生姜(Zingiber officinale Rosc.)又名姜根、百辣云、勾装指、因地辛等，是姜科姜属多年生草本植物[1]。该植物广泛分布于我国中部、东南部至西南部各省，生长于肥沃的亚热带潮湿土壤中。据史书记载，早在周秦时代我国就有种植、医用和食用生姜的习惯[2]。作为一种药食同源的香辛保健类植物，生姜既可以作为调味品添加到食品中用以改善其风味和感官品质，又可以作为传统的中药材对人体起到活血化瘀[3]、降血脂[4]、抗菌[5-6]、抗肿瘤[7-8]、抗氧化[9-10]、抗炎[11-12]等保健的功效，因而常常用于药品、食品、化妆品等行业。
目前，国内外对生姜的研究主要集中于生姜的化学组成[13-14]、毒性[15-16]、生物活性[17-18]等方面，虽然生姜精油中的化学成分早有研究，但是不同产地生姜精油组分及含量的变化鲜见报道，加上生姜精油成分复杂，产地分散，受生长环境等的影响，易造成产品品质的差异。本研究以6个不同产地生姜为研究对象，采用水蒸气蒸馏法提取其精油，利用气相色谱-质谱联用技术分析精油组分，比较6个产地生姜精油组成及含量的变化，旨在为生姜这一传统中药材和调味香辛料开发成高附加值的产品提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选取无病虫害的新鲜成熟生姜为原料，经洗净、晾干、切成薄片，用水蒸气蒸馏法提取得生姜精油。
表1 生姜样品产地
Table 1 The origin information of Zingiber officinale
编号产地编号产地A湖南汝城D山东昌邑B江西吉安E福建长汀C四川眉山F云南红河
1.2 生姜精油的提取
称取100 g生姜，切成薄片，置于1 000 mL圆底烧瓶中，加入适量的蒸馏水，加热蒸馏5 h，收集精油，用无水硫酸钠脱水，即得到生姜精油供试品溶液。
1.3 仪器及分析条件
气相色谱-质谱联用仪(GCMS-QP2020型)，日本SHIMADAZU公司；色谱条件：SH-RXI-5SILMS型色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升温程序：起始柱温80 ℃，保持2 min；以8 ℃/min升至160 ℃，保持0 min；以8 ℃/min升至250 ℃，保持2 min；载气He，流速1.0 mL/min；进样量1.0 μL，进样分流比1∶20。
MS条件：EI离子源温度200 ℃，连接线温度230 ℃，扫描范围50～600(m/z)。
1.4 分析方法
结合保留时间和质谱数据，利用NIST质谱库对质谱图进行检索，并参考相关文献对精油的化学成分进行鉴定。
2 结果与分析
2.1 6个产地生姜精油的含油率
采用水蒸气蒸馏法提取6个产地生姜的精油，结果发现，不同产地生姜的精油含量存在差异，其中云南红河的生姜精油含量最高，山东昌邑含油量较低，各产地生姜精油提取率排序为：云南红河(1.27%)>福建长汀(1.13%)>四川眉山(1.08%)>江西吉安(1.05%)>湖南汝城(0.98%)>山东昌邑(0.73%)。
2.2 6个不同产地生姜精油成分分析
6个不同产地生姜精油经气相色谱-质谱联用技术检测得到总离子流色谱图(图1)，其结果采用 Nist 8.0 进行检索后结合保留指数进行对比对其定性，采用面积归一化法计算各成分相对百分含量，结果如表2所示。
由表2可知，从湖南汝城、江西吉安、四川眉山、山东昌邑、福建长汀、云南红河产生姜精油中共鉴定出46种化合物，其中烃类21种、醇类17 种、醛类2 种、酯类3种、酮类1种、苯系物类1种和其他类1种。从湖南汝城产生姜精油中共鉴定出28 种化合物，占精油总相对百分含量的98.50%，江西吉安产生姜精油中鉴定出28种化合物，占精油总相对百分含量的98.14%，四川眉山产生姜精油中鉴定出28种，占精油总相对百分含量的98.05%，山东昌邑产生姜精油中鉴定出27种，占精油总相对百分含量的96.17%，福建长汀产生姜精油中鉴定出29种，占精油总相对百分含量的99.03%，云南红河产生姜精油中鉴定出28种，占精油总相对百分含量的97.12%。由表3 可知，同一品种不同产地的生姜精油中化合物种类及相对含量间存在差异。此外，湖南汝城和山东昌邑两地产的生姜精油中相对百分含量最高的成分均是(-)-姜烯，相对百分含量分别为13.13%和16.16%；江西吉安和福建长汀两地产的生姜精油中相对百分含量最高的成分均是(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛，相对百分含量分别为11.54%和13.36%；而四川眉山产的生姜精油相对百分含量最高的成分为β-水芹烯(14.94%)，云南红河为(1α,2α,5α)-2-甲基-5-(1-甲基乙基)双环[3.1.0]己烷-2-醇(15.22%)。因此，同一品种不同产地的生姜精油中化合物最高成分及相对百分含量也存在一定的差异。
