不同施肥种类对桂花精油成分的影响

邹晶晶　曾祥玲　杨洁

摘要：为了给通过改进农业栽培措施提高桂花精油产量提供科学依据，采用复合肥、磷肥、饼肥对“波叶银桂”（Osmanthus fragrans ‘Boye Yingui）进行施肥处理，以施肥和未施肥处理的桂花为原料，采用同时蒸馏萃取法提取桂花精油，结合气质联用法分析桂花精油的物质成分。结果表明，施肥处理降低了桂花精油中的物质种类，施用复合肥、磷肥和饼肥的桂花精油分别检测出了57、41、54种成分，而不施肥处理检测出了72种成分。此外，施肥处理对桂花精油各成分的相对含量也产生了明显影响。3种施肥处理显著降低了桂花精油中醇类、酯类、醛类物质的含量；而复合肥、饼肥显著提高了对桂花香味有重要贡献的酮类物质的含量，分别为1805%、2906%；未施肥的桂花精油中酮类物质含量仅为623%。复合肥、饼肥处理的桂花精油中烃类物质相对含量较高；磷肥处理的桂花精油中酸类物质相对含量较高。表明施肥对桂花精油成分和相对含量都有较大影响，不同种类肥料的影响效果也不同。

关键词：桂花；施肥处理；同时蒸馏萃取；精油

中图分类号： S6851306文献标志码：

文章编号：1002-1302（2017）16-0161-07

收稿日期：2016-12-22

基金项目：湖北省教育厅科学技术研究（编号：Q20162805）；湖北科技学院博士启动基金（编号：BK1429）。

作者简介：邹晶晶（1985—），女，湖北武汉人，博士，讲师，主要研究方向为园林观赏植物栽培、采后生理及分子生物学。E-mail：xingxingzou@163com。

通信作者：陈洪国，教授，硕士生导师，主要研究方向为园艺栽培及采后生理。E-mail：573270235@qqcom。

桂花（Osmanthus fragrans Lour）为木犀科木樨属常绿阔叶灌木或小乔木。作为我国十大传统名花之一和重要的香花源经济植物，广泛应用于园林绿化和食品、化妆品行业[1-2]。桂花精油在市场上享有“液体黄金”的称号，需求量大，但品质和得率低一直是限制其产业发展的重要因素。前人在精油提取方法和品种间香气成分比较方面进行了大量研究，以期通过提取工艺的改进和优良品种的选育提高桂花精油品质和得率。但是，通过改进农业栽培措施改善桂花精油品质和得率的研究还未曾报道。有研究表明，栽培措施可以改善烟叶、茶叶的口感和果实的风味[6-8]。因此，本研究通过施复合肥、饼肥、磷肥处理，以不施肥处理为对照，研究施肥及不同种类肥料对桂花精油成分的影响，以期为通过农业栽培手段改善桂花精油品质和得率提供科学依据。

1材料与方法

11试验材料

本试验材料取自湖北科技学院校园内生长健壮的咸宁市主栽桂花品种波叶银桂（Osmanthus fragrans ‘Boye Yingui）植株。将4组树龄相同、其他栽培条件一致的桂花树，于2013年5月一次性施肥，至2013年9月开花时取样。第1组单株施复合肥4 kg，其中尿素05 kg，过磷酸钙3 kg，氯化钾05 kg；第2组单株施用菜籽饼25 kg；第3组单株施用过磷酸钙25 kg，以不施肥作为对照。每组处理取5株桂花，取其平均值，3次重复。

12试验仪器及设备

同时蒸馏萃取仪，北京市朝龍玻璃仪器厂；SHZ-D（Ⅲ）型循环水式真空泵，巩义市英峪予华仪器厂；RE-52A型旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂；Sartorius BP221S电子天平，Sartorius公司；HWSY21-K4C型电热恒温水浴锅，北京市长凤仪器仪表公司；粉碎机，北京环亚天元机械技术有限公司；Thermo DSQⅡ单四极杆气相色谱-质谱联用仪，Thermo Fisher Scientific公司，美国；圆底烧瓶、干燥器等，北京市玻璃仪器厂；30、40、60、80目筛，浙江上虞市胜飞试验机械厂。

