野扇花香气成分初步分析

薛 建， 敬洪霞， 孙 清， 杜红梅*

(1.上海交通大学 农业与生物学院， 上海 200240； 2.上海市闵行区三农综合服务中心， 上海 201109)

野扇花(Sarcococcaruscifolia)别名清香桂，黄杨科(Buxaceae)野扇花属常绿小灌木，矮总状花序，花小，白色，极为芳香，果实为红色球形，有较强的耐荫能力[1]，是极好的野生观赏植物[2]。目前关于野扇花的研究主要集中在药用价值[3]、栽培和繁殖方法等[4-6]。近年来，芳香植物在芳香植物专类园、植物保健绿地、盲人园及生态观光园中得到广泛应用[7]。分析芳香植物中香味物质成分是芳香植物应用的前提条件。传统的香花，如木樨(Osmanthusfragrans)[8]、玫瑰(Rosarugosa)[9]、兰花(Cymbidiumssp)[10]及百合(Liliumssp)[11]中芳香成分的研究已有报导，而关于野扇花香气成分研究尚未见报道。如何完整保留花香的原始成分是花香检测的重要问题。固相微萃取(Solid Phase Micro-extraction, SPME)是波兰学者Pawliszyn于1989年首次提出的一种样品前处理和富集技术[12]，顶空固相微萃取(Headspace Solid Phase Micro-extraction，HSPME)是固相微萃取技术的3种萃取模式(直接固相微萃取、膜保护固相微萃取和顶空固相微萃取)之一，是一种集吸附、浓缩、解吸、进样功能于一体，无有机溶剂、环境友好、易于实现自动进样的新型样品前处理技术，是目前花香活体检测的重要技术，可以收集到一定时间内单朵花释放的全部香气成分。气相色谱法(Gas Chromatography，GC)和质谱(Mass Spectrum，MS)分别具有高分辨率、高灵敏度的特点，两者联用后可有效测定复杂挥发性物质成分。将HSPME与GC-MS技术联用，能有效执行对样品的萃取、分离、定性及定量分析的研究，目前该技术不仅在食品、化工及环境等领域被广泛应用，在植物领域尤其是花香测定研究[10, 13-14]中也多采用该方式。为加快野扇花芳香成分的利用和野扇花在园林中的推广，研究采用HSPME与GC-MS相结合方法进行野扇花香气成分的分析，以期为野扇花的推广利用提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料

1.1.1植物材料试验材料为野扇花盛花初期的花朵。花朵采自上海辰山植物园，选用人工种植的生长状态基本一致的野扇花植株。采集日期为2017年3月中旬。

1.1.2仪器7890-5975型气相色谱-质谱联用仪(美国安捷伦公司)。

1.2研究方法

1.2.1样品制备清晨露水褪去后采集长势一致、刚刚盛开花朵装入25 mL顶空采样瓶中，重复4次。装瓶后立即送回实验室测定。插入50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取纤维头，于40℃温度下震荡15 min，萃取30 min，震荡速度250 r/min。解析时间4 min。

1.2.2GC-MS条件样品用气相色谱-质谱联用仪进行分析。色谱柱为DB-wax (30.0 m× 250 μm× 0.25 μm)。进样口温度260℃，不分流进样。载气为氦气(99.999%)，流量为1 mL/min。初始温度为40℃，保持5 min，然后以5℃/min的速率升温至250°C，保持5 min。离子源温度为230℃；四极杆温度为150℃。电子碰撞电离电压70 eV，质谱全扫描范围20～400。GC-MS循环时间57 min。

1.3数据处理

采用峰面积归一化法确定不同成分的相对含量，通过保留时间和质谱数据与NIST2011质谱图检索系统比较进行成分鉴定。采用Excel 2007和SPSS进行相关的数据处理和分析。野扇花挥发性成分的色谱信息经NIST2011谱库检索和分析，同时排除前期的部分空气和硅烷化杂质，计算各化合物成分的相对百分含量。以相对含量大于1%的主要挥发性物质总含量计为100%，计算各主要挥发性物质的比例。

2结果与分析

2.1野扇花主要挥发性物质的成分

经过气相色谱分离后，得到总离子流色谱图(图1)，在其中发现32个峰。检测出19种相对百分含量大于1%的化合物(表1)，占挥发性物质总峰面积的80.47%。其中，苯乙醇含量最高(22.94%)，正己烷次之(9.76%)，吲哚、乙醇、3-甲基呋喃、罗勒烯、丙酮和2,4-己二烯的相对百分含量分别为7.90%、6.13%、5.87%、3.95%、3.34%和3.23%，推测这8种挥发性物质是野扇花挥发性物质的主要组成成分。2-正丙基-1-庚醇、乙酸乙酯检测出的相对百分含量也大于2%，其余8种挥发性物质即乙酸苯乙基酯、甲醇、庚醇、戊烷、戊基-环丙烷、丁酮、芳樟醇和甲苯的相对百分含量均在1%～2%。其中具有清香、果香香气[15]的苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯和芳樟醇可能为野扇花的关键致香成分。

