全 文 ：第 33卷　第 1期 西 南 师 范 大 学 学 报(自然科学版) 2008年 2月
Vol.33　N o.1 　　Journal of Southwest China Normal University (Natural Science Edition) Feb. 2008
文章编号:1000-5471(2008)01-0101-05
乌天麻挥发性成分分析及抗菌活性研究①
关　萍1 , 　石建明1 , 　高玉琼2
1.贵州大学 生命科学学院 , 贵阳 550025;2.贵州省生物技术研究开发基地 , 贵阳 550002
摘要:用水蒸汽蒸馏法提取乌天麻次生块茎 (箭麻)的挥发性成分 , 用气相色谱质谱法 (GC-MS)对其挥发性化
学成分进行分离鉴定 , 并用面积归一化计算各成分相对含量.结果显示:乌天麻挥发性成分包含 36 种成份 , 20
种成分已确定 , 大约占总质量的 76.392%.乌天麻中主要是 4-甲基-苯酚 (20.409%)、 苯乙烯 (12.607%)、 1
-甲乙醚十六烷酸 (8.842%)芳香醚 (6.038%).用乌天麻挥发性成分进行的抗菌试验表明:乌天麻挥发性成分
对包括米曲霉 、 黄曲霉 、 小麦纹枯病 、 茶轮斑病和青霉在内的部分植物病源真菌有一定的抑菌活性.这将为天麻
挥发油进一步开发利用提供了实验基础.
关　键　词:乌天麻;挥发性成分;GC-MS;抗菌活性
中图分类号:Q946 文献标识码:A
天麻(Gastrodia elata B1)为兰科(Orchidaceae)多年生共生寄生草本植物 , 是我国名贵的中药材 , 天麻
化学成分主要有酚类 、有机酸类 、含氮类及植物中常见的甾醇类及多糖类化合物等[ 1] .前人对天麻的研究
主要集中在天麻的生物学特性 、化学成分分析 、药理作用以及栽培等方面[ 2 , 3] , 目前 , 未见天麻挥发油的研
究报道.挥发油是植物中一类具有芳香气味 、在常温下能挥发的油状液体的总称 , 在植物界分布很广 , 许
多挥发油具有多方面的作用.鉴于此情况 , 作者首次通过采用气相色谱质谱数据库(GC-MS-DS)联用技术 ,
对天麻挥发油的化学成分进行了分析 , 并对天麻挥发性成分的体外抗真菌作用进行了初步研究 , 该项工作
的进行有利于天麻资源的进一步开发与利用.
1　材料 、仪器与方法
1.1　试剂与材料
正己烷(重蒸馏)、无水硫酸钠均为国产分析纯试剂.植物材料乌天麻(Gastrodia elata B 1 f.g lauca
S.Chow)块茎于 2004年 5月采自贵州大方天麻栽培基地.
1.2　仪　器
美国惠普公司(Hcw lct t Packark)HP-6890/HP5973 GC-MS 气质联用仪;RE52CS 型旋转蒸发器;
1.3　实验方法
1.3.1　挥发性成分的提取
取烘干粉碎成粉的天麻样品100 g , 加8倍量的水及适量的正己烷 , 采用《中国药典》挥发油提取方法提
取挥发油[ 4] , 所获挥发性油无色透明 , 出油率 0.23%(v/w).待分析的挥发油样品用无水硫酸钠干燥 , 用
于抗菌实验的样品保存于密封的玻璃管中备用.
1.3.2　天麻挥发性成分定性定量分析
提天麻挥发油提取物 10μL , 进样 , 用GC/MS仪器进行分离测定.
①收稿日期:2007-04-28
作者简介:关　萍(1962-), 女 , 安徽涡阳人 , 副教授 , 博士 , 主要从事植物发育生物学与生物技术.
通讯作者:石建明 , 副教授.
