紅刺玫揮發(fā)物成分及抑菌作用1)

郭阿君 李麗敏

(北華大學，吉林，132013)

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紅刺玫揮發(fā)物成分及抑菌作用1)

郭阿君 李麗敏

(北華大學，吉林，132013)

利用固相微萃取與GC-MS系統(tǒng)，分析了紅刺玫花、葉的自然揮發(fā)性物質(zhì)組成。鑒定出葉片揮發(fā)物成分10種，主要成分乙酸順式-3-己烯酯(41.84%)、1R-α-蒎烯(27.11%)、羅勒烯(6.21%)，占揮發(fā)物總質(zhì)量分數(shù)的75.16%；花瓣揮發(fā)物成分25種，主要成分D-香茅醇(41.9%)、苯乙醇(15.62%)、1R-α-蒎烯(13.4%)，占揮發(fā)物總質(zhì)量分數(shù)的70.92%。利用β-蒎烯、羅勒烯、D-香茅醇、3-蒈烯4種揮發(fā)性物質(zhì)進行了抑菌活性試驗，發(fā)現(xiàn)4種揮發(fā)物質(zhì)對供試菌均表現(xiàn)出一定的抑制作用，其中羅勒烯與D-香茅醇對金黃色葡萄球菌抑制作用較強，最低抑菌質(zhì)量濃度(MIC)均為12.5 mg·L-1；β-蒎烯與D-香茅醇對枯草芽孢桿菌、D-香茅醇對大腸桿菌抑制作用次之，MIC均為50 mg·L-1。β-蒎烯對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌抑制作用較弱，MIC為800 mg·L-1。

固相微萃??；氣象色譜；質(zhì)譜；紅刺玫；揮發(fā)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.

生態(tài)園林的建設與發(fā)展對于改善城市環(huán)境意義重大，在園林建設過程中，僅能提供良好景觀效果的園林綠化設計已經(jīng)不能滿足環(huán)境需求，因此，喬木、灌木、草本和藤本植物在造景過程中，更需考慮植物自身及種植單元的功能特性。植物在生長周期內(nèi)會持續(xù)不斷地、主動地向外界釋放揮發(fā)性物質(zhì)，對某些特定的植物病源菌、人類致病菌具有顯著抑制、殺滅作用，因此，分析植物釋放的揮發(fā)性物質(zhì)成分及抑菌特性，有利于園林植物在綠地建設中的合理使用，可有效提高植物凈化空氣、改善身心健康的生態(tài)功能。

紅刺玫(Rosamultifloravar.cathayensis)，薔薇科薔薇屬灌木，北方城鎮(zhèn)廣為栽培，花大色艷，花期長，觀賞效果極佳，且花果可食用。目前，對紅刺玫的研究主要集中在遺傳特性、栽培、抗性研究、引種栽培等方面[1-4]，僅有1篇文章對紅刺玫精油成分進行了探討[5]。而經(jīng)提取得到的精油產(chǎn)品與植物自然釋放的揮發(fā)性物質(zhì)仍不相同，園林保健功能的實現(xiàn)依賴于植物自然釋放的揮發(fā)性成分，故文中以紅刺玫為研究對象，測定其揮發(fā)性物質(zhì)成分，探討其抑菌特性，為保健型園林植物的選擇及應用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 樣地

采樣地點設在北華大學校園內(nèi)紅刺玫集中栽植的灌木叢內(nèi)，植株株齡6 a左右，樣地遠離道路與教學樓，車輛與人為活動干擾較少。2015年5—6月份，選擇長勢良好、無病蟲害植株采樣。

1.2 試驗方法

1.2.1 揮發(fā)物收集與分析

植物揮發(fā)物的釋放會因溫度、光照、機械損傷、病蟲害等外界因素而改變，為準確反映紅刺玫正常生理狀態(tài)下釋放的揮發(fā)物成分，選擇健康、無損傷葉片及完整的盛放花朵，分別稱取10 g完整花瓣及上、中、下層混勻后的植株葉片，放置于250 mL樣品瓶中，平衡30 min，萃取30 min，選擇Agilent公司6890N/5973I型氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)，250 ℃解析，進行GC-MS檢測。SPME萃取手柄為Suplec公司生產(chǎn)、萃取頭50/30 μm DVB/CAR/PDMS。

