不同采收期孜然果實揮發油的多維氣質分析

盧 帥， 索菲婭* ， 羅世恒

(1. 新疆大學生命科學與技術學院，新疆 烏魯木齊830046;2. 島津企業管理中國有限公司，北京100020)

孜然又名香旱芹、安息茴香、安息孜然等，是傘形科孜然芹屬植物孜然Cuminum cyminum L. 的干燥果實，在我國主產于新疆，長期以來被作為調味品使用，也可入藥用于治療消化不良和胃寒腹痛［1-3］。現代研究發現，孜然果實揮發油具有殺蟲、抑菌、抗氧化、抗炎等藥理活性［4-5］。先前，人們已對孜然果實揮發油的化學成分進行了研究，但尚無關于其在不同采收期含有量情況的報道。有資料表明，植物不同采收期的揮發油成分及藥理活性有很大差異［6］。

孜然果實揮發油成分復雜，使用傳統色譜分析方法難以分離重疊峰，從而影響其成分識別和含有量測定，而多維氣質聯用儀(MDGCMS)由一臺氣相色譜儀(GC)和一臺氣質聯用儀(GC/MS)構成雙柱箱系統，每個柱箱內有一根色譜柱，通過島津Multi Deans Switching 單元連接，GC 和GC/MS 之間的通路采用保溫組件連接，在單一色譜柱上無法完全分離的組分，可切割到第2 根色譜柱上作進一步分離。因此，本實驗采用該技術對不同采收期孜然果實揮發油的化學成分進行比較研究，以期為該植物科學合理的開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 儀器 MDGCMS-QP2010 Plus 多維氣相色譜-質譜聯用儀(日本島津公司);Hangping JA1003電子天平(德國Acculab 公司);揮發油提取器和電熱套(北京科偉儀器有限公司)。

1.2 材料 藥材分別于2013 年4 月—6 月采自新疆維吾爾自治區吐魯番市，自然晾干后粉碎，過40 目篩，密封備用。然后，經新疆大學植物教研室索菲婭副教授鑒定為傘形科孜然芹屬植物孜然Cuminum cyminum L 的干燥果實。

1.3 實驗方法

1.3.1 揮發油的提取 按照《中國藥典》2010 年版(附錄XD)方法提取揮發油［7］(不加二甲苯)，取樣品100 g 置于燒瓶中，加入10 倍體積蒸餾水，回流10 h，得到橙黃色透明狀揮發油。然后，無水硫酸鈉干燥，密封冷凍保存。

1.3.2 供試品溶液的制備 精密吸取揮發油1.0 μL，用正己烷(色譜純)1.5 mL 溶解，0.45 μm微孔濾膜過濾，保存于進樣瓶中，即得。

1.3.3 MDGCMS 分析條件

1.3.3.1 一維分析條件 Rtx-5 色譜柱(30 m ×0.25 mm，0.25 μm);升溫程序為初始柱溫60 ℃，保持5 min，5 ℃/min 速率升至190 ℃，20 ℃/min速率升至260 ℃，保持5 min;進樣溫度250 ℃;分流進樣(20 ∶1);恒壓(125.0 kPa);進樣量1 μL;FID 溫度280 ℃;尾吹氣氦氣;體積流量5 mL/min;氫氣∶空氣 (體積流量) = 40 ∶400;Switching 壓力60 kPa。

1.3.3.2 二維分析條件 Rtx-Wax 色譜柱 (30 m×0.25 mm，0.25 μm);升溫程序為初始柱溫40 ℃，保持4 min，5 ℃/min 速率升至120 ℃，保持5 min，10 ℃/min 速率升至220 ℃，保持5 min;離子源溫度200 ℃;接口溫度250 ℃;掃描范圍m/z 50 ～450。然后，對總離子流圖中各峰進行質譜掃描，得到相應圖譜，NIST 譜庫檢索，根據文獻［8-10］確認各化合物，再按面積歸一法計算其相對含有量。

2 結果與分析

2.1 不同采收期孜然果實揮發油含有量變化 不同采收期的樣品按照“1.3.1”項下方法提取揮發油，其含有量見表1。結果顯示，不同采收期孜然果實揮發油的含有量不同，在1.67 ～4.35 mL/100 g之間，并且在6 月份最高，而在4 月份最低。這與孜然的生長發育特性有關，5 月份為孜然的快速生長期，揮發油積累逐漸增多，而6 月份為孜然的成熟期，揮發油含有量最高。

表1 不同采收期孜然果實中揮發油含有量Tab.1 Contents of volatile oil in Cuminum cyminum L.fruits in different picking times

2.2 不同采收期揮發油組分分析 經MDGCMS 分析可知，不同采收期的孜然果實揮發油中主要包含單萜、倍半萜、芳香醛、酮醚類化合物，其中有14 種成分含有量較高，其色譜-質譜總離子流圖見圖1、圖2 和圖3。另外，本實驗還比較了4 月—6月采收的孜然果實揮發油中含有量相對較高的14種成分，結果見表2。

圖1 孜然果實揮發油MDGCMS 分析總離子流圖Fig.1 Total ion current diagram of volatile oil in Cuminum cyminum L. fruits by MDGCMS

圖2 孜然果實揮發油主成分MDGCMS 分析總離子流圖Fig.2 Total ion current diagram of main constituents of volatile oil in Cuminum cyminum L. fruits by MDGCMS

圖3 孜然果實揮發油GC/MS 分析總離子流圖Fig.3 Total ion current diagram of volatile oil in Cuminum cyminum L. fruits by GC/MS

