文心蘭揮發(fā)性成分的GC-MS分析

王培育, 鄭世仲, 葉 煒, 顏沛沛，張春柳, 林玉玲

(1.福建農林大學園藝植物生物工程研究所，福建 福州 350002；2.福建省三明市農業(yè)科學研究院，福建 沙縣 365000；3.寧德師范學院生命科學學院，福建 寧德 352100；4.寧德市農業(yè)農村局，福建 寧德 352100)

文心蘭(Oncidiumhybridum)是蘭科(Orchidaceae)文心蘭屬(Oncidium)及其近緣屬的總稱，由超過70個屬、1 200個種構成。文心蘭屬是其中最大的一個屬，其原生種超過400個[1]。文心蘭主要分布于巴西、美國、哥倫比亞、厄瓜多爾及秘魯等美洲熱帶亞熱帶地區(qū)[2]，我國主要集中在廣東、海南等地[3]。文心蘭具有溫度適應性廣，設施條件要求不高等特點。目前，國內外規(guī)?；耘嗟奈男奶m品種主要為‘南茜’(O.‘Gower Ramsey’)及其衍生種，導致品種單一、產期過于集中。因此，培育具有優(yōu)良特性的新品種已成為文心蘭產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素[4]。

花色、花形及抗性改良是花卉育種的研究重點[5-7]，而有關花香的遺傳改良少見報道。香氣是植物長期進化的產物，花香可以吸引各種昆蟲授粉，還可以預防自然界草食動物的入侵，且花香提取物還是制藥及香料工業(yè)的重要原料[8-9]。文心蘭原生種中具有明顯香氣的品種有白唇文心蘭(O.leucochilum)、香花文心蘭(O.odoratum)、齒花文心蘭(O.anthocrene)等；也存在不具香氣的原生種，如大文心蘭(O.altissimum)[10-11]。當前，文心蘭栽培種中具有香氣的品種較少，栽培規(guī)模最大的‘南茜’以及‘蜜糖’文心蘭(Gomesochilumsweetsugar)均無香氣。而香水文心蘭(O.sharrybaby)因其獨特的奶油香氣而聞名，現已形成一系列的衍生品系[12]。

近年來，隨著花朵揮發(fā)性物質檢測水平的提高、分子生物學技術的廣泛應用及基因組學和代謝組學的興起，學者們從花朵揮發(fā)物中鑒定出大量的小分子化合物，其代謝途徑研究也取得了重要進展[13-14]。已有研究表明，香水文心蘭香氣可能源自唇瓣釋放的(順)-3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯、3-7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇、(順)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇等3種化合物[15-16]。目前，關于文心蘭香氣的研究僅限于極少的品種，還有大量的香型文心蘭種質資源有待挖掘。因此，本研究分析了6個文心蘭主要品種的香氣成分，了解其香味組分及含量變化，以期為文心蘭芳香品種的選育以及了解香氣形成機制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為‘白仙女’(O.‘White Fairy’)、‘百萬金幣’(O.sweetsuger‘million dollars’)、‘野貓’(O.colmanara‘Wild Cat’)、‘紅香水’(O.sharryBaby‘Sweet Fragrance’)、‘南茜’和‘紅夢香’(O.twink‘Red Fair’)等6個文心蘭品種，均取自三明市農業(yè)科學研究院藥用植物研究所文心蘭基地。采集盛開的文心蘭花朵，每株重復采樣3次，取樣時間為晴天9:00—10:00。

1.2 儀器與設備

氣相色譜—質譜聯(lián)用儀型號為頂空7890B-5977B GC/MSD；色譜柱型號為19091S-433UI HP-5MS，兩者均由Agilent公司提供。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理 將6個文心蘭品種盛開的花朵整枝剪下，去除花梗，剔除腐敗、枯黃的花序，選取健康且長勢良好的整朵花單獨分裝，并立即進行氣相質譜檢測。

1.3.2 GC-MS分析 (1)色譜條件。色譜柱：石英毛細管柱(30 m×250 μm×0.25 μm)。柱箱溫度40 ℃，進樣口溫度250 ℃。升溫程序：初始柱溫35 ℃，保持2 min；以5 ℃·min-1升溫至80 ℃，保持5 min；再以8 ℃·min-1升溫至180 ℃，保持1 min至分析完成；以8 ℃·min-1升溫至220 ℃，保持3 min。進樣方式為不分流。載氣為高純度氦氣(99.999%)，流速0.8 mL·min-1。

(2)質譜條件。離子源為電子轟擊電離源，電子能量為70 eV，離子源溫度達250 ℃，四級桿溫度為150 ℃。采用全掃描采集模式進行數據采集，掃描速率為769 u· s-1，掃描范圍為45～550 m·z-1。

1.3.3 揮發(fā)性成分分析 根據質譜數據和氣相色譜—質譜聯(lián)用儀標準圖譜數據庫的檢索結果定性；根據離子流峰面積歸一化法計算各組分在總揮發(fā)物中的相對含量。

2 結果與分析

2.1 文心蘭揮發(fā)性成分比較

依據GC-MS條件對供試品種進行揮發(fā)性成分分析，依次得到6個文心蘭品種揮發(fā)性成分的總離子流圖。對總離子流圖中各信號峰經質譜數據系統(tǒng)檢索及NIST 2014標準質譜圖數據庫比對，并用峰面積歸一化法進行定量分析，香氣組分中的化合物名稱及相對含量(質量分數)見表1。

表1 6個文心蘭品種揮發(fā)性成分及其相對含量1)