色譜條件：色譜柱HP-5MS，進樣口溫度250 ℃，不分流進樣；載氣，高純氦氣，載氣流速1.0 mL·min-1；程序升溫，初始溫度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。

質(zhì)譜條件：EI離子源；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍m/z=45～450。

利用NIST譜庫檢索。

1.2.2 不同揮發(fā)物成分對致病菌的影響

根據(jù)揮發(fā)物分析結(jié)果，選擇揮發(fā)物質(zhì)中的主要成分β-蒎烯(beta-Pinene)、羅勒烯(Ocimene)、D-香茅醇(D-Citronellol)、3-蒈烯(3-Carene)展開抑菌試驗(美國SIGMA-ALDRICH公司生產(chǎn))。供試菌為空氣中常見細菌大腸桿菌(Escherichiacoli)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)。

1.2.2.1 抑菌圈測定

采用濾紙片法[6]，參考藥敏試驗判斷標準[7]，判斷揮發(fā)性物質(zhì)抑菌作用的強弱。

1.2.2.2 最低抑菌質(zhì)量濃度(MIC)、最低殺菌質(zhì)量濃度(MBC)的測定

各揮發(fā)性物質(zhì)利用無水乙醇溶解，加5%吐溫-80，使用振蕩器振蕩使乳化均勻，利用倍比稀釋法確定最終質(zhì)量濃度梯度為800.0、400.0、200.0、100.0、50.0、25.0、12.5 mg·L-1，參考張敏[8]的方法，測定各揮發(fā)性物質(zhì)對3種供試細菌的MIC、MBC。以添加相同劑量無水乙醇、吐溫的不含藥培養(yǎng)基為空白對照。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅刺玫揮發(fā)物成分分析

SPME-GC-MS聯(lián)用分析紅刺玫葉片及花瓣揮發(fā)物質(zhì)組成，獲得紅刺玫葉片與花朵的揮發(fā)物總離子色譜圖(圖1、圖2)，經(jīng)面積歸一法測得各組分的質(zhì)量分數(shù)(表1)。紅刺玫花瓣揮發(fā)物共分離、鑒定出25種物質(zhì)，占揮發(fā)物總質(zhì)量分數(shù)的99.98%，花瓣揮發(fā)物主要成分有D-香茅醇(D-Citronellol)、苯乙醇(Phenylethyl Alcohol)、1R-α-蒎烯(1R-alpha-Pinene)，共占總質(zhì)量分數(shù)的70.92%。其中D-香茅醇、苯乙醇均具有清甜的玫瑰樣花香，構(gòu)成了花朵香味的主要來源，并與其他成分一起賦予了紅刺玫花濃郁而幽長的氣味。

圖1 紅刺玫葉片揮發(fā)物總離子色譜圖

花瓣的揮發(fā)物成分可劃分為8類化合物(表2)，醇類物質(zhì)3種，占總質(zhì)量分數(shù)63.49%；烯類物質(zhì)10種，占總質(zhì)量分數(shù)27.72%；酯類物質(zhì)3種，占總質(zhì)量分數(shù)2.80%；芳香族化合物4種，占總質(zhì)量分數(shù)2.35%；酚類物質(zhì)1種，占總質(zhì)量分數(shù)1.70%；醛類物質(zhì)2種，占總質(zhì)量分數(shù)1.37%；炔類物質(zhì)1種，占總質(zhì)量分數(shù)0.29%；吡啶類物質(zhì)1種，占總質(zhì)量分數(shù)0.26%。

紅刺玫葉片揮發(fā)物共鑒定出10種化合物，占揮發(fā)物總質(zhì)量分數(shù)的99.99%，主要成分有乙酸順式-3-己烯酯(3-Hexen-1-ol,acetate,(Z)-)、1R-α-蒎烯(1R-alpha-Pinene)、羅勒烯(Ocimene)，占總質(zhì)量分數(shù)75.16%。葉片揮發(fā)物成分可劃分為5類化合物，烯類物質(zhì)6種，占總質(zhì)量分數(shù)50.78%；酯類物質(zhì)1種，占總質(zhì)量分數(shù)41.84%；烷烴類1種，占總質(zhì)量分數(shù)2.84%；醇類1種，占總質(zhì)量分數(shù)2.39%；酮類1種，占總質(zhì)量分數(shù)2.14%(表2)。

