貴州春蘭花朵與花苞的揮發(fā)性成分及含量

晉宇軒， 杜致輝， 楊 瀾， 許紅娟， 陳之林

(貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所，貴州 貴陽(yáng) 550006)

0 引言

【研究意義】春蘭(Cymbidiumgoeringii)是蘭科(Orchidaceae)蘭屬(Cymbidium)多年生地生類草本植物，又稱朵朵香、撲地蘭和蘭草等[1]，原產(chǎn)于中國(guó)，廣泛分布于我國(guó)亞熱帶地區(qū)的18個(gè)省(市)[2]，主要生長(zhǎng)于濕潤(rùn)或多石山坡、林緣、灌叢草坡和林中空地等。其是我國(guó)蘭屬植物中分布最廣、資源最豐富、選育品種最多的種類之一[3]，栽培與觀賞歷史悠久。春蘭的花期多在1-3月，開(kāi)花時(shí)其香味清新，具有解郁提神作用，因此其觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高[4]。貴州省地貌復(fù)雜，氣候多樣，為蘭科植物的生長(zhǎng)繁衍提供了有利條件，孕育了豐富的野生資源，是我國(guó)蘭科植物的分布中心之一，尤其是貴州春蘭以品質(zhì)好、色彩艷、花香幽和變異多而著稱[5]?；ㄏ闶怯^賞植物最重要的觀賞性狀之一，來(lái)源于植物體內(nèi)具有揮發(fā)性的化合物，不僅參與植物體內(nèi)各種次生代謝，還有利于抵御外來(lái)生物入侵及各種生物和非生物脅迫[6]。探明貴州春蘭揮發(fā)性物質(zhì)的主要花香成分，對(duì)貴州春蘭起源的鑒定及其花香特征的進(jìn)一步研究和應(yīng)用具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】國(guó)內(nèi)外已有關(guān)于春蘭花朵揮發(fā)性成分的研究報(bào)道，OMATA等[7]報(bào)道，在春蘭栽培品種 Songmei中檢測(cè)出揮發(fā)性成分52種，主要成分為橙花叔醇(63.9%)、茉莉酸甲酯(4.3%)和戊烷(2.5%)等。魏丹等[8]研究表明，浙江春蘭鮮花活體的香氣成分主要為萜烯類和烷烴類，主要花香物質(zhì)為α-芹子烯、十二烷和5-丁基-56(5H)-亞胺基-2,4(1H,3H)-嘧啶二酮。彭紅明[9]研究發(fā)現(xiàn)，河南產(chǎn)春蘭花朵在50℃溫度下萃取得到的揮發(fā)性成分主要為萜烯類和烷烴類，含量較高的為(Z,E)-α-金合歡烯、棕櫚酸、甲氧基苯基肟、杜松烯和雪松烯等。陳君梅等[10]研究發(fā)現(xiàn)，秦嶺南麓地區(qū)春蘭的主要揮發(fā)性成分為3-乙基-2-甲基-1,3-己二烯、(E)-2-辛烯醛和2-壬烯醛，主要香味成分為順式-à-香柑油烯、(E)-香葉基丙酮、金合歡醇和橙花叔醇，其香味成分含量較低，表現(xiàn)為無(wú)香或淡香。周雅蓮[11]報(bào)道，江西產(chǎn)春蘭的揮發(fā)性成分以醇類化合物為主，苯甲醇和橙花叔醇相對(duì)含量較高。方永杰等[12]對(duì)貴州春蘭花香氣成分進(jìn)行鑒定，共鑒定出14種香氣成分，主要為烷烴類、醇類、醛類、酮酯類和烯類，橙花叔醇、β-金合歡烯、1,9-癸二炔、(E,E)-α-金合歡烯為主要成分?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，鮮見(jiàn)關(guān)于貴州春蘭花朵花苞的揮發(fā)性成分的研究報(bào)道。為此，以貴州春蘭盛花期的花朵花苞為研究對(duì)象，采用頂空固相微萃取法(Solid-Phase Microextraction,SPME)結(jié)合GC-MS方法，分析其揮發(fā)性成分的組成及含量差異?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】探明貴州不同產(chǎn)地春蘭花朵花苞的特征香氣成分，為春蘭花香的進(jìn)一步研究與應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 春蘭 貴州春蘭是從貴州收集的原生種，由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所花卉科研室收集保育，具有典型的蘭花幽香氣味。取材于春季盛花期，選取狀態(tài)良好的健壯無(wú)病蟲(chóng)害植株的花朵與花苞。

