不同基因型依蘭鮮花揮發(fā)性香氣成分分析

郝朝運 秦曉威 賀書珍 范睿 譚樂和 吳剛 白亭玉

摘 要 以科摩羅和斯里蘭卡引進依蘭（Cananga odorata）為試材，采用HS-SPME-GC/MS技術(shù)對香氣成分進行測定分析，以揭示不同基因型依蘭資源香氣成分組成差異，為資源創(chuàng)新利用提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：科摩羅和斯里蘭卡依蘭香氣成分均由烯烴類、醇類、酯類和醛類物質(zhì)組成，其中科摩羅依蘭含有16種香氣成分，主要以乙酸香葉酯（14.83%）、苯甲酸芐酯（14.56%）、苯甲酸香葉酯（1.24%）和柳酸芐酯（4.65%）等酯類物質(zhì)為主，而斯里蘭卡依蘭亦含有16種化合物，主要以α-法呢烯（45.67%）、β-畢澄茄烯（17.61%）、芳樟醇（2.87%）和3-蒈烯（2.71%）等烯烴類物質(zhì)為主。因此，不同基因型依蘭香氣成分組成種類相同，但香氣成分物質(zhì)組成及含量均存在一定差異。

關(guān)鍵詞 依蘭；種質(zhì)資源；香氣成分；頂空固相微萃??；保留指數(shù)

中圖分類號 S685.99 文獻標識碼 A

Analysis of Volatile Aroma Compounds in Cananga odorata

（Ylangylang）of Different Genotypes

HAO Chaoyun1， 2， QIN Xiaowei1， 2 *， HE Shuzhen1， FAN Rui1，

TAN Lehe1， 2， WU Gang1， 2， BAI Tingyu1， 2

1 Spice and Beverage Research Institute， CATAS， Wanning， Hainan 571533， China

2 Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops，

Ministry of Agriculture， Wanning， Hainan 571533， China

Abstract The Comoros， and Sri Lanka Ylangylang accessions were used as the materials to evaluate the difference of characteristic aroma compounds. The aromatic profile of different genotypes can provide a theoretical foundation for future breeding program. Headspace solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry（GC/MS）were used to analyze the aromatic profile of different Ylangylang accessions. Results showed that the aroma compositions were grouped as hydrocarbons， esters， alcohols and aldehydes in the two different Ylangylang accessions. The main compounds was geranyl acetate（14.83%）， benzyl benzoate（14.56%）， geranyl benzoate（1.24%）， and benzyl salicylate（4.65%）in Comoros Ylangylang accession， but the main compounds was （Z，E）-α-farnesene（45.67%）， β-cubebene（17.61%）， linalool（2.87%）， and 3-carene（2.71%）in Sri Lanka Ylangylang accession. Through the analysis above， we can see that the different genotypes of Ylangylang have the same aroma groups， but there have differet compositions and contents. These results would provide references in breeding new Ylangylang variety as well as exploiting outstanding Ylangylang germplasm in the future.

Key words Cananga odorata（Yalngylang）； accessions； aroma compositions； HS-SPME-GC/MS； retention index

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.10.025

依蘭（Cananga odorata）為番荔枝科（Annonaceae）依蘭屬（Cananga）多年生熱帶木本香料植物，素有“世界香花冠軍”、“天然香水樹”之美譽。依蘭花瓣提取的依蘭精油，是名貴的天然高級香料和高級定香劑，具有抗憂郁、抗菌、催情、降低血壓、鎮(zhèn)靜等作用[1-2]，是制造香水、香皂和化妝品等日用化工原料[3]。此外，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準依蘭植物用于芳香療法和食品行業(yè)[4]。據(jù)統(tǒng)計，依蘭主栽于科摩羅群島、馬達加斯加、馬約特島等地區(qū)，年產(chǎn)依蘭油量約65 t，其中科摩羅占80%[5]。我國20世紀60年代由緬甸、老撾、斯里蘭卡、印度尼西亞引種并試種成功，主栽于海南、云南等地，廣西、廣東、福建、臺灣等省（區(qū)）亦有零星分布。作為一種深受人們喜愛的香料用品和具有重要用途的熱帶農(nóng)產(chǎn)品，長期以來存在需求旺盛與供應不足的問題，我國每年消耗量占世界總產(chǎn)量的40%，而國內(nèi)生產(chǎn)量很少，多靠進口。隨著生活品質(zhì)不斷提高，我國對依蘭的需求還將大幅增加。

