貴州引種不同地區檸檬香茅草揮發油比較分析

侯穎輝 李德文 王少銘 羅莉斯 冷家歸 李晉華

（1. 貴州省農業科學院香料研究所 貴州貴陽 550006；2. 貴州省農業科學院油料研究所 貴州貴陽 550006）

檸檬香茅草（Cymbopogon citratus），又稱檸檬草、香茅草、香茅，是藥食兩用的多年生禾本科（Gramineae）香茅屬（Cymbopogon）草本植物，多種植于海南、福建、廣西、四川、貴州、云南等地。全株具有檸檬香味，用來熬粥可增加食欲防中暑，泡茶可提神醒腦，做香辛料可去腥提鮮[1]；香茅草還具有較高的醫藥價值，具有預防各種傳染病及治療腹瀉、頭痛、發燒、流行性感冒和降血糖[2]、抗癌[3]等功效。香茅草葉片中含有豐富揮發油，可用于食品、化妝品、香水和肥皂制造[4]等。香茅草揮發油具有很好的殺菌[5-6]、驅蚊殺蟲[7]、抗炎[8]效果，其主要成分檸檬醛除可趨避瓜蟲[9]外，還具有抑制癌細胞生長的功效[10-11]。不同地區的香茅草揮發油因環境差異可能存在組分差異[12]，西南地區地理環境特殊，生態類型多樣，故對貴州省農業科學院內栽種的不同來源香茅草揮發油進行分析與比較。另外，由于香茅草抗逆性強、生長力旺盛，每年可多次采收，而不同時期香茅草的活性成分含量是否存在差異尚未清楚。本研究主要針對貴州（興義、望謨）、廣東（廣州）、廣西（東興）和云南（景洪）地區的香茅草進行揮發油比較分析，同時比較7 月和10 月2 個采收時期香茅草莖稈和葉片部位揮發油含量和成分的差異，以期為香茅草產業在貴州的發展和創新利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

收集廣東廣州、廣西東興、云南景洪以及貴州興義、望謨等地區香茅草資源，栽種于貴州省農業科學院油料研究所香料資源圃內。

分別于7 月和10 月收取資源圃內不同來源的香茅草地上部分，根據其形態和顏色分為莖稈和葉片兩部分，莖稈部分按1～2 mm 厚度進行切片，葉片部分剪切成1 cm 左右長度，備用。

1.2 方法

1.2.1 香茅草揮發油提取準確稱取200 g 切好的新鮮香茅草樣品2 份，1 份置于恒溫干燥箱中烘干至恒重，計算香茅草干物質含量，所有揮發油得率均以香茅草干物質計；另1 份置于2 L 蒸餾瓶中，添加蒸餾水1 L，加熱3 h，利用水蒸氣法蒸餾提取揮發油，設3 個重復。在所得揮發油中加入無水硫酸鈉吸收多余水分后，取50 μL 揮發油溶于950 μL 正己烷（色譜純，美國MREDA公司）中，充分混勻備用。

1.2.2 揮發油成分分析氣相條件：Agilent 7890A；進樣口溫度：280℃；進樣量：0.5 μL；分流比為1∶40。色譜柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣（He）：1.0 mL/min。程序升溫90℃（保持1 min），以2℃/min 升溫至120℃，再以3℃/min 升溫至210℃（保持7 min）；載氣為高純氦氣，分流進樣，流速1.0 mL/min，分流比5∶1。

質譜條件：Agilent 5975C 質譜儀；EI 離子源；電子能量70 eV；傳輸線溫度250℃；離子源溫度200℃。掃描范圍：35～500 amu 全掃描。用氣質聯用儀分離樣品成分，再通過檢索NIST11 化學工作站標準質譜圖庫，鑒定組分的化學結構。采用面積歸一法確定各主要組分的相對百分含量。

1.2.3 數據分析利用G333660065_MassHunter Qualitative Anaylsis DA Software B.06.00 軟件進行氣象-質譜數據采集與分析；統計采用 Excel 2010、DPS 軟件。

