草果不同栽培品种挥发性成分的GC-MS分析

胡 彦，张志信，张 铁，胡展育，杨绪旺

（文山学院 资源与环境学院，云南 文山 663099）

草果（Amomum tsaokoCrevost et Lem），又称草豆蔻，为姜科（Zingiberaceae）豆蔻属（Amomum L）植物。草果因其果实具有香辛气息，为药食两用植物。我国草果主产于云南、贵州、广西等省区，云南又以金平、河口、屏边、麻栗坡、马关等地产量较大，马关县因栽培草果历史长，被评为中国“草果之乡”。草果果实中含有蛋白质、氨基酸、糖类、有机酸、酚类、鞣质、黄酮、皂苷、蒽醌、香豆素、甾体、萜类、内酯、强心苷、油脂、花青素、挥发油等多种化学成分[1]，具有燥湿温中、截疟祛痰、瘟疫发热、消食化乱之功效、可以治疗寒湿内阻，胺腹胀痛，痞满呕吐，疟疾寒热，瘟疫发热等病症[2]。现代研究表明，草果挥发油中含有桉油精、香叶醇、柠檬醛等化学成分，是草果中的主要有效成分，具有抗真菌、细菌的作用[3-4]，抗癌[5]、清除DPPH自由基的作用[6]，广泛应用于医药和香料工业[7]。目前，国内外学者对不同地区草果挥发油的含量及组分进行了广泛的研究[8-9]，但对同一地区不同栽培品挥发性成分的研究未见报道。本研究采用顶空固相微萃取、气相色谱-质谱法（GC-MS）对文山地区8个草果栽培种的挥发性成分及含量进行了研究，以期为草果优良品种的选育提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2015年10月10日，在云南省文山州麻栗坡县下金厂乡小新冲村采集8个草果栽培品种，根据《中国植物志》鉴定为姜科、豆蔻属、草果的果实。不同栽培品种在果实的形态、果长、果宽、平均单果重等方面各不相同（见表1）。

表1 8个草果栽培品种果长、果宽、平均单果重比较（n=10）

1.2 仪器与设备

ALC210.3型电子天平（德国赛多利斯（Sartorius）集团）；FW100型高速万能粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）；PDMS/DVB萃取头（美国Supelco公司）；HP5890/HP5973气相色谱-质谱联用仪（美国惠普公司）。

1.3 方法

1.3.1 材料处理

将采集的新鲜草果放置于恒温干燥箱中50 ℃烤干，用高速万能粉碎机把烤干的草果粉碎后备用。

1.3.2 顶空固相微萃取

用电子天平称取1.0 g粉碎后干燥草果粉装入萃取瓶后密封，70 ℃水浴加热10 min，室温下插入美国Supelco公司的PDMS/DVB萃取头，萃取30 min后取出，插入GC-MS进样口解吸3 min后进行GCMS分析。

1.3.3 色谱条件

色谱柱：DB-5ms UI（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升温程序：50 ℃保持1 min，以4 ℃/min升至165 ℃保持1 min；以25 ℃/min升至280 ℃保持3 min；柱流速1.0 mL/min；进样口温度：250 ℃；分流100∶1。

1.3.4 质谱条件

EI离子源；传输线温度：280 ℃；离子源温度：230 ℃；溶剂切除时间：0 min；电子倍增器能量：70 eV；采集方式：SCAN（全扫描）；m/z：40-800。

2 结果与分析

按上述实验条件测定，8个草果栽培品种挥发油成分气相色谱总离子流见图1。用标准质谱数据库NIST98 进行匹配对照解析，采用峰面积归一化法计算相对百分含量。8个草果品种挥发油的成分及相对含量的GC-MS分析结果见表2。