依蘭的香氣成分是影響依蘭產(chǎn)品品質(zhì)的主要因素，也是依蘭品種選育的重要目標性狀。相關(guān)研究表明，依蘭精油香氣成分主要由萜烯類、醇類、醛類、酯類等化合物組成[6]。Benini等[5]利用水蒸氣蒸餾法鑒定出對甲基苯甲醚（p-cresyl methyl ether）、苯甲酸甲酯（methyl benzoate）、芳樟醇（linalool）、乙酸芐酯（benzyl acetate）、β-石竹烯（β-caryophyllene）、大牛兒烯D（D-germacrene）和α-法尼烯（α-farnesene）是西印度群島依蘭精油的主要香氣成分。同時，法國標準協(xié)會（AFNOR， French standard）[7]通過對科摩羅、馬達加斯加和馬約特島依蘭精油香氣成分的鑒定，制定了依蘭精油國際標準ISO 3063： 2004（E）。目前，大部分研究側(cè)重于依蘭精油香氣成分的鑒定，而關(guān)于不同基因型依蘭品種及其鮮花前體香氣成分的鑒定研究鮮見報道。為了解不同基因型依蘭資源香氣成分的組成差異，本研究以科摩羅和馬來西亞引進依蘭資源為材料，采用頂空固相微萃取和GC-MS技術(shù)分析依蘭鮮花中的香氣成分，旨在為依蘭高品質(zhì)優(yōu)異資源選育和開發(fā)利用研究提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2016年5～7月份，在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院香料飲料研究所進行。以中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院香料飲料研究所瓊海大路鎮(zhèn)試驗示范基地定植的科摩羅依蘭和斯里蘭卡依蘭為研究對象。土壤為磚紅壤，其pH6.13，有機質(zhì)含量2.36%，有效磷含量10.26 mg/kg，堿解氮含量9.96 mg/kg，有效鉀含量94.92 mg/kg，有良好的水肥一體化灌溉條件，管理水平中等，每份種質(zhì)種植15株，栽培措施中未使用植物生長調(diào)節(jié)劑。2016年6月6日8： 00～10： 00，每份種質(zhì)選擇5株，從向陽側(cè)上、中、下部位，采集健康無損的花朵15朵，重復3次，保濕立即帶回實驗室進行處理。

1.2 方法

取同一依蘭種質(zhì)的花瓣混合剪碎，稱取0.5 g依蘭鮮花置于15 mL密封頂空樣品瓶中密封，靜置30 min，環(huán)境溫度為（22 ± 3） ℃。用型號為DVB/CAR/PDMS的50/30 μm SPME纖維頭（美國安捷倫公司）通過聚四氟乙烯瓶墊插入到萃取瓶中，置于花瓣正上方0.5 cm左右，頂空萃取30 min，然后將纖維頭插入GC進樣口，解吸5 min。利用7890A/5975C GC/MS聯(lián)用儀（美國安捷倫公司）進行揮發(fā)性香氣成分測定分析。

氣相色譜條件：色譜柱為DB-5MS（30 m ×0.25 mm × 0.25 μm）彈性石英毛細管柱；載氣為高純氦氣（99.999%），載氣流量1.0 mL/min，不分流進樣，進樣口溫度230 ℃，接口溫度280 ℃，柱初始溫度50 ℃，保持5 min，以10 ℃/min升溫至80 ℃，然后以5 ℃/min升溫至220 ℃，以10 ℃/min升溫至280 ℃，保持6 min；

質(zhì)譜條件：離子源為EI源；電離電壓70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃，進樣口溫度為250 ℃。

1.3 數(shù)據(jù)分析

結(jié)合質(zhì)譜和保留指數(shù)（Retention index， RI）對依蘭揮發(fā)性香氣成分進行定性，其中質(zhì)譜分析結(jié)果在NIST 2008譜庫進行檢索，比對定性；使用C6-C30正構(gòu)烷烴混標，以相同條件進行GC-MS分析，利用其保留時間按照線性方程計算各揮發(fā)性成分的保留指數(shù)RI[8]，實測計算的保留指數(shù)與文獻進行比對定性。同時，根據(jù)文獻[9-11]進行定性。將依蘭揮發(fā)性香氣成分各組分的相對含量根據(jù)色譜圖按峰面積歸一化法計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基因型依蘭鮮花揮發(fā)性香氣成分種類分析

