晝夜變化對(duì)廣藿香中揮發(fā)油及其主要成分積累的影響

劉 璐， 吳友根， 張軍鋒， 于 靖

(海南大學(xué)園藝園林學(xué)院，海南?？?570228)

廣藿香[Pogostemoncablin(Blanco) Benth.]為唇形科刺蕊草屬植物，原產(chǎn)于菲律賓、馬來西亞等國(guó)，梁代或之前傳入我國(guó)[1]，現(xiàn)主要分布于海南和廣東2省，廣東肇慶、廣州、湛江以及海南萬寧等地均有栽培，同時(shí)福建、廣西和臺(tái)灣等地也有少量種植。廣藿香以其干燥地上部分入藥，是我國(guó)常用的芳香化濕類中藥，其味辛，性微溫，歸脾、胃、肺，具有芳香化濁、開胃止嘔、發(fā)表解暑之功效。主要用于濕濁中阻、暑濕倦怠、胸悶不舒、寒濕閉暑、腹痛腹瀉、鼻淵頭痛的治療[2]，現(xiàn)已是藿香正氣水(片、丸、口服液)、抗病毒口服液等30多種中成藥的主要原料[1]。此外，在2003年防治非典型性肺炎期間，以廣藿香為主要藥效成分的藿香正氣水、藿香正氣軟膠囊等系列產(chǎn)品在全國(guó)各地暢銷，對(duì)預(yù)防非典具有良好的效果，為廣藿香新產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)造了良好的市場(chǎng)契機(jī)，發(fā)展前景非常廣闊。除藥用外，廣藿香還是重要的芳香植物，從該植物中提取的廣藿香油在日用品及化工行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，可用作化妝品、定香劑、殺蟲劑等的生產(chǎn)配料[3]。

廣藿香油被認(rèn)為是廣藿香的主要藥用成分[4-5]，一直是人們研究的焦點(diǎn)。20世紀(jì)70年代，學(xué)者首次從廣藿香油中分離得到具有抗真菌生物活性的廣藿香酮[6]。近年來，隨著氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)的普及，廣藿香揮發(fā)性成分的分析變得快捷簡(jiǎn)便，出現(xiàn)了較多的分析報(bào)道。

研究表明，倍半萜合酶基因的表達(dá)受生物鐘調(diào)節(jié)，通常以日為周期，基因的表達(dá)量和產(chǎn)物呈午后高而夜間低的變化規(guī)律，分析成熟廣藿香在1 d內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)揮發(fā)油及其主要成分含量的變化，對(duì)于確定廣藿香藥材的最佳采收時(shí)間具有十分重要的意義[7]。為此，本試驗(yàn)采用GC-MS技術(shù)分析成熟廣藿香在晝夜變化過程中揮發(fā)油及其主要成分的含量變化，以期為廣藿香揮發(fā)油及其主要成分的積累機(jī)制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

本試驗(yàn)所用成熟廣藿香材料，均取自海南大學(xué)園藝園林學(xué)院廣藿香資源圃。

為探討廣藿香中百秋李醇等的含量是否受晝夜變化的影響，在廣藿香成熟期某天24 h內(nèi)的8個(gè)時(shí)間點(diǎn)(09：00、12：00、15：00、18：00、21：00、00：00、03：00和06：00，每隔3 h采樣1次)采集各成熟廣藿香地上部分，并進(jìn)行低溫干燥處理，用于提取廣藿香油，分析其中百秋李醇等的含量差異。

所用儀器為HP6890/597型氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國(guó))。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 揮發(fā)油提取 將廣藿香地上部分材料陰干后用打粉機(jī)磨碎，采用水蒸氣蒸餾法[8]提取揮發(fā)油。稱取100 g粉末，加7倍體積的水浸泡5 h，提取4 h后用無水硫酸鈉干燥，于 0 ℃密封避光保存，備用。

1.2.2 GC-MS分析條件 氣相色譜條件：色譜柱為HP-Intiowax Polyethylene Glycol彈性石英毛細(xì)管柱(柱長(zhǎng)30 m，內(nèi)徑0.32 mm，膜厚度0.25 μm)，柱溫50 ℃，以6 ℃/min升溫至230 ℃，保持5 min，汽化室溫度為250 ℃。載氣為髙純氦氣(99.999%)，柱前壓52.5 kPa，載氣流量1.0 mL/min。進(jìn)樣量1.0 μL，分流比20 ∶1。

