3个四季桂品种花瓣挥发性成分的GC-MS分析

杨秀莲，施婷婷，文爱林，王良桂

（南京林业大学 风景园林学院，江苏 南京 210037）

3个四季桂品种花瓣挥发性成分的GC-MS分析

杨秀莲，施婷婷，文爱林，王良桂

（南京林业大学 风景园林学院，江苏 南京 210037）

采用顶空固相微萃取结合GC-MS技术对 3个四季桂品种盛花期花瓣的挥发性化学成分进行了分析，并比较了鲜花与短期超低温冰箱保存后花瓣挥发性成分的差异。结果表明：不同四季桂品种的香味主体成分比较接近，主要成分为β-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮、顺式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、γ-癸内酯、α-紫罗兰酮、正己醛、叶醛、顺式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、顺-3-己烯醛。短时间的超低温保存对花瓣挥发性成分和含量影响不大，因此，在测定样品较多时可以在超低温冰箱中短期保存。

四季桂；挥发性成分；顶空固相微萃取；GC-MS

花香是花卉的主要性状，是衡量花卉质量的重要内容，对提高花卉的观赏价值和经济价值有重要的意义。近年来，对花香的研究逐渐增多，很多学者对梅花[1]、腊梅[2]、兰花[3-4]、百合[5-6]等植物的花香，以及花香成分的应用[7-8]都进行了研究。桂花Osmanthus fragransLour.为木犀科Oleaceae木犀属Osmanthus的常绿芳香花木，是一种享誉我国古今，集绿化、美化、香化于一体，观赏和实用兼备的优良园林景观树种[9-10]。栽培历史已达2500多年，至今已有160多个栽培品种，分属于四季桂、银桂、金桂、丹桂四个品种群，且不同品种群的花香差异明显，四季桂和丹桂是淡香，银桂比四季桂更香，而金桂最为香浓[11-13]。桂花的香有别于兰花的幽香，梅花的淡香，水仙的清香，既浓郁，又有些香甜，被古人赞“清可绝尘，浓能溢远”的仙香，广泛应用于食品加工、医药保健、化妆品等行业。天然桂花香气异常，至今不能人工合成。近年来，对桂花花香成分的研究较多，从桂花挥发油成分的提取方法到花香成分和含量的分析等；同时，对花香成分的分析主要集中在桂花浸膏和精油的成分上，由于浸膏或精油的原料均是不同品种花瓣的混合物，且在制作过程中芳香成分的损失较多，不能真实反映某品种应有的香气和成分[14-17]。也有人采用顶空固相微萃取结合GC-MS技术对金桂、银桂和丹桂的活体植物头香成分进行了分析，但大部分均未涉及具体品种。由于不同地区不同品种的桂花花香成分差异很大，本研究比较3个四季桂品种鲜花和超低温冷冻花挥发性成分和释放量的差异，以确定桂花四季桂品种致香的关键成分和短时间低温保存对挥发性成分释放的影响，为进一步开展桂花花香研究提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料及仪器

2009年9月底，在桂花开花期采集南京林业大学校园内的四季桂品种的花朵，品种包括四季桂（‘Siji Gui’）、日香桂（‘Rixiang Gui’）、大叶佛顶珠（‘Daye Fodingzhu’）。

试验仪器：手动固相微萃取进样器（美国SUPELCO公司），65 μm PDMS/DVB萃取头（美国SUPELCO公司），气相色谱质谱联用仪Trace DSQ（美国Thermo Electro- Finnigan），4mL顶空取样瓶（美国SUPELCO公司）、水浴锅。

1.2 取样和测试方法

于桂花花朵开放的第一天，在上午露水褪尽后，每品种采集25朵花放入4 mL采样瓶内，其中日香桂取2份样品，（一份用于测定鲜花花香成分，一份用于测定超低温-73℃ 保存一周后的花香成分），密封瓶盖，在 23 ℃ 左右室温下平衡10 min。将经老化（老化温度为250 ℃，老化时间为30 min ）的SPME纤维头通过聚四氟乙烯隔垫插入放在50 ℃ 水浴的采样瓶中，萃取头置于花朵上方 1～2 cm，吸附 30 min, 然后将萃取头插入 GC进样口，解吸 5 min，以后每次进样活化 5 min。

