2017, Vol. 47
, 李倩2, 杨群力2, 杨水萌1, 王锴1, 石颖1, 倪士峰1 2. 陕西省西安植物园 陕西省植物研究所, 陕西 西安 710061
2. Institute of Botany of Shaanxi Province, Xi′an Botanical Garden, Xi′an 710061, China
山茱萸(Cornus officinalis Sieb. et Zucc.)为山茱萸科山茱萸属(Cornus Linn.)落叶乔木或灌木, 其干燥成熟的果肉是传统的名贵中药材, 可药食两用, 主产于山西、陕西及河南等省[1]。本种始载于《神农本草经》, 其性味酸涩微温, 归肝肾经, 既具收敛之性, 又能补肝益肾, 温而不燥, 补而不峻, 为补益肝肾, 补敛并俱之佳品[2-3]。研究表明，其功能性成分主要有五环三萜类、环烯醚萜苷类、黄酮类、有机酸及其酯类、挥发物和多糖等, 具有抗肿瘤、抗休克、降血糖、抗血栓、降血脂、抗菌、抗病毒和增强免疫力等药理作用[4-5, 7]。在我国, 山茱萸不仅被作为传统药材使用, 由于其花、果、叶、树姿等都具有独特的观赏特性, 近年来也被应用于园林绿化[8]。
由于近年来“芳香疗法”逐渐受到重视, 寻找对人类健康有益的药用植物已经成为一种迫切的需要[18]。山茱萸作为我国常用的40种名贵中草药之一, 人们对其传统药用部位“果实”的化学成分和药理、药效作用进行了大量研究[9-12], 但对其叶的相关研究工作目前较少, 主要集中在有机溶剂提取以及分离其有关成分等方面[6, 13-16]。而对其叶中的挥发性成分采用SHS-GC-MS的研究工作目前还未见有文献资料的报道, 为了更好地开发和利用此资源, 本研究利用SHS-GC-MS就山茱萸叶中的挥发性成分进行了分段式提取及分离分析研究, 以期为有效评价其自身真正所含的挥发性成分提供参考。
1 仪器和试剂GC 7890A气相色谱仪, MS 5975C质谱仪, 7697A顶空进样器, 色谱数据处理系统(MSD Chemstation E. 02. 02. 1431)(美国Agilent公司), 质谱检索数据库:NIST MS Search 11. L。
山茱萸由西北大学倪士峰鉴定为山茱萸(Cornus officinalis Sieb. et Zucc.)(采集地:陕西西安马腾空植物园; 采集时间:2015年5月9日; 凭证标本放于西北大学植物标本馆)。实验样品材料经硅胶脱水、研磨、粉碎和过筛后放入干燥洁净的样品瓶中, 保存于2~8℃冰箱中备用。变色硅胶(利威蓝色指示硅胶), PE塑料密封袋(郑州天原包装材料有限公司)。
2 方法 2.1 挥发性成分的提取取新鲜粉碎的山茱萸叶粉末(过40目筛)1.0 g, 准确称定, 放入20 mL顶空瓶中密封, 置顶空进样器中进样。顶空条件为:低温平衡温度为65℃, 平衡时间为30min; 中温平衡温度为95℃, 平衡时间为25min; 高温平衡温度为115℃, 平衡时间为20min。
2.2 GC-MS分析条件 2.2.1 气相色谱条件色谱柱Agilent HP-5 MS (30 m×250 μm, 0.25 μm); 进样口温度250℃; 载气为高纯He气, 柱流量1.0 mL/min。程序升温条件:初始温度30℃, 保持5min, 以1.5℃/min升至110℃, 最后以15℃/min升到200℃, 保持4min。
2.2.2 质谱条件El离子源, 电子能量70 eV, 离子源温度: 230℃, 传输线温度: 280℃, 四级杆温度:150 ℃。数据采集扫描模式:全扫描, 溶剂延迟: 3 min, 扫描范围: m/z 35-450。
2.2.3 数据分析按“2.1”项下条件, 提取山茱萸叶挥发性成分进行GC-MS分析, 利用数据库软件GC/MS工作站软件自带的NIST MS search 11.L标准库检索各组分质谱, 再结合文献进行人工谱图解析, 确认挥发性成分的各个化学组分, 然后运用峰面积归一化法, 求得各成分质量分数。山茱萸叶中不同温度段下的总离子流图见图 1。
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A高温段条件下山茱萸叶挥发性成分的TIC图; B为中温段条件下山茱萸叶挥发性成分TIC图; C低温段条件下山茱萸叶挥发性成分TIC图 图 1 山茱萸叶3个温度段总离子流叠加图 Fig. 1 Superposed TICs of different temperature section in C. officinalis leaves |
