3個四季桂品種花瓣揮發(fā)性成分的GC-MS分析

楊秀蓮，施婷婷，文愛林，王良桂

（南京林業(yè)大學(xué) 風(fēng)景園林學(xué)院，江蘇 南京 210037）

3個四季桂品種花瓣揮發(fā)性成分的GC-MS分析

楊秀蓮，施婷婷，文愛林，王良桂

（南京林業(yè)大學(xué) 風(fēng)景園林學(xué)院，江蘇 南京 210037）

采用頂空固相微萃取結(jié)合GC-MS技術(shù)對 3個四季桂品種盛花期花瓣的揮發(fā)性化學(xué)成分進(jìn)行了分析，并比較了鮮花與短期超低溫冰箱保存后花瓣揮發(fā)性成分的差異。結(jié)果表明：不同四季桂品種的香味主體成分比較接近，主要成分為β-紫羅蘭酮、二氫-β-紫羅蘭酮、順式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、γ-癸內(nèi)酯、α-紫羅蘭酮、正己醛、葉醛、順式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、順-3-己烯醛。短時間的超低溫保存對花瓣揮發(fā)性成分和含量影響不大，因此，在測定樣品較多時可以在超低溫冰箱中短期保存。

四季桂；揮發(fā)性成分；頂空固相微萃取；GC-MS

花香是花卉的主要性狀，是衡量花卉質(zhì)量的重要內(nèi)容，對提高花卉的觀賞價值和經(jīng)濟價值有重要的意義。近年來，對花香的研究逐漸增多，很多學(xué)者對梅花[1]、臘梅[2]、蘭花[3-4]、百合[5-6]等植物的花香，以及花香成分的應(yīng)用[7-8]都進(jìn)行了研究。桂花Osmanthus fragransLour.為木犀科Oleaceae木犀屬Osmanthus的常綠芳香花木，是一種享譽我國古今，集綠化、美化、香化于一體，觀賞和實用兼?zhèn)涞膬?yōu)良園林景觀樹種[9-10]。栽培歷史已達(dá)2500多年，至今已有160多個栽培品種，分屬于四季桂、銀桂、金桂、丹桂四個品種群，且不同品種群的花香差異明顯，四季桂和丹桂是淡香，銀桂比四季桂更香，而金桂最為香濃[11-13]。桂花的香有別于蘭花的幽香，梅花的淡香，水仙的清香，既濃郁，又有些香甜，被古人贊“清可絕塵，濃能溢遠(yuǎn)”的仙香，廣泛應(yīng)用于食品加工、醫(yī)藥保健、化妝品等行業(yè)。天然桂花香氣異常，至今不能人工合成。近年來，對桂花花香成分的研究較多，從桂花揮發(fā)油成分的提取方法到花香成分和含量的分析等；同時，對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種花瓣的混合物，且在制作過程中芳香成分的損失較多，不能真實反映某品種應(yīng)有的香氣和成分[14-17]。也有人采用頂空固相微萃取結(jié)合GC-MS技術(shù)對金桂、銀桂和丹桂的活體植物頭香成分進(jìn)行了分析，但大部分均未涉及具體品種。由于不同地區(qū)不同品種的桂花花香成分差異很大，本研究比較3個四季桂品種鮮花和超低溫冷凍花揮發(fā)性成分和釋放量的差異，以確定桂花四季桂品種致香的關(guān)鍵成分和短時間低溫保存對揮發(fā)性成分釋放的影響，為進(jìn)一步開展桂花花香研究提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及儀器

2009年9月底，在桂花開花期采集南京林業(yè)大學(xué)校園內(nèi)的四季桂品種的花朵，品種包括四季桂（‘Siji Gui’）、日香桂（‘Rixiang Gui’）、大葉佛頂珠（‘Daye Fodingzhu’）。

試驗儀器：手動固相微萃取進(jìn)樣器（美國SUPELCO公司），65 μm PDMS/DVB萃取頭（美國SUPELCO公司），氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀Trace DSQ（美國Thermo Electro- Finnigan），4mL頂空取樣瓶（美國SUPELCO公司）、水浴鍋。