色谱条件：TR-5MS毛细管色谱柱，柱长30 m，内径0.25 mm，膜厚0.25 μm，载气为高纯度氦气（He），氦气流速为1 mL/min，分流比为10∶1，进样口温度250 ℃。

升温程序：起始温度为40 ℃，保持2 min，以 2 ℃ /min 升至 60 ℃，以 5 ℃ /min 升至 100 ℃，以10 ℃/min升至250 ℃，保持5 min。

质谱条件：接口温度250 ℃，电离方式EI，离子电离能量70 eV，质量扫描范围（m/z）50-450。

1. 3 数据处理

所得谱图直接由该机数据处理系统进行检索，并查阅有关资料进行香气成分定性分析。桂花香味组分的相对含量根据总离子流色谱峰的峰面积归一化法计算。

2 结果与分析

2.1 不同保存方法对日香桂香气成分的影响

日香桂品种鲜花和超低温保存一周后的花朵香味成分的总离子色谱图见图1、图2。从图中可看出两者离子流色谱图的峰型契合度很高，个别物质保留时间略有不同，但重现性很好。使用计算机质谱数据库NBS进行检索，按峰面积归一化法计算得出各成分相对百分含量（表1）。从鲜花中分检出27种化合物，占总成分的97.92%，从超低温保存一周后的花朵中分检出25种化合物，占总成分的97.13%。在新鲜花瓣中检测出了0.05 % 的月桂烯和0.14 % 的柠檬醛，而在超低温保存的花瓣中未检测到。新鲜和冷冻花瓣的主要成分相同，均为β-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮、顺式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、γ-癸内酯、α-紫罗兰酮、正己醛、叶醛、顺式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物（吡喃型）等萜烯类和醛类化合物，共占到芳香物质总含量的90 %以上。由此可见，短时间的超低温保存对花香成分的影响不大。

2.2 3个四季桂品种鲜花挥发性成分分析

3个四季桂花品种中共检测出37种挥发性化合物，可分为6大类，分别为萜烯类21种、醛类6 种、酯类3种、醇类3种、烷烃类3种和酮类1种（表1）。品种间香气成分的种类及数量有明显差异，四季桂花香挥发成分中，萜烯类化合物种类最多（13种），醛类（5种）和烷烃类（3种）次之，醇类、酯类与酮类较少；日香桂花香挥发成分中萜烯类化合物种类最多（16种），醛类（5种）和酯类（3种）次之，醇类、酮类较少，没有检测到烷烃类化合物的释放；大叶佛顶珠花香挥发成分中也是萜烯类化合物种类最多（14种），醛类（6种）次之，醇类、酯类与烷烃类较少，且没有检测到酮类化合物的释放。对6大类花香挥发物进一步分析可以看出，3个四季桂品种香气成分中均以萜烯类化合物的相对含量最高，平均相对含量达76.56%，尤其是日香桂与大叶佛顶珠高达80 % 以上，四季桂相对较低，为68.16 %。其次是醛类化合物，平均相对含量达15.22 %，其中日香桂品种含量较低（9.65 % ）。而3个品种中酯类、醇类、烷烃类和酮类化合物的相对含量较低，均小于10 %。

图1 新鲜日香桂香味成分总离子图Fig.1 Total inonic current chromatogram of Volantile components components from the fresh flowers of refrigerator Osmanthus fragrans ‘Rixiang Gui’

图2 超低温冰箱保存的日香桂香味成分总离子图Fig.2 Total inonic current chromatogram of Volantile from the flowers preserved by Ultra low temperature of Osmanthus fragrans ‘Rixiang Gui’

由表1可知，不同品种四季桂香气成分的种类及其相对含量也有一定差异，四季桂品种中共检测到花香挥发物种类26种，主体为顺-3-己烯醛、正己醛、叶醛、γ-2-己烯内酯、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、顺式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、芳樟醇、α-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮、γ-癸内酯、β-紫罗兰酮，占香味成分总量的93.50%，其中紫罗兰酮类化合物占了将近60%的比例；而芳樟醇类化合物含量很低。从日香桂中共检测到27种花香挥发物，主体成分为正己醛、叶醛、顺式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、顺式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、α-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮、γ-癸内酯，占香味成分总量的93.81%。