a-湖南汝城;b-江西吉安;c-四川眉山;d-山东昌邑;e-福建长汀;f-云南红河
图1 6个不同产地生姜精油气相色谱-质谱总离子流色谱图
Fig.1 Total ion current chromatogram of GC/MS of essential oil of Zingiber officinale from six different regions
表2 不同产地生姜精油成分及其含量
Table 2 The chemical constituents and their content of essential oil of Zingiber officinale from different regions
化合物分子式保留指数相对含量/%ABCDEF烯烃类(+)-4-蒈烯C10H169190.44---0.460.52β-蒎烯C10H16946---0.500.79-(1R)- α-蒎烯C10H169482.111.991.842.942.612.432-蒈烯C10H16948---0.49--β-月桂烯C10H169581.222.450.861.211.451.43β-水芹烯C10H169649.83-14.94---α-水芹烯C10H16969--0.68--0.58柠檬烯C10H161 018----1.85-1,6-二甲基-1,5-环辛二烯C10H161 103-1.93-2.37--β-可巴烯C15H241 2161.171.041.811.430.821.61β-榄香烯C15H241 398--0.470.62--甘香烯C15H241 4311.14-----β-倍半水芹烯C15H241 4465.804.939.228.674.807.97(-)-姜烯C15H241 45113.1310.4614.6916.1610.5012.83α-法呢烯C15H241 4585.334.50-3.224.97-β-红没药烯C15H241 5004.823.652.986.993.282.927-表-顺-水合倍半香桧烯C15H26O1 5230.470.610.960.570.560.84α-姜黄烯C15H221 524-2.43----7-表-反-水合倍半香桧烯C15H26O1 525---1.11--大根香叶烯BC15H241 603--0.590.53-0.47烷烃类 2,2-二甲基-3-亚甲基二环[2.2.1]庚烷C10H169435.656.005.838.987.296.97醇类(1α,2α,5α)-2-甲基-5-(1-甲基乙基)双环[3.1.0]己烷-2-醇C10H18O1 041----10.0615.22桉树脑C10H18O1 059-9.97-10.17--β-芳樟醇C10H18O1 0821.140.990.89-0.951.10(S)-顺马鞭草烯醇C10H16O1 1360.641.00--1.141.02
续表2
化合物分子式保留指数相对含量/%ABCDEF龙脑C10H18O1 138--4.222.79-3.971,7,7-三甲基双环[2.2.1]庚-2-醇C10H18O1 139-2.87--3.37-异龙脑C10H18O1 1421.79-----(R)-3,7-二甲基-6-辛烯醇C10H20O1 1791.57---1.39-香茅醇C10H20O1 179-2.341.77--2.90香叶醇C10H18O1 2286.536.774.78-5.814.29α-红没药醇C15H26O1 5230.840.941.381.850.891.13红没药醇C15H26O1 6250.790.991.281.990.841.09蓝桉醇C15H26O1 530---1.41--反式-橙花叔醇C15H26O1 5640.821.041.271.151.101.10橙花叔醇C15H24O1 572---0.95--α-菖蒲醇C15H26O1 5980.810.851.121.950.830.85α-松油醇C10H18O0.742.071.521.431.401.85醛类 (Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛C10H16O1 1747.159.076.204.4110.448.55(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛C10H16O1 1769.2111.548.155.7313.3610.50酯类乙酸龙脑酯C12H20O21 277--1.02-0.530.533,7-二甲基-6-辛烯-1-醇乙酸酯C12H22O21 3021.400.500.61---乙酸香叶酯C12H20O21 35210.936.014.83-5.09-酮类6-甲基-5-庚烯-2-酮C8H14O938-0.68---0.55苯系物类(1,5-二甲基-4-已烯基)-4-甲基-苯C15H221 5242.44-3.196.551.923.14其他类喇叭烯氧化物C15H24O1 2930.590.520.95-0.530.76
