全 文 :民族药大果木姜子果实挥发油成分的变异及其规律
周涛1,杨占南2,江维克1,艾强1,郭培果1
(1贵阳中医学院 药学系,贵州 贵阳 550002;
2贵州师范大学 贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点研究室,贵州 贵阳 550001)
[摘要] 目的:比较不同产地大果木姜子果实挥发油的主要成分及含量,分析其挥发油的化学类型,为其药材品质评价、
规范化种植提供依据。方法:利用GCMS联用分析技术测定大果木姜子果实挥发油成分。结果:在27个居群的47份单株样
品中,挥发油存在着成分变化及相对含量差异,依据这些成分的化学结构差异及各成分的有无与含量的高低,大果木姜子挥
发油成分可分为4个化学型,即桉叶素型、桉叶素环己烷型、桉叶素香桧烯型和桉叶素α松油醇型。其中贵州罗甸、云南富
宁的样本以桉叶油素型为主要成分,贵州贞丰、望谟地区的样本为桉叶素环己烯型,贵州册亨、荔波地区的样本中同时存在桉
叶素α松油醇型、桉叶素香桧烯型。结论:结合地理分布格局,大果木姜子的挥发油成分与物种本身特性和所处不同海拔环
境有一定关系。
[关键词] 大果木姜子;挥发油成分;化学类型
[收稿日期] 20091209
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30860369)
[通信作者] 周涛,Email:taozhou88@163com
化学类型(chemicaltype)或化学宗(chemical
race)是指同种植物因其所含化学成分的差异可分为多
种类型,但它们在植物形态上并无区别[1]。这些在形
态上未见变化,而化学成分有差异的种,势必影响由其
加工制备的中药材的质量,也影响着中药材的临床疗
效。中医药理论中所谓的“道地药材”,用现代科学技
术的观点来看,即是一种地域性特化的化学型[2]。而
同一个种内具有几个不同的化学类型,这在樟科樟属
植物的多个物种中是有一定的普遍现象[39]。
大果木姜子为樟科樟属植物米槁 Cinnamomum
migaoHWLi的干燥成熟果实[10],主要分布于贵
州、云南、广西省。在贵州为苗族、布依族的传统习用
药材,民间常用于治疗胃痛、腹痛、风湿关节炎、胸闷
呕吐等病症[11],为2003年版《贵州中药材、民族药材
标准》所收载[12]。以其果实为原料开发的“米槁心乐
滴丸”、“心胃止痛胶囊”、“心胃止痛软胶囊”等品种
近年来已成为贵州省民族医药行业的拳头产品,产生
了较好的经济和社会效益。但米槁作为樟属植物,是
否存在不同的化学类型,其化学变异及其化学类型研
究目前国内尚无报道,本研究对果实挥发油的化学成
分进行了分析。目的是为大果木姜子药材在临床上
的正确运用、其种质资源的正确评价提供较为详细的
化学资料和证据。
1 仪器与样品
11 仪器 QP2010型气质联用仪 (日本岛津公
司),顶空固相微萃取 HSSPME装置(美国 Supelco
公司);100μm聚乙烯二甲基硅氧烷萃取头
(PDMS)(美国Supelco公司)。
12 样品 大果木姜子样品采自贵州、广西、云南
3省的8个县级地区,27个居群共47份单株样品。
样品经贵阳中医学院生药教研室江维克副教授鉴定
为樟科樟属米槁成熟果实,凭证标本存放在贵阳中
医学院实验室中心,见表1。
2 方法与结果
21 挥发油提取 各样品果实经40℃干燥,粉碎
后按2005年版《中国药典》附录挥发油测定方法进
行提取,所得挥发油经无水硫酸钠脱水后,供 GC
MS分析用。
22 分析条件 HP5弹性石英毛细管色谱柱
(025mm×30mm,025μm)。升温程序:初始
温度 40℃保持 3min,然后以 5℃· min-1至
100℃,保持1min;以 3℃·min-1至 160℃;以
6℃·min-1至 220℃,保持 16min。载气氦气;
载气 流速076mL·min-1;进样口温度250℃。
质谱条件:离子源为 EI,离子化能量 70eV,离子
源温度 230℃,溶剂延迟时间 2min,质谱范围
40~400;扫描周期05s。由气质联用仪所分离
的各样品成分,运用质谱数据库 NIST147标准质
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谱图进行检索,并与标准质谱图进行核对确认, 利用面积归一法确定各组分的相对质量分数。
表1 材料来源及生境特点
