红刺玫挥发物成分及抑菌作用1)

郭阿君 李丽敏

(北华大学，吉林，132013)



红刺玫挥发物成分及抑菌作用1)

郭阿君 李丽敏

(北华大学，吉林，132013)

利用固相微萃取与GC-MS系统，分析了红刺玫花、叶的自然挥发性物质组成。鉴定出叶片挥发物成分10种，主要成分乙酸顺式-3-己烯酯(41.84%)、1R-α-蒎烯(27.11%)、罗勒烯(6.21%)，占挥发物总质量分数的75.16%；花瓣挥发物成分25种，主要成分D-香茅醇(41.9%)、苯乙醇(15.62%)、1R-α-蒎烯(13.4%)，占挥发物总质量分数的70.92%。利用β-蒎烯、罗勒烯、D-香茅醇、3-蒈烯4种挥发性物质进行了抑菌活性试验，发现4种挥发物质对供试菌均表现出一定的抑制作用，其中罗勒烯与D-香茅醇对金黄色葡萄球菌抑制作用较强，最低抑菌质量浓度(MIC)均为12.5 mg·L-1；β-蒎烯与D-香茅醇对枯草芽孢杆菌、D-香茅醇对大肠杆菌抑制作用次之，MIC均为50 mg·L-1。β-蒎烯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抑制作用较弱，MIC为800 mg·L-1。

固相微萃取；气象色谱；质谱；红刺玫；挥发物；抑菌

We studied the chemical composition of the volatile organic compounds (VOCs) fromRosamultifloravar.Cathayensisby SPME-GC-MS. Ten compounds were identified in VOCs from leaves, mainly including 41.84% (Z)-3-Hexen-1-ol acetate, 27.11% 1R-alpha-Pinene and 6.21% Ocimene, and the volatile of these major constituents were 75.16%. Twenty-five compounds were identified in VOCs from the flower, mainly including 41.9%D-Citronellol, 15.62% Phenylethyl Alcohol and 13.4% 1R-alpha-Pinene, accounting for more than 70%. Through antibacterial experiment, beta-Pinene, Ocimene,D-Citronellol and 3-Carene had antimicrobial activity on testing bacteria. The bacteriostasis of Ocimene andD-Citronellol onStaphylococcusaureuswere most powerful, the minimal inhibitory concentrations (MIC) were both of 12.5 mg·L-1. The antibacterial effect of beta-Pinene andD-Citronellol onBacillussubtilis,D-Citronellol onEscherichiacoliwere second. All of the MIC were 50 mg·L-1. The bacteria inhibiting effect onEscherichiacoli,Staphylococcusaureusof beta-Pinene was weak with the MIC of 800 mg·L-1.

生态园林的建设与发展对于改善城市环境意义重大，在园林建设过程中，仅能提供良好景观效果的园林绿化设计已经不能满足环境需求，因此，乔木、灌木、草本和藤本植物在造景过程中，更需考虑植物自身及种植单元的功能特性。植物在生长周期内会持续不断地、主动地向外界释放挥发性物质，对某些特定的植物病源菌、人类致病菌具有显著抑制、杀灭作用，因此，分析植物释放的挥发性物质成分及抑菌特性，有利于园林植物在绿地建设中的合理使用，可有效提高植物净化空气、改善身心健康的生态功能。

红刺玫(Rosamultifloravar.cathayensis)，蔷薇科蔷薇属灌木，北方城镇广为栽培，花大色艳，花期长，观赏效果极佳，且花果可食用。目前，对红刺玫的研究主要集中在遗传特性、栽培、抗性研究、引种栽培等方面[1-4]，仅有1篇文章对红刺玫精油成分进行了探讨[5]。而经提取得到的精油产品与植物自然释放的挥发性物质仍不相同，园林保健功能的实现依赖于植物自然释放的挥发性成分，故文中以红刺玫为研究对象，测定其挥发性物质成分，探讨其抑菌特性，为保健型园林植物的选择及应用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 样地

采样地点设在北华大学校园内红刺玫集中栽植的灌木丛内，植株株龄6 a左右，样地远离道路与教学楼，车辆与人为活动干扰较少。2015年5—6月份，选择长势良好、无病虫害植株采样。