DOI :10.13718/j.cnki.xsxb.2008.01.029
1)气相色谱条件　色谱柱为 HP-5MS5% PhenylmethylSilo xane 30 m ×0.25 mm , 0.25 μm 弹性石
英毛细管;载气为氦气(Χ1=99.999%), 流速 1 mL/min;柱初温60 ℃(保持 2 min), 程序升温 5 ℃/ min ,
终温 280 ℃;柱前压 52.6 kPa;汽化室温 250 ℃;进样量 1μL;流速 11 mL/min;分流比 40∶1;
2)质谱条件　离子源为 EI源 , 离子源温度 230 ℃, 四极杆温度 150 ℃, 电子能量 70 eV , 发射电流
34.6 μA;倍增器电压 1 388 V , 接口温度 280 ℃;质量范围 10 ～ 550 amu;溶剂延迟 5 min;
3)定性分析　通过 HPMSD化学工作站检索 Nist98标准质谱图库和WILEY275质谱图库确定化学结
构 , 同时结合有关质谱图文献解析 , 确认天麻挥发性物质的化学成分.
4)定量分析　通过 HPMSD化学工作站数据处理系统 , 按峰面积归一化法进行计算求出各化学成分的
峰面积相对百分含量.
1.3.3　体外抑菌实验
1.3.3.1　供试菌种的准备
实验用植物病原菌由贵州大学农学院植物病理实验室提供 , 这些微生物的敏感性对天然抗菌药物或防
霉剂及植物农药的筛选有实际意义.将所有供测试的菌种转接于 PDA 斜面培养基上 , 每种菌接种两支 , 置
于 28 ℃恒温箱内培养 72 h , 备用.
1.3.3.2　平板的制备
配制好的 PDA 培养基经高压蒸汽消毒灭菌后 , 冷却至 50 ℃左右.将培养 72 h 后的供试真菌用
0.005%的吐温无菌水洗下真菌孢子 , 按比浊法[ 5] 配成 105 cfu/mL 菌液.菌液按 1∶10加入适合供试菌生
长的培养基中混匀后到入培养皿内 , 每皿倒 15 ～ 20 mL , 琼脂厚约 0.25 cm.
1.3.3.3　抗真菌活性实验
无菌条件下 , 取 7支无菌试管 , 分别加入1 mL 正己烷 , 吸乌天麻挥发油1 mL 放入1号管中 , 混匀后 ,
取1 mL 加入2号管 , 依次操作 , 至6号管取 1 mL 弃去 , 使天麻挥发油稀释成1/2 , 1/4 , 1/8 , 1/16 、1/32 、
1/64的不同浓度 , 第 7号管为阴性对照.用杯碟法进行抑菌实验 , 硝酸咪康唑的圆纸片作真菌的阳性对
照 , 含正己烷的纸片为空白对照.28 ℃条件下培养 , 实验重复 3次 , 计算抑菌圈大小和抑菌浓度.
2　结果与分析
2.1　乌天麻的挥发性成分种类及含量
乌天麻挥发性化学成分组分见图 1 , 各化学成分的峰面积相对百分含量见表 1.
图 1　乌天麻的 GC/MS 图谱
乌天麻的挥发性成分中 , 共发现 36种化学成分 , 其中 20种是确定的成分 , 16种是未知成分.已知成
分含量占总质量的 76.392%.乌天麻挥发油中确定的成分含量较高的分别是 4-甲基-苯酚(20.409%)、
苯乙烯(12.607%)、 1-甲乙醚十六烷酸(8.842%)和芳香醚(6.038%), 它们约占检出成分的 53.88%.含
量在总质量 2%～ 5%之间的已知成分有:苯乙醛(5.379%)、对二甲苯(3.189%)、苯甲醛(3.118%)、 2-
戊基呋喃(2.264%)、α-雪松醇(2.016%)、棕榈酸乙酯(2.217%).从大类上划分主要包含酯类 、酚类 、
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萜类 、芳烃类 、醛类 、醇类等 9类物质.未知的 16种成分占总质量的 23.61%.