居群号 编号 采集地 海拔/m 生境 样品数/株
1 08010802 贵州省罗甸县板庚乡旧塞村 598 低山,玉米地,黄砂壤 2
2 08030804 贵州省罗甸县板庚乡理免村 506 山腰林地、黄砂壤 2
3 0805 贵州省罗甸县罗悃镇平艾村 538 平坡,灰砂土壤 1
4 08060807 贵州省罗甸县边阳镇黄林村龙井组 656 山林灌木丛,黄砂土 2
5 0808 贵州省罗甸县龙坪镇陆一村落脚河组 430 低中山,灌丛,石灰岩土 1
6 08090810 贵州省罗甸县云干乡大关村 598 山谷缓坡,石灰岩 2
7 0811 贵州省罗甸县沫阳镇落沟村 454 次生杂灌木林,灰砂土壤 1
8 08120814 贵州省罗甸县沫阳镇柏林寨 649 荒坡,红壤 3
9 08150816 贵州省贞丰县沙坪乡 1004 中山林地,砖性红壤 2
10 08170818 贵州省贞丰县长田乡 1130 中山杂灌木林,红壤石灰土 2
11 0819 贵州省贞丰县龙场镇 973 开荒庄稼地,红壤石灰土 1
12 08200821 贵州省镇宁县简嘎坝 1181 中山林地,红壤石灰土 2
13 0822 贵州省望谟县新屯镇 864 杂灌木林,黄壤 1
14 0823 贵州省望谟县复兴镇巧旦村 648 落叶乔木林,红壤石灰土 1
15 08240825 贵州省望谟县大观乡 643 杂灌木林,石灰岩山地 2
16 0826 贵州省册亨县秧坝镇伟棒村平弄组 904 山地盆地,村寨旁,石灰岩砂地 1
17 0827 贵州省册亨县岩架镇偏坡桥 1082 山地灌木林,村寨旁,灰砂壤 1
18 08280829 贵州省册亨县岩楼镇浪祥村 540 低山盆地,杂灌木林,黄壤 2
19 08300833 贵州省荔波县板莪村米槁种植基地 1136 中山庄稼地,灰壤 4
20 0834 广西省天峨县燕来乡交念屯 767 河谷中山山坡,灰壤 1
21 08350836 广西省天峨县燕来乡交打屯 876 河谷中山林地,石灰岩砂地 2
22 08370838 广西省天峨县下老乡 660 荒地杂木林,灰砂壤 2
23 08390840 广西省天峨县三脚屯 838 村寨坡地,灌木林,石灰岩 2
24 0841 广西省乐业县新化镇谐里村百关屯 802 次生灌木林,红壤石灰土 1
25 08420844 广西省乐业县甘田镇夏福村 977 中山坡地,杂灌木林,砂叶岩地 3
26 08450846 云南省富宁县板仑镇 - - 2
27 0847 云南省富宁县里达镇 - - 1
注:“-”为该样品为民间药材市场收购,非实地采样,缺乏生境信息。
23 米槁果实挥发油的主要化学型 根据大果木
姜子果实挥发油中主要成分的百分含量,将47个样
品归纳为4个化学型,结果见表2~5(限于篇幅,各
表中只列出较重要的和主要的成分)。
化学型I:桉叶素型,这类化学型包括贵州罗甸
县、广西天峨县、云南富宁等地14个居群的24份样
品见表 2。其挥发油中桉叶素成分从 3646% ~
5172%。
化学型Ⅱ:桉叶素环己烷类型,产于贵州贞丰
县沙坪乡、长田乡、龙场镇,望谟县复兴镇的4个居
群共8份样品属于此型,挥发油中以桉叶素为主要
成分,另外还含有较多量的环己烷类物质(1甲氧
基1,3,4α三甲基4α乙烯基环己烷 1018% ~
1381%),其次为柠檬烯(609% ~733%)。见
表3。
化学型Ⅲ :桉叶素香桧烯型,包括产于贵州册
亨县岩楼镇、荔波县2个居群的9份样品,见表4,
挥发油成分中以桉叶素为主(2022% ~2772%),
其次为香桧烯(1463%~2004%),并伴有一定量
的柠檬烯(620%~870%)。
化学型Ⅳ:桉叶素松油醇型,产于贵州册亨秧坝
镇、岩架镇和广西乐业县3个居群的6份样品属此
型,见表5。因样品中含较高比例的异丙醚与苯酚类
物质,这些来源的样品是不适合用作药材使用的。
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表2 大果木姜子居群中桉叶素的质量分数 %
化合物 0801 0802 0803 0804 0805 0806 0807 0808 0809 0810 0811 0812
异丙醚 394 330 414 405 381 366 252 390 431 367 281 327
α蒎烯 339 398 291 317 292 491 466 322 348 409 356 458