1.2 试验方法

1.2.1 挥发物收集与分析

植物挥发物的释放会因温度、光照、机械损伤、病虫害等外界因素而改变，为准确反映红刺玫正常生理状态下释放的挥发物成分，选择健康、无损伤叶片及完整的盛放花朵，分别称取10 g完整花瓣及上、中、下层混匀后的植株叶片，放置于250 mL样品瓶中，平衡30 min，萃取30 min，选择Agilent公司6890N/5973I型气质联用仪(GC-MS)，250 ℃解析，进行GC-MS检测。SPME萃取手柄为Suplec公司生产、萃取头50/30 μm DVB/CAR/PDMS。

色谱条件：色谱柱HP-5MS，进样口温度250 ℃，不分流进样；载气，高纯氦气，载气流速1.0 mL·min-1；程序升温，初始温度50 ℃，保持1 min，以6 ℃·min-1升至100 ℃，保持1 min，以8 ℃·min-1升至150 ℃，保持1 min，再以12 ℃·min-1升至250 ℃，保持8 min。

质谱条件：EI离子源；电子能量70 eV；质量扫描范围m/z=45～450。

利用NIST谱库检索。

1.2.2 不同挥发物成分对致病菌的影响

根据挥发物分析结果，选择挥发物质中的主要成分β-蒎烯(beta-Pinene)、罗勒烯(Ocimene)、D-香茅醇(D-Citronellol)、3-蒈烯(3-Carene)展开抑菌试验(美国SIGMA-ALDRICH公司生产)。供试菌为空气中常见细菌大肠杆菌(Escherichiacoli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)。

1.2.2.1 抑菌圈测定

采用滤纸片法[6]，参考药敏试验判断标准[7]，判断挥发性物质抑菌作用的强弱。

1.2.2.2 最低抑菌质量浓度(MIC)、最低杀菌质量浓度(MBC)的测定

各挥发性物质利用无水乙醇溶解，加5%吐温-80，使用振荡器振荡使乳化均匀，利用倍比稀释法确定最终质量浓度梯度为800.0、400.0、200.0、100.0、50.0、25.0、12.5 mg·L-1，参考张敏[8]的方法，测定各挥发性物质对3种供试细菌的MIC、MBC。以添加相同剂量无水乙醇、吐温的不含药培养基为空白对照。

2 结果与分析

2.1 红刺玫挥发物成分分析

SPME-GC-MS联用分析红刺玫叶片及花瓣挥发物质组成，获得红刺玫叶片与花朵的挥发物总离子色谱图(图1、图2)，经面积归一法测得各组分的质量分数(表1)。红刺玫花瓣挥发物共分离、鉴定出25种物质，占挥发物总质量分数的99.98%，花瓣挥发物主要成分有D-香茅醇(D-Citronellol)、苯乙醇(Phenylethyl Alcohol)、1R-α-蒎烯(1R-alpha-Pinene)，共占总质量分数的70.92%。其中D-香茅醇、苯乙醇均具有清甜的玫瑰样花香，构成了花朵香味的主要来源，并与其他成分一起赋予了红刺玫花浓郁而幽长的气味。

图1 红刺玫叶片挥发物总离子色谱图

花瓣的挥发物成分可划分为8类化合物(表2)，醇类物质3种，占总质量分数63.49%；烯类物质10种，占总质量分数27.72%；酯类物质3种，占总质量分数2.80%；芳香族化合物4种，占总质量分数2.35%；酚类物质1种，占总质量分数1.70%；醛类物质2种，占总质量分数1.37%；炔类物质1种，占总质量分数0.29%；吡啶类物质1种，占总质量分数0.26%。

红刺玫叶片挥发物共鉴定出10种化合物，占挥发物总质量分数的99.99%，主要成分有乙酸顺式-3-己烯酯(3-Hexen-1-ol,acetate,(Z)-)、1R-α-蒎烯(1R-alpha-Pinene)、罗勒烯(Ocimene)，占总质量分数75.16%。叶片挥发物成分可划分为5类化合物，烯类物质6种，占总质量分数50.78%；酯类物质1种，占总质量分数41.84%；烷烃类1种，占总质量分数2.84%；醇类1种，占总质量分数2.39%；酮类1种，占总质量分数2.14%(表2)。