1.2 取樣和測試方法

于桂花花朵開放的第一天，在上午露水褪盡后，每品種采集25朵花放入4 mL采樣瓶內(nèi)，其中日香桂取2份樣品，（一份用于測定鮮花花香成分，一份用于測定超低溫-73℃ 保存一周后的花香成分），密封瓶蓋，在 23 ℃ 左右室溫下平衡10 min。將經(jīng)老化（老化溫度為250 ℃，老化時間為30 min ）的SPME纖維頭通過聚四氟乙烯隔墊插入放在50 ℃ 水浴的采樣瓶中，萃取頭置于花朵上方 1～2 cm，吸附 30 min, 然后將萃取頭插入 GC進(jìn)樣口，解吸 5 min，以后每次進(jìn)樣活化 5 min。

色譜條件：TR-5MS毛細(xì)管色譜柱，柱長30 m，內(nèi)徑0.25 mm，膜厚0.25 μm，載氣為高純度氦氣（He），氦氣流速為1 mL/min，分流比為10∶1，進(jìn)樣口溫度250 ℃。

升溫程序：起始溫度為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。

質(zhì)譜條件：接口溫度250 ℃，電離方式EI，離子電離能量70 eV，質(zhì)量掃描范圍（m/z）50-450。

1. 3 數(shù)據(jù)處理

所得譜圖直接由該機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行檢索，并查閱有關(guān)資料進(jìn)行香氣成分定性分析。桂花香味組分的相對含量根據(jù)總離子流色譜峰的峰面積歸一化法計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同保存方法對日香桂香氣成分的影響

日香桂品種鮮花和超低溫保存一周后的花朵香味成分的總離子色譜圖見圖1、圖2。從圖中可看出兩者離子流色譜圖的峰型契合度很高，個別物質(zhì)保留時間略有不同，但重現(xiàn)性很好。使用計算機質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫NBS進(jìn)行檢索，按峰面積歸一化法計算得出各成分相對百分含量（表1）。從鮮花中分檢出27種化合物，占總成分的97.92%，從超低溫保存一周后的花朵中分檢出25種化合物，占總成分的97.13%。在新鮮花瓣中檢測出了0.05 % 的月桂烯和0.14 % 的檸檬醛，而在超低溫保存的花瓣中未檢測到。新鮮和冷凍花瓣的主要成分相同，均為β-紫羅蘭酮、二氫-β-紫羅蘭酮、順式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、γ-癸內(nèi)酯、α-紫羅蘭酮、正己醛、葉醛、順式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物（吡喃型）等萜烯類和醛類化合物，共占到芳香物質(zhì)總含量的90 %以上。由此可見，短時間的超低溫保存對花香成分的影響不大。

2.2 3個四季桂品種鮮花揮發(fā)性成分分析

3個四季桂花品種中共檢測出37種揮發(fā)性化合物，可分為6大類，分別為萜烯類21種、醛類6 種、酯類3種、醇類3種、烷烴類3種和酮類1種（表1）。品種間香氣成分的種類及數(shù)量有明顯差異，四季桂花香揮發(fā)成分中，萜烯類化合物種類最多（13種），醛類（5種）和烷烴類（3種）次之，醇類、酯類與酮類較少；日香桂花香揮發(fā)成分中萜烯類化合物種類最多（16種），醛類（5種）和酯類（3種）次之，醇類、酮類較少，沒有檢測到烷烴類化合物的釋放；大葉佛頂珠花香揮發(fā)成分中也是萜烯類化合物種類最多（14種），醛類（6種）次之，醇類、酯類與烷烴類較少，且沒有檢測到酮類化合物的釋放。對6大類花香揮發(fā)物進(jìn)一步分析可以看出，3個四季桂品種香氣成分中均以萜烯類化合物的相對含量最高，平均相對含量達(dá)76.56%，尤其是日香桂與大葉佛頂珠高達(dá)80 % 以上，四季桂相對較低，為68.16 %。其次是醛類化合物，平均相對含量達(dá)15.22 %，其中日香桂品種含量較低（9.65 % ）。而3個品種中酯類、醇類、烷烴類和酮類化合物的相對含量較低，均小于10 %。

圖1 新鮮日香桂香味成分總離子圖Fig.1 Total inonic current chromatogram of Volantile components components from the fresh flowers of refrigerator Osmanthus fragrans ‘Rixiang Gui’