2 結果與分析

2.1 不同部位與采收期香茅草揮發油得率比較

由圖1 可知，不同部位和不同采收時期香茅草揮發油的得率差異較大。葉片部位揮發油得率均顯著高于莖稈部位，且相同部位7 月精油得率顯著高于10 月。其中，7 月興義來源的香茅草葉片中揮發油得率顯著高于其他 4 種，高達34.5 mL/kg，其次為廣州和東興來源的香茅草，含量分別為29.7 和27.23 mL/kg。莖稈中揮發油則以廣州和東興來源的香茅草為最高，興義來源的香茅草次之。另外，10 月份采收的香茅草揮發油得率顯著降低，且景洪莖稈部分揮發油得率下降比例最大，望謨的莖稈部位揮發油得率下降比例最低，廣州和東興葉片中揮發油得率下降幅度最小。7 月份采收的香茅草生長期為2—7月，生物活性物質積累長達6 個月，再次采收時為8—10 月，生長期僅為3 個月，生物活性成分積累時間短，故每年分兩季采收香茅草時，第一季香茅草藥用效果明顯優于第二季。

圖1 香茅草揮發油得率

2.2 揮發油成分分析

2.2.1 不同部位及采收時期香茅草揮發油色譜圖及成分比較由圖2 可以看出，不同時期采收的香茅草莖稈和葉片揮發油中主要成分出峰時間一致，且峰型相似，而在7 min 12 s 時莖稈和葉片出現顯著差異，且在不同采收時期的不同樣品中表現一致（以東興為例）。

2.2.2 香茅草3 種主要成分含量比較分析由圖2 可知，不同地區和不同采收時期檸檬香茅草莖稈和葉片中均含有3 種相同成分，經分析得知該3 種化合物分別為檸檬醛、β-月桂烯和香葉醇。比較分析不同部位發現，7 月獲得的揮發油中檸檬醛均為莖稈≥葉片，而10 月份獲得的揮發油中檸檬醛除云南景洪外均為葉片≥莖稈（圖3）。對比不同時期發現，廣州-莖、興義-莖和望謨-葉不同采收期揮發油中檸檬醛相對含量均差異顯著，且呈現不同規律，即莖稈表現7 月＞10 月，葉片表現為10 月＞7 月。云南景洪不同時期揮發油樣品中檸檬醛相對含量差異最小。

圖3 香茅草揮發油中檸檬醛含量比較

分析香葉醇相對含量（圖4）發現，在東興、景洪和廣州香茅草揮發油樣品中，不同時期含量差異顯著，均表現為7 月＞10 月，且莖稈≥葉片。在興義-莖、望謨樣品中香葉醇相對含量均表現為10 月＞7 月，且差異不顯著；興義-葉表現為7 月＞10 月，但差異不顯著。

圖4 香茅草揮發油中香葉醇相對含量比較

由圖5 可知，β-月桂烯相對含量表現為葉片＞莖稈，與圖2 所示一致，且以望謨縣10 月份最為顯著。對比不同時期發現，除望謨-葉表現為10月＞7 月外，其他樣品均表現為7 月＞10 月。

圖5 香茅草揮發油中β-月桂烯含量比較

2.2.3 地上部分揮發油成分分析對東興、景洪、廣州、興義和望謨地區香茅草地上部分揮發油成分進行分析，經檢測發現，相對含量≥0.1%的化合物共有23 種（表1）。從東興、景洪、廣州、興義和望謨5 個不同地區的香茅草揮發油中各檢測到19、15、22、20 和23 種化合物，分別占其總揮發油成分的98.7%、98.5%、96.44%、99.23%和97.06%。其中，相同成分有12 種（檸檬醛、甲基庚烯酮、β-月桂烯、反式-β-羅勒烯、芳樟醇等），分別占總揮發油成分的94.96%、97.33%、91.924%、95.54%和93.7%。不同地區香茅草揮發油中醛類物質含量最高，分別高達78.77%、9.4%、76.71%、75.2%和79.86%；其次為烯類和醇類，占6%～10%；另外還含有少量酸類、酮類和酯類等成分。檸檬醛作為揮發油的最主要成分，在東興、景洪、廣州、興義和望謨香茅草揮發油樣品中的相對含量分別高達75.86%、75.87%、74.05%、72.23%和75.77%，其次依次為β-月桂烯和香葉醇。