图2 红刺玫花瓣挥发物总离子色谱图

序号挥发物成分中文名称英文名称分子式相对分子质量保留时间/min花瓣叶片化合物质量分数/%花瓣叶片12,4-已二烯2,4-Hexadiene,(E,E)-C6H1082―4.787―2.1121R-α-蒎烯1R-alpha-PineneC10H161366.4446.45813.4027.113β-蒎烯beta-PineneC10H161367.438―1.67―4香桧烯SabeneneC10H16136―7.452―2.915[3.6.6]三甲基-双环[3.1.1]庚-2-烯Bicyclo[3.1.1]hept-2-ene,3,6,6-trimethyl-C10H161367.739―0.31―6乙酸顺式-3-己烯酯3-Hexen-1-ol,acetate,(Z)-C8H14O2142―8.106―41.8471-甲基-2-异丙基苯Benzene,1-methyl-2-(1-methylethyl)-C10H141348.568―0.40―81-甲基-5-(1-甲基乙烯基)环己烯Cyclohexene,1-methyl-5-(1-methylethenyl)-C10H161368.667―0.67―9罗勒烯OcimeneC10H161368.8608.8691.726.21103-蒈烯3-CareneC10H161369.114―0.97―111-亚甲基-2-乙烯环戊烷1-Methylene-2-vinylcyclopentaneC8H12108―9.123―2.8412百里香酚ThymolC10H14O15010.395―1.70―13苯乙醇PhenylethylAlcoholC8H10O12210.847―15.62―143-丁基吡啶Pyridine,3-butyl-C9H13N13510.922―0.26―154,4,6,6-四甲基-双环[3.1.0]庚-2-烯Bicyclo[3.1.0]hex-2-ene,4,4,6,6-tetramethyl-C10H1613611.271―0.75―16香茅醛CitronellalC10H18O15411.901―1.16―17D-香茅醇D-CitronellolC10H20O15613.686―41.90183,4-二甲基-3-环己烯-1-甲醛3-Cyclohexen-1-carboxaldehyde,3,4-dimethyl-C9H14O13813.776―0.21―191,9-癸二炔1,9-DecadiyneC10H1413413.992―0.29―203,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇2,6-Octadien-1-ol,3,7-dimethyl-C10H18O15414.251―5.97―21乙酸苯乙酯Aceticacid,2-phenylethylesterC10H12O216414.331―1.31―22溴化香叶酯GeranylbromideC10H17Br21714.614―0.42―232,6-二甲基-2,6-辛二烯2,6-Octadiene,2,6-dimethyl-C10H1813816.224―6.14―243-甲基苯甲醇3-MethylbenzylalcoholC8H10O122―16.737―2.3925(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇乙酸酯2,6-Octadien-1-ol,3,7-dimethyl-,acetate,(Z)-C12H20O219616.789―1.07―261,2-二甲氧基-4-(2-丙烯基)苯Benzene,1,2-dimethoxy-4-(2-propenyl)-C11H14O217817.218―1.28―27白菖烯(+)-CalareneC15H2420418.45118.4510.538.2028[3aS-(3a..alpha..,3b.β.,4.β.,7..alpha..,7aS*)]-八1H-Cyclopenta[1,3]cyclopropa[1,2]benzene,octa-C15H24204―18.6160.29―氢-7-甲基-3-亚甲基-4-(1-甲基乙基)-1H-环戊烯hydro-7-methyl-3-methylene-4-(1-methyle-thyl)-,并[1,3]环丙基甲醛[1,2]苯[3aS-(3a.alpha.,3b.beta.,4.beta.,7.alpha.,7aS*)]-29(V1)-蛇麻烯Humulen-(v1)C15H24204―19.153―4.2430α-金合欢烯.alpha.-FarneseneC15H2420419.167―1.56―311,2,4-三丙基苯Benzene,1,2,4-tripropyl-C15H2420422.341―0.38―32异长叶烯酮Isolongifolen-5-oneC15H22O218―23.341―2.14