13试验方法

131桂花精油的提取

分别准确称取复合肥、饼肥、磷肥、无肥处理的新鲜盛花期桂花20 g放入圆底烧瓶中，用 500 mL 蒸馏水混合均匀，接在同时蒸馏萃取仪的一端。称取一定量的石油醚溶剂加入50 mL圆底烧瓶中，接在同时蒸馏萃取仪的另一端，对装有物料和蒸馏水的圆底烧瓶加热，温度保持在105 ℃。把装有溶剂的圆底烧瓶一端放入恒温槽中，温度保持在55 ℃，两端同时沸腾，进行同时蒸馏萃取。

132精油的浓缩

将装有石油醚的圆底烧瓶放入-10 ℃的冰箱中冷冻除去水分，石油醚部分用旋转蒸发除去，得到桂花精油。将不同处理下的桂花精油于华中农业大学园艺林学学院Thermo DSQⅡ单四极杆气相色谱-质谱联用仪进行分析。

133GC-MS测定条件

GC-MS测定条件，参考蔡璇等的条件和方法[3]进行。

134数据处理

数据的表示方式为3次测量的“平均值+标准误”，数据处理方式参考蔡璇等的方法[3]进行。

2结果与分析

21不同施肥种类的桂花总离子流色谱

将不同处理下桂花芳香成分的总离子流色谱图信息经计算机谱库检索及分析，扣除空气本底杂质，得到桂花精油挥发物主要成分种类。结果表明，施复合肥的桂花精油中共鉴定出了57种化合物（图1），施饼肥的桂花精油中共鉴定出了41种化合物（图2），施磷肥处理的桂花精油中鉴定出54种化合物（图3），不施肥处理的桂花精油中鉴定出72种化合物（图4）。结果表明，在相同试验条件下，3种施肥处理的桂花精油主要成分及相对含量都发生了一定的变化。

22不同施肥种类的桂花香气成分分析

采用计算机软件和人工解析各峰相应的质谱图，根据总离子流色谱峰的峰面积法计算各香气组分的相对质量分数，鉴定出的化合物种类及其相对含量结果见表1。

不施肥处理的桂花共鉴定出了72种化合物，在这些组成香[CM（25]气成分的化合物中，相对含量最高的是p-二氧己环-2，[CM）]

3-二醇，达235%；其次是4-（2，6，6-三甲基-2-环己烯基）-3-丁烯-2-醇，其相对含量为702%；再次是2，6，10，10-四甲基-1-氧杂螺-[45]癸-6-烯和壬醛，其相对含量分别为680%、605%。施用复合肥处理的金桂共鉴定出了57种化合物。其主要成分是4-[2，6，6-三甲基-1-环己烯基]-2-丁酮，相对含量达1008%；以及反-氧化芳樟醇，相对含量为999%；其次是2，6，10，10-四甲基-1-氧杂螺-[45]癸-6-烯，其相对含量为624%。施用饼肥处理的桂花共鉴定出了41种化合物，其主要成分为4-[2，6，6-三甲基-1-环己烯基]-2-丁酮，其相对含量为2191%；其次是壬醛和6-四氢苯基-2-2，6-三甲基-二氢-吡喃-3-醇，其相对含量分别为585%、569%。施用磷肥处理的桂花共鉴定出了54种化合物，其主要成分为反-氧化芳樟醇、p-二氧己环-2，3-二醇，其相对含量分别为 593%、561%；其次是2，2-二甲基-3-（2-甲基-1-丙烯基）-环丙甲醇，其相对含量为415%；再次是4-（2，6，6-三甲基-2-环己烯基）-3-丁烯-2-醇，其相对含量为316%。

由此可见，3种施肥处理都显著降低了桂花精油中p-二氧己环-2，3-二醇、4-（2，6，6-三甲基-2-环己烯基）-3-丁烯-2-醇的含量。施用复合肥和磷肥处理显著提高了桂花精油中反-氧化芳樟醇的含量；磷肥处理显著提高了桂花精油中其他3个处理都未出现的物质2，2-二甲基-3-（2-甲基-1-丙烯基）-环丙甲醇（415%）的含量；饼肥、磷肥处理显著降低了2，6，10，10-四甲基-1-氧杂螺-[45]癸-6-烯的含量。此外，在施用复合肥和饼肥处理条件下，桂花精油中4-（2，6，6-三甲基-1-环己烯基）-2-丁酮的含量分别为1008%、2129%，而不施肥处理中该物质相对含量仅为203%。