由表1可見，6個文心蘭品種共檢測出46種揮發(fā)性成分。其中，‘白仙女’檢測出33種揮發(fā)性成分，占比71.7%，主要為：Benzeneacetaldehyde(17.81%)、Pentanal(9.30%)、Benzaldehyde(7.46%)、Hexanal(6.90%)、D-Limonene(6.65%)、Nonanal(6.10%)等?！偃f金幣’檢測出11種成分，占比23.9%，主要為：Heptanal(17.07%)、Hexanal(14.34%)、α-Copaene(13.80%)、Benzaldehyde(9.73%)、Cyclotetrasiloxane, octamethyl-(6.24%)等?！柏垺瘷z測出12種，占比26.1%，主要為：(-)-α-Pinene(26.23%)、Benzaldehyde(16.51%)、β-Ocimene(13.46%)、Hexanal(8.36%)、Heptanal(6.44%)等?！t香水’檢測出12種，占比26.1%，主要為：3-Carene(17.15%)、Hexanal(15.01%)、Cyclotetrasiloxane, octamethyl-(10.26%)、Benzaldehyde(9.77%)、Heptanal(8.03%)、β-Ocimene(7.88%)等?！宪纭瘷z測出15種，占比32.6%，主要為：α-Copaene(23.62%)、Heptanal(15.40%)、Hexanal(11.69%)、Nonanal(7.89%)、Benzaldehyde(7.57%)等。‘紅夢香’檢測出9種成分，占比19.6%，主要為：Benzaldehyde(62.57%)、Acetophenone(9.68%)、3-Carene(7.35%)、Cyclotetrasiloxane, octamethyl-(7.07%)等。6個文心蘭品種共有揮發(fā)性成分僅3種，分別為Benzaldehyde、Cyclotetrasiloxane, octamethyl-和Cyclopentasiloxane, decamethyl-，但相對含量差異明顯。綜合來看，6個文心蘭品種揮發(fā)性成分差異顯著。

2.2 文心蘭香氣成分分類

將文心蘭的46種揮發(fā)性成分劃分為酮類、醛類、萜烯類、醇類、烷烴類和其他等6類化合物組分，各類組分相對含量見表2。由表2可知，各類化合物相對含量差異明顯。6個文心蘭品種中，‘野貓’和‘紅香水’均不含有酮類物質，‘百萬金幣’‘紅香水’‘南茜’均不含有醇類物質，‘百萬金幣’‘紅香水’‘南茜’和‘紅夢香’均不含有其他類物質化合物?！t夢香’香氣成分以醛類和烷烴類為主，其他品種均以醛類和萜烯類為主?！柏垺汀t香水’萜烯類化合物相對含量最高；其他品種均以醛類物質相對含量最高。不同品種間，‘紅夢香’醛類物質相對含量最高，為65.86%，‘紅香水’最低，僅32.81%；‘野貓’萜烯類化合物相對含量最高，為39.69%，‘紅夢香’最低，僅7.35%。

表2 不同文心蘭品種香氣成分分析

‘白仙女’的特征香氣成分為苯乙醛，含量達17.81%，苯乙醛具有類似風信子的氣味，稀釋后具有水果的甜香氣；‘百萬金幣’的特征香氣成分是庚醛，含量達17.07%，庚醛呈強烈和不愉快脂肪氣味；‘野貓’的特征香氣成分為α-蒎烯和苯甲醛，含量分別達26.23%和16.51%，α-蒎烯具有松節(jié)油的氣味，而苯甲醛具有特殊的杏仁氣味；‘紅香水’的特征香氣成分是3-蒈烯和己醛，含量分別達17.15%和15.01%，3-蒈烯具有強烈的松木樣香氣，己醛則呈生的油脂和青草氣及蘋果香味；‘南茜’的特征香氣成分是α-可巴烯，含量達23.62%，α-可巴烯呈蒿草味；‘紅夢香’的特征香氣成分是苯甲醛，含量高達62.57%，苯甲醛具有特殊的杏仁氣味。

3 小結

本試驗采用GC-MS對‘白仙女’‘百萬金幣’‘野貓’‘紅香水’‘南茜’和‘紅夢香’等6個文心蘭品種進行揮發(fā)性成分檢測，分別鑒定出33、11、12、12、15、9種化合物，主要為醇類、醛類、酯類和烷烴類等?！柏垺t香水’和‘南茜’花中醛類和萜烯類成分較高；‘白仙女’‘百萬金幣’和‘紅夢香’花中醛類成分最高；‘野貓’和‘紅香水’花中不含有酮類成分；‘百萬金幣’‘紅香水’和‘南茜’花中不含有醇類及其他化合物。6個文心蘭品種揮發(fā)性成分在組成和相對含量上存在較大差異。其中，‘白仙女’花檢測出的化合物種類最多，與其他5個文心蘭品種檢出成分的共有成分較少，但其花中含有的揮發(fā)性成分種類較為豐富。

本研究表明，6個文心蘭品種的特征香氣成分不一，花香各具特色，香味濃度不同?！t夢香’文心蘭醛類含量最高，達65.86%，烷烴類含量次之；其他品種均以醛類和萜烯類含量較高，其中‘野貓’萜烯類含量最高，占總香氣成分的39.69%，醛類含量次之。因此，形成文心蘭甜蜜香氣成分中，醛類和萜烯類及其衍生物起到非常大的作用。GC-MS聯(lián)用技術在香氣成分分析方面具有快速、穩(wěn)定、高效、全面的特點，在此基礎上，可以進一步研究其生理活性，對研究文心蘭芳香品種的選育以及香氣形成機制具有重要意義。