表1 貴州地區香茅草揮發油組分比較

3 討論與結論

3.1 討論

提取方法對香茅草揮發油的得率影響較大。香茅草揮發油提取方法主要有水蒸氣提取法和超臨界萃取法，后者具有工藝條件穩定、提取時間短、產率高等優點[13-14]，但未實現規?；?。氣相-質譜聯用（GC-MS）技術是目前揮發性成分分析的最主要方法[15-16]，通過計算色譜圖峰面積并與質譜圖比對獲得揮發性組分及相對含量，該技術比較穩定，誤差較低。

不同的氣候環境影響香茅草精油的含量和組分。貴州屬中國亞熱帶高原季風濕潤氣候，由于地形多樣，氣候類型豐富，素來有“十里不同天”的說法；廣西屬南亞熱帶氣候，全年高溫潮濕；廣東為亞熱帶海洋性和熱帶海洋性氣候，加上土壤環境、田間管理以及個體間的生理代謝差異，導致不同地區栽種的檸檬香茅草揮發油含量和成分存在顯著差異[12,17-19]。生長代謝水平以及生理功能差異導致莖稈和葉片的揮發油含量差異顯著，葉片部位顯著高于莖稈部位，主要成分也存在一定差異，該結論與邱珊蓮等[20]的研究結果（葉片精油含量為莖稈的3 倍）相似，且不同月份采收的香茅草揮發油含量也是7 月最高，與本研究中7 月采收的香茅草精油高于10 月的結論一致。另外，其他次生代謝物含量較高的香料植物也表現出相同的特性。萬文俠等[21]對不同生長時期的迷迭香進行研究發現，7—8 月份迷迭香精油含量最高，抑菌活性最強。李大紅等[22]研究發現，7 月份香葉天竺葵精油含量最高，且7 月份之后隨著溫度的下降精油含量降低；由此可以看出，低溫不利于次生代謝物的合成與積累。除此之外，存放時間對香茅草精油含量也有一定影響[23]。

雖然不同時期和部位香茅草揮發油含量有所差異，但其最主要成分均為檸檬醛，且高達75%～79%，該結論與以往報道的檸檬醛相對含量在60%～80%的結論一致。檸檬醛作為香茅草揮發油的主要成分，也是檸檬香茅草去除蚊蟲功效的主要功能成分。有研究表明，檸檬醛具有良好的抗系統性念珠菌感染功效[7-8]，且相比順式檸檬醛（橙花醛），反式-檸檬醛（香葉醛）對紅毛癬菌的抗真菌活性更明顯[24]。另外，檸檬醛還可以通過抑制乳腺癌干細胞標記物ALDH1A3 等方式來抑制乳腺癌細胞的生長與轉移[10-11]。天然植物精油檸檬醛與環保型蓖麻油水性聚氨酯(PU)混合還可以持久有效趨避瓜蠅，減少化學農藥在農業上的使用[9]。因此，香茅草揮發油在醫藥及農業生物防控等領域具有廣闊的應用前景。

3.2 結論

不同部位、不同采收時期的香茅草揮發油含量及成分都存在差異。7 月采收的揮發油得率顯著高于10 月份，故7 月份采收的第一季香茅草更具有藥用價值。不同地區、不同采收時期及部位所得揮發油中主要成分中均含有檸檬醛、香葉醇和β-月桂烯，3 種成分相對含量在不同時期及部位差異顯著，故可根據需要選擇采收時期和采收部位。研究結果對于香茅草的綜合利用具有一定的指導意義，而對于香茅草產品的精準開發還需要進一步研究。