不同產地姜黃甲醇和石油醚部位化學成分的比較分析

方旖旎 王雅麗 陳惠琴 戴好富 關亞麗

摘 要 目的：比較不同產地姜黃甲醇和石油醚部位化學成分的差異。方法：采用超聲法提取7個不同產地（S1～S7）姜黃并萃取得甲醇和石油醚部位，計算其得率。采用液質聯用法測定甲醇部位中的姜黃素類化合物;采用氣質聯用法分析石油醚部位中的化學成分，通過與NIST 2005、Wiley275標準質譜圖進行對比確定其結構，采用峰面積歸一化法測定其相對百分含量;采用SPSS 25.0軟件對不同產地姜黃石油醚部位中共有成分的相對百分含量進行主成分分析和聚類分析，同時分析不同產地所在緯度對總姜黃酮（以芳香-姜黃酮和姜黃酮計）含量的影響。結果：7個不同產地姜黃中甲醇部位的得率為1.35%～8.90%，石油醚部位的得率為0.81%～4.90%，最高均為福建龍巖。S1、S3～S7等地姜黃中姜黃素類化合物含量（參考峰面積）無顯著差異，且含量均為姜黃素>去甲氧基姜黃>雙去甲氧基姜黃素;S2產姜黃中姜黃素類化合物略有不同，主要表現為雙去甲氧基姜黃素的含量比其他產地更高。不同產地姜黃石油醚部位共鑒定出47種化學成分，主要為倍半萜和單萜類化合物，其中S1～S7姜黃中分別鑒定出23、10、15、18、11、14、 15 種，總相對百分含量分別為94.49%、96.09%、95.66%、98.98%、99.24%、89.05%、97.27%;不同產地有4種共有成分，為姜黃酮（17.90%～43.07%）、芳香-姜黃酮（6.97%～33.66%）、（6R，7R）-紅沒藥烯（1.60%～4.28%）、姜黃新酮（6.80%～20.63%）;主成分分析結果顯示，姜黃中前6個主成分的累計方差貢獻率為100%;聚類分析結果顯示，S1、S2、S6各聚為一類，其他聚為一類?？偨S酮含量隨著緯度的升高呈先下降后升高的趨勢且以四川綿陽最高（64.28%）、福建漳州最低（26.92%）。結論：不同產地姜黃甲醇部位姜黃素類成分及含量、石油醚部位成分及含量存在差異。

關鍵詞 姜黃;產地;液質聯用法;氣質聯用法;甲醇部位;石油醚部位;成分;含量

ABSTRACT? ?OBJECTIVE： To compare the chemical composition difference in methanol and petroleum ether fraction from Curcuma longa of different habitats. METHODS： The ultrasonic method was used to extract C. longa from 7 defferent producingareas （S1-S7）， and methanol and petroleum ether fraction were obtained and calculated yield. The curcumin compounds in methanol fraction were determined by LC-MS; The chemical components in petroleum ether fraction were analyzed by GC-MS， and the relative percentage content was determined by peak area normalization method after determining its structure by comparing NIST 2005 standard mass spectra and Wiley 275 standard mass spectra. SPSS 25.0 software was used for principle component analysis （PCA） and cluster analysis of relative percentage content of common components in petroleum ether fraction from C. longa of different habitats. At the same time， the influence of latitude of the habitats on the content of total tumerone （by tumerone and ar-tumerone）was analyzed. RESULTS： The yield of methanol fraction were 1.35%-8.90% from C. longa of 7 habitats; the yield of petroleum ether fraction were 0.81%-4.90%， which were the highest in C. longa from Longyan of Fujian Province. There was no significant difference in the relative content of curcumin compounds （reference peak area） from S1， S3-S7， which was in descending order as follows as curcumin>desmethoxycurcumin>bisdemethoxycurcumin. There was slightly different in curcumin compounds of C. longa from S2， mainly manifesting as the content of bisdemethoxycurcumin was higher than that from other producing areas. Totally 48 chemical compositions were identified from petroleum ether fraction in C. longa from different habitats， mainly being sesquiterpenoids and monoterpenoids. 23， 10， 15， 18， 11， 14， 15 chemical compositions were identified from S1-S7， accounting for 94.49%， 96.09%， 95.66%， 98.98%， 99.24%， 89.05% and 97.27%. There were 4 common compositions in C. longa from different habitats， which were tumerone （17.90%-43.07%）， ar-tumerone （6.97%-33.66%）， （6R，7R）-bisabolone （1.60%-4.28%）， curlone （6.80%-20.63%）. PCA analysis showed that accumulative contribution rate of former 6 principle components was 100%. Cluster analysis showed that S1，S2， S6 was clustered into a category， respecrively; and others into a category. Total content of total tumerone decreased first and then increased as the increase of latitude， which was the highest in Mianyang of Sichuan province （64.28%） and the lowest in Zhangzhou of Fujian province （26.92%）. CONCLUSIONS： There are difference in composition and content of methanol and petroleum ether fractions in C. longa from different habitats.