β水芹烯 471 328 405 342 186 414 602 560 431 672 555 305
β蒎烯 531 529 480 346 447 318 337 446 466 488 443 665
α水芹烯 177 464 116 132 304 167 198 253 208 367 327
苯酚 357 239 374 725 342 67 518 466 617 722 682 679
D柠檬烯 165 221 183 257 - 177 135 206 238 322 152 -
桉叶素 386 4144 3891 3731 3845 4085 4885 3997 3646 5172 4809 4551
松香芹醇 288 417 460 698 - 317 240 236 305 414 431 375
芳樟醇 266 153 306 290 307 216 343 182 310 218 222 190
1甲氧基1,3,4α三甲
基4α乙烯基环己烷
868 841 709 698 547 708 427 693 733 855 911 815
化合物 8013 8014 8015 8016 8017 8018 8019 8020 8021 8022 8023 8024
异丙醚 400 394 33 414 405 381 366 390 431 322 407 344
α蒎烯 275 339 398 291 317 292 491 322 348 305 319 272
β水芹烯 383 471 228 405 342 186 414 560 431 400 405 368
β蒎烯 429 531 529 480 346 447 318 446 466 367 525 357
α水芹烯 276 177 464 116 132 304 167 253 208 192 327 402
苯酚 308 357 239 374 725 342 338 466 617 450 444 360
D柠檬烯 265 221 383 457 452 177 206 238 265 279 358 273
桉叶素 4155 386 3144 3891 3731 3345 4085 3997 3646 4430 4183 4650
松香芹醇 285 288 417 460 698 - 317 236 305 277 186 200
芳樟醇 340 266 153 306 290 307 216 182 310 211 345 187
1甲氧基1,3,4α三甲
基4α乙烯基环己烷
694 668 641 709 698 547 708 693 733 503 430 622
表3 大果木姜子居群中桉叶素环已烷类型化合物的质量分数 %
化合物 0815 0816 0817 0818 0819 0820 0821 0823
异丙醚 368 458 474 313 478 362 407 443
D柠檬烯 733 609 655 713 692 604 671 671
α蒎烯 437 485 464 415 520 446 605 619
β水芹烯 416 758 388 304 643 619 628 639
β蒎烯 236 468 216 - - 563 961 964
桉叶素 3055 2881 3001 2669 2538 2929 2261 2845
1甲氧基1,3,4α三甲
基4α乙烯基环己烷
1018 1255 1266 1381 1140 1326 1321 1262
萘醇 327 320 274 335 162 281 342 310
3 讨论
31 大果木姜子的化学特征 总结樟属植物挥发
油成分的文献报道[39],可以大致将该属植物挥发油
的主要成分归为4大类:①非环单萜类化合物(如
芳樟醇);②单环单萜类化合物;③双环单萜类化合
物(如异菘莰酮);④含氧的桉叶素类化合物(如1,
4桉叶素,1,8桉叶素)。从本研究的实验结果来
看,大果木姜子是以含氧的桉叶素类化合物作为该
种的化学特征。但和其他樟属植物一样,其挥发油
也仍存在着一个多型性的现象,即各成分在含量上
是有差异的,从以1,8位含氧的单萜化合物占主导
到与非含氧的单萜、非环单萜类的松香烷类成分共
存。从大果木姜子果实挥发油这4种化学型在合成
代谢途径上的关系来看,虽然它们的成分在量上差
异较大,但在其结构来源上有着一致性,即不同的成
分之间来源于相同的合成途径,之所以导致最后成
分差异的原因可能是其合成途径中关键酶的有无和