实验得到3个温度段下山茱萸叶中的挥发成分及其质量分数见表 1, 其所含各类成分的质量分数见表 2。由表 1、表 2可知, 在3个温度段下具有的挥发性成分种类和质量分数存在差异:低温条件下, 共检测出80种成分; 中温条件下, 共检测出93种成分; 高温条件下, 共检测出85种成分。结果显示, 山茱萸叶中的挥发性成分主要由醇类、萜烯类、酯类、醛酮类、酚酸类、烃类、呋喃类及其他类成分组成, 且主要以醇类及醛酮类成分为主, 醇类成分质量分数分别为17.532%，23.482%，29.583%, 醛酮类成分质量分数分别为56.197%，51.846%和35.189%。
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表 1 山茱萸叶挥发性成分及其质量分数 Tab. 1 Components and relative content of C. officinalis leaves |
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表 2 山茱萸叶挥发性成分中各种成分的质量分数 Tab. 2 The relative content of various compounds in volatile constituents in of C. officinalis leaves |
低温条件下, 山茱萸叶主要挥发性成分有(E)-2-己烯醛、(1R)-(+)-α-蒎烯、4-甲基环己醇、己醛、1-戊烯-3-醇、3-己烯-1-醇及(Z)-3-己烯-1-醇, 质量分数分别为49.656%，8.870%，5.105%，4.086%，3.595%，3.090%，2.452%;中温条件下, 山茱萸叶的主要挥发性成分有(E)-2-己烯醛、3-己烯-1-醇、2-乙基呋喃、己醛、壬醛及1-戊烯-3-醇, 质量分数分别为35.075%，16.154%，12.434%，8.490%，3.193%，3.032%;高温条件下, 山茱萸叶的主要挥发性成分有(Z)-3-己烯-1-醇、(E)-2-己烯醛、2-乙基呋喃、壬醛、己醛、1-氯十一烷、3-甲基丁醛、D-柠檬烯、正己醇、2-甲基丁醛和β-月桂烯, 质量分数分别为17.211%，13.149%，8.848%，5.452%，4.915%，3.610%，3.525%，3.448%，2.585%，2.527%和2.439%。
3.2 讨论 3.2.1 不同温度条件下的共有挥发性成分及其变化规律在对山茱萸叶中所含的挥发性成分利用HS-GC-MS技术研究后, 在不同温度条件下的共有挥发性成分请见图 2。分析表明, 山茱萸叶在不同温度条件下共有挥发性成分有1-戊烯-3-醇、(Z)-2-戊烯醇、正己醛、(E)-2-己烯醛、3-己烯-1-醇、(Z)-2-己烯-1-醇、苯甲醛、邻-异丙基苯、D-柠檬烯和石竹烯及蛇麻烯, 其中以(E)-2-己烯醛、正己醛的质量分数为最高, 分别为49.656%，35.075%，13.149%，4.086%，8.490%，4.915%。(E)-2-己烯醛是普遍存在于绿色植物中的一种挥发成分。研究表明, (E)-2-己烯醛具有很强的抑制细菌、真菌类病原的活性, 是抵御病原侵染的化学防卫因素[19]。其被证实是一种防御基因表达的高效的调节分子, 能够在病原侵染过程中, 植株自身或相邻植株之间充当传递信息的信号分子[20-21]。另外有研究发现, 正己醛作为药用植物中挥发性中低分子醛酮部分的组成成分, 与抗炎作用有关[22]。
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图 2 不同温度条件下山茱萸叶中的共有挥发性成分 Fig. 2 Total volatile components of C. officinalis leaves in three temperature conditions |
