贵州春兰花朵与花苞的挥发性成分及含量

2021-12-16晋宇轩杜致辉许红娟陈之林

贵州农业科学 2021年11期

晋宇轩，杜致辉，杨澜，许红娟，陈之林

(贵州省农业科学院园艺研究所，贵州贵阳 550006)

0 引言

【研究意义】春兰(Cymbidiumgoeringii)是兰科(Orchidaceae)兰属(Cymbidium)多年生地生类草本植物，又称朵朵香、扑地兰和兰草等[1]，原产于中国，广泛分布于我国亚热带地区的18个省(市)[2]，主要生长于湿润或多石山坡、林缘、灌丛草坡和林中空地等。其是我国兰属植物中分布最广、资源最丰富、选育品种最多的种类之一[3]，栽培与观赏历史悠久。春兰的花期多在1-3月，开花时其香味清新，具有解郁提神作用，因此其观赏价值和经济价值较高[4]。贵州省地貌复杂，气候多样，为兰科植物的生长繁衍提供了有利条件，孕育了丰富的野生资源，是我国兰科植物的分布中心之一，尤其是贵州春兰以品质好、色彩艳、花香幽和变异多而著称[5]。花香是观赏植物最重要的观赏性状之一，来源于植物体内具有挥发性的化合物，不仅参与植物体内各种次生代谢，还有利于抵御外来生物入侵及各种生物和非生物胁迫[6]。探明贵州春兰挥发性物质的主要花香成分，对贵州春兰起源的鉴定及其花香特征的进一步研究和应用具有重要意义。【前人研究进展】国内外已有关于春兰花朵挥发性成分的研究报道，OMATA等[7]报道，在春兰栽培品种 Songmei中检测出挥发性成分52种，主要成分为橙花叔醇(63.9%)、茉莉酸甲酯(4.3%)和戊烷(2.5%)等。魏丹等[8]研究表明，浙江春兰鲜花活体的香气成分主要为萜烯类和烷烃类，主要花香物质为α-芹子烯、十二烷和5-丁基-56(5H)-亚胺基-2,4(1H,3H)-嘧啶二酮。彭红明[9]研究发现，河南产春兰花朵在50℃温度下萃取得到的挥发性成分主要为萜烯类和烷烃类，含量较高的为(Z,E)-α-金合欢烯、棕榈酸、甲氧基苯基肟、杜松烯和雪松烯等。陈君梅等[10]研究发现，秦岭南麓地区春兰的主要挥发性成分为3-乙基-2-甲基-1,3-己二烯、(E)-2-辛烯醛和2-壬烯醛，主要香味成分为顺式-à-香柑油烯、(E)-香叶基丙酮、金合欢醇和橙花叔醇，其香味成分含量较低，表现为无香或淡香。周雅莲[11]报道，江西产春兰的挥发性成分以醇类化合物为主，苯甲醇和橙花叔醇相对含量较高。方永杰等[12]对贵州春兰花香气成分进行鉴定，共鉴定出14种香气成分，主要为烷烃类、醇类、醛类、酮酯类和烯类，橙花叔醇、β-金合欢烯、1,9-癸二炔、(E,E)-α-金合欢烯为主要成分。【研究切入点】目前，鲜见关于贵州春兰花朵花苞的挥发性成分的研究报道。为此，以贵州春兰盛花期的花朵花苞为研究对象，采用顶空固相微萃取法(Solid-Phase Microextraction,SPME)结合GC-MS方法，分析其挥发性成分的组成及含量差异。【拟解决的关键问题】探明贵州不同产地春兰花朵花苞的特征香气成分，为春兰花香的进一步研究与应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 春兰贵州春兰是从贵州收集的原生种，由贵州省农业科学院园艺研究所花卉科研室收集保育，具有典型的兰花幽香气味。取材于春季盛花期，选取状态良好的健壮无病虫害植株的花朵与花苞。

1.1.2 仪器 6890N-5975B气相色谱-质谱联用仪，Agilent公司生产；固相微萃取针(100 μL PDMS 萃取纤维头)，美国SUPELCO公司生产。

1.2 方法

采用顶空固相微萃法(SPME)以及气相-质谱(GC-MS)联用技术检测贵州春兰盛花期花朵与花苞的挥发性成分。称取适量样品置于顶空瓶中密封，置于80℃水浴中平衡30 min，用固相微萃取针萃取30 min，待萃取结束后，萃取针在进样口解吸5 min；色谱柱为HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，分流比为不分流，载气流速1.0 mL/min，进样口温度250℃；升温程序：起始温度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；质谱条件：EI能量源，离子源温度为230℃，四级杆温度为180℃，扫描方式为Full Scan；采集到的质谱图利用NIST谱库进行检索，鉴定样品中的挥发性成分，并利用面积归一化法分析各成分的相对含量。

1.3 数据处理

采用Excel 2010对数据进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 花苞的主要香气成分及含量

从表1可知，贵州春兰的花苞共检测到挥发性成分43种，含量为0.28%～24.11%，其中，3-Ethyl-2-methyl-1,3-hexadiene、丙位壬内酯/椰子醛、N-Benzyl-N-ethyl-p-isopropylbenzamide、反-2-十二烯醛和反,反-2,4-癸二烯醛的相对含量较高，分别为24.11%、14.13%、12.14%、7.29%和5.69%；6-十四烷酮的含量最低，为0.28%。43种挥发性成分可分为烃类(5种)、酯类(7种)、其他(5种)、醛类(8种)、酮类(6种)、萜烯类(3种)、醇类(5种)、酸类(2种)和酚类(2种)共计9类，各类成分的含量为1.85%～27.63%，其中，烃类含量最高，为27.63%；酯类其次，为20.48%；酚类最低，为1.85%。含量较高的香气成分有丙位壬内酯/椰子醛、反,反-2,4-癸二烯醛和苯甲醇，带有不同的果香。花香的主要成分是萜烯类物质，包括反-2,4-癸二烯醛、(E)-2-庚烯醛和2-十一烯醛3种，其含量较低，分别为5.69%、0.95%和0.73%。