其中紫罗兰酮类和芳樟醇类化合物含量都很高。在日香桂中检测到少量的罗勒烯、香叶醇、橙花醇、柠檬醛等物质，虽然含量少，但可能对日香桂的香味特性有重要的影响。大叶佛顶珠中仅检测到22种挥发性成分，主体成分顺-3-己烯醛、正己醛、叶醛、己醇、γ-2-己烯内酯、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、顺式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、芳樟醇、顺式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、α-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮、γ-癸内酯、β-紫罗兰酮，占到了总香味的93.80%。检测到其他 2 个品种中没有的α-松油醇、薄荷醇、4-酮基-β-紫罗兰酮等物质。

表1 3个四季桂品种花瓣香气成分比较†Table 1 Comparison of the main ingredients in O.frgrans

比较3个四季桂品种的花香挥发性成分可以得知，正己醛、叶醛、芳樟醇、α-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮等为其共有成分，其中含量较高的为β-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮、顺式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、γ-癸内酯、α-紫罗兰酮、正己醛、叶醛、顺式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、顺-3-己烯醛、乙醇、γ-2-己烯内酯。图3对这14种主体成分的质量分数进行了比较。

图3 3个四季桂品种主要成分含量对比Fig. 3 Comparison Figure of the main ingredients in three cultivars of O.frgrans asiaticus group

从图3中可以看出，3个品种的β-紫罗兰酮和二氢-β-紫罗兰酮含量都很高，是香味中最主要的组成成分。日香桂中含量最高的是β-紫罗兰酮，达到了30.56%；而四季桂和大叶佛顶珠中含量最高的是二氢-β-紫罗兰酮，分别为30.55%和27.63%。3个品种中α-紫罗兰酮和正己醛的含量比较接近，其他主要成分的含量都有明显的差异。如四季桂中顺-3-己烯醛的含量比较高，达到了7.47 % ，而日香桂中的含量不足1%；日香桂中芳樟醇氧化物的含量要高于其他2个品种，顺式和反式呋喃型芳樟醇氧化物分别为10.16 % 和10.03%，而四季桂中的含量分别只有1.83%和2.12%，吡喃型芳樟醇氧化物含量也是日香桂较高，但日香桂的叶醛含量相对偏低。季桂和日香桂中γ-癸内酯的含量相对较高，分别为8.03%和6.78%。

综上所述，四季桂、日香桂与大叶佛顶珠虽同属四季桂品种群，但其香气成分的类型、种类及其主要成分相对含量的差异还是很明显的。

3 结论与讨论

3.1 四季桂品种芳香成分的组成

综合前人的研究结果，植物花香主要由萜烯类、苯型烃类、脂肪酸及其衍生物以及一些含硫、含氮的化合物组成[18]。在本次检测的3个四季桂品种花瓣挥发性成分中，共检测出37种化合物，分属于萜烯类、醇类、醛类、酮类、酯类和烷烃类等6大类。主要为顺式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、正己醛、叶醛、顺式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、顺-3-己烯醛、乙醇、γ-2-己烯内酯、α-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮、γ-癸内酯、β-紫罗兰酮。曹慧等[12]研究表明金桂、银桂和丹桂的香气主要成分是芳樟醇及其氧化物、α-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮和γ-癸酸内酯等，本试验 3 个四季桂品种主成分仅芳樟醇及其氧化物含量比较低，而γ-癸酸内酯、β-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮的含量较高。这与孙宝军认为四个品种群的桂花芳香成分不存在根本性的差异的结论基本一致[13]。与四季桂其他品种相比，如佛顶珠、九龙桂、天香台阁[13]以及圆叶四季桂、橙黄四季桂[19]的香味主体成分基本一致。另外检测结果显示顺-3-己烯醛、正己醛、叶醛、γ-2-己烯内酯等的含量也很高，这与文献中的结果不同，猜测可能与试验材料、采集时间和提取方法有一定的关系。

