黑龙江省4种野生百里香挥发油成分GC-MS分析

杨雪冰，董 上，夏海涛，山小淞，梅雪松，魏晓雪

(1.黑龙江省科学院，哈尔滨 150000； 2.黑龙江省林业科学院伊春分院，黑龙江 伊春 153000； 3.黑龙江省科学院自然与生态研究所，哈尔滨 150040； 4.黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江 大庆 163319)

百里香属(ThymusL.)植物是唇形科的低矮灌木，在中国分布有17种，2变种，主要分布于黄河以北的干旱及半干旱山区砾石坡地及草地[1]。黑龙江省分布8种，1变种，调查中发现百里香、地椒2种在黑龙江省也有分布[2]。显脉百里香和兴安百里香分布具有地带性，其中显脉百里香只分布于黑龙江省，兴安百里香分布于黑龙江省和辽宁省[3-4]。关于显脉百里香和兴安百里香挥发油提取和成分的研究鲜有报道，对兴安百里香的探讨多集中于植物形态和快速繁育方面[5-6]。王玲等对黑龙江省4种野生百里香属植物东北百里香(ThymusmandschuricusRonn.)、显脉百里香、兴凯百里香(ThymusprzewalskiiNakai)、兴安百里香的种子微形态进行了比较研究[5]，并于2010年对这4种百里香属植物的扦插苗在不同处理条件下的生根情况进行了比较研究[6]。闫红秀等运用微波法提取兴安百里香挥发油并对其主要组分活性进行了研究，得到主要成分为百里香酚(52.52%)、α-萜品烯(12.72%)和对伞花烃(8.24%)。体外抑菌实验表明，兴安百里香挥发油3种主要组分中，百里香酚抑菌活性最强[7]。本研究采用水蒸气蒸馏法提取百里香挥发油，利用GC-MS对黑龙江省4种野生百里香的挥发性成分进行分析、鉴定，以期为进一步合理开发利用黑龙江省兴安百里香资源提供可靠的科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

百里香和兴安百里香采集于黑龙江省黑河市五大连池风景区(东经126°00′～126°26′，北纬48°34′～48°48′)，地椒和显脉百里香采集于黑龙江省伊春市(东经127°37′～130°46′，北纬46°28′～4°26′)，模式标本保存于黑龙江省科学院自然与生态研究所植物标本室(HNR)。采样于2020年9月进行，选择在天气晴好的上午，在植株离地面10 cm处用剪刀截取整株百里香，包括植株的茎、叶、花和果实，多株混合随机采样，带回实验室阴干。气质联用分析仪为安捷伦7890A-7000B气质联用仪(美国安捷伦科技公司生产)，所用试剂除正己烷为色谱纯外，其余试剂均为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 百里香挥发油提取

称取百里香粉末10～20 g置于1 L圆底烧瓶中，按料液比1∶10(m/V)的体积加入蒸馏水并避光浸泡15 h，用水蒸气蒸馏法提取挥发油5 h，提取的挥发油用过量无水硫酸钠吸取水分后保存于2 mL Agilent样品瓶中，放入-4℃ 冰箱中保存待测。含油率计算如下：

W(%)=m1/m2×100%

式中：W为含油率，%；m1为百里香挥发油的质量，计量单位为g；m2为百里香阴干样原料的质量，计量单位为g。

1.2.2 百里香挥发油成分分析

色谱条件：色谱柱：HP-5 MS，5%苯甲基聚硅氧烷弹性石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，进样口温度250℃，柱室温度70℃(5 min)，以8℃/min 升温速率升至150℃(保持10 min)，10℃升至250℃(保持8 min)；载气：高纯氦气，柱前压8.12 Psi，流速1.0 mL/min，分流比37∶1。

质谱条件：接口温度280℃。电离方式：EI，电子能量70 eV，离子源温度250℃，四极杆温度130℃。调谐方式：标准调谐。质量扫描方式：SCAN，溶剂延迟3 min。扫描范围m/z：35～550。

分析方法：用 HP-5 MS 色谱柱对色谱分离条件进行优化，确定了最佳的分离条件，进行GC-MS分析，获得挥发油的总离子流色谱图(TIC)。利用该仪器所配的Nist 2008 质谱库进行检索，再对所得的谱图进行人工核对和补充检索，用面积归一化法测得各组分的百分含量。

