5種黃檀屬植物揮發(fā)物成分分析

孔德龍 梁永嬋 曹春雷

摘要：探究5種黃檀屬（Dalbergia Linn. f.）植物揮發(fā)性有機(jī)化合物的成分組成，以期為研究植物揮發(fā)物與昆蟲的關(guān)系提供理論基礎(chǔ)。采用動態(tài)頂空循環(huán)吸附采集法和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對黑黃檀（Dalbergia fusca Pierre）、降香黃檀（D. odorifera T. Chen）、交趾黃檀（D. cochinchinensis Pierre）、南嶺黃檀（D. balansae Prain）、印度黃檀（D. sissoo DC.）的揮發(fā)物進(jìn)行采集和分析，并結(jié)合峰面積歸一法計(jì)算不同樹種各化合物的相對含量。結(jié)果表明，黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀的揮發(fā)性有機(jī)化合物分別有9類57種、8類60種、 8類61種、8類58種和8類55種;5種黃檀屬植物均含有烷烴類、芳烴類、醇類、酚類、酯類、醛類、酮類和萜烯類等8類化合物，其中萜烯類化合物的相對含量最高，均達(dá)到40%以上;5種樹揮發(fā)性化合物中有蒎烯、羅勒烯、3-蒈烯等33種共有成分。結(jié)果表明，5種樹木有機(jī)揮發(fā)物成分的種類及相對含量存在一定差異，但主要成分皆為萜烯類化合物。

關(guān)鍵詞：黃檀屬;有機(jī)揮發(fā)物;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用;降香黃檀;成分分析

降香黃檀（Dalbergia odorifera T.Chen）、印度黃檀（D. sissoo DC.）、黑黃檀（D. fusca Pierre）、交趾黃檀（D. cochinchinensis Pierre）均是珍貴紅木樹種，也是名貴的高檔家具、工藝術(shù)雕刻的珍貴用材[1-4]。南嶺黃檀（D. balansae Prain）枝條生長速度快、產(chǎn)量高，是云南紫膠蟲生長發(fā)育和繁殖的優(yōu)良寄主植物[5]。植物揮發(fā)性有機(jī)物是通過植物體內(nèi)的次生代謝途徑合成的低沸點(diǎn)、易揮發(fā)的小分子化合物[6]。這類化合物對植食性昆蟲的寄主選擇、取食、交配、產(chǎn)卵等方面有著重要的影響作用[7]。關(guān)于黃檀屬的微凹黃檀（D. retusa Hesml）、交趾黃檀、越南香枝（D. spp.）、奧氏黃檀（D. oliveri Gamble）的化學(xué)特性已有報(bào)道[8-12]，部分研究是通過溶劑萃取或蒸餾等傳統(tǒng)提取方法收集植物揮發(fā)物，這些方法破壞了植物的自然生長狀態(tài)，收集的揮發(fā)性有機(jī)物難免缺失。因此，本研究采用活體植物動態(tài)頂空采集法收集黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀等5種黃檀屬植物的揮發(fā)物，用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析技術(shù)分析5種黃檀屬植物所釋放的揮發(fā)物組成成分，旨在為研究植物揮發(fā)物與昆蟲的關(guān)系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試降香黃檀、印度黃檀、黑黃檀、南嶺黃檀、交趾黃檀均為二年生的盆栽樹。選擇長勢一致，無病蟲害的植株為測定株。