由圖3 可知，GC/MS 總離子流圖雖已經過條件優化，但大峰數量較多，仍未得到完全分離，在此條件下只分離出19 個化合物，整體分離效果不理想。因此，本實驗采用MDGCMS 法對分離過程整體進行二維分析，見圖1。結果表明，GC/MS 條件下重疊的大峰在二維分析條件下進一步分離，共得到36 個化合物，分離度明顯提高。

表2 不同采收期孜然果實中揮發油成分及其相對含有量Tab.2 Constituents and relative contents of volatile oil in Cuminum cyminum L. fruits in different picking times

由表2 可知，在孜然果實揮發油的14 種主要成分中，含有量較高的為β-水芹烯、β-蒎烯、鄰異丙基甲苯、萜品烯、枯茗醛、1-苯基-1，2-乙二醇、2-蒈烯-10-醛。其中，β-水芹烯、β-蒎烯、萜品烯、枯茗醛、1-苯基-1，2-乙二醇的相對含有量超過10%，并且1-苯基-1，2-乙二醇是本實驗首次檢測出的化合物，尚無文獻報道，其藥理作用目前并不明確，有待進一步研究。

另外，隨著采集時間的變化，孜然果實揮發油各成分的相對含有量也有所改變。其中，該植物最主要的殺菌抑菌物質枯茗醛的含有量分別為18.05%(5 月)、15.18%(6 月)、5.35%(4 月)，即該成分在5 月和6 月的含有量為4 月的2.84 ～3.37 倍。并且，另一種抑菌成分2-蒈烯-10-醛的含有量分別為8.12%(5 月)、6.26%(6 月)、0.74%(4 月)，即該成分在5 月和6 月的含有量為4 月的8.46 ～10.97 倍。

除此之外，孜然果實揮發油中一些成分的含有量隨采收期的不同，將產生一些規律性變化。α-側柏烯、α-蒎烯、β-水芹烯、β-蒎烯、1-苯基-1，2-乙二醇的含有量從高到低，均依次為6 月份＞5 月份＞4 月份，而萜品烯的含有量則依次為4 月份＞5 月份＞6 月份。

3 討論

研究表明，孜然的物候學特征為子葉出土期3月下旬，始花期5 月下旬，盛花期6 月初，果熟期6 月下旬［11］。然而，由于吐魯番獨特的地理位置和氣候條件，該產地孜然的始花期為4 月初，坐果期為4 月末，果熟期為6 月初。因此，本實驗從坐果期開始采集該植物，至果熟期為止。

孜然果實揮發油的化學成分主要為單萜、倍半萜、芳香醛、酮醚，而且采收期不同，其含有量及組分也有所差異，共同構成了孜然特異的香味和藥理功效。這些化學成分的具體結構主要為β-水芹烯、β-蒎烯、鄰異丙基甲苯、萜品烯、枯茗醛、1-苯基-1，2-乙二醇、2-蒈烯-10-醛等，均有相應的藥理作用。例如，β-蒎烯具有抑菌、緩解痙攣等作用;α-蒎烯具有抗炎、鎮咳、祛痰等作用;枯茗醛是孜然中最主要的殺菌抑菌物質;2-蒈烯-10-醛也有一定的抑菌作用。

揮發油是植物體內一類具有芳香氣味的揮發性油狀成分，大多為植物的次生代謝產物，在不同的時期和生理狀態下，其種類和含有量也有所差異。孜然果實揮發油成分種類和相對含有量的不同在一定程度上反映了其藥用價值的差異，因此可根據該植物揮發油組分的變化，對其藥理作用作進一步的開發和利用。

［1］ 中國科學院《中國植物志》編輯委員會. 中國植物志:第55 卷第2 分冊［M］. 北京:科學出版社，1985:4-6.

［2］ 新疆維吾爾自治區衛生廳. 維吾爾藥材標準:上冊［M］.烏魯木齊:新疆科技衛生出版社，1993.

［3］ 胡林峰，李光澤，李艷艷，等. 孜然化學成分及其生物活性研究進展［J］. 西北植物學報，2005，25(8):1700-1705.

［4］ 劉勇民. 維吾爾藥志:上冊［M］. 烏魯木齊:新疆科技衛生出版社，1999.

［5］ 張衛明，肖正春. 中國辛香料植物資源開發與利用［M］. 南京:東南大學出版社，2007:291.

［6］ Rodilla J M，Tinoco M T，Cruz Morais J，et al. Laurus novocanariensis essential oil:Seasonal variation and valorization［J］.Biochem Syst Ecol，2007，36(3):167-176.

［7］ 國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典:2010 年版一部［S］. 北京:中國醫藥科技出版社，2010:附錄63.

［8］ 胡雪芳，戴蘊青，李淑燕，等. 孜然精油成分分析及超臨界萃取聯合分子蒸餾純化效果研究［J］. 食品科學，2010，31(6):230-234.

［9］ 閻建輝，唐課文，鐘 明，等. 氣相色譜-質譜法測定孜然芹揮發油的化學成分［J］. 色譜，2002，20(6):569-572.

［10］ 楊文菊，楊 濤，劉 龍，等. 氣相色譜質譜法測定孜然果實揮發油中枯茗醛含有量的方法研究［J］. 食品科學，2009，30(6):208-212.

［11］ 甘付華. 孜然芹生物學特性及主要經濟性狀形成的研究［D］. 烏魯木齊:新疆農業大學，2006.