秦巴地區(qū)12批引種紫蘇的揮發(fā)油成分分析及評價

張辰露 朱雙全 梁宗鎖 吳三橋 趙宏光

摘要：為篩選適宜秦巴地區(qū)推廣種植的紫蘇種質(zhì)，將從重慶、江蘇、廣西等地區(qū)引種的11批不同種質(zhì)紫蘇和1批本地野生紫蘇同時種植于陜西商洛地區(qū)，采用同時蒸餾-萃取（SDE）法提取紫蘇葉揮發(fā)油，通過氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析揮發(fā)油組成成分，并比較揮發(fā)油得率，以評價不同種質(zhì)來源紫蘇在秦巴地區(qū)的品質(zhì)表現(xiàn)。結(jié)果表明，從紫蘇揮發(fā)油中共鑒定出180種化學(xué)成分，不同種質(zhì)的共有成分有20種。主要共有成分為紫蘇醛（0.48%～6254%）、紫蘇酮（0.02%～32.09%）、α-石竹烯（7.67%～22.16%）、α-香柑油烯（1.09%～15.57%）、D-檸檬烯（0.08%～14.89%）、芳樟醇（0.04%～7.99%）、大根香葉烯D（0.48%～4.15%）等。另有一些特殊成分，1個烯型（PL）種源含35.79%紫蘇烯，1個醚型（PP）種源含35.76%芹菜腦，1個EK型種源含17.88%2-烯丙基-4-甲基苯酚等。12批紫蘇種質(zhì)可分為5種化學(xué)型，醛型（PA）、酮型（PK）、醚型（PP）、烯型（PL）及酚型（EK）。揮發(fā)油得率為0.30%～0.82%，其中以醛型的揮發(fā)油得率最高，烯型的得率最低。不同種質(zhì)紫蘇在相同引種栽培環(huán)境下，紫蘇葉揮發(fā)油的化學(xué)成分組成和得率差異明顯。除烯型紫蘇外，其余種源紫蘇的揮發(fā)油得率均可達(dá)到2015年版《中華人民共和國藥典》標(biāo)準(zhǔn)。秦巴地區(qū)發(fā)展紫蘇種植建議以江蘇邳州地區(qū)的回回蘇（醛型）為宜，重慶和玉林地區(qū)的白蘇（酮型）次之。

關(guān)鍵詞：紫蘇;揮發(fā)油;成分組成;得油率;GC-MS;種質(zhì)資源;品質(zhì)分析;最優(yōu)種源;產(chǎn)區(qū)拓展

中圖分類號：R284.1 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）16-0214-07

收稿日期：2018-03-29

基金項目：國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金（編號：81703646）;陜西省社會發(fā)展攻關(guān)項目（編號：2016SF-351）。

作者簡介：張辰露（1979—），女，陜西漢中人，博士，副教授，主要從事中藥資源開發(fā)利用研究。

通信作者：梁宗鎖，博士，教授，主要從事中藥資源學(xué)、藥用植物次生代謝調(diào)控。

紫蘇[Perilla frutescens （L.） Britt.]，是唇形科（Labiatae）紫蘇屬（Perilla）的1年生草本植物，別稱白蘇、赤蘇、香蘇、回回蘇等[1]。其葉、梗、籽均可入藥，是我國傳統(tǒng)的藥食兩用植物[2]。紫蘇常被用作解魚蟹毒，治療風(fēng)寒感冒、升血糖、治療咳喘，以及預(yù)防和治療心血管疾病等。紫蘇葉揮發(fā)油有抗炎、抑菌、抗氧化性及抗病毒作用，臨床上還用于治療抑郁癥[1，3-6]。紫蘇在我國自然分布廣泛，遍布全國20個省份，紫蘇作為多用途的經(jīng)濟(jì)植物在我國已有2 000多年的栽培歷史[7]。秦巴地區(qū)雖然算不上紫蘇的主產(chǎn)區(qū)，但有著豐富的野生紫蘇資源，常見于淺山林緣和田間地頭，更是百姓庭院周邊的常見植物，分布極為廣泛。參考陳士林的《中國藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃》可知，利用3S技術(shù)對紫蘇產(chǎn)地適宜性分析結(jié)果表明秦巴地區(qū)也屬于紫蘇的生態(tài)適宜區(qū)，生態(tài)適宜性指數(shù)達(dá)90%～95%[8]。然而尚未見秦巴地區(qū)人工大面積種植紫蘇的相關(guān)報道，其地理周邊地區(qū)如甘肅、山西、重慶等已屬于人工栽培主產(chǎn)區(qū)，河南、四川等地區(qū)雖然野生資源豐富，但還未形成人工栽培主產(chǎn)區(qū)[9]。