根據(jù)科摩羅依蘭和斯里蘭卡依蘭鮮花揮發(fā)性香氣成分的總離子流圖（圖1、2），經(jīng)組分譜庫檢索和相關(guān)資料分析，檢測出21種揮發(fā)性香氣化合物，屬于烯烴類、酯類、醇類和醛類等4類。其中，科摩羅依蘭鮮花中含有4類、16種香氣成分，烯烴類成分占其香氣成分種類的37.50%，酯類37.50%，醇類18.75%，醛類6.25%。在斯里蘭卡依蘭鮮花中，亦含有4類、16種香氣成分，烯烴類成分占其香氣成分種類的43.75%，酯類31.25%，醇類18.75%和醛類6.25%。由圖3、4可見，科摩羅依蘭和斯里蘭卡依蘭鮮花揮發(fā)性香氣成分種類組成沒有差異，但是種類含量差異較大。其中，科摩羅依蘭鮮花揮發(fā)性香氣成分酯類含量高達48.33%，為斯里蘭卡依蘭鮮花揮發(fā)性香氣成分酯類含量7.12%的7倍。然而，斯里蘭卡依蘭鮮花揮發(fā)性香氣成分烯烴類含量為84.06%，是科摩羅依蘭鮮花揮發(fā)性香氣烯烴含量34.20%的2.5倍。

2.2 不同基因型依蘭鮮花揮發(fā)性香氣成分組成分析

由表1可見，科摩羅依蘭鮮花檢測到的香氣成分中，含量較多（相對含量大于1%）有反式石竹烯、α-律草烯、β-畢澄茄烯、α-法呢烯、芳樟醇、香葉醇、乙酸香葉酯、苯甲酸芐酯、柳酸芐酯和苯甲酸香葉酯，其中β-畢澄茄烯相對含量高達（20.14 ± 0.02）%，其次為乙酸香葉酯（14.83 ± 0.78）%和苯甲酸芐酯（14.56 ± 2.42）%。

斯里蘭卡依蘭鮮花中含量較多的有3-蒈烯、α-律草烯、β-畢澄茄烯、α-法呢烯、反式-α-香檸檬烯、芳樟醇、苯甲酸芐酯、柳酸芐酯和棕櫚酸乙酯，其中α-法呢烯相對含量高達（45.67 ± 2.27）%，其次為β-畢澄茄烯（17.61 ± 0.07）%和芳樟醇（2.87 ± 0.71）%。這2種依蘭鮮花共有的物質(zhì)有11種，分別為α-松節(jié)烯、α-律草烯、β-畢澄茄烯、α-法呢烯、芳樟醇、香葉醇、橙花醇、苯甲醛、乙酸香葉酯、苯甲酸芐酯和柳酸芐酯。

Bray-Curtis相似性分析表明，科摩羅依蘭與斯里蘭卡依蘭鮮花揮發(fā)性香氣成分組成Bray-Curtis相似性指數(shù)為（68.78 ± 0.10）%，兩者香氣物質(zhì)組成差異較大。由表1可見，科摩羅依蘭與斯里蘭卡依蘭共有香氣成分11種，僅β-畢澄茄烯、α-法呢烯、苯甲醛、乙酸香葉酯和苯甲酸芐酯香氣成分相對含量存在顯著差異（圖5）。其中，斯里蘭卡依蘭鮮花α-法呢烯相對含量為（45.67 ± 2.27）%，是科摩羅依蘭鮮花相對含量的28倍。而科摩羅依蘭鮮花乙酸香葉酯和苯甲酸芐酯相對含量分別為（14.83 ± 0.78）%和（14.56 ± 2.42）%，是斯里蘭卡依蘭鮮花相對含量的16倍和8倍。此外，3-蒈烯、α-蒎烯、反式-α-香檸檬烯、苯甲酸乙酯和棕櫚酸乙酯等5種香氣成分僅在斯里蘭卡依蘭鮮花中檢測到，占其香氣成分的6.68%，其中3-蒈烯相對含量高達（2.71 ± 0.23）%。而α-蓽澄茄油烯、反式石竹烯、苯甲酸甲酯、反式，反式-金合歡醇乙酸酯和苯甲酸香葉酯等香氣成分僅在科摩羅依蘭花瓣中檢測到，占其香氣成分的13.16%，其中反式石竹烯相對含量高達（9.93 ± 0.97）%。