本文对山茱萸叶挥发性成分分析结果中, 低、中温条件下, 共有挥发性成分见图 3; 中、高温条件下, 共有挥发性成分见图 4; 低、高温条件下, 共有挥发性成分见图 5。低、中温条件下的共有挥发性成分有(E)-2-戊烯醛、1-丁醇、2, 3-环氧丁烷、环丙基甲醇、α-乙基-α, 3-二甲基-6-(1-甲基亚乙基)-3-环己烯-1-乙醇及2, 6-二氨基吡嗪。其中, (E)-2-戊烯醛与1-丁醇的质量分数较高，分别为0.663%，0.360%，0.561%和0.217%;中、高温条件下的共有挥发性成分有2-乙基呋喃、壬醛、3-甲基丁醛、α-蒎烯、2-甲基丁醛、1-辛烯-3-醇、辛醛、庚醛、异松香烯、甲苯、(-)-β-花柏烯、反式-2-(2-戊烯基)呋喃和反-β-罗勒烯, 其中, 2-乙基呋喃和壬醛的质量分数较高, 分别为12.434%，8.848%和3.193%，5.452%;低、高温条件下的共有挥发性成分有(Z)-3-己烯-1-醇、莰烯、[S-(E, E)]-1-甲基-5-亚甲基-8-(甲基乙基)-1, 6-环癸二烯, 其中, (Z)-3-己烯-1-醇的质量分数较高, 分别为2.452%和17.211%。
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图 3 低中温度下山茱萸叶中的共有挥发性成分 Fig. 3 Total volatile components of C. officinalis leaves in in low and medium temperature conditions |
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图 4 中高温度下山茱萸叶中的共有挥发性成分 Fig. 4 Total volatile components of C. officinalis leaves in medium and high temperature conditions |
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图 5 低高温度下山茱萸叶中的共有挥发性成分 Fig. 5 Total volatile components of C. officinalis leaves in low and high temperature conditions |
低、中温条件下的共有含量相对较高的挥发性成分有(E)-2-戊烯醛和1-丁醇。(E)-2-烯醛类成分大多具有愉快的果香, 似草莓、苹果, 在植物中含量虽小, 但其对植物的香气起着十分重要的作用。研究表明, (E)-2-戊烯醛在低温与中温条件下的含量较高, 由于其具有极强的扩散性、非凡的和香能力及清新自然的香气, 所以对于山茱萸叶的开发具有重要意义[23]。
中、高温条件下的共有含量相对较高的挥发性成分有2-乙基呋喃和壬醛。2-乙基呋喃作为烷基呋喃类成分, 是一类重要的天然食用香料。目前有报道发现, 其在咖啡、番茄和薄荷等植物中存在, 有强烈的香气并略带甜味。将其应用于食用香精(尤其是调味香精)具有重要经济意义[24]。
低、高温条件下的共有含量相对较高的挥发性成分有(Z)-3-己烯-1-醇, 其又名叶醇, 具有强烈的新鲜叶草香气, 许多高等植物都含有叶醇[25-27]。文献关于对其的合成主要从化学方法和生物方法两个方向进行[28-29]。目前, 在食品、日用化工及生物防治等领域都有应用[30-31]。例如, 在生物防治领域中叶醇是植物和昆虫两方面均不可缺少的生理活性物质, 昆虫利用其可作为警报、集合等信息素或性激素。这也为目前在园林中昆虫的防治提供了新的思路。
4 结语本实验中, 在对山茱萸叶低温段挥发性成分的分析时发现, 挥发性成分(E)-2-戊烯醛、2-乙基呋喃及(Z)-3-己烯-1-醇是主要香气成分, 其中, 有研究已表明, (Z)-3-己烯-1-醇具有良好的生物防治作用[32]。该类成分对于避免目前一些农药成分对人及其他生物具有长期危害, 且难降解等存在的缺陷具有重要的意义；与已报道的关于传统山茱萸药用部位及其果实中的挥发性成分相比, 本研究发现山茱萸叶的主要挥发性成分有所不同[33-36]。(E)-2-己烯醛、正己醛在山茱萸叶中的质量分数最高, 低中温条件下质量分数分别达49.656%，35.075%;中温条件下, 正己醛的质量分数为8.490%, 两者都是山茱萸叶中重要的香气组成成分, 另外, 高温条件下特有的糠醛类成分, 其在山茱萸果实中也有一定存在。研究发现, 糠醛类成分对人类高血压具有预防作用[37]。总之, 本研究希望通过对山茱萸叶的挥发性成分进行研究, 以期为今后对山茱萸叶资源的综合利用提供依据。
| [1] |
中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志[M]. 北京: 科学出社, 1990.