1.1.2 儀器 6890N-5975B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，Agilent公司生產(chǎn)；固相微萃取針(100 μL PDMS 萃取纖維頭)，美國(guó)SUPELCO公司生產(chǎn)。

1.2 方法

采用頂空固相微萃法(SPME)以及氣相-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)貴州春蘭盛花期花朵與花苞的揮發(fā)性成分。稱取適量樣品置于頂空瓶中密封，置于80℃水浴中平衡30 min，用固相微萃取針萃取30 min，待萃取結(jié)束后，萃取針在進(jìn)樣口解吸5 min；色譜柱為HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，分流比為不分流，載氣流速1.0 mL/min，進(jìn)樣口溫度250℃；升溫程序：起始溫度45℃，保持4 min，以6℃/min的速率升至130℃，保持6 min，再以10℃/min的速率升至230℃，保持8 min；質(zhì)譜條件：EI能量源，離子源溫度為230℃，四級(jí)桿溫度為180℃，掃描方式為Full Scan；采集到的質(zhì)譜圖利用NIST譜庫(kù)進(jìn)行檢索，鑒定樣品中的揮發(fā)性成分，并利用面積歸一化法分析各成分的相對(duì)含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 花苞的主要香氣成分及含量

從表1可知，貴州春蘭的花苞共檢測(cè)到揮發(fā)性成分43種，含量為0.28%～24.11%，其中，3-Ethyl-2-methyl-1,3-hexadiene、丙位壬內(nèi)酯/椰子醛、N-Benzyl-N-ethyl-p-isopropylbenzamide、反-2-十二烯醛和反,反-2,4-癸二烯醛的相對(duì)含量較高，分別為24.11%、14.13%、12.14%、7.29%和5.69%；6-十四烷酮的含量最低，為0.28%。43種揮發(fā)性成分可分為烴類(5種)、酯類(7種)、其他(5種)、醛類(8種)、酮類(6種)、萜烯類(3種)、醇類(5種)、酸類(2種)和酚類(2種)共計(jì)9類，各類成分的含量為1.85%～27.63%，其中，烴類含量最高，為27.63%；酯類其次，為20.48%；酚類最低，為1.85%。含量較高的香氣成分有丙位壬內(nèi)酯/椰子醛、反,反-2,4-癸二烯醛和苯甲醇，帶有不同的果香?；ㄏ愕闹饕煞质禽葡╊愇镔|(zhì)，包括反-2,4-癸二烯醛、(E)-2-庚烯醛和2-十一烯醛3種，其含量較低，分別為5.69%、0.95%和0.73%。

表1 貴州春蘭花苞的主要香氣成分及相對(duì)含量

2.2 花朵的主要香氣成分及含量

從表2可知，貴州春蘭的花朵共檢測(cè)到揮發(fā)性成分47種，含量為0.48%～13.68%，其中，橙花叔醇、(2-甲基-2-丙烯-1-基)琥珀酸酐和愈創(chuàng)奧的相對(duì)含量較高，分別為13.68%、10.68%和8.64%；反,反-2,4-壬二烯醛和庚酸的含量最低，為0.48%。47種揮發(fā)性成分可分為萜烯類(14種)、酯類(7種)、烴類(5種)、其他(7種)、醇類(5種)、醛類(4種)、酸類(2種)、酮類(2種)和酚類(1種)共計(jì)9類，各類成分的含量為0.58%～35.04%，其中，萜烯類的含量最高，為35.04%；酯類其次，為19.33%；酚類最低，為0.58%?；ㄏ愕闹饕煞质禽葡╊愇镔|(zhì)，其中橙花叔醇、7,7-Dimethyl-2-methylene-Bicyclo[2.2.1]heptane、反-2-辛烯醛、里哪醇和香葉基丙酮含量相對(duì)較高，分別為13.68%、5.86%、3.08%、1.93%和1.87%。