表2 红刺玫叶片及花瓣挥发物成分不同种类质量分数所占百分比

注：“―”表示无此种物质。

红刺玫花瓣与叶片的挥发性成分及质量分数都存在显著的差异，醇类物质构成了花瓣的主要挥发性成分，烯类物质构成了叶片的主要挥发性成分。叶片与花瓣还有共同的成分，即1R-α-蒎烯、罗勒烯、白菖烯，但在质量分数上存在显著差异，其中1R-α-蒎烯无论在花瓣中还是叶片的挥发物中，均为主要成分。

花朵与叶片挥发物中的β-蒎烯、α-金合欢烯、1R-α-蒎烯、罗勒烯、百里香酚、D-香茅醇等物质为萜烯类化合物，具有较强的生物活性，可在保健型园林、康复园林中广泛使用，营造益于人类身心健康的环境。此外，红刺玫花还具有良好的食用价值，相关典籍中记录其具有清暑热、化湿浊、顺气和胃之效。挥发物其余成分的活性，有待于进一步研究。

2.2 不同挥发物成分抑菌效果

4种挥发性成分对3种供试细菌的抑菌试验结果表明，4种挥发物质对供试菌均表现出一定的抑制作用(表3)，罗勒烯、D-香茅醇对金黄色葡萄球菌抑制作用最强(均为极敏)；β-蒎烯、D-香茅醇对枯草芽孢杆菌、D-香茅醇对大肠杆菌抑制作用较强(均为高敏)；罗勒烯与3-蒈烯对大肠杆菌、3-蒈烯对金黄色葡萄球菌与枯草芽孢杆菌、罗勒烯对枯草芽孢杆菌抑制作用明显(中敏)；β-蒎烯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抑制不显著(低敏)。

表3 不同挥发物成分抑菌效果比较

注：表中数据为平均值±标准差；药物敏感试验判定标准为抑菌圈直径(D)D>20 mm为极敏；15 mm

2.3 MIC、MBC测定

不同质量浓度的挥发性物质，对供试菌表现出不同程度的抑制。β-蒎烯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的最低抑菌质量浓度(MIC)分别为800.0、800.0、50.0 mg·L-1，取出培养物在无药剂培养基中继续培养未发现有菌落长出，经判断，β-蒎烯对供试的3种细菌的最低杀菌质量浓度(MBC)分别为800.0、800.0、50.0 mg·L-1；罗勒烯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的最低抑菌质量浓度(MIC)分别为100.0、12.5、100.0 mg·L-1，最低杀菌质量浓度(MBC)分别为100.0、25.0、100.0 mg·L-1；D-香茅醇对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的最低抑菌质量浓度(MIC)分别为50.0、12.5、50.0 mg·L-1，最低杀菌质量浓度(MBC)分别为50.0、12.5、50.0 mg·L-1；3-蒈烯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的最低抑菌质量浓度(MIC)分别为100.0、100.0、200.0 mg·L-1，最低杀菌质量浓度(MBC)分别为100.0、100.0、200.0 mg·L-1。

试验表明，罗勒烯、D-香茅醇对金黄色葡萄球菌抑制作用最强，质量浓度分别为25.0、12.5 mg·L-1时即可完全抑制菌体的生长。

3 结束语

罗勒烯、D-香茅醇等成分是红刺玫花、叶挥发物质中的主要成分，且对3种致病菌又表现出了较高的抑制、杀灭作用，因此，红刺玫在生长期内能够有效实现降低空气细菌质量浓度、提升空气质量、营造宜人环境的作用。此类植物在园林中的合理使用，能够充分发挥植物自身对空气中致病菌的抑制、杀灭作用，实现抑菌型功能景观的营造。

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Composition and Antibacterial Effect of Volatile Organic Compounds ofRosamultifloravar.cathayensis//

Guo Ajun, Li Limin

(Beihua University, Jilin 132013, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University，2016,44(11)：81-84.

SPME; Gas chromatography; Mass spectrometry;Rosamultifloravar.cathayensis; Volatile organic compounds; Antibacterial effect

1)国家自然科学基金支撑项目(31400608)、博士启动基金支撑项目(202100031)。

郭阿君，女，1979年3月生，北华大学林学院，副教授。E-mail:guoajun@163.com。

2016年5月7日。

Q946.8

责任编辑：任 俐。