1.2 儀器設(shè)備

氣相色譜儀，型號為7890B，購自美國Agilent公司;質(zhì)譜聯(lián)用儀，型號為5977B，購自美國Agilent公司;QC-1S型大氣采樣儀，購自南通東昌環(huán)保設(shè)備科技有限公司;采集帶[微波爐加熱用袋（44.3 cm×55.8 cm）]，購自美國Reynolds公司;吸附劑Porapak Q，購自鄭州譜析科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 揮發(fā)物的采集方法 在通風(fēng)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，溫度為26 ℃，濕度為89%，光照度為1 500 lx，選取降香黃檀、印度黃檀、黑黃檀、南嶺黃檀、交趾黃檀等5種植物作為采樣標(biāo)準(zhǔn)株。參照Kleinhentz等的方法[8]對5種植物枝葉揮發(fā)物進(jìn)行收集。采用動態(tài)頂空氣體循環(huán)采集法采集揮發(fā)性有機(jī)化合物，采集過程中將枝葉放進(jìn)密閉的采氣袋，迅速抽空袋內(nèi)空氣后充入過濾空氣，密閉系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)采集活體枝葉揮發(fā)性有機(jī)化合物。為避免環(huán)境日變化引起的干擾，將采樣時(shí)間統(tǒng)一在09：00進(jìn)行，每次采樣時(shí)長為24 h，以室內(nèi)空氣為對照。收集完成后，拔出吸附管，使用0.6 mL二氯甲烷溶劑進(jìn)行洗脫，用2 mL色譜瓶裝集，處理完成后置于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 揮發(fā)物成分的鑒定 用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀對上述收集到的植物揮發(fā)物二氯甲烷溶液進(jìn)行分析和鑒定。工作條件：色譜柱為HP-5MS（30 m×250 μm×0.25 μm）;進(jìn)樣口溫度為230 ℃，升溫程序：開始溫度為50 ℃，保持3 min，以 5 ℃/min 增溫至120 ℃，保持2 min，再以8 ℃/min增溫升至 260 ℃，保持15 min。離子源溫度為 230 ℃;電離方式為電子電離（EI）;載氣為氦氣，流速為 1.0 mL/min。離子化能量為70 eV，電壓為350 V;數(shù)據(jù)通過全掃描，掃描范圍為50～350 amu?；衔锿ㄟ^NIST 14.L質(zhì)譜庫鑒定。進(jìn)樣方式為自動進(jìn)樣。

2 結(jié)果與分析

2.1 5種黃檀屬樹木揮發(fā)性有機(jī)化合物的氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析

通過氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析，分別得到黑黃檀（圖1-A）、降香黃檀（圖1-B）、交趾黃檀（圖1-C）、南嶺黃檀（圖1-D）、印度黃檀（圖1-E）揮發(fā)物成分的總離子流色譜圖。通過分離鑒定并扣除本底空氣中的雜質(zhì)，由表1可知，從5種黃檀屬植物揮發(fā)物氣體樣品中共檢測出包含萜烯類、醇類、酮類、醛類、酯類、酸類、酚類、烷烴、芳烴等9類在內(nèi)的95種化合物。其中，在黑黃檀中鑒定出57種化合物，主要成分為萜類化合物，包括蒎烯（25.87%）、右旋萜二烯（4.72%）、羅勒烯（3.51%）等11種化合物，占揮發(fā)性有機(jī)化合物總量的70.22%;在降香黃檀中檢測出60種化合物，主要成分是蒎烯（30.81%）、右旋萜二烯（11.58%）、對乙基苯乙酮（2.60%）等8種化合物;在交趾黃檀中檢測出61種化合物，主要成分為蒎烯（24.03%）、羅勒烯（17.73%）、右旋萜二烯（11.62%）等11種化合物;南嶺黃檀中含有58種化合物，主要成分為蒎烯（18.28%）、羅勒烯（13.17%）、3，7，11-三甲基-1，3，6，10-十二碳-四烯（6.12%）等10種化合物;在印度黃檀中檢測出55種化合物，主要成分蒎烯（34.44%）、右旋萜二烯（7.07%）、左旋-β-蒎烯（2.19%）等10種化合物。5種黃檀屬植物揮發(fā)性有機(jī)化合物組分中，黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀中相對含量大于1.00%的化合物分別占揮發(fā)性有機(jī)化合物總量分別是70.22%、76.03%、82.44%、80.05%、80.61%。