1.2.3 百里香挥发油香气的感官评价方法

百里香挥发油的感官评价方法按GB/T 14454.2-2008《香料香气评定法》对百里香挥发油进行香气感官评价，天然香料除评辨其即时的香气外，还应注意对其在挥发过程中所呈现的头香香韵特征、体香香韵特征、尾香香韵特征进行评析，以综合评定其香气质量[8]。

2 结果与分析

2.1 百里香挥发油含油率比较

从表1可知，不同品种的百里香挥发油的含油率有较大差异，含油率范围为0.29%～1.72%，其中，兴安百里香的挥发油含油率最高，为1.72%，百里香次之，为0.76%，显脉百里香含油率为0.55%，地椒含油率最低为0.29%。4种百里香挥发油含量之间的差异显著，五大连池地区的2种百里香挥发油含油率显著高于伊春地区。

表1 4种百里香挥发油含量比较Tab.1 Comparison of the content of essential oil from 4 Thymus species

2.2 百里香挥发性成分分析

4种百里香属植物共检测出55种化合物，利用Nist标准质谱库—计算机联机检索，结合查阅质谱手册和文献资料分析核对，共鉴定出38种化合物采用面积归一化法测定各种成分的相对质量分数，结果见表2。从化学成分种类来看，4种挥发油主要由16种萜烯类、9种醇类、5种酚类、2种酯类、1种酮类、1种醚类、1种醛类等组成。黑龙江省4种野生百里香挥发性成分占比最多的均为百里香酚，其中兴安百里香、显脉百里香、地椒的挥发油百里香酚占比达到75%以上，按照挥发油中主要成分分类法，可以将4种百里香挥发油均定为百里香酚型。

表2 4种百里香挥发油化学成分及其相对含量Tab.2 Volatile chemical compositions and relative content of essential oil from 4 Thymus species

4种野生百里香挥发油的主要化学成分及相对质量分数表现出一定的差异。兴安百里香鉴定出21种成分，占总质量分数的98.16%，百里香酚占比最高，为79.04%。其次为2-环己烯-1-醇和2-异丙基-1-甲基苯，分别占比5.15%和4.09%，其余成分总和占总量的9.88%。百里香鉴定出20种成分，占总质量分数的96.85%，主要成分为百里香酚32.86%、龙脑13.45%、4-萜品醇9.93%、2-环己烯-1-醇7.77%、橙花醇乙酸酯5.94%等。显脉百里香鉴定出25种成分，占总质量分数的95.49%，百里香酚占比最高，为77.73%，其余成分占比不高，只有5种成分占比超过1%，剩余14种都未超过1%。地椒鉴定出21种成分，占总质量分数的97.05%，百里香酚为最主要成分，占比最高，为78.05%，其余20种成分占比总和为18%，其中含量在1%～5%的化合物共6种，剩余没有占比超过1%的成分。

从鉴定出的化合物相对分子质量来看，相对分子质量稍大的倍半萜及含氧倍半萜含量占绝大多数。所鉴定的化合物中，最小相对分子质量为128，只有1-辛烯-3-醇一种化合物；相对分子质量为136的化合物共6个，都为带环的烯烃类(单萜)，平均含量较小；相对分子质量为154的化合物较多，有7种，全为醇类或其衍生物，其中龙脑含量较大，其次为4-萜品醇和2-环己烯-1-醇平均含量相对较大；相对分子质量为150的化合物有4种，其中百里香酚是百里香挥发油的主要成分，含量最高。相对分子质量为152的化合物有反式-松香芹醇和柠檬醛2种，含量在2%左右；相对分子质量超过200的化合物共11种，其中相对分子质量为204化合物最多，共8个，都是倍半萜类化合物，平均含量较小，总量也不大，但为重要的尾香成分；相对分子质量为220的化合物只有异长叶烯一种，是萜烯类化合物。

2.3 百里香挥发油香气的感官评价

百里香挥发油提取物的感官特征呈微黄至淡褐色，按照GB/T 14454.2-2008《香料香气评定法》评价表明，具有清凉带干焦的药草香又兼有龙脑、芳樟醇、石竹烯等的清香气息，香气透发有力但粗糙，留香持久。4种百里香挥发油共有的化合物有5个，分别为α-萜品烯、百里香酚、4-萜品醇、石竹烯、异长叶烯，其中百里香酚在4种百里香挥发油中含量均为最高，除百里香酚和龙脑外，没有超过占比10%的成分。

