野菊及菊花脑花的挥发油成分分析

野菊及菊花脑花的挥发油成分分析

野生菊花是蔷薇科植物的一种干燥的花序，具有清热解毒、降压等作用。野菊分布很广,但不同产地野菊花的化学成分及药效差异较大。目前,有关野菊及其近缘种菊花脑(D.nankingenseHand.-Mazz.)挥发油成分的研究报道较多,许多学者利用GC-MS技术对不同产地野菊的挥发油成分进行了分析,但分析结果差异较大。为揭示不同种源野菊花挥发油成分之间的关系,笔者利用GC-MS技术对来源于4个不同产地的野菊和菊花脑花的挥发油成分进行分析鉴定,并对所得数据进行主成分分析及聚类分析,以期找出不同种源野菊和菊花脑挥发油组成及含量间的内在联系,为实际应用提供科学依据。1材料和方法1.1江苏放养菊、菊花脑及栽培野菊实验样品为河北产商品药材野菊花,湖北产野菊,江苏产野生野菊、菊花脑及栽培野菊。除河北产的野菊花为干燥头状花序外,其余样品均为2005年11月采集的新鲜头状花序,避光阴干后用于实验。1.2方法1.2.1提取的提取精密称取上述样品各50g,按照文献附录中的方法提取挥发油。1.2.2gc/ms色谱条件采用FinniganVoyager气相色谱-质谱联用仪,色谱柱为HP-INNOWAX石英毛细管柱(30m×0.25mm,0.25μm)。色谱条件:起始柱温50℃,保持2min;以10℃·min-1速度升温至250℃,保持10min;气化温度250℃;载气为氦气,流量1.0mL·min-1,分流比2000∶1。质谱条件:EI源,电子能量70eV,离子源温度200℃;进样量0.5μL。1.3挥发油中各化学成分的相对百分含量的测定根据NBS及NIST质谱标准数据库进行成分鉴定,并采用峰面积归一法计算挥发油中各成分的相对百分含量。使用SPSS11.5软件对各样品的挥发油成分及含量数据进行主成分分析(principalcomponentanalysis)和聚类分析。2结果和分析2.1挥发油成分及含量从河北野菊花中分离得到的挥发油为墨绿色,相对含量0.731%;江苏野生野菊花的挥发油呈深蓝色,相对含量0.226%;江苏栽培野菊花的挥发油呈黄色,相对含量0.199%;菊花脑花的挥发油呈浅蓝色,相对含量0.171%;湖北野菊花的挥发油呈黄绿色,相对含量0.219%。利用NBS及NIST质谱标准数据库从河北野菊花、江苏野生野菊花、菊花脑花、湖北野菊花和江苏栽培野菊花的挥发油中分别鉴定出79、52、32、54和45种成分。鉴定出的化合物总相对含量均达到95%以上。上述各样品挥发油中相对含量达1%以上的成分见表1。由表1可以看出,不同产地野菊花和菊花脑花的挥发油主要成分均为萜类及其衍生物,另外还含有少量的芳香族和脂肪族化合物,其化学成分差异较大,共有成分仅有桉树脑(cineole)和石竹烯(caryophyllene)2种化合物。从化合物的类型来看,单萜及其衍生物的含量高于其他几种类型的化合物,一般都达到50%以上。从挥发油的主要成分来看,不同来源的挥发油均含有1～2种相对含量较高(大于8%)的主要成分:河北产野菊花挥发油的主要成分为樟脑[(1R,4R)-(+)-camphor]和龙脑(borneol),相对含量分别为12.62%和8.06%;江苏产野生野菊花挥发油的主要成分为2-甲氧基-1,7,7-三甲基-二环[2.2.1]庚烷(2-methoxy-1,7,7-trimethyl-bicyclo[2.2.1]heptean)和樟脑,相对含量分别为27.82%和27.56%;菊花脑花挥发油主要含有龙脑和龙脑乙酸酯(bornylacetate),相对含量分别为26.90%和18.60%;湖北产野菊花的挥发油主要含有2,7,7-三甲基-二环[3.1.1]-2-庚烯-6-酮(2,7,7-trimethyl-bicyclo[3.1.1]hept-2-en-6-one)和2-亚乙基-6-甲基-3,5-庚二烯醛(2-ethylidene-6-methyl-3,5-heptadienal),相对含量分别为25.10%和17.66%;江苏栽培野菊花的挥发油主要成分为2,6,6-三甲基-二环[3.3.1]-3-庚烯-4-醇乙酸酯(2,6,6-trimethyl-bicyclo[3.1.1]hept-3-en-4-ol-acetate)和乙酸桃金娘酯[(-)-myrtenylacetate],相对含量高达40.58%和20.07%。上述相对含量较高的成分都是含氧单萜化合物,仅从化合物成分来看,各样品的挥发油成分没有明显的相关性。野菊分布广泛,其挥发油成分受许多因素的影响,如产地的自然地理条件、气候因素及采集加工方法等,因此,不同研究者对野菊挥发油成分及含量所进行的测定结果差异较大,但都含有樟脑及龙脑等成分。曾有报道称,菊花脑中的主要成分为樟烯(camphene)、冬青油烯(mircene)、樟脑、龙脑及乙酸龙脑酯。而笔者的分析结果显示,菊花脑中樟烯的含量较少(低于1%),冬青油烯未检测到,樟脑、龙脑和乙酸龙脑酯含量都较高,与文献报道相吻合,其中个别成分存在差异可能与样品的采收时间或加工方法不同有关。2.2河北产野菊花挥发油化学成分的相对含量利用主成分分析法(PCA)对上述挥发油成分进行分析,前3个主成分的积累贡献率达81.99%。以3个主成分为坐标轴绘制主成分因子载荷图,见图1;为了得到较直观的信息,以前2个主成分(积累贡献率为61.20%)为坐标轴绘制二维散点图,见图2。由图1可以看出,经过主成分分析后,可以用3个主成分(PC-1、PC-2和PC-3)描述55个化学成分的数据,每个主成分都是55种化学成分的综合体现。以含量较高的8种化学成分分析为例,它们在PC-1上的贡献率都接近于零,说明PC-1对这8种成分的体现相对较少,即这8种成分相对含量都较低;PC-2代表了龙脑以及乙酸龙脑酯的含量;PC-3主要描述樟脑和2,7,7-三甲基-双环[3.1.1]-2-庚烯-6酮的含量。由图2可以直观地看出,河北产野菊花挥发油中这8种成分的相对含量较为均衡,菊花脑花的挥发油中龙脑和乙酸龙脑酯相对含量较高,而江苏产野生野菊花挥发油中这2种成分的相对含量却较少。同时,由图2中点的分布可知,河北产野菊花的挥发油成分明显不同于其他产地的野菊花和菊花脑,与它们亲缘关系较远。2.3生长环境差异为得到更为直观的结果,以主成分得分为指标进行聚类分析,结果见图3。由图2和图3均可以看出,河北产野菊单独为一大类,江苏产的野生和栽培野菊、湖北产野菊及江苏产菊花脑聚为一大类,其中菊花脑又独立成一类。河北产野菊为商品野菊花,其产地为河北北部,与其他样品的生长环境差异很大,因而其挥发油成分及含量与其他样品有较大差异。菊花脑在分类学上被认为与野菊有很近的亲缘关系,一度被认为是野菊的变种之一,也有其他证据支持其独立成种。从本文的分析结果看,除河北产野菊的采收、加工和保存过程对分析结果有一定的影响外,菊花脑花的挥发油成分与野菊均有一定差异,支持将菊花脑独立成种的分类处理。湖北产野菊原植物采集于湖北的野外林区,生长环境与其他产地的野菊显著不同,在聚类分析时,同其他产地的野菊聚为一类,但与江苏产的野生和栽培野菊有一定的遗传距离。江苏产的2个野菊种源中,一个已经过多年的栽培,另一个采集于野外仅移栽1年,二者产于同一地区,生长环境相似,遗传距离最近。总的来说,挥发油成分聚类分析的结果与传统的分类结果较吻合。从分析结果还可以看出,不同采收加工方法和保存时间对挥发油成分及含量有较大的影响。3挥发油成分的相对含量在本实验中,所有样品的挥发油提取方法相同,除河北产野菊外,其他样品的采集时间