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鼠尾草(SalviaofficinalisL.)不同组织精油组分差异比较



全 文 : 
鼠尾草(Salvia officinalis L.)不同组织精油组分差异比较
班兆军1,陈存坤 2,李国鹏 3,于林凯 1,孙 蓉 1,,毛建卫 1
(1. 浙江科技学院生物与化学工程学院/轻工学院,浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室,
浙江省农业生物资源生化制造协同创新中心,浙江杭州 310023;2. 国家农产品保鲜工程技术研究中心(天
津),天津市农产品产后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津 300384;3. 中国热带农业科学院农产品加工研
究所,广东湛江 524001)
摘 要:本研究利用 MTBE(甲基叔丁醚)方法结合气相色谱质谱联用技术比较了鼠尾草花、叶片及茎精油
的挥发性组分差异。结果表明:鼠尾草不同器官中共检测到 4 种单萜、17 种倍半萜、6 种单萜衍生物、2
种倍半萜衍生物及 2 种酯类化合物共 31 种挥发性物质;不同器官的挥发性组分不尽相同,花器官中的挥发
性组分最多为 31 种化合物;挥发性物质含量最高的是叶片,达到 2334.48 ng/g;吉玛烯、可巴烯、石竹烯
及乙酸芳樟酯是鼠尾草不同器官中含量较高的挥发性组分,但其对不同器官挥发性精油的贡献率亦不同。
关键词:鼠尾草;挥发性组分;组织;精油;差异

Comparison of the volatile composition of sage (Salvia officinalis L.) essential oil from
different organs
BAN Zhao-jun1, CHEN Cun-kun2, LI Guo-peng3, YU Lin-kai1, SUN Rong1, MAO Jian-wei1
(1. School of Biological and chemical Engineering / School of Light Industry, Zhejiang University of Science and
Technology, Zhejiang Provincial Key Lab. for Chem. & Bio. Processing Technology of Farm Products, Zhejiang
Province Collaborative Innovation Center of Agricultural Biological Resources Biochemical Manufacturing,
Hangzhou, 310023; 2. Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products,
National Engineering Technology Research Center for Preservation of Agriculture Product, Tianjin 300384; 3.
Agricultural Product Processing Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Zhanjiang
524001)
Abstract:The essential oil of different organs including flowers leaves and stem were extracted by MTBE (methyl
tert-butyl ether) method and then analyzed by gas chromatography-mass spectrometric. There are totally 31
volatile compounds were identified, mainly including 4 moneterpenes, 17 sesquiterpenes, 6 moneterpenes
derivations, 2 sesquiterpenes derivations and 2 esters. However, the volatile composition was different between
different essential oil from different sage organs. Essential oils from flower showed the most abundant volatiles
(31) and leave showed the highest content (2334.48 ng/g). Four volatiles including germacrene D, caryophyllene,
α-copaene and linalyl acetate showed a higher content in the different essential oils and showed different
contribution to the total essential oil.
Key words: Sage; volatile compounds; organs; essential oil; difference

中图分类号:TQ654.2 文献标志码:A

植物精油是植物体内产生的具有一定芳香气味的次生代谢物质的总称,常温下呈油状液体,由分
子量相对较小的简单化合物组成[1]。其成分复杂,多由几十种乃至上百种化合物组成,主要成分为单
萜、倍半萜及芳香烃衍生物等,其具有易挥发、有特殊气味及具有渗透力的特点[2]。研究表明,植物
精油具有矫正异味、增香、着色等作用,同时具有抗菌、抗病毒和抗氧化等生物活性,作为天然防腐
                                                              
基金项目:山东省自然科学基金青年基金(ZR2014CQ019);浙江科技学院科研启动基金(F701103G01)资
助。 
作者简介:班兆军(1980-),男,博士,主要从事天然抗菌剂开发应用及食品保鲜加工与包装等相关的研
究工作。E‐mail:banzhaojun@zust.edu.cn 
2016-10-15
网络出版时间:2016-10-21 21:13:02
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20161021.2113.026.html
 