KEYWORDS? ?Curcuma longa; Producing areas; LC-MS; GC-MS; Methanol fraction; Petroleum ether fraction; Composition;Content

姜黃為姜科多年生草本植物姜黃（Curcuma longa L.）的干燥根莖，冬季莖葉枯萎時采挖，洗凈，煮或蒸至透心，曬干，除去須根。該藥原產于印度，于公元700年傳到我國[1]，并于2015年被列入藥食同源名單[2]，主產于我國四川、廣東、海南、云南、福建、臺灣等地[3]。該藥味苦、辛，性溫，歸脾、肝經，具有破血行氣，通經止痛等功效，主要用于治療胸脅刺痛、胸痹心痛、痛經經閉、癥瘕、風濕肩臂疼痛、跌撲腫痛等癥[4]?，F代研究表明，姜黃中主要含有姜黃素類和揮發油類化合物，其中姜黃素類化合物包括姜黃素、去甲氧基姜黃素和雙去甲氧基姜黃素[5-6]。藥理研究表明，姜黃具有抗氧化、抗炎、保肝利膽、降血脂、抗艾滋病病毒、抗腫瘤、抗糖尿病等作用[7-8]。目前，市場上已有多種以姜黃為主要成分的中成藥、保健品、食品、護膚品等。因受年均氣溫、極端氣溫和根際土壤有機物質含量等環境因素的影響，使得不同產地姜黃所含化學成分及含量存在差異，從而導致藥效有所不同[9]。因此，比較不同產地姜黃甲醇部位（含姜黃素類化合物）和石油醚部位（含揮發油類化合物）的差異對藥材的選擇和深入開發具有重要意義。羊青等[10]只收集了海南和四川等地的姜黃進行檢測，唐宜軒等[11]只收集了云南、廣東、四川等地的姜黃進行檢測，考察范圍有限?；诖?，本研究采用超聲法提取了廣東、四川、福建、云南、海南等不同產地姜黃并萃取得甲醇、石油醚部位;同時，采用液質聯用法（LC-MS）分析甲醇部位的化學成分，采用氣質聯用法（GC-MS）分析石油醚部位的化學成分，并比較其差異，以期為其質量評價提供參考。

1 材料

1.1 儀器

Amazon SL型MS儀（德國Bruker公司）;UltiMate 3000型高效液相色譜儀[賽默飛世爾科技（中國）有限公司];5977E型GC-MS儀[安捷倫科技（中國）有限公司];SB-5200D型超聲波清洗儀（寧波新芝生物科技股份有限公司）;RE-52AA型旋轉蒸發器（上海亞榮生化儀器廠）;CA-1111型冷卻水循環裝置[埃朗科技國際貿易（上海）有限公司]。

1.2 藥品與試劑

7批姜黃藥材樣品（編號：S1～S7）經海南師范大學生命科學學院關亞麗副教授鑒定均為姜黃（C. longa L.）的根莖，其信息來源見表1。姜黃素對照品（批號：DST180111-014，純度：≥98%）、去甲氧基姜黃素對照品（批號：DST181220-030，純度：≥98%）、雙去甲氧基姜黃素對照品（批號：DST181220-021，純度：≥98%）均購自成都德斯特生物技術有限公司;石油醚（60～90 ℃）、乙醇為分析純，甲醇為色譜純，水為蒸餾水。

2 方法與結果

2.1 姜黃甲醇和石油醚部位的制備

取姜黃藥材樣品洗凈切片，于70 ℃鼓風干燥至恒定質量。精密稱取1 g，置于50 mL錐形瓶中，加入乙醇30 mL，超聲（頻率：40 kHz，功率：240 W，下同）處理35 min，濾過;重復超聲提取3次，濾過，合并濾液。將濾液減壓濃縮至干，得到乙醇提取物。將上述提取物加入95%甲醇10 mL溶解，置于125 mL分液漏斗中，加入等體積的石油醚萃取，重復3次，分別得到甲醇萃取物和石油醚萃取物，分別將上述萃取物減壓濃縮至干，即得甲醇部位（橙黃色固體）和石油醚部位（黃色透明油狀物），備用。