|
| [2] |
国家药典委员会.中华人民共和国药典: 一部[S].北京: 中国医药科技出版社, 2015: 27.
|
| [3] |
刘倩, 范颖, 姜开运, 等. 山茱萸潜在功能的发掘与利用[J]. 时珍国医国药, 2015, 26(11): 2764-2765. |
| [4] |
陈巧霞, 杨光明, 潘扬. 山茱萸功能性成分的提取分离及生物活性研究进展[J]. 江苏中医药, 2016, 48(1): 82-85. |
| [5] |
MA W, WANG K J, CHENG C S, et al. Bioactive compounds from Cornus officinalis fruits and their effects on diabetic nephropathy[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2014, 153(3): 840-845. DOI:10.1016/j.jep.2014.03.051 |
| [6] |
YOU Q, YIN X, ZHAO Y. Enzyme assisted extraction of polysaccharides from the fruit of Cornus officinalis[J]. Carbohydrate Polymers, 2013, 98(1): 607-610. DOI:10.1016/j.carbpol.2013.06.036 |
| [7] |
XIE X Y, WANG R, SHI Y P. Chemical constituents from the fruits of Cornus officinalis[J]. Biochemical Systematics & Ecology, 2012, 45(45): 120-123. |
| [8] |
陈延惠, 冯建灿, 郑先波, 等. 山茱萸研究现状与展望[J]. 经济林研究, 2012, 30(1): 143-150. DOI:10.3969/j.issn.1003-8981.2012.01.029 |
| [9] |
叶贤胜, 赫军, 张佳琳, 等. 山茱萸的化学成分研究[J]. 中国中药杂志, 2016, 41(24): 4605-4609. |
| [10] |
杨英. 中药山茱萸化学成分及免疫药理作用研究进展[J]. 中兽医医药杂志, 2014(2): 39-41. |
| [11] |
BAI C, CAO B, LI G, et al. Ecological effects on phenotypic, cytological and biochemical diversity of Cornus officinalis germplasm resources in China and USA[J]. Biochemical Systematics & Ecology, 2014, 55(2): 241-248. |
| [12] |
程琛舒.山茱萸化学成分的研究[D].合肥: 安徽大学硕士论文, 2011. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=ZCYO199502002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
|
| [13] |
FORMAN V, GRANĈAI D, HORVÁTH B. Constituents of the leaves of Cornus officinalis Sieb. et Zucc.[J]. Ceska Slov Farm, 2016, 65(4): 128-131. |
| [14] |
史淑红, 郝建平, 王秋宝, 等. 响应面法优化山茱萸叶叶绿素的超声提取工艺[J]. 山西农业科学, 2016, 44(3): 310-314. DOI:10.3969/j.issn.1002-2481.2016.03.10 |
| [15] |
LI Y C, YANG J, WU X G, et al. Three new iridoids from leaves of Cornus officinalis[J]. Journal of Asian Natural Products Research, 2015, 17(8): 1-5. |
| [16] |
HE Y, PENG J, HAMANN M T, et al. An Iridoid Glucoside and the related aglycones from Cornus florida[J]. Journal of Natural Products, 2014, 77(9): 2138-2143. DOI:10.1021/np5002362 |
| [17] |
翟秀丽, 俞益武, 吴媛媛, 等. 芳香疗法研究进展[J]. 香料香精化妆品, 2011(6): 45-50. DOI:10.3969/j.issn.1000-4475.2011.06.012 |
| [18] |
魏宇梅, 洪岩, 费夷敏, 等. 芳香疗法概述[J]. 中医学报, 2015, 30(1): 140-142. |
| [19] |