白蘇原產(chǎn)地在我國東北，其揮發(fā)油以紫蘇酮為主，黑龍江、吉林、河北、甘肅等區(qū)域主要種植的是酮型紫蘇。原產(chǎn)自南方的紫蘇多以紫蘇醛和烯類成分為主，酮類成分相對較少（除云南、重慶彭水、湖南鼎城等地區(qū)外）。相同種源紫蘇在不同的地方種植，其揮發(fā)油的主要成分組成呈現(xiàn)明顯差異[9-10]，紫蘇葉揮發(fā)油化學(xué)成分受環(huán)境影響極大。秦嶺地處我國南北地理分界線，氣候環(huán)境介于南北之間，因此研究不同化學(xué)型紫蘇在我國中緯度的秦巴地區(qū)的引種品質(zhì)表現(xiàn)具有重要意義。本研究從玉林、重慶、江蘇等市場及陜西省商洛市收集12批種源，統(tǒng)一栽培管理，開展引種試驗。綜合分析各個種源紫蘇葉的揮發(fā)油成分組成及得油率，優(yōu)選出適宜秦巴地區(qū)栽培的最優(yōu)紫蘇種源，以期為紫蘇產(chǎn)區(qū)拓展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

12批紫蘇種源分別來自重慶市、重慶涪陵、廣西玉林、江蘇徐州、陜西商洛等地區(qū)，具體見表1。將收集的紫蘇種子于2016年4月上旬種植在陜西天士力植物藥業(yè)有限公司的藥用植物資源圃，統(tǒng)一人工管理，8月下旬的上午時段采收葉片[11]，置陰涼通風(fēng)處干燥。紫蘇種源鑒定由陜西理工大學(xué)王勇博士完成。

1.2 主要儀器

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS-QP2010型，日本Shimadzu公司）;蒸餾同時萃取裝置（上海齊欣科學(xué)儀器有限公司）;UPW型優(yōu)普超純水機（上海優(yōu)普實業(yè)有限公司）;AB135S電子分析天平（梅特勒·拖利多公司）;198-1-B電加熱套、DK-2000-Ⅲ L電熱恒溫水浴鍋、01-3A電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）和石油醚（天津市富宇精細(xì)化工有限公司）。

1.3 揮發(fā)油測定條件

氣相色譜（GC）條件：RXT-5 MS石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 μm×0.25 μm）;柱前壓為53.5 kPa;分流比為50 ∶1;進(jìn)樣量為1 μL;進(jìn)樣口溫度為250 ℃;載氣為He;柱初溫為 50 ℃，保留2 min，程序升溫速率為4 ℃/min，升至210 ℃，保留1 min，再經(jīng)過15 ℃/min的升溫速率，升至280 ℃，保留 3 min，完成1個樣品檢測時間為45 min。

質(zhì)譜（MS）條件：電離方式為EI，燈絲電流為0.5 mA;電子能量為70 eV;倍增器電壓為0. 86 kV;離子源溫度為 230 ℃，溶劑延遲3 min;質(zhì)核比（m/z）為40～500。添加各溶劑的空白檢測，除去試驗自身的干擾因素。

通過ChemStation工作站檢索KIST譜圖庫，參照相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)合人工化學(xué)結(jié)構(gòu)解析判定，以可信度>90%的標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)和鑒定各色譜峰成分。由峰面積歸一法計算揮發(fā)油各化學(xué)成分的相對百分含量，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行分析。GC-MS檢測條件參照張辰露等的方法[12]。

1.4 揮發(fā)油提取

稱取100 g紫蘇葉粉末，揮發(fā)油供試樣品提取方法參照張辰露等的同時蒸餾-萃取（SDE）[12]提取方法，獲得揮發(fā)油樣品，稱質(zhì)量計算得率，并進(jìn)行GC-MS檢測。同時，采用揮發(fā)油提取器，按照2015年版《中華人民共和國藥典》揮發(fā)油測定方法中甲法提取[13]，記錄揮發(fā)油得率。