圖2 超低溫冰箱保存的日香桂香味成分總離子圖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，不同品種四季桂香氣成分的種類及其相對含量也有一定差異，四季桂品種中共檢測到花香揮發(fā)物種類26種，主體為順-3-己烯醛、正己醛、葉醛、γ-2-己烯內(nèi)酯、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、順式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、芳樟醇、α-紫羅蘭酮、二氫-β-紫羅蘭酮、γ-癸內(nèi)酯、β-紫羅蘭酮，占香味成分總量的93.50%，其中紫羅蘭酮類化合物占了將近60%的比例；而芳樟醇類化合物含量很低。從日香桂中共檢測到27種花香揮發(fā)物，主體成分為正己醛、葉醛、順式-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）、順式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、α-紫羅蘭酮、二氫-β-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、γ-癸內(nèi)酯，占香味成分總量的93.81%。

其中紫羅蘭酮類和芳樟醇類化合物含量都很高。在日香桂中檢測到少量的羅勒烯、香葉醇、橙花醇、檸檬醛等物質(zhì)，雖然含量少，但可能對日香桂的香味特性有重要的影響。大葉佛頂珠中僅檢測到22種揮發(fā)性成分，主體成分順-3-己烯醛、正己醛、葉醛、己醇、γ-2-己烯內(nèi)酯、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、順式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、芳樟醇、順式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、α-紫羅蘭酮、二氫-β-紫羅蘭酮、γ-癸內(nèi)酯、β-紫羅蘭酮，占到了總香味的93.80%。檢測到其他 2 個品種中沒有的α-松油醇、薄荷醇、4-酮基-β-紫羅蘭酮等物質(zhì)。

表1 3個四季桂品種花瓣香氣成分比較?Table 1 Comparison of the main ingredients in O.frgrans

比較3個四季桂品種的花香揮發(fā)性成分可以得知，正己醛、葉醛、芳樟醇、α-紫羅蘭酮、二氫-β-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮等為其共有成分，其中含量較高的為β-紫羅蘭酮、二氫-β-紫羅蘭酮、順式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、γ-癸內(nèi)酯、α-紫羅蘭酮、正己醛、葉醛、順式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、順-3-己烯醛、乙醇、γ-2-己烯內(nèi)酯。圖3對這14種主體成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了比較。

圖3 3個四季桂品種主要成分含量對比Fig. 3 Comparison Figure of the main ingredients in three cultivars of O.frgrans asiaticus group

從圖3中可以看出，3個品種的β-紫羅蘭酮和二氫-β-紫羅蘭酮含量都很高，是香味中最主要的組成成分。日香桂中含量最高的是β-紫羅蘭酮，達(dá)到了30.56%；而四季桂和大葉佛頂珠中含量最高的是二氫-β-紫羅蘭酮，分別為30.55%和27.63%。3個品種中α-紫羅蘭酮和正己醛的含量比較接近，其他主要成分的含量都有明顯的差異。如四季桂中順-3-己烯醛的含量比較高，達(dá)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個品種，順式和反式呋喃型芳樟醇氧化物分別為10.16 % 和10.03%，而四季桂中的含量分別只有1.83%和2.12%，吡喃型芳樟醇氧化物含量也是日香桂較高，但日香桂的葉醛含量相對偏低。季桂和日香桂中γ-癸內(nèi)酯的含量相對較高，分別為8.03%和6.78%。