剂和抗氧化剂用于保持食品的新鲜品质和营养,是一种 GRAS(generally recognized as safety)物质。因
其兼具一定的药用价值及驱虫和杀菌的作用,被广泛用作一种天然香味剂及天然防腐剂和营养剂的制
备材料[3-5]。
鼠尾草(Salvia officinalis L.)为唇形科鼠尾草属一二年生或多年生草本植物,其叶片、茎及花有
较高的利用价值。鼠尾草原产于地中海地区,在我国主要分布在广东、广西、江西、浙江省份。鼠尾
草精油是一种淡黄绿色液体、比较清澈、具有强烈的香草气味,不仅具有抗菌、开胃、促进伤口愈合
等功效,并且还具有较强的抗氧化活性,秦海燕等发现鼠尾草精油能有效地清除·OH 和 DPPH·等自由
基,减轻·OH 对 DNA 的损伤[6]。区敏港等利用纸片扩散法和最小抑菌浓度法测定鼠尾草植物精油对
产气荚膜梭菌的体外抑菌作用,并且表明植物精油中酚类、萜类化合物及萜类氧化衍生物对精油的抑
菌作用的贡献率较高[7],吴克刚等发现鼠尾草植物精油对铜绿假单胞菌的最低抑菌的空间体积浓度为
500 μL/L[8]。鼠尾草是一种抗氧化成分非常丰富的天然原料,对于鼠尾草的研究还不多,目前研究仅
仅是比较鼠尾草不同提取方法[9,10]、不同种之间[11]及与其他草本植物的精油组分和活性差异[7,12,13]、鼠
尾草精油的化学成分及生物活性研究[8,14,15],而对于不同组织部位鼠尾草精油方面的研究却很少。
MTBE 法能够快速的将植物叶片及茎中的精油组分渗出到提取液中,然后再通过硅胶和无水硫酸钠去
除提取液中的大分子物质及水分后直接利用 GC-MS 进行分析,该方法简单,有效,能够同时进行大
量样品的检测[16,17]。基于此,本研究利用 MTBE 法提取鼠尾草不同部位制备精油,比较不同部位精油
组分差异,以期为鼠尾草的开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料
鼠尾草(Salvia officinalis)材料由以色列农业研究组织 Newe Yaar 芳香草本植物研究组提供。新
鲜鼠尾草植株进行阴干后,将花、上部叶片及茎分别取样用于精油挥发性组分测定。
1.2 精油制备
鼠尾草植物精油制采用 MTBE 方法进行制备[16]。分别准确称取 1.0 g 花、叶片及茎装入 20 mL 样
品瓶,加入 10 mL 含有浓度为 10 ug/mL 异丁基苯的 99.8% 的 MTBE 溶液,加盖封口。25℃室温震荡
12h 后过分离柱,去除提取液中的水分、极性物质及叶绿素等大分子量化合物。花、叶片及茎分别三
次重复,精油制备好后置于 4℃冰箱待测。
1.3 气相色谱-质谱分析条件
气相色谱分析条件为:采用 HP6890/5973/GC/MS 气质联用仪,色谱柱为安捷伦 Rtx-5SIL 毛细管
柱(30 m×0.25 µm×0.25 mm),升温程序为起始温度为 50℃,保留 1min,以 5℃/min 升温到 260℃,
保留 10min。进样口温度 250℃,连接口温度 280℃,解吸附 5 min。载气为高浓度 He(99.99%),1:50
分流进样。质谱条件:连接口温度 280℃,电离方式 EI,离子源温度为 230℃,四级杆温度 150℃;
电子能量 70 eV,Scan 模式全程扫描。挥发性物质的定性分析:样品经过气相色谱进行分离后,形成
不同的色谱峰。各组分质谱经 NIST/WILEY 检索,结合保留系数 RI 以确定各化学成分。定量分析:
以 10 ug/mL 异丁基苯作为内标进行浓度计算。计算方法为:样品提取精油后进行充分干燥后进行称
重,化合物 Cij 含量(ug/g)依据下列公式进行计算。Cij=(CrrVsSi)/(WjSrr),其中 Crr=内标浓度 100ug/g;
Vs=样品溶剂体积;Si=化合物峰面积;Wj=两次称量样品损失量;Srr=异丁基苯内标的峰面积。