图1 8个草果栽培品种挥发油成分气相色谱总离子流图

表2 8个草果品种挥发油的成分及相对含量

续表2：

续表2：

续表2：

续表2：

从表2中可以看出，每个草果栽培品种检测出50种挥发性成分，8个品种共检测出88种挥发性成分，其中共有成分26种（表2中化合物名称这一栏中左上角带“*”号的组分），非共有成分62种，说明不同栽培品种草果挥发性成分复杂。共有组分中含量高的成分是：α-柠檬醛（22.12%，15.49%）、顺 式-2-癸 烯 醛（20.97%，12.19%）、 桉 树 脑（15.22%，8.70%），反式-2-十二烯醛（12.51%，8.71%）、β-柠檬醛（11.14%，7.34%）、α-乙基苯乙醛（11.04%，8.13%）、反式橙花叔醇（5.99%，2.47%）、 香 叶 醇（3.79%，1.08%）、α-松 油 醇（3.32%，1.83%），这些组分中大多数为草果中的主要药用有效成分。表2中7个草果品种共有的组分为：顺-β-萜品醇，2-庚基呋喃，2-甲基-3-亚甲基环戊甲酸甲酯，1，3，3-三甲基-2-氧杂双环[2.2.2]辛烷6-醇，反式-2-癸烯醛，四环[3.3.1.0.1（3，9）]癸烷-10-酮，可巴烯，1-（2-硝基-2--丙烯基）-环己烯，香树烯。6个品种共有的组分为：反式1甲基-4-（1-甲基乙基）-2-环己烯-1-醇，β-蒎 烯，1，7，7-三 甲 基-二 环[2.2.1]庚-2-醇，4-亚甲基-1-异丙基-双环[3.1.0]-3-已醇乙酸酯，2-辛基呋喃，（反式）-3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇醋酸酯，1-甲基-3-[2，2，6-三甲基-二环[4.1.0]庚-1-基]-烯丙基乙酸酯，[1R-（1α，3α，4β）]-4-乙烯基-α，α-4-三甲基-3-（1-甲基乙烯基）环己烷甲醇。5个品种共有的组分为：2，6，6-三甲基二环[3.1.1]庚-2，3-二 醇，[1R-（1α，7β，8aα）]-1，2，4a，5，6，8a-八氢-4，7-二甲基-1-（1-甲基乙烯基）-萘，十氢-α，α-4a-三甲基-8-亚甲基-2-萘甲醇。4个品种共有的组分为：3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇甲酸酯，（顺式）-7-羟甲基-3-环丙烷基二环[4.1.0]庚烷，2-十五炔-1-醇。以上分析表明，草果不同品种之间挥发性成分有很大的相似性。

统计表2中不同品种间挥发油成分的差异，1号品种与2、3、4、5、6、7、8号品种之间挥发性成分相异的数目分别为35、21、21、21、20、22、23个成分；2号品种与3、4、5、6、7、8号品种之间挥发性成分相异的数目分别为26、26、29、22、26、34个成分；3号品种与4、5、6、7、8号品种之间挥发性成分相异的数目分别为14、14、14、18、13个成分；4号品种与5、6、7、8号品种之间挥发性成分相异的数目分别为14、12、13、13个成分；5号品种与6、7、8号品种之间挥发性成分相异的数目分别为18、18、18个成分；6号品种与7、8号品种之间挥发性成分相异的数目分别为18、20个成分；7号品种与8号品种之间挥发性成分相异的数目为18个成分。品种间挥发性成分差异最大的是1号品种与2号品种，35个组分不相同，品种间挥发性成分差异最小的是4号品种与6号品种，12个组分不相同。多数品种挥发性成分的差异数在20个左右，草果不同品种间挥发性成分有很大的差异性。

