草果不同栽培品種揮發性成分的GC-MS分析

胡 彥，張志信，張 鐵，胡展育，楊緒旺

（文山學院 資源與環境學院，云南 文山 663099）

草果（Amomum tsaokoCrevost et Lem），又稱草豆蔻，為姜科（Zingiberaceae）豆蔻屬（Amomum L）植物。草果因其果實具有香辛氣息，為藥食兩用植物。我國草果主產于云南、貴州、廣西等省區，云南又以金平、河口、屏邊、麻栗坡、馬關等地產量較大，馬關縣因栽培草果歷史長，被評為中國“草果之鄉”。草果果實中含有蛋白質、氨基酸、糖類、有機酸、酚類、鞣質、黃酮、皂苷、蒽醌、香豆素、甾體、萜類、內酯、強心苷、油脂、花青素、揮發油等多種化學成分[1]，具有燥濕溫中、截瘧祛痰、瘟疫發熱、消食化亂之功效、可以治療寒濕內阻，胺腹脹痛，痞滿嘔吐，瘧疾寒熱，瘟疫發熱等病癥[2]。現代研究表明，草果揮發油中含有桉油精、香葉醇、檸檬醛等化學成分，是草果中的主要有效成分，具有抗真菌、細菌的作用[3-4]，抗癌[5]、清除DPPH自由基的作用[6]，廣泛應用于醫藥和香料工業[7]。目前，國內外學者對不同地區草果揮發油的含量及組分進行了廣泛的研究[8-9]，但對同一地區不同栽培品揮發性成分的研究未見報道。本研究采用頂空固相微萃取、氣相色譜-質譜法（GC-MS）對文山地區8個草果栽培種的揮發性成分及含量進行了研究，以期為草果優良品種的選育提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

2015年10月10日，在云南省文山州麻栗坡縣下金廠鄉小新沖村采集8個草果栽培品種，根據《中國植物志》鑒定為姜科、豆蔻屬、草果的果實。不同栽培品種在果實的形態、果長、果寬、平均單果重等方面各不相同（見表1）。

表1 8個草果栽培品種果長、果寬、平均單果重比較（n=10）

1.2 儀器與設備

ALC210.3型電子天平（德國賽多利斯（Sartorius）集團）；FW100型高速萬能粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）；PDMS/DVB萃取頭（美國Supelco公司）；HP5890/HP5973氣相色譜-質譜聯用儀（美國惠普公司）。

1.3 方法

1.3.1 材料處理

將采集的新鮮草果放置于恒溫干燥箱中50 ℃烤干，用高速萬能粉碎機把烤干的草果粉碎后備用。

1.3.2 頂空固相微萃取

用電子天平稱取1.0 g粉碎后干燥草果粉裝入萃取瓶后密封，70 ℃水浴加熱10 min，室溫下插入美國Supelco公司的PDMS/DVB萃取頭，萃取30 min后取出，插入GC-MS進樣口解吸3 min后進行GCMS分析。

1.3.3 色譜條件

色譜柱：DB-5ms UI（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：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；進樣口溫度：250 ℃；分流100∶1。

1.3.4 質譜條件

EI離子源；傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃；溶劑切除時間：0 min；電子倍增器能量：70 eV；采集方式：SCAN（全掃描）；m/z：40-800。

2 結果與分析

按上述實驗條件測定，8個草果栽培品種揮發油成分氣相色譜總離子流見圖1。用標準質譜數據庫NIST98 進行匹配對照解析，采用峰面積歸一化法計算相對百分含量。8個草果品種揮發油的成分及相對含量的GC-MS分析結果見表2。

圖1 8個草果栽培品種揮發油成分氣相色譜總離子流圖

表2 8個草果品種揮發油的成分及相對含量

續表2：

續表2：

續表2：

續表2：

從表2中可以看出，每個草果栽培品種檢測出50種揮發性成分，8個品種共檢測出88種揮發性成分，其中共有成分26種（表2中化合物名稱這一欄中左上角帶“*”號的組分），非共有成分62種，說明不同栽培品種草果揮發性成分復雜。共有組分中含量高的成分是：α-檸檬醛（22.12%，15.49%）、順 式-2-癸 烯 醛（20.97%，12.19%）、 桉 樹 腦（15.22%，8.70%），反式-2-十二烯醛（12.51%，8.71%）、β-檸檬醛（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 葉 醇（3.79%，1.08%）、α-松 油 醇（3.32%，1.83%），這些組分中大多數為草果中的主要藥用有效成分。表2中7個草果品種共有的組分為：順-β-萜品醇，2-庚基呋喃，2-甲基-3-亞甲基環戊甲酸甲酯，1，3，3-三甲基-2-氧雜雙環[2.2.2]辛烷6-醇，反式-2-癸烯醛，四環[3.3.1.0.1（3，9）]癸烷-10-酮，可巴烯，1-（2-硝基-2--丙烯基）-環己烯，香樹烯。6個品種共有的組分為：反式1甲基-4-（1-甲基乙基）-2-環己烯-1-醇，β-蒎 烯，1，7，7-三 甲 基-二 環[2.2.1]庚-2-醇，4-亞甲基-1-異丙基-雙環[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-二環[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）環己烷甲醇。5個品種共有的組分為：2，6，6-三甲基二環[3.1.1]庚-2，3-二 醇，[1R-（1α，7β，8aα）]-1，2，4a，5，6，8a-八氫-4，7-二甲基-1-（1-甲基乙烯基）-萘，十氫-α，α-4a-三甲基-8-亞甲基-2-萘甲醇。4個品種共有的組分為：3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇甲酸酯，（順式）-7-羥甲基-3-環丙烷基二環[4.1.0]庚烷，2-十五炔-1-醇。以上分析表明，草果不同品種之間揮發性成分有很大的相似性。