图1野扇花香气成分总离子流色谱图

Fig.1 Total ion chromatogram of aromatic components inS.ruscifolia

表1野扇花挥发性物质中相对含量>1%的成分及相对含量

2.2野扇花主要挥发性物质的种类构成

从图2看出，野扇花的主要挥发性物质(相对含量大于1%)可分为8类，包括烷烃类4种、烯烃类2种、芳香烃类1种、醇类6种、酮类2种、酯类2种、呋喃类1种和其他类1种。 醇类物质(6种)含量最多，相对含量为43.73%；烷烃类次之，相对含量为19.01%。由于醇类与烷烃类的不饱和度均为零，均属饱和化合物，故饱和化合物的总含量为62.74%，明显高于不饱和化合物的总含量。

图2野扇花挥发性物质的种类及相对含量

Fig.2 Kind and relative content of volatile components inS.ruscifolia

3结论与讨论

采用HSPME-GC-MS技术对野扇花主要挥发性成分进行测定，共检测出19种相对含量大于1%的物质，其中苯乙醇、正己烷、吲哚、乙醇、3-甲基呋喃、罗勒烯为野扇花的主要挥发性物质成分。苯乙醇的相对含量为22.94%，远高于其余挥发性物质，可能是野扇花最重要的致香成分。野扇花的挥发性物质成分与一些常见的芳香型花卉的挥发性物质成分组成有明显的差别，桂花以β-紫罗酮和β-芳樟醇为主要挥发性物质成分和关键致香成分[8]，栀子花(Gardeniajasminoides)在开放过程中其挥发性物质成分主要为罗勒烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇丙酸酯和α-法呢烯[16]，淡香型百合挥发性物质中以2-乙基-1-己醇、乙苯和邻二甲苯为主，浓香型百合则以β-罗勒烯和芳樟醇为主[11]。

野扇花中含量最高的挥发性物质为苯乙醇，而苯乙醇在很多芳香型花卉中的含量都较低或未检测出，但在玫瑰挥发性物质成分中苯乙醇含量显著高于其他物质，为玫瑰的主要香气成分[9]。苯乙醇最初作为玫瑰花中特征性香气化合物成分被发现[17]，由于其具有淡雅、持久的玫瑰花香而被广泛应用于精油、食品、化妆品及烟草中。目前市场中的苯乙醇以化学合成为主，天然苯乙醇主要是在玫瑰花中提取，但玫瑰花产量有限且成本较高，导致目前市场上天然苯乙醇价格高昂，但相对于价格低廉的合成苯乙醇，人们更倾向于天然苯乙醇的感官舒适度和使用安全性[18]。近年来也报道了多个关于通过转基因技术实现苯乙醇的微生物合成的研究。

L-苯丙氨酸是苯乙醇合成的重要前体[18-19]。L-苯丙氨酸在植物体内合成苯乙醇的路径主要有3种，即苯乙醛-CYP79家族酶途径、苯乙胺-芳香族氨基酸脱羧酶途径及苯乙醛-芳香族氨基脱酸酶途径(玫瑰花中苯乙醇就是通过该途径合成的)。野扇花花瓣中检测到苯乙醇的相对百分含量高达22.94%，全开期的玫瑰中苯乙醇在6月和7月的相对百分含量分别为16.41%和25.85%，半开期时分别为13.55%和22.87%[9]。同作为苯乙醇主要提取原料的玫瑰相比，野扇花的花朵更为繁密，且植株耐干旱、耐荫、耐瘠薄，在我国西南石漠化地区生长良好[20]，是极有开发前景的苯乙醇提取原材料。关于环境及栽培条件对野扇花中苯乙醇含量的影响，以及野扇花中苯乙醇的分离和提纯方法，还有待进一步分析。

近年来芳香保健园设计成为一大热点，这种景观营造对芳香植物的选择有较高要求[21]。野扇花挥发性物质成分中苯乙醇、罗勒烯和芳樟醇等物质均证实具有药理作用，其中罗勒烯单萜类化合物在预防和治疗癌症方面有一定的作用[22]，小鼠抗抑郁实验也证明罗勒烯能有效减轻小鼠抑郁性状[23]。芳樟醇物质具有镇痛、镇静催眠、抗焦虑及抗肿瘤等诸多药理活性[24]。苯乙醇作为玫瑰精油的两大主要香气成分之一，其清新、香甜的气味有很好的镇静和安抚功效，同时具有消炎及抗菌作用[17]。关于野扇花在芳香保健园林中的应用目前未见报导，芳香植物以喜光性植物为主，而野扇花耐阴性强，因此，可将野扇花应用于芳香保健园建设，一方面可以提升保健园林的功效，另一方面，对于丰富芳香保健园的植物多样性，也将发挥重要的作用。