3 討論

依蘭為典型的熱帶香料植物，是Chanel N°5 1921、Jean Patou Sublime 1992、Hermes 24 Faubourg 1995、Chanel Coco Mademoiselle 2001， Dior J Adore LAbsolu 2007、Gucci Bamboo 2015等20多個國際香水品牌的定香劑。因此，香氣成分是依蘭最重要的品質(zhì)指標。本研究以科摩羅和斯里蘭卡引進依蘭資源為材料，利用HS-SPME-GC/MS技術(shù)鑒定發(fā)現(xiàn)不同基因型依蘭香氣成分物質(zhì)種類組成相似，均由烯烴類、酯類、醛類和醇類化合物組成，這與Stashenko等[3]、Burdock等[4]研究結(jié)論一致。本研究進一步發(fā)現(xiàn)，不同基因型依蘭資源香氣成分物質(zhì)種類含量存在差異，科摩羅依蘭鮮花以酯類為主，是斯里蘭卡依蘭酯類含量的7倍，而斯里蘭卡依蘭鮮花以烯烴類為主，是科摩羅依蘭烯烴類含量的2.5倍。這為萜烯類依蘭精油和酯類依蘭精油產(chǎn)品的開發(fā)利用提供了品種資源。

目前，關(guān)于依蘭的研究主要集中在依蘭精油香氣成分的鑒定分析[5，6，8，12]。Benini等[5]利用水蒸氣法提取依蘭精油鑒定發(fā)現(xiàn)，對甲苯甲醚、苯甲酸甲酯、芳樟醇、乙酸芐酯、乙酸香葉酯、反式石竹烯、大牛兒烯D和α-法呢烯是依蘭精油的主要香氣成分。法國標準化協(xié)會AFNOR針對科摩羅、馬達加斯加和馬約特島生產(chǎn)的依蘭精油制定了ISO 3063： 2004（E）國際標準，鑒定出梨醇酯、對甲苯甲醚、苯甲酸甲酯、芳樟醇、乙酸芐酯、香葉醇、乙酸香葉酯、乙酸桂酯、反式石竹烯、大牛兒烯 D、α-法呢烯、金合歡醇、苯甲酸芐酯、反式，反式-金合歡醇乙酸酯和柳酸芐酯等15種代表性香氣成分。此外，Inouye等[13]、Andrade等[14]分離出依蘭香氣成分中的反式石竹烯，發(fā)現(xiàn)具有很強的抗菌生物活性。Vera等[15]分離出芳樟醇香氣成分并進行殺蟲活性和抗炎癥活性實驗，發(fā)現(xiàn)芳樟醇具有較強的殺蟲和抗炎癥等生物活性，已被用于制備殺蟲劑和驅(qū)蚊劑等[16]。本研究通過鑒定不同基因型依蘭種質(zhì)香氣成分多樣性發(fā)現(xiàn)，科摩羅依蘭和斯里蘭卡依蘭香氣成分存在較大差異。其中，科摩羅依蘭鮮花香氣成分主要由β-畢澄茄烯、乙酸香葉酯、苯甲酸芐酯、反式石竹烯、柳酸芐酯、香葉醇、芳樟醇、苯甲酸香葉酯、α-法呢烯和α-松節(jié)烯等16種揮發(fā)性化合物組成，而斯里蘭卡依蘭鮮花香氣成分主要由α-法呢烯、β-畢澄茄烯、芳樟醇、3-蒈烯、苯甲酸芐酯、α-律草烯、反式-α-香檸檬烯、柳酸芐酯、棕櫚酸乙酯和香葉醇等16種揮發(fā)性化合物組成。此外，與AFNOR制定的ISO 3063： 2004（E）依蘭精油國際標準香氣成分相比[7]，科摩羅依蘭和斯里蘭依蘭鮮花香氣成分并未檢測到大牛兒烯D、乙酸桂酯、對甲苯甲醚、乙酸芐酯和金合歡醇5種揮發(fā)性化合物，這可能與依蘭精油提取過程中烯烴類、醇類、醛類等化合物相互發(fā)生化學反應或發(fā)生氧化反應有關(guān)[17]。

本研究進一步發(fā)現(xiàn)，科摩羅依蘭鮮花香氣主要以乙酸香葉酯、苯甲酸芐酯、柳酸芐酯等酯類化合物為主，而斯里蘭卡依蘭以α-法呢烯、β-畢澄茄烯、3-蒈烯、α-律草烯和反式-α-香檸檬烯等萜烯類化合物為主，這可能與不同基因型依蘭花瓣香氣物質(zhì)形成的代謝途徑有關(guān)。Hatanaka[18]研究表明，植物香氣成分中的酯類化合物主要是由前體物質(zhì)脂肪酸經(jīng)LOX（脂氧合酶）途徑逐步過氧化、裂解及還原作用形成醇類和醛類化合物，進而形成酯類。而植物香氣成分中的萜烯類化合物主要來源于萜類合成途徑，其前體物質(zhì)甲瓦龍酸，在酶催化下生成焦磷酸-2-異戊烯酯，然后分不同途徑合成芳樟醇和萜烯類化合物。因此，對不同基因型依蘭鮮花香氣成分的鑒定可為揭示其香氣成分形成機理提供理論依據(jù)。

參考文獻

[1] Jung D J， Cha J Y， Kim S E， et al. Effect of ylang-ylang aroma on blood pressure and heart rate in healthy men[J]. J Exerc Rehabil， 2013， 9： 250-255.

