高基朋，李丹丹，秦 嶺，楊 柳，田曄林,*

(1.北京農學院 園林學院,北京 102206；2.北京林果業(yè)生態(tài)功能提升協同創(chuàng)新中心，北京 102206；3.農業(yè)應用新技術北京市重點實驗室，北京 102206)

香薷屬(Elsholtzia)是唇形科(Labiatae)的一類植物，主要分布在亞洲東部，全世界約有40種，其中在中國分布有33種[1]。香薷屬植物用途廣泛，大部分種類全株有香氣，花色豐富，花期較長，具有極高的觀賞價值，可作園林綠化和森林美化的材料。同時，香薷屬植物還是中醫(yī)藥中常用的解表藥，具有廣譜抗菌和抗病毒的效果[2-3]。除此之外，部分香薷屬植物還可食用和用作蜜源植物，經濟價值明顯。

香薷屬植物近年來越來越受到研究人員的關注。目前已經從香薷屬植物中分離出揮發(fā)性化合物100余種，已鑒定的有60余種，主要分為萜烯類、酯類、醇類、烷類、酮類、酸類、酚類、醛類等，朱甘培等[4]對多種香薷屬植物的揮發(fā)性成分進行研究后發(fā)現，不同產地的香薷屬植物的揮發(fā)性成分組成和含量均有所不同，這或許可以作為衡量香薷屬植物的標準和考核指標。何福江等[5]從香薷(E.ciliata)揮發(fā)油中檢測出25種成分，其中主要成分去氫香薷酮占44.32，香薷酮占16.66，香橙烯占8.69，檸檬烯占5.31。朱甘培等[6]檢測了海州香薷(E.splendens)和江香薷(MoslachinensisMaxim. cv. Jiangxiangru)揮發(fā)油中成分的差異，發(fā)現海州香薷中香薷酮為主要成分，江香薷中則以百里香酚和香荊芥酚為主要成分。這與其他文獻中報道的結果一致，即海州香薷的特征成分為香薷酮[7]。謝亞雄等[8]對木本香薷(E.stauntoni)揮發(fā)油的化學成分進行了研究，發(fā)現主要成分為4,5,6,7,8,8a-六氫-8a-甲基-2-酮和百里香酚，與其他研究中報道的主要成分有明顯差異。

為了分析北京地區(qū)自然分布的 3種香薷屬植物(木本香薷、海州香薷、香薷)的葉、花、果的揮發(fā)性成分，本研究采用頂空固相微萃取-氣相質譜聯用(HS-SPME-GC-MS) 技術對這 3種香薷屬植物揮發(fā)性成分的含量和種類進行了測定，檢測結果可以為北京地區(qū)香薷屬植物的開發(fā)利用提供有效的數據支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以北京山區(qū)自然分布的木本香薷(昌平區(qū)流村鎮(zhèn)白羊溝核桃林下)、海州香薷(昌平區(qū)流村鎮(zhèn)白羊溝核桃林林緣)和香薷(海淀區(qū)鷲峰國家森林公園河溝邊雜木林緣)為研究對象。于2016年6至9月每月中下旬晴天9:30至12:30 ，采集3種植物的葉(15片)、花序(7個)、果序(7個)，裝入250 mL的廣口瓶中，用冰袋保鮮。采樣時選擇成熟健康、無病蟲害的植株，每株重復采集3次。

1.2 試驗方法

1.2.1 固相微萃取法 將樣品置于250 mL的廣口瓶中，推入纖維頭使其暴露在樣品中，室溫萃取40 min。將已完成萃取過程的纖維頭迅速插入氣相色譜進樣裝置的氣化室內，推出纖維頭使其暴露在高溫(250 ℃)載氣中，熱解析3 min后取出，進入GC-MS分析[9]。

1.2.2 氣相色譜—質譜聯用試驗 采用Agilent 7890A-5975C氣相色譜質譜聯用儀分析植物揮發(fā)性物質成分及相對含量。

毛細管色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm)，柱溫50 ℃；進樣口溫度250 ℃；柱內載氣體積流量1.0 mL/min；載氣為高純氦氣(99.999%)。升溫程序為初始溫度40 ℃保持2 min，以3 ℃/min升溫至160 ℃，以10 ℃/min升溫至200 ℃，最后以20 ℃/min升至300 ℃保持3 min，不分流進樣[10]。

質譜條件EI電力源電力能量70 eV，離子源溫度230 ℃，質譜掃描范圍20～550 m/z，使用美國NIST08譜庫結合譜圖相減進行結果分析。

根據GC-MS檢測所得信息通過NTST08質譜庫檢索，結合文獻對試驗材料的葉、花、果的揮發(fā)性成分進行鑒定，采用TIC峰面積歸一化法求得各成分相對質量百分含量。