3.2 四季桂品种香味特性

3个四季桂品种主要挥发性成分为萜烯类化合物，其中α-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮的含量高，香气甜润馥郁[20]；但芳樟醇含量低，甜香有余，清香不足，香味相对比较沉闷、不透发[21]。萜烯类化合物是其它许多香气浓郁植物花香中普遍存在的重要组分（如百合[22]、姜花[23]、厚朴[24]）。在同一桂花品种群内花瓣挥发性成分相差不大，因此花瓣挥发性成分组成可以作为桂花品种群划分的主要依据之一，而其对于桂花品种划分的作用还需要更多数据支持。

3.3 超低温保存方法对花香挥发性成分的影响

花香的组成和含量受到很多方面的影响，包括花发育、基因、内源生物钟和环境因素等，其中低温因素就是影响花香挥发物的环境因素之一。桂花花期短，一般为一个星期左右，花朵娇弱，香气极易损失，所以采摘后必须及时处理，但盛花期由于花量大而往往来不及处理，因此，探索桂花的适宜保藏方法有重要的现实意义。本试验对鲜花和冷冻桂花进性气质联用分析，从总离子色谱图看出其峰型契合度很高，个别物质保留时间略有不同，但重现性很好。虽然个别物质没有在超低温保存的桂花中检测到，但主体成分没有受到太大影响，基本一致，所以认为短时间超低温保存桂花对桂花香味成分的影响在可控范围内。这一结果与其它芳香型观赏花卉的研究结果类似。白三叶的花朵在10℃时的挥发物释放量明显低于15℃和20℃，即推测降低温度可以减缓挥发物的释放[25]。马希汉等研究了冷冻方法对玫瑰精油得率的影响，结果表明，能长时间地保藏玫瑰花，提取的精油亦不受影响[26]。Shang等[27]报道白玉兰鲜花冷冻样品只含有几种主要挥发物，大多数含氧化合物及单萜烯类与倍半萜烯类还有烷烃类含量均为痕量或不存在，这可能是由于保存时间过长引起。本研究初步认为旨在分析桂花主体成分的实验中，超低温冰箱可以用于短时间保存桂花样品，为桂花花香更好的研究利用争取了时间。

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Analysis of volatile compounds from petals of Three Species Osmanthaus fragrans Asiaticus Group cultivars by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

YANG Xiu-lian, SHI Ting-ting, WEN Ai-lin, WANG Liang-gui
(College of Landscape Architecture, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China)

The volatile constituents from petals of the three speciesOsmanthu fragransAsiaticus Group cultivars at stages of petal expansion were analyzed by GC-MS (gas chromatography-mass spectrometry) with headspace SPME (solid-phasemicro-extraction).Compared the differences between the volatile components of the fresh flower petals and short-term cryopreservative flower petals. The results showed that the main volatile components were closed,there were β-Ionone、Dihydro-β-ionone、cis- Linaloloxide(furan)、trans- Linaloloxide(furan)、γ-Decalactone、α-Ionone、Hexanal、2-Hexenal,(E)、Linalool、cis-Linaloloxide(pyran)、trans-Linaloloxide(pyran)、3-Hexenal,(z)-. And the results showed that little effect on volatile compounds of the short-term cryopreservationOsmanthu fragrans. The petal could be preserved in ultra-low temperature freezing for a short period When there are many samples.

Osmanthaus fragransAsiaticus Group cultivars; Volatile compounds; HS-SPME; GC-MS

S718.41；S685.13

A

1673-923X(2015)10-0127-07

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.10.022

2014-02-10

国家林业局公益性行业专项（201204607）；“十二五”科技支撑“林木种质资源发掘与创新利用”（2013BA001B06）；江苏省高校自然科学基础研究项目（11KJB220002）；江苏高校优势学科建设工程资助项目

杨秀莲，博士，副教授

王良桂，教授，博导，E-mail：wlg@njfu.com.cn

杨秀莲，施婷婷，文爱林，等. 3个四季桂品种花瓣挥发性成分的GC-MS分析[J].中南林业科技大学学报，2015, 35(10)：127-133.

[本文编校：吴 彬]