丰贵花. (E)-2-己烯醛对烟草抗TMV的影响及化感作用[D].济南: 山东大学硕士论文, 2010. http://cdmd.cnki.com.cn/article/cdmd-10422-2010102302.htm
|
| [20] |
郭默然, 张鹏英, 丰贵花, 等. (E)-2-己烯醛对烟草抗病毒及番茄采后抗病害的影响[C]//中国植物病理学会2011年学术年会论文集. 2011. http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGVS201108001305.htm
|
| [21] |
田虎, 张继红, 孙和龙, 等. 番茄采后寄生菌的分离鉴定及(E)-2-己烯醛抑菌活性研究[J]. 激光生物学报, 2015, 24(6): 545-550. DOI:10.3969/j.issn.1007-7146.2015.06.010 |
| [22] |
杨冬丽, 张东阁, 王春民, 等. 柴芩软胶囊中正己醛的含量测定[J]. 中国医药指南, 2015, 13(27): 46-47. |
| [23] |
张华. 反式-2-烯醛类化合物和反, 反-2, 4-二烯醛类化合物在香精中的应用[J]. 香料香精化妆品, 2006(2): 30-34. |
| [24] |
田红玉, 孙宝国. 烷基呋喃类香料及其合成[J]. 食品科学技术学报, 1995, 13(2): 60-63. |
| [25] |
李云飞, 杜丽平, 王若宇, 等. 顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法测定茶叶中香叶醇[J]. 分析试验室, 2015, 34(3): 307-310. |
| [26] |
王文翠, 姚雷. 不同提取温度对栀子花香气成分的影响[J]. 上海交通大学学报(农业科学版), 2017(1): 1-17. DOI:10.3969/J.ISSN.1671-9964.2017.01.001 |
| [27] |
张雪松, 裴建军, 赵林果, 等. 不同酶处理对桂花浸膏及精油成分的影响[J]. 现代食品科技, 2017, 33(4): 1-10. |
| [28] |
韦必璨, 李松松. 顺-3-己烯-1-醇合成工艺综述[J]. 中国化工贸易, 2013(5): 289-290. DOI:10.3969/j.issn.1674-5167.2013.05.277 |
| [29] |
唐正姣, 欧阳贻德. 叶醇的合成方法与发展前景[J]. 精细石油化工, 2001(5): 59-64. DOI:10.3969/j.issn.1003-9384.2001.05.019 |
| [30] |
GABTAE K, DONGPYO L, HOIJIN K. Exploring on the defense strategies against herbivory of several Cornus species[J]. Journal of Korean Nature, 2009, 2(2): 103-108. DOI:10.1016/S1976-8648(14)60045-1 |
| [31] |
黄明泉, 孙宝国, 田红玉, 等. 叶醇的研究进展[J]. 食品科学技术学报, 2005, 23(2): 1-5. DOI:10.3969/j.issn.1671-1513.2005.02.001 |
| [32] |
熊皓平, 何国庆, 袁长贵, 等. 叶醇的研究进展[J]. 中国食品添加剂, 2004(6): 34-37. DOI:10.3969/j.issn.1006-2513.2004.06.008 |
| [33] |
王学斌, 何娟, 杨柳, 等. 用GC-MS法观察3个不同产地山茱萸的挥发油成分[J]. 分析测试技术与仪器, 2006, 12(2): 115-120. DOI:10.3969/j.issn.1006-3757.2006.02.012 |
| [34] |
温媛媛, 任琪, 张桂敏, 等. 同时蒸馏萃取-气质联用分析山茱萸挥发油的组分[J]. 食品与发酵工业, 2010(4): 165-170. |
| [35] |
韩志慧, 曹文豪, 李新宝, 等. GC-MS分析山茱萸挥发油的化学成分[J]. 精细化工, 2006, 23(2): 130-132. DOI:10.3321/j.issn:1003-5214.2006.02.007 |
| [36] |
曾富佳, 张珏, 高玉琼, 等. 黔产山茱萸挥发性成分研究[J]. 中国民族民间医药, 2013, 22(7): 29-30. DOI:10.3969/j.issn.1007-8517.2013.07.018 |
| [37] |
CAO G, CAI H, CAI B, et al. Effect of 5-hydroxymethylfurfural derived from processed Cornus officinalis on the prevention of high glucose-induced oxidative stress in human umbilical vein endothelial cells and its mechanism[J]. Food Chemistry, 2013, 140(1-2): 273-279. DOI:10.1016/j.foodchem.2012.11.143 |