注：“-”表示未检出
表3 不同产地生姜精油成分类别及相对含量
Table 3 Categories and relative content of essential
oil composition of Zingiber officinale from different regions
类别成分数量/种 (相对含量/%)ABCDEF烃类12(51.11)11(39.99)12 (54.87)15(55.79)12(39.38)11(38.57)醇类10(15.67)11(29.83)9(18.23)9(23.69)11(27.78)11(34.52)醛类2(16.36)2(20.61)2(14.35)2(10.14)2(23.80)2(19.05)酯类2(12.33)2(6.51)3(6.46)0(0)2(5.62)1(0.53)酮类0(0.00)1(0.68)0(0.00)0(0.00)0(0.00)1(0.55)苯系物类1(2.44)0(0.00)1(3.19)1(6.55)1(1.92)1(3.14)其它类1(0.59)1(0.52)1(0.95)0(0.00)1(0.53)2(0.76)
2.3 6个产地生姜精油特征成分及含量分析
6个不同产地生姜精油均含有(1R)-α-蒎烯、2,2-二甲基-3-亚甲基二环[2.2.1]庚烷、β-月桂烯、β-可巴烯、(-)-姜烯、β-红没药烯、β-倍半水芹烯、7-表-顺-水合倍半香桧烯、α-松油醇、反式-橙花叔醇、α-红没药醇、α-菖蒲醇、红没药醇、(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、(E) -3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛 15种化合物。该共有化合物分别占湖南汝城、江西吉安、四川眉山、山东昌邑、福建长汀、云南红河产生姜精油总相对百分分含量的54.73%、57.63%、59.11%、65.46%、60.17%、62.07%，含量存在一定差异。其中湖南汝城产生姜精油特有成分为甘香烯、异龙脑，占精油总相对百分含量的2.93%，江西吉安产生姜精油特有成分α-姜黄烯，占精油总相对百分含量的2.43%，山东昌邑产生姜精油特有成分2-蒈烯、7-表-反-水合倍半香桧烯、蓝桉醇、橙花叔醇，占精油总相对百分含量的3.96%，福建长汀产生姜精油特有成分柠檬烯，占精油总相对百分含量的1.85%，四川眉山和云南红河产的生姜精油中尚未检测到特有成分。共有成分种类表明，6 个不同产地的生姜精油成分具有一定相似性，而共有成分含量差异和特有成分表明，6 个不同产地的生姜精油成分具有一定差异。
3 讨论
经气相色谱-质谱联用技术测定结果显示，6个不同产地生姜精油中成分多为烃类、醇类、醛类等化合物，而以烯烃类为主。现代医学研究证实，生姜具有保肝利胆、健胃止吐、促进血液循坏等功效。其中(-)-姜烯、β-红没药烯、β-倍半水芹烯等成分都具有一定的药理活性。(-)-姜烯具有抗病毒、抗溃疡等多种活性[19]；β-红没药烯有类似香油的气味，可以作为食用香精和日化香精等作用[20]；β-倍半水芹烯具抗病毒、抗溃疡和抗生育等药理活性[19]。由于生姜精油化学成分较多，活性较强，因此，从中寻找一些化学成分作为新的药物开发有待于进一步研究。
本研究中6 个不同产地生姜精油的化学成分及含量与前人的研究结果有一定的差异，如鹿浩志等[21]报道来凤生姜挥发油的主要成分是α-姜烯、β-倍半水芹烯、α-法尼烯、α-姜黄烯等；徐宗季等[22]分析的南京产生姜挥发油主要成分为姜酮、姜烯、2-甲基-2-戊烯醛、β-榄香烯、罗汉柏烯等。而本研究生姜精油中的主要成分为(-)-姜烯、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、β-水芹烯、(1α,2α,5α)-2-甲基-5-(1-甲基乙基)双环[3.1.0]己烷-2-醇等，导致以上这些差异的原因可能是：(1)采收时间的不同；(2)生姜产地不同；(3)提取条件、方法的不同以及仪器设备检测灵敏度差异等，具体是哪种情况或哪些情况造成的有待于进一步研究。本研究对不同产地生姜精油成分进行比较与分析，旨在为生姜在中药资源开发的利用提供一定的理论依据，为新药开发提供物质基础。
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