應用Excel軟件進行試驗數據分析。

2 結果與分析

2.1 香薷屬3種植物揮發(fā)性成分分析

2.1.1 香薷屬 3種植物揮發(fā)性成分組成 GC-MS共分離出51種揮發(fā)性成分(表1)，采用面積歸一化法測得各組分的相對百分含量，并經過NTST08檢索，將各峰的質譜圖與文獻資料進行核對，確定了3種香薷屬植物的葉、花和果的揮發(fā)性成分(圖1～3)。

從3種香薷屬植物中共檢測到主要揮發(fā)性成分，分為萜烯類、酯類、醇類、烷類、酮類、酸類、酚類、醛類和呋喃9大類，其中，萜烯類釋放的種類最多，有23種。

木本香薷中共檢測出24種揮發(fā)性成分，其中葉檢測出17種，花10種，果10種。葉、花中相對含量最高的揮發(fā)性組分為萜烯類，分別達到58.91%、52.46%；果中含量最高的揮發(fā)性組分為酚類，達到了55.57% (圖1)。

海州香薷中共檢測出34種揮發(fā)性成分，其中葉檢測出16種，花18種，果13種。葉、花中含量最高的揮發(fā)性組分為萜烯類，分別達到79.17%、91.59%；果中相對含量最高的揮發(fā)性組分為酮類，達到60.71% (圖2)。

圖1 白羊溝木本香薷葉、花和果的揮發(fā)物總離子流

圖2 白羊溝海州香薷葉、花和果的揮發(fā)物總離子流

從香薷中共檢測出22種揮發(fā)性成分，其中葉檢測出12種，花6種，果15種。葉、花、果中相對含量最高的揮發(fā)性成分均為萜烯類，分別為53.21%、65.23%、49.41%(圖3)。

圖3 鷲峰國家森林公園香薷葉、花和果的揮發(fā)物總離子流

2.1.2 香薷屬 3種植物揮發(fā)性成分分析 為了進一步分析香薷屬植物揮發(fā)性成分特征，本研究比較了3種北京鄉(xiāng)土香薷屬植物不同部位(葉、花、果)揮發(fā)性成分的差異。其中，木本香薷葉中特有揮發(fā)性成分最多，有7種；海州香薷和香薷特有揮發(fā)性成分各有5種。同時，這 3種香薷屬植物葉共有揮發(fā)性成分有5種，分別為β-石竹烯、α-法尼烯、δ-杜松烯、鄰苯二甲酸二丁酯和苯甲酸芐酯。這5種共有揮發(fā)性成分在3種植物中含量差異明顯，如β-石竹烯，其在香薷葉中相對含量最高，達到了48.25% ，而在木本香薷和海州香薷葉中分別只有20.82% 和20.99%；α-法尼烯在3種香薷屬植物葉中含量差異同樣顯著，其在木本香薷、海州香薷和香薷葉中相對含量分別為32.90%、11.93%、1.42%。此外，在海州香薷葉的特有揮發(fā)性成分中，β-欖香烯和倍半水芹烯的相對含量也較高，分別達到了27.53% 和11.28% (圖4)。

表1 木本香薷、海州香薷、香薷揮發(fā)性成分及相對含量

圖4 3種香薷屬植物揮發(fā)性成分比較分析

海州香薷花中特有揮發(fā)性成分最多，有13種；木本香薷和香薷次之，分別有6種和3種。 3種香薷屬植物花共有揮發(fā)性成分有2種，分別是β-石竹烯和鄰苯二甲酸二丁酯。共有揮發(fā)性成分主要為β-石竹烯，在木本香薷、海州香薷和香薷花中的相對含量分別達到了49.46%、83.23% 和47.81%。此外，在木本香薷花的特有揮發(fā)性成分中，2,3,5,6-四甲基苯酚的相對含量達到了29.68% ，僅次于木本香薷花中β-石竹烯的含量；在香薷花的特有揮發(fā)性成分中，芳樟醇的相對含量較高，有8.52%。同時值得一提的是，α-法尼烯這一揮發(fā)性成分在 3種香薷植物花中的相對含量與在葉中的相對含量有明顯差異，在木本香薷、海州香薷和香薷花中的相對含量分別為0.00%、0.07% 和16.47%(圖4)。