2.2 甲醇和石油醚部位得率的計算

按公式分別計算乙醇提取物和甲醇、石油醚部位的得率。得率（%）=提取物（或萃取物）質量/藥材樣品質量×100%[12]。 不同產地姜黃乙醇提取物和甲醇、石油醚部位得率見表2。由表2可知，廣東湛江（S1）和福建龍巖（S4）姜黃甲醇部位得率較高，分別為8.30%、8.90%，且較接近;海南儋州（S6）甲醇部位得率最低（1.35%）;提示不同產地姜黃甲醇部位含量存在較大差異。福建龍巖（S4）姜黃石油醚部位得率最高（4.90%），海南儋州（S6）姜黃石油醚部位得率最低（0.81%）;提示不同產地姜黃石油醚部位含量亦存在較大差異。

2.3 LC-MS條件

2.3.1 LC條件 色譜柱：Cosmosil 5C18-MS-Ⅱ（250 mm×4.6 mm，5 μm）;流動相：乙腈（A）-0.05%甲酸水溶液（B），梯度洗脫（0～45 min，10%B→100%B;45～50 min，100%B）;柱溫：30 ℃;檢測波長：254 nm;進樣量：10 μL。

2.3.2 MS條件 參考文獻[13]設置。離子源：電噴霧離子源（ESI），正離子掃描;掃描模式：多反應監測掃描模式;噴霧電壓：4.5 kV;毛細管溫度：350 ℃;吹掃氣壓力：137.9 kPa;輔助氣流速：10 mL/min;掃描范圍：m/z 100～1 000;二級質譜碰撞能量（CID）：20 eV。

2.4 GC-MS條件

2.4.1 GC條件 色譜柱：HP25MS型5%苯甲基聚硅氧烷彈性石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）;載氣：高純氦氣;載氣流速：1.0 mL/min;進樣口溫度：260 ℃，程序升溫（初始柱溫60 ℃保持2 min，以10 ℃/min升至250 ℃保持10 min）;總運行時間：31 min;分流進樣，分流比：50 ∶ 1;進樣量：10 μL。

2.4.2 MS條件 參考文獻[14]設置。離子源：電子轟擊離子源（EI）;電離能量：70 eV;離子源溫度：230 ℃;四極桿溫度：150 ℃;掃描范圍：m/z 30～550;電子倍增器電壓：1.917 kV。

2.5 LC-MS分析結果

2.5.1 對照品的LC-MS分析 將姜黃素、去甲氧基姜黃素、雙去甲氧基姜黃素對照品用甲醇溶解、稀釋，制成質量濃度均為20 mg/mL的對照品溶液，進樣分析，結果見圖1。由圖1可知，m/z 369.6的離子峰為姜黃素[M+H]+的離子峰，其相對分子量為368.38;m/z 339.7的離子峰為去甲氧基姜黃素[M+H]+的離子峰，其相對分子量為338.35;m/z 309.4的離子峰為雙去甲氧基姜黃素[M+H]+的離子峰，其相對分子質量為308.33。

2.5.2 姜黃甲醇部位的LC-MS分析 取不同產地姜黃甲醇部位，用甲醇適量稀釋，按“2.3”項下LC-MS條件進樣測定，結果見圖2。由圖2與圖1對比可知，廣東湛江（S1）、福建漳州（S3）、福建龍巖（S4）、云南紅河（S5）、海南儋州（S6）、臺灣臺南（S7）產姜黃中姜黃素類化合物的色譜圖接近，均含有姜黃素、去甲氧基姜黃素和雙去甲氧基姜黃素，且含量（參考峰面積）均為姜黃素>去甲氧基姜黃>雙去甲氧基姜黃素;四川綿陽（S2）產姜黃中姜黃素類化合物的色譜圖略有不同，去甲氧基姜黃素含量與雙去甲氧基姜黃素相當，且雙去甲氧基姜黃素的含量相對其他產地更高。

2.6 GC-MS分析結果

取不同產地姜黃石油醚部位，用石油醚適量稀釋，按“2.4”項下GC-MS條件進樣測定，結果見圖3。根據GC-MS得到的質譜信息，參考相對保留時間并通過與NIST2005、Wiley275標準質譜圖進行對比，確定各組成成分;采用峰面積歸一化法計算各成分相對百分含量，結果見表3。由表3可知，本研究從7個產地姜黃石油醚部位中共鑒定出47種化合物，主要為倍半萜和單萜類化合物。其中，廣東湛江（S1）樣品共鑒定出23種、四川綿陽（S2）10種、福建漳州（S3）15種、福建龍巖（S4）18種、云南紅河（S5）11種、海南儋州（S6）14種、臺灣臺南（S7）15種，總相對百分含量分別為94.49%、96.09%、95.66%、98.98%、99.24%、89.05%和97.27%;7個產地姜黃共有成分4個，分別為姜黃酮、芳香-姜黃酮、姜黃新酮和（6R，7R）-紅沒藥烯。