23不同施肥种类对桂花香气成分的影响

通过桂花挥发性成分分析可以看出，在相同的试验条件下，施用复合肥、饼肥、磷肥、不施肥4种处理桂花的香气成分发生了变化（表2）。

从表2可以看出，不施肥处理的桂花鉴定出来的72种成分，分别是醇类、烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等）、酮类、酯类、酸类、醛类和其他物质。其中，醇类物质20种，相对含量在所有物质中最高，达5242%；烃类物质16种，相对含量占1177%；酮类物质13种，相对含量占623%，其中紫罗兰酮类物质相对含量为117%；酯类物质有8种，相对含量占 639%；酸类物质3种，相对含量占069%；醛類物质9种，相对含量占1122%；其他物质有3种，相对含量占055%。烃类物质中，烯烃有4种，相对含量为718%；烷烃有5种，相对含量为251%；芳香烃有6种，相对含量为194%；炔烃有1种，相对含量为015%。

注：同行数据后不同小写字母表示差异显著（P<005）。

施用复合肥处理的桂花鉴定出来的57种成分，醇类物质19种，相对含量为2330%；烃类物质14种，相对含量为 1285%；酮类物质9种，相对含量为1805%，其中紫罗兰酮类物质相对含量为482%；酯类物质7种，相对含量为 179%；酸类物质1种，相对含量为020%；醛类物质4种，相对含量为657%；其他物质有3种，相对含量占057%。烃类物质中，烯烃有7种，相对含量为830%；烷烃有4种，相对含量为366%；芳香烃有2种，相对含量为063%；炔烃有1种，相对含量为027%。

施用饼肥处理的桂花鉴定出来的41种成分，醇类物质14种，相对含量为1637%；烃类物质12种，相对含量为 487%；酮类物质8种，相对含量为2906%，其中紫罗兰酮类物质相对含量为534%；酯类物质有2种，相对含量为 112%；醛类物质3种，相对含量为637%；其他物质有2种，相对含量为047%。烃类物质中，烯烃有5种，相对含量为151%；烷烃有5种，相对含量为202%；芳香烃有2种，相对含量为134%。

施用磷肥处理的桂花鉴定出来54种成分，其中醇类物质16种，含量为2249%；烃类物质13种，含量为382%；酮类物质12种，含量为473%，其中紫罗兰酮类物质相对含量为159%；酯类物质3种，含量为05%；酸类物质2种，含量为121%；醛类物质5种，相对含量为071%；其他物质有3种，含量为039%。烃类物质中，烯烃有4种，相对含量为 202%；烷烃有6种，相对含量为152%；芳香烃有3种，相对含量为029%。

3讨论与结论

桂花作为我国十大传统名花和特有香花经济树种，除了在园林造景中应用广泛外，在深加工产业中也备受关注。桂花中含有大量的维生素和人体必需氨基酸、多种微量元素和黄酮类物质，有百花营养之王的美誉，常用于制作桂花糕点、蜜饯、桂花香茶及其他各种食品。此外，桂花浸膏和精油是我国的特产，目前，天然的桂花香精产品在国际上十分畅销，桂花浸膏价格在4元/g，而桂花精油更是价格不菲，价格高达10元/g。桂花精油对疲劳、头痛等都有一定减缓功效，是极佳的情绪振奋剂，因此，在市场上享有液体黄金称号，产品出口供不应求[9-10]。然而，制约桂花深加工产业发展的一个重要问题即桂花精油提取率低，一般在01%左右。

前人对桂花精油提取进行了大量研究，比较不同提取方法对桂花精油成分及提取效率的影响[4，11]，探索不同桂花品种间的精油成分差异[12-13]，分析桂花不同开花时期释放的芳香物质成分和含量上的差异[14-15]，希望通过优化提取方法和工艺、筛选优良桂花品种来提高桂花精油品质和得率。通过施肥等农业栽培措施来改善桂花精油品质和得率的研究还未见报道。

本研究使用同时蒸馏萃取-气质联用法，提取和分析不同施肥处理的桂花精油成分，该方法有利于减少试验步骤，缩短分析时间，对多数芳香化合物精油提取有较高的得率[11]。本研究结果，施肥处理显著降低了桂花精油中的物质种类，施用复合肥、磷肥、饼肥的桂花精油分别检测出57、41、54种成分，而不施肥处理检测出72种成分，这可能与肥料中营养元素的种类和含量影响前体物向芳香成分的转化有关[16]。施肥处理对桂花精油各成分的相对含量影响明显。3种施肥处理显著降低了醇类、酯类、醛类物质的相对含量，而施用复合肥、饼肥处理显著提高了桂花香味有重要贡献的酮类物质的相对含量，施用复合肥、饼肥处理的桂花精油中酮类物质相对含量分别为1805%、2906%；而未施肥的桂花精油中酮类物质相对含量仅为623%。前人研究表明，桂花中芳樟醇及其氧化物和紫罗兰酮类物质是其挥发性油中的重要香气成分[17-18]。本研究结果，施用复合肥使桂花精油中重要的挥发性成分芳樟醇及其氧化物相对含量为1172%，为不施肥处理中该成分相对含量的18倍；施用复合肥、饼肥、磷肥处理使桂花精油中紫罗兰酮类物质相对含量分别为482%、534%、159%，而不施肥处理中该成分相对含量为117%，表明施肥处理后的桂花香气更加甜润馥郁。