[2] Loh T H T， Learn H L， Wai F Y， et al. Traditional uses， phytochemistry， and bioactivities of Cananga odorata（Ylang-Ylang）[J]. Evid-Based Compl Alt， 2015， 30： 1-28.

[3] Stashenko E E， Torres W， Morales J R M. A study of the compositional variation of the essential oil of ylang-ylang （Cananga odorata Hook Fil. & Thomson， forma genuina） during flower development[J]. J High Resolut Chromatogr， 1995， 18： 101-104.

[4] Burdock G A， Carabin L G. Safety assessment of ylang-ylang oil as a food ingredient[J]. Food Chem Toxicol， 2008， 46： 433-445.

[5] Benini C， Ringuet M， Wathelet J P， et al. Variations in the essential oils from ylang-ylang （Cananga odorata [Lam.] Hook f. & Thomson forma genuina） in the Western Indian Ocean islands[J]. Flavour Frag J， 2012， 27： 356-366.

[6] Kristiawan M， Sobolik V， Allaf K. Yield and composition of Indonesian cananga oil obtained by steam distillation and organic solvent extraction[J]. Int J Food Eng， 2012， 8： 1-18.

[7] AFNOR. French Standard. Oil of Ylang-ylang [Cananga odorata （Lam.） Hook. f. & Thomson forma genuina][M]. AFNOR： Paris， France， 2005.

[8] Qin X W， Hao C Y， He S Z， et al. Volatile organic compound emissions from different stages of Cananga odorata flower development[J]. Molecules， 2014， 19： 8 965-8 980.

[9] Benini C， Danflous J P， Wathelet J P， et al. Ylang-ylang [Cananga odorata （Lam.） Hook. f. & Thomson]： An unknown essential oil plant in an endangered sector[J]. Biotechnol Agron Soc， 2010， 14： 693-705.

[10] Gaydou E M， Randriamiharisoa R， Bianchini J P. Composition of the essential oil of Ylang-Ylang （Cananga odorata Hook Fil. & Thomson forma genuina） from madagascar[J]. J Agric Food Chem， 1986， 34： 481-487.

[11] Benini C， Mahy G， Bizoux J P， et al. Comparative chemical and molecular variability of Cananga odorata （Lam.） Hook. f. & Thomson forma genuina（Ylang-Ylang） in the Western Indian Ocean islands： Implication for valorization[J]. Chem Biodivers， 2012， 9： 1 389-1 402.

[12] Olivero J， Gracia T， Payares P， et al. Molecular structure and gas chromatographic retention behavior of the components of Ylang-Ylang oil[J]. J Pharm Sci， 1997， 86： 625-630.

[13] Inouye S， Uchida K， Abe S. Vapor activity of 72 essential oils against a Trichophyton mentagrophytes[J]. J Infect Chemother， 2006， 12： 210-216.

[14] Andrade B F M T， Barbosa L N， da Silva I P， et al. Antimicrobial activity of essential oils[J]. J Essent Oil Res， 2014， 26： 34-40.

[15] Vera S S， Zambrano D F， Méndez-Sanchez S C， et al. Essential oils with insecticidal activity against larvae of Aedes aegypti （Diptera： Culicidae）[J]. Parasitol Res， 2014， 113： 2 647-2 654.

[16] Nguyen-Pouplin J， Tran H， Tran H. Antimalarial and cytotoxic activities of ethnopharmacologically selected medicinal plants from South Vietnam[J]. J Ethnopharmacol， 2007， 109： 417-427.

[17]范 睿， 郝朝運， 秦曉威， 等. 胡椒葉片揮發(fā)性成分HS-SPME-GC/MS分析[J]. 熱帶作物學報， 2015， 36（12）： 2 276-2 282.

[18] Hatanaka A. The biogeneration of green odour by green leaves[J]. Phytochem， 1993， 34： 1 201-1 218.