質(zhì)譜條件：電子轟擊式離子源(electron impact ion source，簡(jiǎn)稱EI)，溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃，電子能量70 eV，發(fā)射電流34.6 μA，倍增器電壓837 V，接口溫度250 ℃，質(zhì)量范圍10～500 u。

化合物鑒定及數(shù)據(jù)處理：采用色譜峰面積歸一化法計(jì)算化合物的相對(duì)含量[9]，結(jié)合WILEY275質(zhì)譜圖庫和NIST2005標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫，通過HPMSD化學(xué)工作站進(jìn)行化合物鑒定。方差分析采用SAS軟件，在0.05水平下分析不同樣品間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 晝夜變化對(duì)揮發(fā)油含量的影響

從圖1可以看出，1 d內(nèi)的8個(gè)時(shí)間點(diǎn)廣藿香油含量變化較大，變化范圍為0.69%～1.01%，平均含量為0.83%。廣藿香揮發(fā)油的含量從00：00的0.81%上升至03：00的 0.88%，增長(zhǎng)幅度為8.6%。06：00時(shí)含量下降到1 d中的最低值，為0.69%，09：00—12：00揮發(fā)油含量小幅上升至 0.82%，較06：00的增幅為18.8%。到15：00時(shí)廣藿香油含量上升至最高值，為1.01%，18：00時(shí)揮發(fā)油含量下降為 0.80%，較15：00時(shí)降幅為20.8%。采收時(shí)間在18：00—00：00 時(shí)揮發(fā)油含量趨于穩(wěn)定。

2.2 晝夜變化對(duì)百秋李醇含量的影響

由圖2可知，在晝夜變化過程中，廣藿香油中的百秋李醇含量變化較大，其變化范圍為28.43%～34.08%，平均含量為31.36%。在00：00時(shí)百秋李醇的含量達(dá)到最低值，03：00含量上升至33.49%，增幅17.8%。03：00—06：00百秋李醇的含量呈下降趨勢(shì)，09：00—12：00百秋李醇的含量上升，12：00 時(shí)含量達(dá)到最高值，為34.08%，12：00—15：00含量由34.08%下降至29.79%，而15：00—21：00百秋李醇含量逐漸上升。

2.3 晝夜變化對(duì)其他揮發(fā)油成分含量的影響

廣藿香油成分在1 d內(nèi)不同采收時(shí)間的含量變化見表1，可以看出，晝夜變化過程中，廣藿香油中β-廣藿香烯(β-patchoulene)、β-欖香烯(β-elemene)、石竹烯(caryophyllene)、α-愈創(chuàng)木烯(α-guaiene)、刺蕊草烯(seyehellene)、葎草烯(humulene)、α-布藜烯(α-bulnesene)和法呢醇(farnesol)等主要成分的含量變化表現(xiàn)出不同趨勢(shì)。

從圖3-a中可以看出，β-廣藿香烯和法呢醇含量在晝夜變化過程中大體上具有相反的積累趨勢(shì)。β-廣藿香烯含量的變動(dòng)范圍為1.16%～3.24%，平均含量為2.50%；法呢醇的含量變化幅度較大，變化范圍為1.42%～7.65%，平均含量為 3.83%。在09：00時(shí)，法呢醇的含量達(dá)到最高值，為7.65%；β-廣藿香烯的含量則降為1 d中的最低值，為 1.16%。09：00—18：00，法呢醇含量先驟降到1.79%，然后上升至 15：00 的5.63%，之后再下降，然而β-廣藿香烯的含量表現(xiàn)出完全相反的變化趨勢(shì)。21：00時(shí)法呢醇和β-廣藿香烯含量均有所下降，且法呢醇含量降至最低值1.42%。21：00—06：00之間，β-廣藿香烯的含量先逐漸上升，至 03：00 時(shí)達(dá)到最高值，為3.24%，然后含量逐步下降；而法呢醇含量則是先急劇上升，在00：00時(shí)達(dá)到相對(duì)較高值，接著至06：00呈下降趨勢(shì)。