2 结果与分析

2.1 鼠尾草植物精油组成
利用气质联用仪,在鼠尾草不同组织中共检测出 31 种挥发性物质,其中包括 4 种单萜、17 种倍
半萜、6 种单萜衍生物、2 种倍半萜衍生物及 2 种酮类化合物(表 1)。不同化合物在鼠尾草花、叶片
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及茎中的含量不同。31 种挥发性物质中,乙酸芳樟酯、吉玛烯及石竹烯是鼠尾草中重要的挥发性组
分,但其在不同组织间的含量却不同。吉玛烯在叶片中的含量最高,达到 909.68 ng/g,而花和茎中该
化合物的含量仅分别为 196.26 和 109.37ng/g。

表 1 鼠尾草不同器官挥发性精油组分(ng/g)
Table 1 Volatile composition of essential oil of different sage organs(ng/g)
挥发性组分
保留
时间
保留指

不同组织挥发性组分
花 叶片 茎
单萜
月桂烯 Myrcene 7.107 991 21.35±1.02 - -
柠檬烯 Limonene 8.144 1029 3.95±0.05 - -
松油烯 Terpinene-gamma 8.361 1060 7.24±0.04 - -
罗勒烯 Ocimene-E-beta 8.670 1050 13.45±0.19 - -
倍半萜
杜松萜烯 Cadinene-d 21.952 1522 20.91±6.56 43.04±12.23 10.22±4.87
吉玛烯 Germacrene D 21.000 1485 196.26±32.24 909.68±82.91 109.37±39.44
古芸烯 Gurjunene-b 20.025 1475 10.04±1.29 39.87±24.92 12.04±1.47
可巴烯 Copaene-b 19.650 1432 23.31±0.38 36.69±5.05 12.39±5.40
波旁烯 Bourbonene-b 18.410 1388 33.03±3.22 25.23±3.56 13.16±5.76

E- 衣 兰 油 -4(14),5- 二 烯
Muurola-4(14),5-diene-E
20.216 1494 9.78±0.09 50.59±5.04 13.23±1.88
牛儿烯 bicyclogermacrene 21.379 1500 21.80±0.21 91.31±8.63 15.63±2.05
依兰烯 Muurolene-g 20.845 1478 6.10±0.05 - 5.01±0.79
石竹烯 Caryophyllene-e 19.381 1417 132.39±25.87 337.78±142.74 58.36±24.64
可巴烯 Copaene-a 18.193 1374 101.45±10.32 237.48±13.75 68.72±8.51
香橙烯 Aromadendrene 19.882 1439 20.27±1.59 - 7.72±0.19
蛇麻烯 Humulene-a 20.327 1452 7.15±0.07 34.18±3.75 8.82±1.35
双环榄香烯 Bicycloelemene 16.689 1338 9.24±0.19 - -
荜澄茄油烯 Cubebene-a 17.391 1351 3.83±0.21 19.92±0.35 -
榄香烯 Elemene-b 18.554 1389 16.07±0.27 90.12±7.88 -
法尼烯 Farnesene-EE-a 21.570 1505 5.53±0.05 4.90±0.54 -
杜松萜烯 Cadinene-g 21.827 1513 2.68±0.03 - -
单萜衍生物
桉叶油醇 Eudesmol-b 25.322 1651 31.65±6.84 29.34±0.78 21.94±1.51
芳樟醇 Linalool 10.219 1095 42.37±2.10 11.05±0.69 24.48±6.38
百里香酚 Thymol 15.876 1289 13.28±0.15 12.82±0.17 31.99±8.70
香芹酚 Carvacrol 16.104 1298 58.26±1.58 57.40±2.99 96.60±11.72
橙花醇 Nerol 13.897 1230 3.84±0.05 - -
橙花醛 Neral 14.247 1238 3.54±0.01 - -
倍半萜衍生物
斯巴醇 Spathulenol 23.427 1578 16.72±3.64 78.63±7.73 20.37±2.76.