3 讨论

国内已报道的新疆、陕西、贵州、宁夏和甘肃等地野生百里香的挥发油含量为0.16%～0.67%[9-13]，但本研究中，兴安百里香挥发油含量高达1.72%，百里香挥发油含量为0.76%，显著高于其他地区，也高于伊春地区的显脉百里香和地椒。经调查，野生兴安百里香生长在五大连池地区龙门石寨，百里香生长在药泉山，两处皆为火山熔岩经风化形成的火山灰土。火山灰土是五大连池地区的主要土壤类型之一，具有有机质含量含量高、土壤容重小、孔隙度与持水能力高等特点，同时受玄武岩母质中矿物态磷和钾的作用，使火山灰土中全磷和全钾含量较高[14]，这可能是兴安百里香挥发油含量显著高于其他百里香的原因。

百里香酚型是百里香属植物主要的化学型，于二汝等总结了已报道的国内13种百里香的化学型，有8种为百里香酚型，其主要成分百里香酚的含量介于22.72%～36.00%；国内引进的13种百里香也主要以百里香酚型为主，其中上海引进的银斑百里香的百里香酚含量占比最高，为60.62%[13]。闫红秀等提取的兴安百里香挥发油中，百里香酚为52.52%[7]，均低于本研究中兴安百里香的百里香酚79.04%。本研究中，显脉百里香为百里香酚型，与张妤研究结果显脉百里香为橙花醇型、但在花末期转变为龙脑/百里香酚型有明显区别[15]。

闫红秀等研究发现，兴安百里香精油主要成分为百里香酚(52.52%)、α-萜品烯(12.72%)和对伞花烃(8.24%)[7]。本研究中，兴安百里香的挥发油成分与闫红秀的研究结果类似，都以百里香酚为主，不同的是本研究中未检出对伞花烃；祁伟等[16]对山东德州郊区野生百里香精油成分进行分析，鉴定出30种化合物，主要成分为百里香酚(15.64%)和香芹酚等；张有林等[5]研究发现，甘肃镇原县的百里香精油主要成分为百里香酚(22.72%)和香芹酚(11.57%)等，本研究中百里香精油主要成分为百里香酚32.86%，未检测到香芹酚；苗延青等[17]对陕西秦岭山区地椒的精油成分进行分析，鉴定出52种化合物，主要成分为百里香酚(20.87%)、香芹酚(16.58%)、对伞花烃(15.62%)和龙脑(4.68%)等物质。而本研究中地椒精油中，百里香酚为最主要成分，占比78.05%，未检测到龙脑。由此可见，百里香属植物精油的主要组分与前人研究存在较大差异，地区差异性明显，同种、不同产地的百里香精油成分和含量存在明显差异，受基因型、地理环境、气候条件等因素影响较大。黑龙江省分布的3种野生百里香百里香酚含量占比远高于其他地区，这可能与黑龙江省的地理环境、取样时期相关，同时受到基因型和环境型的共同影响。

4 结论

黑龙江省4种野生百里香含油率范围为0.29%～1.72%，而本研究中，兴安百里香挥发油含量高达1.72%，百里香挥发油含量为0.76%，显著高于其他地区，也高于伊春地区的显脉百里香和地椒。

4种百里香属植物共检测出55种化合物，共鉴定出38种化合物。从化学成分种类来看，4种挥发油主要由16种萜烯类、9种醇类、5种酚类、2种酯类、1种酮类、1种醚类、1种醛类等组成。4种百里香挥发油共有的化合物有5个，分别为α-萜品烯、百里香酚、4-萜品醇、石竹烯、异长叶烯。

黑龙江省4种野生百里香挥发性成分占比最多的均为百里香酚，其中兴安百里香、显脉百里香、地椒的挥发油百里香酚占比达到75%以上，按照挥发油中主要成分分类法，可以将4种百里香挥发油均定为百里香酚型。黑龙江省分布的3种野生百里香，百里香酚含量占比远高于其他地区。

百里香挥发油提取物的感官特征呈微黄至淡褐色，按照GB/T 14454.2-2008《香料香气评定法》评价表明，具有清凉带干焦的药草香又兼有龙脑、芳樟醇、石竹烯等的清香气息，香气透发有力但粗糙，留香持久。