表1 晝夜變化對(duì)廣藿香油成分的影響

注：同類數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

揮發(fā)油中β-欖香烯、石竹烯、葎草烯3種化學(xué)成分的含量在1 d中呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì)(圖3-b)，平均含量分別為0.75%、2.38%、0.96%。在06：00時(shí)，這3種化學(xué)成分均達(dá)到含量最高值，分別為0.85%、2.75%、1.08%；21：00時(shí)，β-欖香烯的含量同樣為最高值0.85%。采樣時(shí)間從09：00—18：00，β-欖香烯、石竹烯的含量呈波動(dòng)性變化，18：00 時(shí)達(dá)到最低值，分別為0.57%、1.60%；葎草烯含量的變化趨勢(shì)與上述2種物質(zhì)相似，區(qū)別在于在18：00時(shí)其含量有小幅上升而不是下降。18：00—06：00，β-欖香烯、石竹烯、葎草烯的含量均先上升再小幅下降，然后上升至最高值。

在1 d中不同時(shí)間點(diǎn)采收的廣藿香，α-愈創(chuàng)木烯、刺蕊草烯和α-布藜烯的含量具有幾乎相同的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)(圖3-c)，平均含量分別為6.73%、4.68%、9.54%。α-愈創(chuàng)木烯、刺蕊草烯和α-布藜烯的含量均在18：00時(shí)達(dá)到最高值，分別為7.77%、5.58%和10.74%。18：00—00：00，3種成分含量均呈下降趨勢(shì)，且α-布藜烯含量在00：00時(shí)降至最低值，為8.72%。與00：00相比，03：00時(shí)3種成分的含量均有所上升，然后03：00—06：00含量逐漸下降，α-愈創(chuàng)木烯、刺蕊草烯含量在09：00時(shí)達(dá)到最低值，分別為 5.34%、3.61%。09：00—18：00，3種成分的含量呈波動(dòng)性變化，并均于18：00時(shí)達(dá)到最高值。

3 討論與結(jié)論

植物次生代謝產(chǎn)物的生成由遺傳因素控制，但同時(shí)也受到各種環(huán)境因素(光照、溫度、土壤、灌溉、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及季節(jié)和采收時(shí)間等)的影響[10-14]。揮發(fā)油的含量及其成分是芳香植物最重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之一。研究表明，晝夜變化對(duì)綠薄荷(MenthaspicataL.)[15]、薔薇(RosadamascenaMill.)[16]、薰衣草(LavandulaangustifoliaMill.)[17]、芫荽(CoriandrumsativumL.)[18]等作物的揮發(fā)油產(chǎn)量和成分具有重要的影響，這些結(jié)果可能與光照、溫度和相對(duì)濕度等氣候條件的晝夜變化有關(guān)系。

廣藿香油被認(rèn)為是廣藿香的主要藥用成分，同時(shí)也是香料工業(yè)中的一種重要的天然香料，其形成與積累受到多種因素(品種與產(chǎn)地[19]、植株部位與生長(zhǎng)期[20]、施肥[21]、栽培方式[22]等)的影響。廣藿香油含量是評(píng)價(jià)廣藿香藥材品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，關(guān)于廣藿香油含量隨植株生長(zhǎng)和采收期的變化已有許多研究報(bào)道[20，23]，然而晝夜變化對(duì)廣藿香油含量的影響卻鮮見報(bào)道。分析成熟廣藿香在1 d內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)揮發(fā)油含量的變化，對(duì)于確定廣藿香藥材的最佳采收時(shí)間具有十分重要的意義。本研究以海南廣藿香為試驗(yàn)材料，24 h內(nèi)每隔3 h采樣1次，結(jié)果表明，晝夜變化過程中廣藿香油的含量在15：00時(shí)達(dá)到最高值，06：00時(shí)含量最低，其余時(shí)間含量較穩(wěn)定。1 d中氣溫隨時(shí)間的連續(xù)變化稱為氣溫的日變化，通常在14：00—15：00達(dá)到最高值，06：00左右(日出前后)最低。這些結(jié)果表明，較高的溫度可能更有利于廣藿香中揮發(fā)油的生成與積累。