表达强弱的差异。有关这4类成分的生物合成途径
以及与遗传基因的关系,Muray等研究已阐明不同
基因组合表达会产生不同的化学类型[13]。
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表4 大果木姜子居群中桉叶素香桧烯型化合物的质量分数 %
化合物 0822 0824 0825 0828 0829 0830 0831 0832 0833
异丙醚 219 260 241 361 406 353 472 288 306
D柠檬烯 605 722 727 870 788 735 642 689 620
香桧烯 1575 1380 2004 1463 1620 1736 1450 1586 1810
β蒎烯 230 162 185 313 302 318 389 365 422
α蒎烯 315 424 327 215 288 220 377 311 368
β水芹烯 393 415 360 304 264 355 372 490 355
桉叶素 2022 2763 1740 2369 2038 2066 2772 2305 2130
檀黄素 286 324 363 422 383 347 535 360 405
芳樟醇 171 145 206 184 166 210 163 170 164
δ杜松烯 258 307 314 354 331 285 400 371 292
杜松脑 470 486 332 463 445 389 307 282 318
钴巴烯 366 343 421 481 390 513 326 406 476
1甲氧基1,3,4α三甲基4α
乙烯基环己烷
211 174 192 235 266 118 214 208 214
表5 大果木姜子居群中桉叶素α松油醇型化合物的质量分数 %
化合物 0826 0827 0841 0842 0843 0844
异丙醚 836 952 868 830 844 926
α蒎烯 522 410 368 415 372 415
β蒎烯 523 517 327 457 226 457
2甲基异丙苯 455 420 576 508 512 478
D柠檬烯 313 290 281 287 303 287
桉叶素 1828 1750 1549 1611 1816 1611
樟脑 216 205 173 145 096 112
α松油醇 1330 1152 1371 1438 1470 1402
1甲氧基1,3,4α三甲
基4α乙烯基环己烷
412 455 404 416 397 368
32 大果木姜子挥发油多型性的形成 化学型的
产生与植物分布区的广度、植物的生命周期以及植
物的发育阶段等遗传因素具有很大关系。植物分布
区越广、生命周期越长,分化出化学型的几率越高,
种类也越多[14]。大果木姜子的原植物米槁为高大
乔木,生长年限长,多为野生,有较好的生态适应幅
度,不同的生态植株杂交,可能会造成植株种内在化
学成分上产生变异,从而产生多型性。本实验的研
究结果表现为主成分(桉叶素)呈一个量的变化,而
这种变化与分布区环境有一定的相关性。在贵州罗
甸、广西天峨、云南富宁同处于亚热带湿热河谷地
区,地域、气候、环境有相似性,如罗甸县位于云贵高
原东南边缘向广西丘陵过渡的梯级斜坡地带,境内
有涟江、红水河、油拉河、霸王河、边外河河流,海拨
较低,北有乌蒙山脉分支罗林大坡山的屏障作用,形
成区域性高温小气候,热量丰富,雨量充沛,平均气
温196℃,它与云南富宁县素有“天然温室”之称。
在这些地区的低海拔(<700m)的样品中以桉油素
和桉叶素环己烷类成分为主;贵州镇宁、贞丰、荔波
县跨南亚热带、中亚热带、北亚热带及南温带等多个
气候带,地域性温差较大,年均温135~165℃,低
海拔地方的树木已砍伐殆尽,在稍高海拔区域
(>1000m)采集的大果木姜子样品,是以桉叶素
香桧烯、桉叶素松油醇共存为主。随着低海拔高温
区到高海拔低温区的变化,果实挥发油中初步表现
为桉叶素的含量降低而其他非氧环类化合物的含量
增高。其中,贵州册亨县的3个居群植株果实挥发
油中还同时存在着2种类型:桉叶素香桧烯型和桉
叶素松油醇型,这2种化学型同时存在的现象可能
属于一种过渡类群,它们可能是来自于不同的化学
型母本和父本杂交的子代,其化学成分可能既不同
与母本也异于父本,通过遗传以及自然筛选,子代形
成了一种稳定的植株群落,各成分之间是一种新的