表 1　乌天麻挥发油的化学成分
峰序号 保留时间/min 化合物 分子式 分子量 含量/ %
1 4.622 未知 未知 未知 0.278
2 4.702 对二甲苯 C8 H10 106 3.189
3 5.003 庚醛 C7H 14O 114 0.435
4 5.071 苯乙烯 C8H8 104 12.607
5 5.200 未知 未知 未知 0.584
6 5.887 α-蒎烯 C10H16 136 0.693
7 6.324 未知 未知 未知 0.694
8 6.453 苯甲醛 C7 H6O 106 3.118
9 6.833 1-辛烯-3-醇 C8H 16O 128 1.135
10 7.128 2-戊基呋喃 C9H 14O 138 2.264
11 7.392 未知 未知 未知 0.664
12 7.859 芳香醚 C8H 10O 122 6.038
13 7.964 对伞花烃 C10H14 134 0.650
14 8.068 柠檬烯 C10H16 136 1.976
15 8.479 苯乙醛 C8 H8O 120 5.379
16 8.848 未知 未知 未知 1.070
17 9.474 4-甲基-苯酚 C7 H8O 108 20.409
18 10.058 未知 未知 未知 2.094
19 10.144 未知 未知 未知 2.094
20 11.698 未知 未知 未知 1.341
21 12.146 未知 未知 未知 2.324
22 12.269 萜品烯-4-醇 C10 H18O 154 0.883
23 18.503 未知 未知 未知 1.037
24 21.151 未知 未知 未知 2.507
25 23.331 α-雪松醇 C15 H26O 222 2.016
26 23.958 未知 未知 未知 1.173
27 28.963 未知 未知 未知 1.451
28 29.977 未知 未知 未知 1.298
29 30.063 棕榈酸甲酯 C17H34O 2 270 1.016
30 31.390 棕榈酸乙酯 C18H36O 2 284 2.217
31 31.666 未知 未知 未知 1.608
32 31.979 1-甲乙醚十六烷酸 C19H38O 2 298 8.842
33 33.281 亚油酸甲酯 C19H34O 2 294 1.962
34 34.510 未知 未知 未知 3.392
35 35.155 正二十二烷 C22H46 310 0.792
36 36.893 正二十三烷 C23H48 324 0.771
已知成分总含量/ % 76.392
未知成分总含量/ % 23.61
2.2　乌天麻挥发性油的抑菌作用
挥发性成分的初步抑菌结果见表 2.结果显示 , 乌天麻挥发油对部分真菌有较明显的抑菌作用 , 如对
米曲霉(Aspergi llus ory zae)、黄曲霉(Asperg il lus f lavus)、小麦纹枯病(Rhizoctonia cereal is)、茶轮斑病
(Pestalot iopsis theae)的生长都有明显的抑制作用.当挥发性油被稀释 1/2和 1/4倍时 , 抑菌效果最好 , 稀
释倍数为 1/8时 , 抑菌活性有所下降 , 稀释倍数小于 1/16对任何真菌都无抑菌作用.几种真菌的最佳抑菌
作用相比较 , 对米曲霉 、黄曲霉的抑菌作用最明显 , 抑菌圈直径为 8 mm , 和 2 ～ 5 mm.对小麦纹枯病和茶
轮斑病均有一定的抑制生长作用 , 抑菌圈在 1 ～ 2 mm .
103第 1期　　　　　　　　　关　萍 , 等:乌天麻挥发性成分分析及抗菌活性研究
表 2　乌天麻挥发性成分抑菌效果
供试菌 稀释倍数
1∶2 1∶4 1∶8 1∶16 1∶32 1∶64 阳性对照
米曲霉 +++ +++ ++ - - - ++++
黄曲霉 ++ ++ ++ - - - ++++
小麦纹枯病 + + - - - - ++++
茶轮斑病 + + + - - - +++
青　霉 + + + - - - ++++
　　注:++++:D(抑菌圈直径)≥10 mm;+++:D=5～ 10 mm;++:D=2～ 5 mm;+:D=1 ～ 2 mm;-:无抑菌作用.