本研究结果，施用饼肥、磷肥、复合肥处理的桂花精油中烃类物质分别为487%、382%、1285%，施用复合肥处理相对含量较高；磷肥处理的桂花精油中酸类物质的相对含量最高，为121%；复合肥处理显著提高了桂花精油中反式氧化芳樟醇的含量，为999%。表明施肥对桂花精油的成分和含量都有很大的影响，并且不同种类的肥料影响的效果也不同。相关研究报道，不同施肥处理能造成萝卜风味种类及数量的变化[16]；改变施肥措施能改善烟叶香气，有机肥处理明显增加了烟叶中2-呋喃甲醛、苯乙醛等10种物质的含量[19]。综上所述，本研究首次提出，通过施肥措施可改变桂花的精油成分，为进一步通过改进农业栽培措施提高桂花精油产量提供了科学依据。

[HS23]参考文献：

蔡璇，苏蘩，金荷仙，等 四季桂花瓣色素的初步鉴定与提取方法[J] 浙江农林大学学报，2010，27（4）：559-564

王振启，陈洪国 咸宁桂花品种分类调查研究[J] 北方园艺，2012（17）：101-105

[3]Cai X，Mai R Z，Zou J J，et al Analysis of aroma-active compounds in three sweet osmanthus （Osmanthus fragrans） cultivars by GC-olfactometry and GC-MS[J] Journal of Zhejiang University- Science B，2014，15（7）：638-648

[4]李發芳，胡西亮 不同提取方法对桂花精油品质的影响[J] 氨基酸和生物资源，2012，34（2）：59-62

[5]孙宝军 中国部分桂花品种芳香成分研究[D] 郑州：河南大学，2011

[6]李吉进，张青，邹国元，等 施肥对番茄风味成分影响的GC-MS分析[J] 中国农学通报，2009，25（24）：244-248

[7]刘心泽，王庆 施肥对烟叶香气品质的影响[J] 南方农业，2008，2（6）：20-22

[8]赵和涛，游小清，黄建琴，等 茶园施肥对祁门红茶香气品质的影响[J] 茶叶科学，1996（2）：105-110

[9]陈洪国，汪华 我国桂花资源的研究和利用及咸宁桂花发展现状[J] 咸宁学院学报，2004，24（3）：116-118

[10]原玲芳 桂花精油缓释型香水及抗龋齿含片的研制[D] 武汉：华中科技大学，2013

[11]张坚 桂花精油的提取与成分分析的研究[D] 杭州：浙江工业大学，2006

[12]陈虹霞，王成章，孙燕 不同品种桂花挥发油成分的GC-MS分析[J] 生物质化学工程，2012，46（4）：37-41

[13]胡春弟，梁逸曾，曾茂茂，等 不同品种桂花挥发油成分的分析研究[J] 化学试剂，2010，32（3）：231-234

[14]Wang L M，Li M T，Jin W W，et al Variations in the components of Osmanthus fragrans Lour essential oil at different stages of flowering[J] Food Chemistry，2009，114（1）：233-236

[15]李祖光，曹慧，朱国华，等 三种桂花在不同开花期头香成分的研究[J] 林产化学与工业，2008，28（3）：75-80

[16]王萍，魏珉，刘贤娴，等 不同施肥处理对萝卜风味物质影响的GC-MS分析[J] 山东农业科学，2014，46（9）：74-77

[17]Deng C H，Song G X，Hu Y Application of HS-SPME and GC-MS to characterization of volatile compounds emitted from Osmanthus flowers[J] Annali di Chimica，2004，94（12）：921-927

[18]曹慧，李祖光，沈德隆 桂花品种香气成分的GC/MS指纹图谱研究[J] 园艺学报，2009，36（3）：391-398

[19]王瑞新，马常力，韩锦峰，等 烤烟香气物质及不同施肥类型对其主要成分的影响[J] 河南农业大学学报，1990，24（2）：159-164