437Spinacene1.110.542.414961.83n-Hexatriacontane0.60.881.58

注：-未检出。
Note: -not deteated.

2.3 统计分析

统计分析采用主成分分析(PCA)方法，利用SPSS Statistics统计软件完成。

3 结果与讨论

3.1 尾叶香茶菜中挥发性和半挥发性成分分析

尾叶香茶菜中共检测出149个色谱峰，根、茎、叶分别检测到86、97、106个。与标准谱库比对，已定性成分各占总成分的93.66%、88.05%、72.62%，尾叶香茶菜中共有102个峰被定性。各部位挥发性成分的GC-MS分析的总离子流程图结果见图1。采用数据处理中的手动积分法对每个峰进行积分处理，以峰面积归一化法测得其中各组分相对百分含量。具体信息见附表1。

图1 尾叶香茶菜不同部位挥发性成分总离子流程图Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile components in different parts of Rabdosia excise (Maxim.) Hera

文献报道，尾叶香茶菜挥发性成分提取方法有CO2超临界萃取法[6,8]、水蒸气蒸馏法[7]，两种方法定性挥发性成分分别为15和34种，本文采用气流吹扫微萃取法定性挥发性成分102种。从样品消耗量方面考虑以往方法一般需200 g左右[8]，气流吹扫微萃取法仅需5.0 mg。另外，以往方法至少需要60 min萃取时间[8]，而气流吹扫微萃取法仅需2 min。综合上所述，中草药挥发性成分定性分析推荐采用气流吹扫微萃取法。

3.2 不同部位化学组成比较研究

从色谱的总离子流图可知，尾叶香茶菜的各部分均检测到多种挥发性成分，但从总离子流图中很难直观区分三者的差异。另外，即使经检索、解析和文献比对，确认每种成分，但仍难以从成分和含量信息中直观区分三者。为此，本文分别采用化学和统计学方法进行比较分析。

3.2.1 按不同官能团比较分析

解析已定性成分的结构，发现所有挥发性成分都是C4～C36的化合物，涉及化合物类型包含醇类、酮类、醛类、酯类、酚类、酸类等。为此，将所有成分依据化合物所含官能团共分12类。从图2可知，根中含量最多的成分是醛类(37.5%)，其次是酮类(12.9%)、其他含N-、O-类(12.4%)及酚类(10.8%)；叶中最多成分为醇类(33.9%)，其次是酮类(10.5%)和酚类(8.81%)；茎中酮类(23.3%)、醇类(19.7%)、酚类(19.2%)三类组分相差不多，其次是醛类(14.9%)。分析结果显示尾叶香茶菜根、茎、叶中挥发性物质的组成类型有明显差异。

图2 尾叶香茶菜不同部位化学成分官能团分类比较Fig.2 Comparison of functional groups of chemical components in different parts of Rabdosia excise (Maxim.) Hera

3.2.2 主成分(PCA)分析

为了更直观的辨别尾叶香茶菜不同部位之间是否存在实质性差异，本文采用PCA统计方法进行比较，分别以58个共用成分及全部成分的官能团分类数据作为变量，具体结果见图3和图4。在图3中第一个主成分(X-axis：PC1)占57.6%，第二个主成分(Y-axis：PC2)占29.8%。在图4中第一个主成分(X-axis：PC1)占64.0%，第二个主成分(Y-axis：PC2)占29.6%。在两种作图方式中，所选择的两个主成分之和占总变量的比例均大于85%。两种变量的统计分析结果均清晰显示尾叶香茶菜的三个部位挥发性成分有明显差异。通过分析可知每一部位的主要贡献成分，根中主要贡献成分是醛类、酮类、其他含N-、O-类及酚类；茎中主要贡献成分是酮类、醇类和酚类；叶中主要贡献成分则是醇类、酮类和酚类。该结果显示，利用统计学方法可以将复杂的药用植物挥发性成分数据简单化，可直观显示部位之间的异同，这说明统计学方法有望应用于香茶菜属植物种类之间的鉴别，下一步将开展相关研究，希望能够为药用植物间的鉴别提供一种科学、直观的方法。

图3 共有成分主成分分析图Fig.3 PCA diagram of common component

图4 全部成分的官能团分类主成分分析图Fig.4 PCA diagram of functional group classification of all components

4 结论

本文研究结果显示采用气流吹扫微萃取技术可从尾叶香茶菜中萃取到更多的挥发性成分，而更多的成分信息可为后续尾叶香茶菜的深入研究提供基础。研究结果说明统计方法可应用于植物挥发性成分的比较中，并将其结果与化学方法相结合，能够更加直观准确的说明尾叶香茶菜不同部位中挥发性成分存在差异及各部位主要贡献成分。本文对尾叶香茶菜不同部位挥发性成分的比较研究将为尾叶香茶菜的进一步开发利用提供基础数据支撑。