石竹烯氧化物
23.549 1583 46.21±2.54 85.01±12.79 31.42±2.55
Caryophyllene oxide
酯类
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乙酸芳樟酯 Linalyl acetate 14.600 1257 379.16±50.51 130.21±8.27 215.45±43.75
橙花醇乙酸酯 Neryl acetate 17.664 1362 11.73±0.22 - -
Sum 1263.34 2334.48 776.90

2.2 鼠尾草不同组织精油组成差异比较
鼠尾草不同组织中挥发性物质的组成不同,在鼠尾草花中检测到的挥发性物质最多,共有五大类
31 种化合物,而在叶片和茎中分别检测到 20 种和 19 种化合物。在叶片和茎中,并未检测到单萜类
化合物。叶片中的挥发性物质含量最高,达到 2334.48 ng/g,其次为鼠尾草花(挥发性物质含量为
1263.34 ng/g),茎中的挥发性物质含量最低,仅为 776.90 ng/g。在鼠尾草的花中共检测到四种单萜类
化合物,分别为月桂烯、柠檬烯、松油烯及罗勒烯,四种单萜类化合物的含量不同,最低为柠檬烯(3.95
ng/g),最高为月桂烯(21.35 ng/g);在鼠尾草的叶片和茎组织中却并未检测到任何的单萜类物质。倍
半萜类化合物是在鼠尾草各组织中检测到最多的化合物,在花、叶片及茎组织中分别检测到 17、13
和 12 种倍半萜化合物。不同倍半萜类化合物在不同组织间的含量不尽相同。17 种倍半萜类化合物中,
吉玛烯、石竹烯及可巴烯的含量较高,其对鼠尾草精油的贡献率较高,但其含量在不同组织间差异较
大,吉玛烯在叶片中的含量达到 909.68 ng/g,而花和茎中分别为 196.26 和 109.37ng/g。鼠尾草花和叶
片中石竹烯的含量均高于可巴烯,而茎中则相反。萜类衍生物亦为鼠尾草精油中重要的挥发性组分。
在鼠尾草花、叶片及茎中共检测到六种单萜衍生物及两种倍半萜衍生物,香芹酚和石竹烯氧化物分别
是单萜衍生物和倍半萜衍生物中含量最多的两个化合物。在鼠尾草中检测到两种酯类化合物,分别为
乙酸芳樟酯和橙花醇乙酸酯,其中乙酸芳樟酯是鼠尾草精油中重要的挥发性组分,其在花、叶片及茎
中的含量分别为 379.16 ng/g,130.21 ng/g 和 215.45 ng/g。

表 2 不同类挥发性组分在鼠尾草不同器官中挥发性精油组分的含量
Table 2 The content of different volatile profile of essential oil of different sage organs

花 叶片 茎
绝对含量(ng/g) 相对含量(%) 绝对含量(ng/g) 相对含量(%) 绝对含量(ng/g) 相对含量(%)
单萜化合物 45.99 3.64 - - - -
倍半萜化合物 610.59 48.33 1930.02 82.67 334.64 43.07
单萜衍生物 152.94 12.11 110.61 4.74 175.01 22.53
倍半萜衍生物 62.92 4.98 163.64 7.01 51.79 6.67
酯类 390.89 30.94 130.21 5.58 215.45 27.73

在鼠尾草不同组织中共检测到单萜类化合物、倍半萜化合物、单萜衍生物、倍半萜衍生物及酯类
共五大类化合物(表 2)。不同化合物在不同组织间的绝对含量及相对含量不尽相同。倍半萜类化合
物是鼠尾草精油中最为重要的一类挥发性组分,其在不同组织内的绝对含量及相对含量均为最高。鼠
尾草花和茎组织中的倍半萜类化合物含量分别为 641.59 ng/g 和 334.64 ng/g,相对含量分别为 48.33%
和 43.07%,而倍半萜化合物在叶片中的含量达到 1930.02 ng/g(相对含量 82.67%),其绝对含量是花
中的 6 倍。花组织中含量最多的为倍半萜类化合物,其次为酯类化合物(30.94%)和单萜衍生物
(12.11%);鼠尾草茎中的酯类物质和单萜衍生物的相对含量分别为 27.73%和 22.53%。尽管单萜衍生
物、倍半萜衍生物及酯类物质在鼠尾草叶片中的绝对含量比较高(>100 ng/g),但其相对含量均低于
10%。

