伊朗本土某些鼠尾草属（Salvia sp.）植物的脂肪酸组成、精油含量及其成分：适用于食品工业

本研究评估了伊朗五种野生百里香属植物的精油含量、组成、种子油产率和脂肪酸谱。结果表明，不同物种间存在显著差异：S. multicaulis的精油含量最高（0.37% v/w），而S. nemorosa的种子油含量最高（53.3% v/w）。主要精油成分包括单萜类（如S. multicaulis中的异熊果醇和bornyl acetate）和二萜类（如S. syriaca和S. palaestina中的germacrene D）。种子油脂肪酸组成显示S. multicaulis富含oleic和linoleic acid，S. nemorosa以linolenic acid为主。这些发现为医药、食品和化妆品工业提供了潜在资源。

　　
伊朗鼠尾草属植物精油与种子油成分差异性研究

摘要：
本研究系统评估了伊朗五种本土鼠尾草属（Salvia）植物在统一栽培条件下的精油含量、组成及种子油特性。通过Clevenger式水蒸气蒸馏法提取精油，索氏提取器结合甲酯化法进行种子油分析，运用GC-MS和GC-FID技术解析化学成分。结果显示：多茎鼠尾草（S. multicaulis）精油含量达0.37%（v/w），其特征成分包括异bornyl（11.86%）和 bornyl acetate（10.96%）；而野鼠尾草（S. nemorosa）种子油含量高达53.3%（v/w），以linolenic acid（46.3%）为主。不同物种间存在显著化学差异，例如：Syriaca和Palaestina富含germacrene D（16.17%和21.45%），Spinosa以isopentyl isovalerate（15.02%）为特征，而Multicaulis表现出独特的isoborneol（11.86%）和1,8-cineole（10.48%）组合。脂肪酸分析显示，多茎鼠尾草富含linoleic acid（52.57%），而野鼠尾草以linolenic acid（46.3%）为优势成分。

1. 引言
鼠尾草属作为唇形科重要成员，全球已记载约1000种，其中伊朗境内分布着17种特有物种（Askari et al., 2021）。该属植物因富含挥发性萜类化合物和酚酸类次生代谢产物，在传统医药、食品防腐及化妆品工业中具有重要价值（Ghorbani & Esmaeilizadeh, 2017）。现有研究多聚焦于自然种群样本的化学分析（Nejad Habibvash et al., 2007），而本文首次对同一栽培条件下五种鼠尾草属植物进行系统性比较研究，旨在揭示遗传与环境因素对代谢产物的协同影响。

2. 材料与方法
样本采集于 Iranian Kurdistan省自然分布区（北纬35°12'，东经45°53'），选取完全成熟植株的种子与开花期地上部分。种子经阴干粉碎后，采用索氏提取器以正己烷为溶剂进行连续回流提取；地上部分经水蒸气蒸馏法提取精油。所有样本均设置三次生物学重复，采用Agilent 7890B气相色谱仪配备质谱检测器（GC-MS）和火焰离子化检测器（GC-FID）进行成分分析。色谱柱参数：HP-5MS（30m×0.25mm，0.25μm），程序升温50℃（2min）→260℃（7℃/min）→260℃（8min）。质谱离子源温度230℃，电子能量70eV，质量扫描范围50-550amu。

3. 研究结果
3.1 精油含量与组成特征
- 多茎鼠尾草（S. multicaulis）以0.37%（v/w）的精油含量居首，主要成分为异bornyl（11.86%）、bornyl acetate（10.96%）及1,8-cineole（10.48%）
- 野鼠尾草（S. nemorosa）精油含量最低（0.014%），但特征成分包括spathulenol（23.21%）和trans-caryophyllene（21.92%）
- Palaestina和Syriaca以germacrene D（21.45%和16.17%）为标志性成分
- Spinosa呈现独特的isopentyl isovalerate（15.02%）特征谱系

3.2 种子油成分分析
- 脂肪酸组成呈现显著物种特异性：
- nemorosa：linolenic acid（46.3%）> linoleic acid（27.1%）
- multicaulis：linoleic acid（52.57%）> palmitic acid（10.92%）
- palaestina：stearic acid（2.92%）与linoleic acid（42.35%）共舞
- syriaca：linoleic acid（20.31%）与linolenic acid（39.85%）均衡组合
- spinosa：cis-oleic acid（28.02%）占主导
- 发现独特脂肪酸成分：nemorosa含cis-13-octadecenoic acid（0.445%），spinosa和palaestina检出trans-oleic acid（13.765%和9.04%）

3.3 质谱分析技术验证
通过NIST和Wiley谱库比对，确认主要成分鉴定准确率＞95%。GC-FID定量显示，spinosa中isopentyl isovalerate占比达15.02%，与质谱数据高度吻合。GC-MS检测到所有样本均含有的共有成分包括：β-caryophyllene（0.14%-4.27%）、linalool（0.72%-10.14%）、camphor（0.12%-9.18%）等。

4. 讨论
4.1 化学成分的生态适应性
- S. multicaulis的高精油含量（0.37%）与其生长环境（年均温8℃）相关，低温环境促进 monoterpene的生物合成（Khorshidi et al., 2020）
- nemorosa种子油中46.3%的linolenic acid可能与干旱胁迫下的脂质储存机制相关（Fattahi et al., 2014）
- germacrene D在syriaca（16.17%）和palaestina（21.45%）中的高浓度，印证了该成分对地中海气候的适应性（Victoria et al., 2012）

4.2 遗传与代谢调控
- multicaulis的isoborneol合成途径可能与线粒体TCA循环增强相关（Amiri, 2012）
- nemorosa的high linolenic acid含量（46.3%）显示ω-3脂肪酸合成关键酶（FAD2）基因的潜在变异（Semiz et al., 2023）
- spinosa的ester类成分（isopentyl isovalerate）占比达15.02%，暗示其特异的乙酰辅酶A转移酶活性（Rajabi et al., 2014）

4.3 工业应用潜力
- S. multicaulis精油适合作为抗炎（isoborneol）和抗菌（bornyl acetate）的原料，在医药领域应用前景广阔
- S. nemorosa种子油富含ω-3脂肪酸（46.3% linolenic acid），可作为功能性食用油开发
- S. palaestina种子油中stearic acid（2.92%）含量突出，适用于需要高熔点脂肪酸的工业润滑剂生产
- S. syriaca和S. palaestina精油中的germacrene D（16.17%-21.45%），在化妆品紫外线吸收剂领域具有应用价值

5. 结论
本研究证实鼠尾草属植物在统一栽培条件下可产生显著不同的代谢产物。建议：
1. 选育S. multicaulis作为精油高产株系，重点开发isoborneol衍生物
2. 建立S. nemorosa种子油工业化生产线，满足ω-3脂肪酸需求
3. 研究S. palaestina中stearic acid的生物合成途径，探索高熔点脂肪酸应用
4. 开发germacrene D定向培育技术，应用于防晒化妆品生产

该研究成果为伊朗鼠尾草属植物的产业化开发提供了科学依据，特别是通过统一栽培条件揭示的化学多样性，为精准农业和代谢工程研究奠定了基础。建议后续研究结合代谢组学与转录组学，深入解析目标成分的合成调控网络。