稳定的配比[15]。因本实验采集的样品
有限,这样
的推论还需要分析更多的样品数来证实。此外,除
了环境因素,大果木姜子是否化学成分的多型性还
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与其内在变化相关,尚待结合遗传背景分析进一步
探索。
本研究表明,大果木姜子药材的原植物并不是
真正的纯化型植株,各化学成分间存在相对含量的
差异,这些分化类型是适应特定环境的结果。因此,
应对种内差异类型进行深入的分布区调查研究,选
择稳定的优质类群作为药用资源,方可以保证药材
质量和临床用药的安全有效。对于栽培引种的药
材,应深入研究原产地的土壤生态气候条件,选择有
利于有效成分生物合成和积累的生态条件,鉴定、选
育和相对稳定栽培品种,建立具有单一化学类型的
药材种植基地是较好保护药材原种质资源的途径,
这样才能更准确地利于临床运用。
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medicineCinnamomummigao
ZHOUTao1,YANGZhannan2,JIANGWeike1,AIQiang1,GUOPeiguo1
(1GuiyangColegeofTraditionalChineseMedicine,Guiyang550002,China;
2KeyLaboratoryforInformationSystemofMountainousAreaandProtectionofEcologicalEnvironmentofGuizhouProvince,
GuizhouNormalUniversity,Guiyang55001,China)
[Abstract] Objective:TocomparetheconstituentsofthevolatileoilinCinnamomummigaofromdiferentregionsofsouthwest
inchinainordertoevaluatethequalityofCmigaoMethod:GCMSwasemployedtoanalyzetheconstituentsofthevolatileoilinC.
migaoResult:ThevolatileoilcompositionsofCmigaocolectedfrom27ofcultivationregionswereobviouslydiferentBasedonthe
chemicaldiferencesofthevolatileoilcompositions,Cmigaowasdividedintofourchemotype,theywereeucalyptol,eucalyptolcy
clohexene,eucalyptolαterpineol,andeucalyptolsabineneTheeucalyptoltypewascultivatedinLuodian,guizhouprovinceandFu
ningregions,YunanprovinceTheeucalyptolcyclohexenetypewascultivatedinZhengfengandWangmoregions,Guizhouprovince
Thetypeofeucalyptol,eucalyptolsabineneandeucalyptolαterpineolwerecultivatedinCehengandLiboregions,Guizhouprovince
Conclusion:Combinedwiththegeographicaldistribution,ItisindicatedthatthevolatileoilcompositionsinfruitofCmigaomayhave
somerelationstothespecieitselfcharacteristicsanddiferentelevationsenvironment
[Keywords] Cinnamomummigao;volatileoil;chemicaltype
doi:10.4268/cjcmm20100710
[责任编辑 周驰]
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第35卷第7期
2010年4月
Vol35,Issue 7
April,2010