2 結(jié)果與分析

2.1 GC-MS結(jié)果分析

12批不同種源紫蘇的葉片揮發(fā)油成分組成GC-MS分析結(jié)果及揮發(fā)油得率測定結(jié)果見表2。經(jīng)KIST譜圖庫檢索，參照相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)合人工化學(xué)結(jié)構(gòu)解析判定[10，14-16]，共鑒定出180種化學(xué)成分，其中共有成分有20種。紫蘇葉揮發(fā)油的主要成分包括紫蘇醛（0.48%～62.54%）、紫蘇酮（0.05%～33.79%）、α-石竹烯（7.67%～22.16%）、α-香柑油烯（1.09%～15.57%）、D-檸檬烯（0.08%～14.89%）、芳樟醇（0.04%～7.99%）、大根香葉烯D（0.48%～4.15%）等。另有一些含量較大的特殊成分，S11含35.79%紫蘇烯，S3含3576%芹菜腦及5.28%順式-β-細(xì)辛醚，S4含17.88% 2-烯丙基-4-甲基苯酚及7.75%香薷酮。

主要共有成分（相對百分含量≥5%）的相對百分含量排序為（1）紫蘇醛：S10>S7>S8>S1>S12>S5>S4>S6;（2）紫蘇酮：S6>S2>S9;（3）石竹烯：S9>S12>S1>S3>S11>S2>S4>S5>S7>S6>S8>S10;（4）D-檸檬烯：S5>S8>S7>S10;（5）芳樟醇：S5>S8;（6）反式-α-香柑油烯：S12>S11>S1>S7>S5>S8>S2>S6>S10。比較而言，主要共有成分石竹烯在不同種源的紫蘇葉中相對百分含量的變化幅度較小，成分占比相對穩(wěn)定。

根據(jù)表2中各個組分的相對百分含量特征，參照早期日本學(xué)者Nitta等和中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院魏長玲等對我國紫蘇資源揮發(fā)油化學(xué)型的分類研究[17，9]，可將本次收集的12批不同紫蘇種源分為醛型（PA）、酮型（PK）、烯型（PL）、醚型（PP）、酚型（EK）共5種化學(xué)型（表3）。紫蘇醛在S1、S5、S7、S8、S10、S12號樣品中均具有較高的相對百分含量（37.78%～62.54%），而在其余6個樣品中的總占比較低（0.48%～5.32%），S1、S5、S7、S8、S10、S12號樣品符合醛型紫蘇的主要特征。紫蘇酮在S2、S6、S9號樣品中均具有較高的相對百分含量（25.72%～3209%），而在其余樣品中占比明顯偏低（0.02%～785%），S2、S6、S9號樣品符合酮型紫蘇的主要特征。紫蘇烯僅在S11號樣品中出現(xiàn)，相對百分含量為35.79%，S11號樣品符合烯型紫蘇的主要特征。S3號樣品中芹菜腦占3576%、順式-β-細(xì)辛醚占5.28%，而兩者在其他樣品中占比偏低（0.10%～16.59%），S3號樣品具有醚型紫蘇的基本特征。S4號樣品與其他樣品的最大區(qū)別是 2- 烯丙基-4-甲基苯酚（1788%）及香薷酮（7.75%）的含量較高，明顯高于其他樣品，S4號樣品符合酚型紫蘇的基本特征（表2、表3）。