表1 贵州春兰花苞的主要香气成分及相对含量

2.2 花朵的主要香气成分及含量

从表2可知，贵州春兰的花朵共检测到挥发性成分47种，含量为0.48%～13.68%，其中，橙花叔醇、(2-甲基-2-丙烯-1-基)琥珀酸酐和愈创奥的相对含量较高，分别为13.68%、10.68%和8.64%；反,反-2,4-壬二烯醛和庚酸的含量最低，为0.48%。47种挥发性成分可分为萜烯类(14种)、酯类(7种)、烃类(5种)、其他(7种)、醇类(5种)、醛类(4种)、酸类(2种)、酮类(2种)和酚类(1种)共计9类，各类成分的含量为0.58%～35.04%，其中，萜烯类的含量最高，为35.04%；酯类其次，为19.33%；酚类最低，为0.58%。花香的主要成分是萜烯类物质，其中橙花叔醇、7,7-Dimethyl-2-methylene-Bicyclo[2.2.1]heptane、反-2-辛烯醛、里哪醇和香叶基丙酮含量相对较高，分别为13.68%、5.86%、3.08%、1.93%和1.87%。

表2 贵州春兰花朵的主要香气成分及相对含量

2.3 花苞与花朵挥发性成分的差异

经对比分析发现，贵州春兰花苞与花朵共有的挥发性成分有5类10种。其中，酯类3种，分别为丙位壬内酯/椰子醛、二氢猕猴桃内酯和丁位癸内酯；醛类3种，分别为正己醛、反,反-2,4-壬二烯醛和2,4-癸二烯醛；烃类2种，分别为3-Ethyl-2-methyl-1,3-hexadiene和愈创奥；酚类1种，即3,5-二羟基戊苯；酸类1种，即棕榈酸。在花朵中愈创奥含量明显升高，而3-Ethyl-2-methyl-1,3-hexadiene和丙位壬内酯/椰子醛明显降低。在花朵与花苞挥发性成分的种类变化中，萜烯类物质的变化最大，醛类和酮类其次，酯类、烃类、酸类和醇类的变化最小；在挥发性成分相对含量的变化中，萜烯类物质的变化最大，烃类、酯类和酮类其次，酸类物质最小。萜烯类物质中橙花叔醇的相对含量最高，具有玫瑰及苹果香气，推测其为春兰的主要花香成分。

3 讨论

研究结果表明，贵州春兰的花苞中共检测到挥发性成分43种，含量为0.28%～24.11%，其中，3-Ethyl-2-methyl-1,3-hexadiene的含量最高，为24.11%；6-十四烷酮的含量最低，为0.28%；43种挥发性成分可分为烃类、酯类和醛类等9类，各类成分的含量为1.85%～27.63%，其中，烃类含量最高，为27.63%；酚类最低，为1.85%。花朵中共检测到挥发性成分47种，含量为0.48%～13.68%，其中，橙花叔醇的含量最高，为13.68%；反,反-2,4-壬二烯醛的含量最低，为0.48%；47种挥发性成分可分为萜烯类、酯类和烃类等9类，各类成分的含量为0.58%～35.04%，其中，萜烯类的含量较高，为35.04%；酚类最低，为0.58%。花朵与花苞的挥发性成分差异明显，有10种共有成分，其中含量相差较大的有愈创奥、3-Ethyl-2-methylhexa-1,3-diene和丙位壬内酯/椰子醛3种；萜烯类物质在花朵中的种类和含量均明显高于花苞，为贵州春兰挥发性成分和花香成分的主要物质，橙花叔醇为主要花香成分。

花香由许多低分子量挥发性成分组成，按组成成分可分为烷烃类、烯类、醇类、酮类、醛类、醚类、酯类及芳香族化合物等，按生物合成途径又可分为萜烯类、苯丙酸类/苯环型化合物和脂肪族化合物等3大类[13-14]。其中萜烯类化合物是花香成分的第一大类物质，杂交兰、野茉莉和蜡梅[15-17]等多种植物花朵挥发性成分与贵州春兰的挥发性成分类别相同。贵州春兰的主要花香挥发性成分是橙花叔醇，与春兰栽培品种Songmei和江西产春兰的主要挥发性成分相近，而与河南、浙江和秦岭等地的野生春兰花挥发性成分显著不同，可为其起源和亲缘关系判定提供参考。

倍半萜化合物有多种植物生理学和生态学功能，可参与植物间的信号传递，还可在植物逆境诱导中启动防御功能和抗逆性。倍半萜中橙花叔醇具有相似于玫瑰和苹果的微弱花香，是名贵香料之一，也可用作食品添加剂和医药中间体[18]，是多种乌龙茶和秦岭地区蕙兰花朵，以及多个草莓品种果实[10,19-21]等的主要香味成分。橙花叔醇可抑制多种植物病原菌的生长及侵染，从而抵御病原菌的伤害[22]，还可激活茶树早期防御信号以对茶小绿叶蝉虫害发挥高效诱抗功能[23]；2020年安徽农业大学首次发现橙花叔醇还可调控茶树的抗寒性[24-25]，可为花香成分的未来研究提供新的方向。