1号品种6种特有的挥发性成分为：2-羟基-1，1，10-3甲基-6，9-环二氧十氢萘（0.19%），顺，顺， 顺，7，10，13-十六碳烯醛（0.24%）、10-十一烯醛（0.61%）、2，6，10-三甲基-9-烯-十一醛（0.17%）、顺-2-十四碳烯-1-醇醋酸酯（0.10%）、反式-2-十三烯醛（0.12%），2号品种7种特有的挥发性成分为：6-甲基-5-庚烯-2-酮（0.17%）、1-甲基-4-（1-甲基乙基）-1，4-环己二烯（0.19%）、4-（1，2-二甲基-环戊-2-烯基）-2-丁酮（0.12%）、2-亚甲基-环戊醇（0.32%）、α-衣兰油烯（0.11%）、聚甘油-3-癸酸酯（0.12%）、[1.α.（R*），2.α.]-α-2-二甲基-2-（4-甲基-3-戊烯基）环丙基甲醇（0.12%），3号品种特有的挥发性成分为：三环[5.2.1.0（1，5）]-2-葵烯（0.13%），4号品种3种特有的挥发性成分为：4，4-二甲基-2-环己基-1-醇（0.20%）、（顺式）-1-（3-乙氧基-1-丙烯基]-1-环己烯（0.13%）、1-乙烯基-1，5-二甲基-4-己烯基辛酸酯（0.04%），5号品种4种特有的挥发性成分为：2-硝基苯基乙酸酯（0.13%）、（1-乙基丙基）苯（0.08%）、1，2-环氧-5，9-环十二烷二烯（0.23%）、β-愈创木烯（0.27%），6号品种特有的挥发性成分为：α-水芹烯（0.35%）、1，3，3-三甲基-2-氧杂双环[2.2.2]辛烷-6-醇醋酸酯（0.09%），7号品种特有的挥发性成分为：6-甲基-5-庚烯-2-酮（0.30%），8号品种3种特有的挥发性成分为：（1S）-6，6-二甲基-2-亚甲基二环[3.1.1]-庚烷-3-醇（0.07%）、（3aS，3bR，4S，7R，7aR）八氢-7-甲基-3-亚甲基-4-（1-甲基乙基）-1H-环戊[1，3]环丙[1，2]苯（0.04%）、匙叶桉油烯醇（0.08%）。根据特有的挥发油成分，可以将不同品种的草果区别开来。

在62种非共有组分中，仅有1、6、7、8号草果的挥发油成分：四环[3.3.1.0.1（3，9）]癸烷-10-酮的相对含量超过1.0%，最高含量为1.26%（1号草果），1号草果的挥发油成分：2，6，6-三甲基二环[3.1.1]庚-2，3-二醇的相对含量为1.00%，（顺式）-7-羟甲基-3-环丙烷基二环[4.1.0]庚烷的相对含量为1.2%，其余59种非共有组分的相对含量都在1.0%以下，为低含量组分。以上分析表明，虽然8个草果栽培品种在长、宽、单果重、形态方面存在差异（见表1），并且不同草果栽培品种挥发性成分及相对含量也存在差异（见表2），但主要成分是高含量的共有组分，其非共有组分含量低，极大部分相对含量在1.0%以下。

3 讨论

草果为多年生常绿丛生草本经济植物，其果实既可作为中草药材，也可作为调味香料用于菜肴烹饪，一般种植3～4年后即可开花结果，可连续结果20年以上。种植草果是山区农民增收的重要经济来源，是脱贫致富的一条重要途径[10]。草果挥发油是草果中的主要有效成分，如草果挥发油中的桉树脑具有驱风、镇静、抗菌、抗病毒、杀灭寄生虫及发汗作用，柠檬醛具有平喘、祛痰、抑菌的作用；樟脑具有刺激神经，使头脑清醒灵活的作用；α-松油醇、香叶醇、橙花叔醇有明显的镇静、抗菌作用，并且是一种香料，广泛用于食品、化妆品、香精香料中。根据有关文献报道，有关学者采用水蒸气蒸馏法[11]、微波萃取[12]、超声波萃取法[11]、超临界CO2流体萃取[13]和顶空固相微萃取[14]等方法提取草果挥发油，采用GC-MS分析其化学成分，其研究结果表明，草果挥发油的化学组成很复杂，提取方法的不同，草果挥发油的成分不同[11]，不同地区草果所含挥发油的成分也呈现一定的差异[8-9]，但挥发油的主要成分相似，主要是桉树脑、柠檬醛、香叶醇、反-2-十一烯醛、2-癸烯醛、β-蒎烯等成分；本研究中，不同草果栽培品种挥发性的主要成分为桉树脑、松油醇、β-柠檬醛、香叶醇等，这与中外文献中有关草果挥发油的报道相似[3，15]。雷恩、杨耀文的研究表明，不同居群草果的形态、大小存在显著的差异[16-17]，本研究结果证明，同一地区8个形态、大小等方面各不相同的草果栽培品种中挥发性主要成分相似，在草果优良品种选育过程中，果实的产量的高低是一个重要考虑的因素，本研究可为草果进一步的开发利用提供参考依据。