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Variation and regularity of volatile oil constituents in fruits of national medicine Cinnamomum migao

民族药大果木姜子果实挥发油成分的变异及其规律



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GCMS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] 20091209
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30860369)
[通信作者] 周涛,Email:taozhou88@163com
  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[39]。
大果木姜子为樟科樟属植物米槁 Cinnamomum
migaoHWLi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
11 仪器 QP2010型气质联用仪 (日本岛津公
司),顶空固相微萃取 HSSPME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)。
12 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
21 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。
22 分析条件 HP5弹性石英毛细管色谱柱
(025mm×30mm,025μm)。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076mL·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05s。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 08010802 贵州省罗甸县板庚乡旧塞村 598 低山,玉米地,黄砂壤 2
2 08030804 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 08060807 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 08090810 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 08120814 贵州省罗甸县沫阳镇柏林寨 649 荒坡,红壤 3
9 08150816 贵州省贞丰县沙坪乡 1004 中山林地,砖性红壤 2
10 08170818 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 08200821 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 08240825 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 08280829 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 08300833 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 08350836 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 08370838 广西省天峨县下老乡 660 荒地杂木林,灰砂壤 2
23 08390840 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 08420844 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 08450846 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。
23 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 3646% ~
5172%。
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 1018% ~
1381%),其次为柠檬烯(609% ~733%)。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(2022% ~2772%),
其次为香桧烯(1463%~2004%),并伴有一定量
的柠檬烯(620%~870%)。
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 394 330 414 405 381 366 252 390 431 367 281 327
α蒎烯 339 398 291 317 292 491 466 322 348 409 356 458
β水芹烯 471 328 405 342 186 414 602 560 431 672 555 305
β蒎烯 531 529 480 346 447 318 337 446 466 488 443 665
α水芹烯 177 464 116 132 304 167 198 253 208 367  327
苯酚 357 239 374 725 342 67 518 466 617 722 682 679
D柠檬烯 165 221 183 257 - 177 135 206 238 322 152 -
桉叶素 386 4144 3891 3731 3845 4085 4885 3997 3646 5172 4809 4551
松香芹醇 288 417 460 698 - 317 240 236 305 414 431 375
芳樟醇 266 153 306 290 307 216 343 182 310 218 222 190
 1甲氧基1,3,4α三甲
基4α乙烯基环己烷
868 841 709 698 547 708 427 693 733 855 911 815
化合物 8013 8014 8015 8016 8017 8018 8019 8020 8021 8022 8023 8024
异丙醚 400 394 33 414 405 381 366 390 431 322 407 344
α蒎烯 275 339 398 291 317 292 491 322 348 305 319 272
β水芹烯 383 471 228 405 342 186 414 560 431 400 405 368
β蒎烯 429 531 529 480 346 447 318 446 466 367 525 357
α水芹烯 276 177 464 116 132 304 167 253 208 192 327 402
苯酚 308 357 239 374 725 342 338 466 617 450 444 360
D柠檬烯 265 221 383 457 452 177 206 238 265 279 358 273
桉叶素 4155 386 3144 3891 3731 3345 4085 3997 3646 4430 4183 4650
松香芹醇 285 288 417 460 698 - 317 236 305 277 186 200
芳樟醇 340 266 153 306 290 307 216 182 310 211 345 187
 1甲氧基1,3,4α三甲
基4α乙烯基环己烷
694 668 641 709 698 547 708 693 733 503 430 622
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 368 458 474 313 478 362 407 443
D柠檬烯 733 609 655 713 692 604 671 671
α蒎烯 437 485 464 415 520 446 605 619
β水芹烯 416 758 388 304 643 619 628 639
β蒎烯 236 468 216 - - 563 961 964
桉叶素 3055 2881 3001 2669 2538 2929 2261 2845
 1甲氧基1,3,4α三甲
基4α乙烯基环己烷
1018 1255 1266 1381 1140 1326 1321 1262
萘醇 327 320 274 335 162 281 342 310
3 讨论
31 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[39],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 219 260 241 361 406 353 472 288 306
D柠檬烯 605 722 727 870 788 735 642 689 620
香桧烯 1575 1380 2004 1463 1620 1736 1450 1586 1810
β蒎烯 230 162 185 313 302 318 389 365 422
α蒎烯 315 424 327 215 288 220 377 311 368
β水芹烯 393 415 360 304 264 355 372 490 355
桉叶素 2022 2763 1740 2369 2038 2066 2772 2305 2130
檀黄素 286 324 363 422 383 347 535 360 405
芳樟醇 171 145 206 184 166 210 163 170 164
δ杜松烯 258 307 314 354 331 285 400 371 292
杜松脑 470 486 332 463 445 389 307 282 318
钴巴烯 366 343 421 481 390 513 326 406 476
 1甲氧基1,3,4α三甲基4α
乙烯基环己烷
211 174 192 235 266 118 214 208 214
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 836 952 868 830 844 926
α蒎烯 522 410 368 415 372 415
β蒎烯 523 517 327 457 226 457
2甲基异丙苯 455 420 576 508 512 478
D柠檬烯 313 290 281 287 303 287
桉叶素 1828 1750 1549 1611 1816 1611
樟脑 216 205 173 145 096 112
α松油醇 1330 1152 1371 1438 1470 1402
 1甲氧基1,3,4α三甲
基4α乙烯基环己烷
412 455 404 416 397 368
32 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196℃,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135~165℃,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。
[参考文献]
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Variationandregularityofvolatileoilconstituentsinfruitsofnational
medicineCinnamomummigao
ZHOUTao1,YANGZhannan2,JIANGWeike1,AIQiang1,GUOPeiguo1
(1GuiyangColegeofTraditionalChineseMedicine,Guiyang550002,China;
2KeyLaboratoryforInformationSystemofMountainousAreaandProtectionofEcologicalEnvironmentofGuizhouProvince,
GuizhouNormalUniversity,Guiyang55001,China)
[Abstract] Objective:TocomparetheconstituentsofthevolatileoilinCinnamomummigaofromdiferentregionsofsouthwest
inchinainordertoevaluatethequalityofCmigaoMethod:GCMSwasemployedtoanalyzetheconstituentsofthevolatileoilinC.
migaoResult:ThevolatileoilcompositionsofCmigaocolectedfrom27ofcultivationregionswereobviouslydiferentBasedonthe
chemicaldiferencesofthevolatileoilcompositions,Cmigaowasdividedintofourchemotype,theywereeucalyptol,eucalyptolcy
clohexene,eucalyptolαterpineol,andeucalyptolsabineneTheeucalyptoltypewascultivatedinLuodian,guizhouprovinceandFu
ningregions,YunanprovinceTheeucalyptolcyclohexenetypewascultivatedinZhengfengandWangmoregions,Guizhouprovince
Thetypeofeucalyptol,eucalyptolsabineneandeucalyptolαterpineolwerecultivatedinCehengandLiboregions,Guizhouprovince
Conclusion:Combinedwiththegeographicaldistribution,ItisindicatedthatthevolatileoilcompositionsinfruitofCmigaomayhave
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
                             
Vol35,Issue 7
April,2010