2.2 揮發(fā)油成分聚類分析

將12批樣品的主要成分的相對百分含量作聚類分析，結(jié)果如圖1所示，S1和S12可聚為一類，S5、S7和S8可聚為一類，S10雖與之存在一定差異，但能明顯區(qū)別于其余樣品（S2、S3、S4、S9、S6、S11）。S2、S9和S6可聚為一類。S3、S11、S4與其余9種樣品具有明顯差異，歸為3種不同類型，其中S11與其余11個樣品的差異最大。依據(jù)魏長玲等的分類方法[9-10]，S1、S5、S7、S8、S12、S10中紫蘇醛含量偏高，屬于PA型。S2、S6、S9中紫蘇酮類成分偏高，屬于PK型。僅S4中酚類成分較高，屬于EK型。依據(jù)Zhang等的方法[18-19]，S3中芹菜腦含量最高，屬于PP型。S11中有紫蘇烯，且含量最高，屬于PL型。因此，聚類分析結(jié)果與化學(xué)型鑒定結(jié)果一致。結(jié)合葉形特征和成分組成特征進(jìn)行比較分析可發(fā)現(xiàn)，S12是陜西商洛本地的野生紫蘇，在成分聚類分析中，S12與S1距離最近，說明二者成分組成相似。從葉片性狀觀察，S1和S12的葉片背面均為深紫色，但S1葉片正面是綠色且葉緣具狹而深的鋸齒，從而歸為回回蘇。說明商洛地區(qū)野生紫蘇與采自重慶涪陵的S1種源關(guān)系最接近。S2、S6、S9均屬白蘇，外形特征一致，在成分聚類結(jié)果中它們距離較近，歸為一類。 雖然S5、S7、S8在葉形分類上分別屬于紫蘇、回回蘇、齒耳變種紫蘇，但在聚類分析中卻聚為一類，說明三者的揮發(fā)油成分組成較為相似，并存在較緊密的遺傳關(guān)系。S3、S4、S11在葉形分類上均屬于齒耳變種紫蘇，但在聚類分析中相聚較遠(yuǎn)，S3屬于醚型，S4屬于酚型，S11屬于烯型。尤其S11的成分聚類距離最遠(yuǎn)，這與其葉形特征的差異一致。說明刺耳變種紫蘇在揮發(fā)油成分組成上的變異程度要遠(yuǎn)高于野生紫蘇、紫蘇、白蘇和回回蘇。白蘇的揮發(fā)油成分組成的差異程度較小，化學(xué)型均為酮型。因此，可以通過化學(xué)型與紫蘇葉形特征的相關(guān)性，指導(dǎo)引種種源的初步篩選。

2.3 揮發(fā)油得率分析

由表3可知，12批不同種源的紫蘇葉揮發(fā)油得率為 0.30%～0.82%。其中刺耳變種紫蘇S11的揮發(fā)油得率最低，為0.30%，回回蘇S7和S10的揮發(fā)油得率較高，分別為?0.82%、0.80%。另外，回回蘇S1、刺耳變種紫蘇S3和S4、野生紫蘇S12的揮發(fā)油得率較低（0.50%～0.57%），其余種源的揮發(fā)油得率在0.67%～0.71%范圍內(nèi)。因此，比較引種到陜西商洛的12批不同種源紫蘇的揮發(fā)油得率可知，醛型（PA）紫蘇最高，酮型（PK）紫蘇居中，醚型（PP）和酚型（EK）紫蘇較低，烯型紫蘇最低。除S11烯型（PL）紫蘇外，其余種源樣品均可達(dá)到2015年版《中華人民共和國藥典》標(biāo)準(zhǔn)，即揮發(fā)油得率不得少于0.40%。

3 結(jié)論

本研究從重慶、江蘇、廣西及陜西商洛本地引種12批不同種質(zhì)紫蘇種植于陜西商洛地區(qū)，通過比較揮發(fā)油的組成成分和得率，優(yōu)選出了秦巴地區(qū)最適宜栽培的紫蘇種質(zhì)。12批不同種源紫蘇在相同引種栽培環(huán)境下，紫蘇葉揮發(fā)油的化學(xué)成分組成和揮發(fā)油得率差異明顯。從紫蘇揮發(fā)油中共鑒定出180種化學(xué)成分，不同種質(zhì)的共有成分有20種，主要包括紫蘇醛（0.48%～62.54%）、紫蘇酮（0.02%～32.09%）、α-石竹烯（7.67%～22.16%）、α-香柑油烯（1.09%～15.57%）、D-檸檬烯（0.08%～14.89%）、芳樟醇（0.04%～7.99%）、大根香葉烯D（0.48%～4.15%）等。另有一些特殊成分，1個PL型種源含35.79%紫蘇烯，1個PP型種源含35.76%芹菜腦?，1個EK型種源含17.88%2-烯丙基-4-甲基苯酚等。12批紫蘇種質(zhì)可歸為5個化學(xué)型。揮發(fā)油得率范圍為0.30%～0.82%，其中以醛型的揮發(fā)油得率最高，烯型的得率最低。除烯型紫蘇外，其余種源紫蘇的揮發(fā)油得率均可達(dá)到2015年版《中華人民共和國藥典》標(biāo)準(zhǔn)。 秦巴地區(qū)發(fā)展紫蘇的種植建議以江蘇邳州的回回蘇（醛型）為宜，重慶和玉林地區(qū)的白蘇（酮型）次之。

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