統計表2中不同品種間揮發油成分的差異，1號品種與2、3、4、5、6、7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為35、21、21、21、20、22、23個成分；2號品種與3、4、5、6、7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為26、26、29、22、26、34個成分；3號品種與4、5、6、7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為14、14、14、18、13個成分；4號品種與5、6、7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為14、12、13、13個成分；5號品種與6、7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為18、18、18個成分；6號品種與7、8號品種之間揮發性成分相異的數目分別為18、20個成分；7號品種與8號品種之間揮發性成分相異的數目為18個成分。品種間揮發性成分差異最大的是1號品種與2號品種，35個組分不相同，品種間揮發性成分差異最小的是4號品種與6號品種，12個組分不相同。多數品種揮發性成分的差異數在20個左右，草果不同品種間揮發性成分有很大的差異性。

1號品種6種特有的揮發性成分為：2-羥基-1，1，10-3甲基-6，9-環二氧十氫萘（0.19%），順，順， 順，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%）、順-2-十四碳烯-1-醇醋酸酯（0.10%）、反式-2-十三烯醛（0.12%），2號品種7種特有的揮發性成分為：6-甲基-5-庚烯-2-酮（0.17%）、1-甲基-4-（1-甲基乙基）-1，4-環己二烯（0.19%）、4-（1，2-二甲基-環戊-2-烯基）-2-丁酮（0.12%）、2-亞甲基-環戊醇（0.32%）、α-衣蘭油烯（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）環丙基甲醇（0.12%），3號品種特有的揮發性成分為：三環[5.2.1.0（1，5）]-2-葵烯（0.13%），4號品種3種特有的揮發性成分為：4，4-二甲基-2-環己基-1-醇（0.20%）、（順式）-1-（3-乙氧基-1-丙烯基]-1-環己烯（0.13%）、1-乙烯基-1，5-二甲基-4-己烯基辛酸酯（0.04%），5號品種4種特有的揮發性成分為：2-硝基苯基乙酸酯（0.13%）、（1-乙基丙基）苯（0.08%）、1，2-環氧-5，9-環十二烷二烯（0.23%）、β-愈創木烯（0.27%），6號品種特有的揮發性成分為：α-水芹烯（0.35%）、1，3，3-三甲基-2-氧雜雙環[2.2.2]辛烷-6-醇醋酸酯（0.09%），7號品種特有的揮發性成分為：6-甲基-5-庚烯-2-酮（0.30%），8號品種3種特有的揮發性成分為：（1S）-6，6-二甲基-2-亞甲基二環[3.1.1]-庚烷-3-醇（0.07%）、（3aS，3bR，4S，7R，7aR）八氫-7-甲基-3-亞甲基-4-（1-甲基乙基）-1H-環戊[1，3]環丙[1，2]苯（0.04%）、匙葉桉油烯醇（0.08%）。根據特有的揮發油成分，可以將不同品種的草果區別開來。

在62種非共有組分中，僅有1、6、7、8號草果的揮發油成分：四環[3.3.1.0.1（3，9）]癸烷-10-酮的相對含量超過1.0%，最高含量為1.26%（1號草果），1號草果的揮發油成分：2，6，6-三甲基二環[3.1.1]庚-2，3-二醇的相對含量為1.00%，（順式）-7-羥甲基-3-環丙烷基二環[4.1.0]庚烷的相對含量為1.2%，其余59種非共有組分的相對含量都在1.0%以下，為低含量組分。以上分析表明，雖然8個草果栽培品種在長、寬、單果重、形態方面存在差異（見表1），并且不同草果栽培品種揮發性成分及相對含量也存在差異（見表2），但主要成分是高含量的共有組分，其非共有組分含量低，極大部分相對含量在1.0%以下。

3 討論

草果為多年生常綠叢生草本經濟植物，其果實既可作為中草藥材，也可作為調味香料用于菜肴烹飪，一般種植3～4年后即可開花結果，可連續結果20年以上。種植草果是山區農民增收的重要經濟來源，是脫貧致富的一條重要途徑[10]。草果揮發油是草果中的主要有效成分，如草果揮發油中的桉樹腦具有驅風、鎮靜、抗菌、抗病毒、殺滅寄生蟲及發汗作用，檸檬醛具有平喘、祛痰、抑菌的作用；樟腦具有刺激神經，使頭腦清醒靈活的作用；α-松油醇、香葉醇、橙花叔醇有明顯的鎮靜、抗菌作用，并且是一種香料，廣泛用于食品、化妝品、香精香料中。根據有關文獻報道，有關學者采用水蒸氣蒸餾法[11]、微波萃取[12]、超聲波萃取法[11]、超臨界CO2流體萃取[13]和頂空固相微萃取[14]等方法提取草果揮發油，采用GC-MS分析其化學成分，其研究結果表明，草果揮發油的化學組成很復雜，提取方法的不同，草果揮發油的成分不同[11]，不同地區草果所含揮發油的成分也呈現一定的差異[8-9]，但揮發油的主要成分相似，主要是桉樹腦、檸檬醛、香葉醇、反-2-十一烯醛、2-癸烯醛、β-蒎烯等成分；本研究中，不同草果栽培品種揮發性的主要成分為桉樹腦、松油醇、β-檸檬醛、香葉醇等，這與中外文獻中有關草果揮發油的報道相似[3，15]。雷恩、楊耀文的研究表明，不同居群草果的形態、大小存在顯著的差異[16-17]，本研究結果證明，同一地區8個形態、大小等方面各不相同的草果栽培品種中揮發性主要成分相似，在草果優良品種選育過程中，果實的產量的高低是一個重要考慮的因素，本研究可為草果進一步的開發利用提供參考依據。