木本香薷、海州香薷和香薷果中特有揮發(fā)性成分分別有5種、3種和5種。共有揮發(fā)性成分有3種，分別為β-石竹烯、鄰苯二甲酸二丁酯和1-乙烯基-1-甲基-2,4-雙(1-甲基乙烯基)-環(huán)己烷，主要共有揮發(fā)性成分為β-石竹烯，在木本香薷、海州香薷和香薷花中的相對含量分別達到了13.93%、12.84%和13.67%。此外，在這3種香薷屬植物的果中，其各自的特有揮發(fā)性成分相對含量要高于共有揮發(fā)性成分。在木本香薷果中，2,3,5,6-四甲基苯酚的相對含量最高，達到了55.57%；在海州香薷果中，香薷酮相對含量最高，達到了60.71% ；在香薷中，羅勒烯相對含量最高，達到了22.89%(圖4)。

可以發(fā)現，這3種香薷屬植物不同種、不同部位的揮發(fā)性成分差異明顯。如β-石竹烯這一共有揮發(fā)性成分，其在木本香薷(20.82%)和海州香薷(20.99%)葉中相對含量相比在香薷(48.25%)葉中少，但是在木本香薷(49.46%)和海州香薷(83.23%)花中的相對含量則與香薷(47.81%)持平或高，在果中基本持平(木本香薷為13.93%，海州香薷為12.84%，香薷為13.67%)。值得一提的是香薷酮只在海州香薷的果中有檢測到，而且其相對含量在海州香薷果中占比極高，達到了60.71%。這些差異共同決定了這 3種香薷屬植物香氣成分的特異性。

3 討 論

本研究從 3種香薷屬植物中共檢測到揮發(fā)性成分51種，其中木本香薷中檢測出24種，海州香薷中檢測出34種，香薷中檢測出22種。含量最高的是萜烯類，具有鎮(zhèn)痛、殺菌、抗病毒、消炎、鎮(zhèn)靜、降血壓等效果[11]。酚類具有一個苯酚環(huán)，有較強的殺菌消毒效果，可以抗感染、增強人體免疫力。酯類的作用效果比較溫和，在人體使用方面基本沒有危險性，一般具有抗炎癥、治療皮膚發(fā)疹的作用，酯類的種類決定了精油的香氣品味[12]。

β-石竹烯和α-法尼烯是 3種香薷屬植物共有的且含量較高的萜烯類化合物，這可以在一定程度上解釋這 3種香薷植物香氣相似的原因，同時也與前人研究相吻合。前人研究表明，木本香薷中共有87種揮發(fā)性成分，海州香薷中共有123種揮發(fā)性成分，香薷中共有78種揮發(fā)性成分[13]；其中，β-石竹烯、α-蒎烯、-蒎烯、莰烯、蓽澄茄油烯、3-辛醇、苯乙酮、樟腦、桉葉油醇、α-水芹烯、苯甲醛為 3種植物共有。在本研究中，沒有檢測到樟腦、苯乙酮、苯甲醛的存在，但是β-石竹烯、β-欖香烯、羅勒烯、α-法尼烯等共有成分的含量較高。這可能與取樣方法、取樣時間及生境因素等相關。

除β-石竹烯和α-法尼烯外， 3種香薷屬植物在其他相對含量大于1% 的揮發(fā)性成分上也有較大差異。比如只在木本香薷中檢測到香橙烯，香薷酮僅僅在海州香薷中檢測到等，更有很多成分雖然在多種植物中都存在，但只在一種植物中相對含量達到1% 以上。這種差異一方面是種之間本身的差異，另一方面是環(huán)境因素導致的差異，已有的研究認為植物體內物質代謝與種源的原始環(huán)境因子顯著相關[14-15]。盡快建立起衡量香薷屬植物的標準和不同種源香薷屬植物的指紋圖譜對今后的開發(fā)利用意義重大。

值得注意的是，塑料增塑劑成分之一的鄰苯二甲酸二丁酯在 3種植物的各個部位均有檢測到，且在葉中含量最高。本研究從野外采集樣品到室內取樣、上樣的過程中并未使用塑料制品，鄰苯二甲酸二丁酯的出現可能與地下水污染或是環(huán)境污染有關，塑料制品通過污染河流和土壤富集在植物體內，導致植物揮發(fā)性成分的變化[16-19]。

本研究通過對木本香薷、海州香薷和香薷的葉、花、果部位的揮發(fā)性成分進行檢測，發(fā)現不同種之間、同種不同部位間和異種同部位間的揮發(fā)性成分含量及種類差異顯著，β-石竹烯和α-法尼烯這兩種成分作為3種植物的共有揮發(fā)性成分，含量較高，可以作為香薷屬植物的標志性揮發(fā)性成分。及時建立香薷屬植物指紋圖譜并且關注環(huán)境污染對植物揮發(fā)性成分的影響有助于更好的開發(fā)和利用香薷屬植物。