5種黃檀屬植物葉片揮發(fā)性有機(jī)化合物的共有成分是蒎烯、左旋-β-蒎烯、右旋萜二烯、3-蒈烯等33種化合物，分別占黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀揮發(fā)性有機(jī)化合物總量的83.92%、88.90%、89.29%、80.48%、89.87%。黑黃檀以2-茨醇、α-松油醇、8-甲基-十七烷等8種化合物為特有成分;降香黃檀特有成分為（E）-3-己烯-1-醇、乙基苯等4種化合物;交趾黃檀以間苯二甲醛、二苯甲酮、（+）-α-長葉蒎烯為特有成分;南嶺黃檀含有苯甲酸甲酯、α-石竹烯等5種特有成分;印度黃檀特有成分有2，6，10，14-四甲基十七烷、（+）-β-芹子烯等8種化合物。其特有成分分別占黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀揮發(fā)性有機(jī)化合物總量的4.09%、1.13%、0.89%、1.81%、3.68%。

2.2 5種黃檀屬植物葉片的揮發(fā)性有機(jī)化合物種類及差異性比較

5種黃檀屬植物葉片的揮發(fā)性有機(jī)化合物種類及相對含量存在明顯差異（圖2）。黑黃檀共有9類化合物，其中萜烯類18種（66.93%）、醇類4種（2.78%）、酯類3種（2.35）、酮類3種（1.45%）、烷烴類11種（6.49%）、芳烴類13種（14.99%）、醛類2種（2.45%）、酚類2種（0.93%）、酸類1種（0.51%）;降香黃檀含有8類化合物，萜烯類20種（77.01%）、醇類4種（2.03%）、酯類3種（1.23%）、酮類4種（4.69%）、烷烴類7種（2.52%）、芳烴類16種（8.90%）、醛類4種（2.92%）、酚類2種（0.71%）;交趾黃檀含有8類化合物，萜烯類19種（77.45%）、醇類3種（1.48%）、酯類3種（0.55%）、酮類4種（4.32%）、烷烴類10種（1.63%）、芳烴類16種（12.30%）、醛類4種（2.31%）、酚類2種（0.44%）;南嶺黃檀檢測出有8類化合物，萜烯類18種（68.99%）、醇類3種（1.64%）、酯類4種（1.55%）、酮類4種（8.17%）、烷烴類8種（1.57%）、芳烴類16種（15.70%）、醛類4種（2.20%）、酚類1種（0.19%）;印度黃檀共有8種化合物，萜烯類18種（77.12%）、醇類2種（1.19%）、酯類3種（1.26%）、酮類6種（2.39%）、烷烴類10種（2.80%）、芳烴類12種（10.90%）、醛類2種（3.55%）、酚類1種（0.12%）。

萜烯類化合物含量最高的是交趾黃檀，其含量分別是黑黃檀、降香黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀的1.38、1.14、1.22、1.15倍。芳烴類化合物含量最高的是南嶺黃檀，其含量分別是黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、印度黃檀的1.08、1.78、1.12、1.44倍。其他7類化合物的相對含量在5種黃檀屬植物中所占比例很小或未檢測到。

3 結(jié)論與討論

由5種黃檀屬植物的分析結(jié)果可以看出，黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀和印度黃檀揮發(fā)物都含有萜烯類、醇類、酯類、酮類、烷烴類、芳烴類、醛類和酚類化合物，它們構(gòu)成了這5種植物揮發(fā)性有機(jī)化合物的主要成分。5種黃檀屬植物的共有成分種類較多且在各個樹種的揮發(fā)物總量中所占比例較大，可能與5種植物有著較近的親緣關(guān)系有關(guān)。