百秋李醇是歷版《中華人民共和國(guó)藥典》規(guī)定的用于評(píng)價(jià)廣藿香藥材及廣藿香油質(zhì)量的指標(biāo)成分，其含量受到栽培條件、生長(zhǎng)環(huán)境、采集部位和生長(zhǎng)期等因素的影響。學(xué)者將廣東廣州、高要、雷州、吳川、遂溪及海南萬寧等6個(gè)產(chǎn)地的廣藿香分為2個(gè)化學(xué)型：揮發(fā)油含量最高成分為百秋李醇的“瓊香類”，稱為廣藿香醇型；揮發(fā)油含量最高成分為廣藿香酮的“牌香類”，稱為廣藿香酮型[24]。研究分析這6個(gè)產(chǎn)地廣藿香油中百秋李醇在不同采收時(shí)期的含量變化發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)地與采收時(shí)期均對(duì)百秋李醇的含量有較大影響，廣東雷州、遂溪和吳川產(chǎn)廣藿香在10月采收時(shí)其揮發(fā)油中的百秋李醇含量最高，海南萬寧以7月份采收時(shí)含量最高，而廣東高要?jiǎng)t以11月份采收時(shí)含量最高。陳英采用GC-MS技術(shù)探討廣藿香生長(zhǎng)發(fā)育與百秋李醇含量積累的關(guān)系，結(jié)果表明，海南廣藿香油中百秋李醇的含量從植株生長(zhǎng)的第135天到第210天呈上升趨勢(shì)，且在第210天時(shí)達(dá)到最大值[20]。不同生長(zhǎng)環(huán)境、部位、采收期廣藿香中的百秋李醇含量都存在明顯差異，嚴(yán)重影響廣藿香藥材的穩(wěn)定性及臨床療效，因而有必要對(duì)廣藿香中的百秋李醇形成與積累機(jī)制進(jìn)行研究。

百秋李醇對(duì)廣藿香油的質(zhì)量控制具有重要意義，百秋李醇的含量不低于30%是目前市場(chǎng)上對(duì)廣藿香油的最低標(biāo)準(zhǔn)[25]，因此，植株1 d內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)的百秋李醇含量可以作為確定廣藿香最佳采收時(shí)間的重要指標(biāo)。本研究結(jié)果表明，百秋李醇的含量在12：00時(shí)達(dá)到最高值，12：00—21：00其含量呈先急劇下降后緩慢上升的變化趨勢(shì)，在00：00時(shí)含量下降至最低值，00：00—06：00百秋李醇含量呈先急劇上升后逐漸下降的變化趨勢(shì)。Zlatev報(bào)道，香芹酮在蒔蘿油中的積累同樣在12：00時(shí)達(dá)到最大值[26]。

研究發(fā)現(xiàn)，廣藿香油成分隨產(chǎn)地、生長(zhǎng)期、植株部位的不同而有所差異。在廣東吳川、萬寧、遂溪及雷州等地的廣藿香油中，百秋李醇為含量最高的成分，而廣東高要和廣州等地產(chǎn)的廣藿香揮發(fā)油成分則與其他產(chǎn)地明顯不同，廣藿香酮為其含量最高的成分[24，27]。在海南廣藿香根、莖和葉揮發(fā)油中，百秋李醇為含量最高的成分，百秋李醇、α-愈創(chuàng)木烯等倍半萜類化合物的含量均在植株生長(zhǎng)至第210天時(shí)達(dá)最高值[28]。本研究通過對(duì)晝夜變化過程中廣藿香油成分含量的差異進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，各成分的含量均受到采收時(shí)間的影響。α-愈創(chuàng)木烯、刺蕊草烯、α-布藜烯等成分在揮發(fā)油中的含量超過3%，在晝夜變化過程中具有基本相同的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，且均在18：00時(shí)含量達(dá)到最大值。β-欖香烯、石竹烯、葎草烯3種化學(xué)成分的含量在1 d中呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì)，其中石竹烯、葎草烯含量在 06：00 達(dá)最高值，β-欖香烯含量在06：00和21：00達(dá)最高值。然而β-廣藿香烯和法呢醇在24 h內(nèi)常會(huì)出現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，09：00時(shí)法呢醇的含量達(dá)到最高值，β-廣藿香烯含量則達(dá)到最低值。

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