綜上所述，四季桂、日香桂與大葉佛頂珠雖同屬四季桂品種群，但其香氣成分的類型、種類及其主要成分相對含量的差異還是很明顯的。

3 結(jié)論與討論

3.1 四季桂品種芳香成分的組成

綜合前人的研究結(jié)果，植物花香主要由萜烯類、苯型烴類、脂肪酸及其衍生物以及一些含硫、含氮的化合物組成[18]。在本次檢測的3個四季桂品種花瓣揮發(fā)性成分中，共檢測出37種化合物，分屬于萜烯類、醇類、醛類、酮類、酯類和烷烴類等6大類。主要為順式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、反式-芳樟醇氧化物（呋喃型）、正己醛、葉醛、順式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物（吡喃型）、順-3-己烯醛、乙醇、γ-2-己烯內(nèi)酯、α-紫羅蘭酮、二氫-β-紫羅蘭酮、γ-癸內(nèi)酯、β-紫羅蘭酮。曹慧等[12]研究表明金桂、銀桂和丹桂的香氣主要成分是芳樟醇及其氧化物、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮和γ-癸酸內(nèi)酯等，本試驗 3 個四季桂品種主成分僅芳樟醇及其氧化物含量比較低，而γ-癸酸內(nèi)酯、β-紫羅蘭酮、二氫-β-紫羅蘭酮的含量較高。這與孫寶軍認(rèn)為四個品種群的桂花芳香成分不存在根本性的差異的結(jié)論基本一致[13]。與四季桂其他品種相比，如佛頂珠、九龍桂、天香臺閣[13]以及圓葉四季桂、橙黃四季桂[19]的香味主體成分基本一致。另外檢測結(jié)果顯示順-3-己烯醛、正己醛、葉醛、γ-2-己烯內(nèi)酯等的含量也很高，這與文獻(xiàn)中的結(jié)果不同，猜測可能與試驗材料、采集時間和提取方法有一定的關(guān)系。

3.2 四季桂品種香味特性

3個四季桂品種主要揮發(fā)性成分為萜烯類化合物，其中α-紫羅蘭酮、二氫-β-紫羅蘭酮和β-紫羅蘭酮的含量高，香氣甜潤馥郁[20]；但芳樟醇含量低，甜香有余，清香不足，香味相對比較沉悶、不透發(fā)[21]。萜烯類化合物是其它許多香氣濃郁植物花香中普遍存在的重要組分（如百合[22]、姜花[23]、厚樸[24]）。在同一桂花品種群內(nèi)花瓣揮發(fā)性成分相差不大，因此花瓣揮發(fā)性成分組成可以作為桂花品種群劃分的主要依據(jù)之一，而其對于桂花品種劃分的作用還需要更多數(shù)據(jù)支持。

3.3 超低溫保存方法對花香揮發(fā)性成分的影響

花香的組成和含量受到很多方面的影響，包括花發(fā)育、基因、內(nèi)源生物鐘和環(huán)境因素等，其中低溫因素就是影響花香揮發(fā)物的環(huán)境因素之一。桂花花期短，一般為一個星期左右，花朵嬌弱，香氣極易損失，所以采摘后必須及時處理，但盛花期由于花量大而往往來不及處理，因此，探索桂花的適宜保藏方法有重要的現(xiàn)實意義。本試驗對鮮花和冷凍桂花進(jìn)性氣質(zhì)聯(lián)用分析，從總離子色譜圖看出其峰型契合度很高，個別物質(zhì)保留時間略有不同，但重現(xiàn)性很好。雖然個別物質(zhì)沒有在超低溫保存的桂花中檢測到，但主體成分沒有受到太大影響，基本一致，所以認(rèn)為短時間超低溫保存桂花對桂花香味成分的影響在可控范圍內(nèi)。這一結(jié)果與其它芳香型觀賞花卉的研究結(jié)果類似。白三葉的花朵在10℃時的揮發(fā)物釋放量明顯低于15℃和20℃，即推測降低溫度可以減緩揮發(fā)物的釋放[25]。馬希漢等研究了冷凍方法對玫瑰精油得率的影響，結(jié)果表明，能長時間地保藏玫瑰花，提取的精油亦不受影響[26]。Shang等[27]報道白玉蘭鮮花冷凍樣品只含有幾種主要揮發(fā)物，大多數(shù)含氧化合物及單萜烯類與倍半萜烯類還有烷烴類含量均為痕量或不存在，這可能是由于保存時間過長引起。本研究初步認(rèn)為旨在分析桂花主體成分的實驗中，超低溫冰箱可以用于短時間保存桂花樣品，為桂花花香更好的研究利用爭取了時間。

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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

國家林業(yè)局公益性行業(yè)專項（201204607）；“十二五”科技支撐“林木種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用”（2013BA001B06）；江蘇省高校自然科學(xué)基礎(chǔ)研究項目（11KJB220002）；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目

楊秀蓮，博士，副教授

王良桂，教授，博導(dǎo)，E-mail：wlg@njfu.com.cn

楊秀蓮，施婷婷，文愛林，等. 3個四季桂品種花瓣揮發(fā)性成分的GC-MS分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2015, 35(10)：127-133.

[本文編校：吳 彬]