3 讨论

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唇形科植物是植物界中重要的芳香植物类群,其广泛应用于食品、医药、化妆及日用品领域。本
研究利用 MTBE 方法萃取植物挥发性组分结合 GC-MS 分析共检测到单萜、倍半萜、单萜衍生物、倍
半萜衍生物及酯类共五大类 31 种挥发性组分,其中倍半萜化合物的种类最多,共有 17 种,其次为单
萜衍生物和单萜类化合物。刘晓辉利用 GC-MS 法对超临界 CO2 萃取鼠尾草提取挥发油进行鉴定,共
分离出 74 种成分,主要化学成分为(E)3,7-二甲基-2,6-辛二烯、(Z)3,7-二甲基-2,6-辛二烯,其次
是 6-甲基-1,5-庚二烯、(Z)3-甲基-2-戊烯、崔柏酮等[13]。李小龙在比较四种唇形科植物香气时发现,
鼠尾草中的香气成分主要为苯烃类化合物(七种),只有一种烯烃类化合物(月桂烯)被检测[18]。在
本研究中,月桂烯仅在鼠尾草花中被检测到,其含量为 21.35 ng/g。岳玉秀利用水蒸汽蒸馏法对鼠尾
草进行精油提取和分析中却并没有检测到月桂烯[19]。不同的前处理方法会影响精油的组分差异,蒸馏
法是中草药中提取精油最常用的方法之一,虽然能得到质量较高的精油,但其费时费力。李小龙采用
动态顶空采集法采集植物释放香气[18],只能检测到植物释放出的挥发性组分,但其并未考虑植物本身
有一些高分子量的挥发性物质很难被检测到。
植物精油中挥发性组分受区域位置、栽培季节、栽培条件、样品部位及采收时间等一系列因素影
响。Ivankaz 等发现克罗地亚和以色列之间的香紫苏由于区域环境影响引起精油成分差异 [20]。
Al-Tawaha 等发现保护栽培条件下鼠尾草的精油含量和莰酮含量显著高于野外生长的,总酚含量和抗
氧化活性却是野外生长的鼠尾草精油高于保护栽培条件下的[15]。Hussain 等比较了不同季节罗勒精油
的挥发性组分差异,研究发现芳樟醇、杜松醇、β-石竹烯、莰酮等挥发性组分受季节影响较大[21]。利
用亚临界萃取法和水蒸气蒸馏法对唇形科神香草的花、叶和茎提取精油,精油得率从高到低都是花、
叶、茎,且花中提取的精油品质较高[22]。Fischer 发现在罗勒的同一植株上不同部位叶片提取精油的
组分也不同,丁香油酚和甲基丁香油酚分别是鲜叶和老叶中含量最高的精油组分,并且芳樟醇在老叶
中的含量明显低于新叶[16]。Farka 等研究发现香紫苏植物花中的挥发性组分比叶片中的要多,在花和
叶片中分别检测到 34 种和 23 种挥发性物质[23],这与我们的研究结果一致。本研究从鼠尾草的花和叶
片中分别检测到 31 种和 20 种挥发性组分,并且各组分的相对含量及绝对含量均不同。芳樟醇、香紫
苏醇、乙酸芳樟酯和吉玛烯、石竹烯和牛儿烯分别是香紫苏花和叶片中含量较高的几种组分。而在鼠
尾草中,乙酸芳樟酯和吉玛烯分别是鼠尾草花和叶片中含量最高的挥发性组分,石竹烯亦为鼠尾草花
和叶片中重要的挥发性组分之一。
植物精油的成分组成十分复杂,对伊朗中部紫苏叶和花精油提取分析发现主要成分为吉马烯、石竹
烯、双环吉马烯、斯巴醇、石竹烯氧化物、桉叶油醇、柠檬烯等成分占 54.28-65.92%,具有抗氧化活
性,抗菌性能良好[24]。精油的抑菌活性由主要成分决定或几种成分协同作用,机理仍需进一步明确以
助于在食品保鲜领域的应用[25]。
4 结论

本研究在鼠尾草花、叶片及茎中分别检测到 31 种、20 种和 19 种挥发性组分,倍半萜类化合物
的化合物种类最多。通过比较不同组织中精油挥发性组分差异,鼠尾草花中的挥发性物质种类最多;
叶片的挥发性组分的含量最高,达到 2334.48 ng/g,其次为鼠尾草花(1263.34 ng/g);茎中的挥发性
组分含量最低,仅为 776.90 ng/g;且不同组织中的挥发性组分的相对含量不尽相同。研究结果表明,
鼠尾草的花和叶片是精油组分含量最高的组织,开花期是鼠尾草进行精油提取的最佳时期,为鼠尾草
开发利用的生产实践提供理论指导。

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