表2 貴州春蘭花朵的主要香氣成分及相對(duì)含量

2.3 花苞與花朵揮發(fā)性成分的差異

經(jīng)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，貴州春蘭花苞與花朵共有的揮發(fā)性成分有5類10種。其中，酯類3種，分別為丙位壬內(nèi)酯/椰子醛、二氫獼猴桃內(nèi)酯和丁位癸內(nèi)酯；醛類3種，分別為正己醛、反,反-2,4-壬二烯醛和2,4-癸二烯醛；烴類2種，分別為3-Ethyl-2-methyl-1,3-hexadiene和愈創(chuàng)奧；酚類1種，即3,5-二羥基戊苯；酸類1種，即棕櫚酸。在花朵中愈創(chuàng)奧含量明顯升高，而3-Ethyl-2-methyl-1,3-hexadiene和丙位壬內(nèi)酯/椰子醛明顯降低。在花朵與花苞揮發(fā)性成分的種類變化中，萜烯類物質(zhì)的變化最大，醛類和酮類其次，酯類、烴類、酸類和醇類的變化最??；在揮發(fā)性成分相對(duì)含量的變化中，萜烯類物質(zhì)的變化最大，烴類、酯類和酮類其次，酸類物質(zhì)最小。萜烯類物質(zhì)中橙花叔醇的相對(duì)含量最高，具有玫瑰及蘋(píng)果香氣，推測(cè)其為春蘭的主要花香成分。

3 討論

研究結(jié)果表明，貴州春蘭的花苞中共檢測(cè)到揮發(fā)性成分43種，含量為0.28%～24.11%，其中，3-Ethyl-2-methyl-1,3-hexadiene的含量最高，為24.11%；6-十四烷酮的含量最低，為0.28%；43種揮發(fā)性成分可分為烴類、酯類和醛類等9類，各類成分的含量為1.85%～27.63%，其中，烴類含量最高，為27.63%；酚類最低，為1.85%?；ǘ渲泄矙z測(cè)到揮發(fā)性成分47種，含量為0.48%～13.68%，其中，橙花叔醇的含量最高，為13.68%；反,反-2,4-壬二烯醛的含量最低，為0.48%；47種揮發(fā)性成分可分為萜烯類、酯類和烴類等9類，各類成分的含量為0.58%～35.04%，其中，萜烯類的含量較高，為35.04%；酚類最低，為0.58%?；ǘ渑c花苞的揮發(fā)性成分差異明顯，有10種共有成分，其中含量相差較大的有愈創(chuàng)奧、3-Ethyl-2-methylhexa-1,3-diene和丙位壬內(nèi)酯/椰子醛3種；萜烯類物質(zhì)在花朵中的種類和含量均明顯高于花苞，為貴州春蘭揮發(fā)性成分和花香成分的主要物質(zhì)，橙花叔醇為主要花香成分。

花香由許多低分子量揮發(fā)性成分組成，按組成成分可分為烷烴類、烯類、醇類、酮類、醛類、醚類、酯類及芳香族化合物等，按生物合成途徑又可分為萜烯類、苯丙酸類/苯環(huán)型化合物和脂肪族化合物等3大類[13-14]。其中萜烯類化合物是花香成分的第一大類物質(zhì)，雜交蘭、野茉莉和蠟梅[15-17]等多種植物花朵揮發(fā)性成分與貴州春蘭的揮發(fā)性成分類別相同。貴州春蘭的主要花香揮發(fā)性成分是橙花叔醇，與春蘭栽培品種Songmei和江西產(chǎn)春蘭的主要揮發(fā)性成分相近，而與河南、浙江和秦嶺等地的野生春蘭花揮發(fā)性成分顯著不同，可為其起源和親緣關(guān)系判定提供參考。

倍半萜化合物有多種植物生理學(xué)和生態(tài)學(xué)功能，可參與植物間的信號(hào)傳遞，還可在植物逆境誘導(dǎo)中啟動(dòng)防御功能和抗逆性。倍半萜中橙花叔醇具有相似于玫瑰和蘋(píng)果的微弱花香，是名貴香料之一，也可用作食品添加劑和醫(yī)藥中間體[18]，是多種烏龍茶和秦嶺地區(qū)蕙蘭花朵，以及多個(gè)草莓品種果實(shí)[10,19-21]等的主要香味成分。橙花叔醇可抑制多種植物病原菌的生長(zhǎng)及侵染，從而抵御病原菌的傷害[22]，還可激活茶樹(shù)早期防御信號(hào)以對(duì)茶小綠葉蟬蟲(chóng)害發(fā)揮高效誘抗功能[23]；2020年安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)首次發(fā)現(xiàn)橙花叔醇還可調(diào)控茶樹(shù)的抗寒性[24-25]，可為花香成分的未來(lái)研究提供新的方向。

4 結(jié)論

貴州春蘭的花苞和花朵中分別檢測(cè)到揮發(fā)性成分43種和47種，均可分為9類；花朵與花苞具有共有揮發(fā)性成分10種，萜烯類物質(zhì)在花朵中的種類和含量均明顯高于花苞，為貴州春蘭揮發(fā)性成分和花香成分的主要物質(zhì)，橙花叔醇為主要花香成分。