2.7 主成分分析

采用SPSS 25.0軟件對不同產地姜黃石油醚部位的47種成分的相對百分含量進行主成分分析。各成分相對百分含量數據經標準化后，以特征值大于或等于1為標準，得到前6個主成分，其特征值和貢獻率見表 4。由表4可知，前6個主成分的累積方差貢獻率為100%，能夠反映樣品的整體信息。各特征向量揮發性成分相對百分含量數據通過SPSS 25.0軟件標準化后，計算各主成分綜合得分，綜合得分=（31.583×F1+28.041×F2+16.177×F3+11.772×F4+6.937×F5+5.490×F6）/100（式中，F1～F6表示1～6個主成分得分），結果見表5。

2.8 聚類分析

采用SPSS 25.0軟件，借助組間聯結聚類法以平方歐氏距離為測度，對不同產地姜黃石油醚部位進行聚類分析，結果見圖4。由圖4可知，7批姜黃樣品可聚為4類，其中S1、S2、S6各聚為一類，其他聚為一類?？梢?，聚類分析結果與產地并不相同。同時，結合表3發現，S3～S5、S7姜黃石油醚部位共有成分8種，且均占總相對百分含量的70%以上。

2.9 緯度對姜黃中總姜黃酮含量的影響

本研究采收的不同產地姜黃有一定的緯度差異，最低為N19°52′，最高為N31°47′。以芳香-姜黃酮和姜黃酮的相對百分含量計為總姜黃酮含量，緯度對姜黃中總姜黃酮含量的影響見表6?？偨S酮是姜黃的特征性成分[10]，不同產地姜黃中總姜黃酮相對百分含量最大值約為64.28%，最小值約為26.92%，約相差2.4倍，提示不同產地姜黃中的總姜黃酮含量存在差異，且總姜黃酮含量隨著緯度升高而呈先下降后升高的趨勢。

3 討論

姜黃素類化合物和姜黃酮類化合物是姜黃的特征性成分，是姜黃的次生代謝產物[10]。次生代謝產物受多個基因控制，極易受自然條件的影響[15]。由于長期適應各自原產地的氣候特點，故不同產地的姜黃形成了各自固有的遺傳性（基因型）[9]。本研究結果發現，姜黃中總姜黃酮的含量隨著緯度的增加呈先下降后升高趨勢。緯度主要是通過影響地區的溫度和光照來使得植物生理生態過程發生變化，進而改變植物中活性物質的合成過程及最終含量[16]。因此，筆者推測產地的年均氣溫、極端氣溫、日照時長、年降水量等因素可能會對姜黃的品質造成影響，但尚有待于進一步研究。

本研究采用超聲法提取7個不同產地的姜黃并萃取得甲醇和石油醚部位。通過LC-MS法檢測甲醇部位的姜黃素類化合物的含量，通過GC-MS法檢測石油醚部位的成分和相對百分含量。結果，不同產地的姜黃甲醇和石油醚部位的成分和含量均存在一定的差異。陳福北等[6]采用GC-MS法對比了水蒸氣蒸餾法和以石油醚為溶劑的索氏提取法提取干、生兩種姜黃的揮發性成分，共鑒定出25種化合物。與上述研究相比，本研究中未鑒定出棕櫚酸乙酯等化合物。羊青等[10]采用GC-MS法分析對比了水蒸氣蒸餾法提取的四川、海南、泰國和越南產姜黃揮發油成分，共鑒定出50種成分。與上述研究相比，本研究未鑒定出β-雪松烯、對傘花烴等化合物。但本研究首次鑒定出了1-（1，5-二甲基-4-己烯基）-4-甲基苯、[S-（R*，S*）]-3-（1，5-二甲基-4-己烯基）-6-亞甲基-環己烯、（1R，4R）-1-甲基-4-（6-甲基庚-5-烯-2-基）環己-2-烯醇等化合物。由此筆者推測造成姜黃成分差異的原因除了產地因素外，還可能與貯存方式、提取方法、檢測條件等有關，其具體原因有待深入研究。

本研究中主成分分析綜合得分排名顯示，產自廣東湛江的姜黃品質較好;聚類分析結果顯示，產自福建、云南紅河和臺灣臺南的姜黃化學成分和含量接近，猜測其可能屬于同一栽培種。

綜上所述，不同產地姜黃的甲醇部位含量、石油醚部位成分及含量存在差異。

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（收稿日期：2020-04-23 修回日期：2020-07-05）

（編輯：陳 宏）