3　讨　论
3.1　乌天麻的挥发性成分分析
挥发油是植物中一类具有芳香气味的油状液体的总称 , 在植物界分布很广 , 如菊科 、芸香科 、伞形科
的植物.乌天麻的挥发性成分组成与前人报道的植物挥发性成分相比 , 有明显的不同.即使与同一种不同
变型的红天麻和绿天麻挥发性成分相比较(另文待发表), 三种天麻挥发性成分中仅有 6种共有成分.由于
挥发性成分属于植物次生代谢产物 , 植物种类 、生长环境 、生理发育状况等都对次生代谢产物的种类 、含
量有显著的影响 , 因此 , 植物挥发性成分从组成种类上和含量上都有很大差异[ 6] .
天麻是名贵的中药材 , 具有较高的药用价值.而挥发油中的成分柠檬烯具有显著的镇咳和良好祛痰作
用 , 同时对肺炎双球菌 、甲型链球菌 、卡他双球菌 、金黄色葡萄球菌有很强的的抑制作用[ 7] .通过对天麻挥
发性成分的分析 , 将为中药制剂 、药理 、创制中成药新品种提供一定的依据.
3.2　乌天麻挥发性成分的抗菌活性
挥发油的抑菌和杀菌作用前人已有研究报道[ 8 , 9] .植物挥发性物质的许多组分具有抗菌活性 , 在抵御
病原菌侵入和扩展的防卫策略中有潜在的生理功能.很多芳香性植物的挥发油对细菌和真菌生长都有抑制
作用[ 10] .广藿香精油对新型隐球菌 、球毛壳霉和短柄帚霉的生长有明显的抑制作用[ 9] .我们的抑菌实验结
果也显示 , 乌天麻挥发油对米曲霉 、黄曲霉 、小麦纹枯病和茶轮斑病四种真菌有一定的抑制作用.有研究
表明 , 挥发油中的萜类化合物是重要的抑菌成分之一[ 11] .在天麻的挥发油中也含有萜类物质 , 故其挥发油
具有一定的抑菌作用 , 但由于萜类在天麻挥发性成分中相对含量不高 , 故抑菌的活性很有限.当然 , 植物
挥发油中的其它成分如醛类 、酮类和酚类等也参与了植物的抗菌作用 , 因此 , 有关天麻挥发性成分中的有
效抗菌功效的成分还需作进一步的深入研究.
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104 西南师范大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　第 33卷
Study on the Volatile Components from Gastrodia elata B1.f .glauca
S.Chow and the Antibiotic Activities
GUAN Ping1 , 　SHI Jian-ming1 , 　GAO Yu-qiong2
1.School of Life Sciences , Guizhou University , Guiyang550025;
2.Guizhou Inst itute of Biotechnology Research and Development , Guiyang550002
Abstract:Fo r the fi rst t ime , the volatile consti tuents from the secondary pro to co rm of Gastrodia elata B1.
f .glauca S.Chow w ere obtained by the steam dist illation.The compounds w ere dete rmined , and thei r
relative quanti ties w ere calculated by GC-MS.According to their mass spect ra and GC peak areas the con-
sti tuents and the relative pe rcentage of the volati le w ere identif ied and calculated , thir ty-six volat ile con-
sti tuents w ere detected f rom Gastrod ia elata B1.f .glauca S.Chow , 20 o f w hich , accounting fo r approxi-
mately 76.392% o f the oils , were identi fied , 4-methy l-phenol w as found to be the most abundant compo-
nent(20.409%).Other majo r chemical components w ere styrene (12.607%), 1-methy lethyl ester-hexade-
canoic acid(8.842%), P-methy lanisole(6.038%).The test to inhibit bacterium w ith the vo latile oil indi-
cates that the vo latile components of Gastrod ia elata B1.f .glauca S.Chow show s an activi ty to inhibit
Aspergi l lus ory zae , Aspergi l lus f lavus , Rhizoctonia cerealis , Pestalotiopsis theae and Penici l lium sp.
This study establishes a primary foundat ion to make more use of Gastrod ia elata B1.
Key words:Gastrodia elata B1.f .glauca S.Chow ;vo latile consti tuent;GC-MS;antibio tic activities
责任编辑　胡　杨　　　　
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