在對黃檀屬植物揮發(fā)物的研究中，楊柳等采用頂空/氣質(zhì)聯(lián)用法測定了交趾黃檀和微凹黃檀的可揮發(fā)性成分，發(fā)現(xiàn)苯甲醛與肉桂醛在微凹黃檀種相對含量之和可達(dá)到總的可揮發(fā)性成分的72%～83%，而在交趾黃檀中僅為32%～38%，由此可作為2種黃檀的鑒別方法[9]。姬國璽等采用乙醚浸漬法從新鮮印度黃檀花中提取揮發(fā)油成分，發(fā)現(xiàn)其中主要為酯類、脂肪酸、醛酮類等化合物[10]。楊柳等采用頂空/氣質(zhì)聯(lián)用法測定了降香黃檀和越南香枝可揮發(fā)性成分與脂溶性成分，發(fā)現(xiàn)2樹種均含大量的橙花叔醇、反式-橙花叔醇、6，7-環(huán)氧-蛇麻烯等3種脂溶性成分，三者之和均可達(dá)脂溶性成分總量的40%以上。越南香枝中有5種含量較高的脂溶性成分，即3，3′，4，4′-四甲氧基二苯乙烯、松屬素、3-（2，4-二甲氧基苯基）-7-甲氧基苯并二氫吡喃、3，4-二氫-7-甲氧基-3-（2，3，4-三甲氧基苯基）-2H-1-苯并吡喃、N-[2-（3，4-二甲氧基苯基）乙基]-3-甲氧基-苯甲酰胺，這5種脂溶性成分在越南香枝中含量之和占總脂溶性成分的20%～40%，而在降香黃檀中不足1%[11]。朱友飛等采用熱裂解-氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析了降香黃檀心材、邊材在中溫快速裂解條件下的產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)在降香黃檀心材裂解產(chǎn)物中含有一定量的抽提物成分，以橙花叔醇為主，而在邊材裂解產(chǎn)物中沒有發(fā)現(xiàn)抽提物成分[12]。劉喜明等對奧氏黃檀苯醇和甲醇2種溶劑抽提液進(jìn)行氣質(zhì)聯(lián)用分析，結(jié)果表明，在奧氏黃檀中共檢測出32種成分含量大于1%的化合物[13]。本試驗(yàn)結(jié)果與上述研究均有明顯差異，其原因可能是供試植物種類的不同和研究方法上的差異引起，另外采用活體植物動態(tài)頂空采集法也有著未考慮采集室籠罩對植物溫度的影響進(jìn)而造成揮發(fā)性有機(jī)化合物排放的影響和收集的化合物量少等不足[14]。

近年來，化學(xué)殺蟲劑的濫用導(dǎo)致了嚴(yán)重的3R（抗性，殘留，再猖獗）問題，而基于生態(tài)保護(hù)和長期有效的控制害蟲危害，通過植物揮發(fā)性信息化合物調(diào)控昆蟲行為，控制害蟲蟲口密度成為目前害蟲治理研究中的重要措施[15-16]。朱寧等采用動態(tài)頂空吸附法結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析了垂柳（Salix babylonica）、苦楝（Melia azedarach Linn.）、復(fù)葉槭（Acer negundo L.）等3種光肩星天牛的寄主植物揮發(fā)物成分，推測3-蒈烯和壬醛可能是對光肩星天牛具有產(chǎn)卵引誘作用的植物源成分[17]。馬艷粉等在室內(nèi)利用選擇性產(chǎn)卵試驗(yàn)方法分別測定了馬鈴薯塊莖蛾[Phthorimaea operculella（Zeller）]寄主的α-蒎烯、β-蒎烯等10種揮發(fā)物，發(fā)現(xiàn)供試的10種揮發(fā)物均對馬鈴薯塊莖蛾有產(chǎn)卵引誘效果[15]。楊立軍利用固相微萃取和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、昆蟲觸角電位技術(shù)、昆蟲行為測定等研究方法，研究了木棗揮發(fā)物對棗鐮翅小卷蛾（Ancylis sativa）寄主選擇的影響，發(fā)現(xiàn)在棗鐮翅小卷蛾寄主選擇中，乙酸正丁酯、羅勒烯、反-2-己烯醇、3-蒈烯和反-3-己烯醇起著重要作用[18]。李思翰等以5齡蝗蝻為材料，測試整株小麥苗和棉花苗的氣味及2種單個揮發(fā)物所引起的趨向性反應(yīng)和觸角電位反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)1-辛烯-3-醇和庚醇均可以引起顯著的觸角電位反應(yīng)[19]。本研究的結(jié)果可以為找到5種黃檀屬植物中對害蟲具有引誘作用的植物揮發(fā)性有機(jī)化合物成分提供理論基礎(chǔ)，從而可利用其成分誘捕害蟲和干擾害蟲的寄主識別、寄主定位及尋找產(chǎn)卵場所等行為。

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