圖2 紅刺玫花瓣揮發(fā)物總離子色譜圖

序號揮發(fā)物成分中文名稱英文名稱分子式相對分子質(zhì)量保留時間/min花瓣葉片化合物質(zhì)量分數(shù)/%花瓣葉片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香檜烯SabeneneC10H16136―7.452―2.915[3.6.6]三甲基-雙環(huán)[3.1.1]庚-2-烯Bicyclo[3.1.1]hept-2-ene,3,6,6-trimethyl-C10H161367.739―0.31―6乙酸順式-3-己烯酯3-Hexen-1-ol,acetate,(Z)-C8H14O2142―8.106―41.8471-甲基-2-異丙基苯Benzene,1-methyl-2-(1-methylethyl)-C10H141348.568―0.40―81-甲基-5-(1-甲基乙烯基)環(huán)己烯Cyclohexene,1-methyl-5-(1-methylethenyl)-C10H161368.667―0.67―9羅勒烯OcimeneC10H161368.8608.8691.726.21103-蒈烯3-CareneC10H161369.114―0.97―111-亞甲基-2-乙烯環(huán)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-雙環(huán)[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-環(huán)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溴化香葉酯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―氫-7-甲基-3-亞甲基-4-(1-甲基乙基)-1H-環(huán)戊烯hydro-7-methyl-3-methylene-4-(1-methyle-thyl)-,并[1,3]環(huán)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-金合歡烯.alpha.-FarneseneC15H2420419.167―1.56―311,2,4-三丙基苯Benzene,1,2,4-tripropyl-C15H2420422.341―0.38―32異長葉烯酮Isolongifolen-5-oneC15H22O218―23.341―2.14

表2 紅刺玫葉片及花瓣揮發(fā)物成分不同種類質(zhì)量分數(shù)所占百分比

注：“―”表示無此種物質(zhì)。

紅刺玫花瓣與葉片的揮發(fā)性成分及質(zhì)量分數(shù)都存在顯著的差異，醇類物質(zhì)構(gòu)成了花瓣的主要揮發(fā)性成分，烯類物質(zhì)構(gòu)成了葉片的主要揮發(fā)性成分。葉片與花瓣還有共同的成分，即1R-α-蒎烯、羅勒烯、白菖烯，但在質(zhì)量分數(shù)上存在顯著差異，其中1R-α-蒎烯無論在花瓣中還是葉片的揮發(fā)物中，均為主要成分。

花朵與葉片揮發(fā)物中的β-蒎烯、α-金合歡烯、1R-α-蒎烯、羅勒烯、百里香酚、D-香茅醇等物質(zhì)為萜烯類化合物，具有較強的生物活性，可在保健型園林、康復園林中廣泛使用，營造益于人類身心健康的環(huán)境。此外，紅刺玫花還具有良好的食用價值，相關(guān)典籍中記錄其具有清暑熱、化濕濁、順氣和胃之效。揮發(fā)物其余成分的活性，有待于進一步研究。

2.2 不同揮發(fā)物成分抑菌效果

4種揮發(fā)性成分對3種供試細菌的抑菌試驗結(jié)果表明，4種揮發(fā)物質(zhì)對供試菌均表現(xiàn)出一定的抑制作用(表3)，羅勒烯、D-香茅醇對金黃色葡萄球菌抑制作用最強(均為極敏)；β-蒎烯、D-香茅醇對枯草芽孢桿菌、D-香茅醇對大腸桿菌抑制作用較強(均為高敏)；羅勒烯與3-蒈烯對大腸桿菌、3-蒈烯對金黃色葡萄球菌與枯草芽孢桿菌、羅勒烯對枯草芽孢桿菌抑制作用明顯(中敏)；β-蒎烯對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌抑制不顯著(低敏)。

表3 不同揮發(fā)物成分抑菌效果比較

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差；藥物敏感試驗判定標準為抑菌圈直徑(D)D>20 mm為極敏；15 mm

2.3 MIC、MBC測定

不同質(zhì)量濃度的揮發(fā)性物質(zhì)，對供試菌表現(xiàn)出不同程度的抑制。β-蒎烯對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌的最低抑菌質(zhì)量濃度(MIC)分別為800.0、800.0、50.0 mg·L-1，取出培養(yǎng)物在無藥劑培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)未發(fā)現(xiàn)有菌落長出，經(jīng)判斷，β-蒎烯對供試的3種細菌的最低殺菌質(zhì)量濃度(MBC)分別為800.0、800.0、50.0 mg·L-1；羅勒烯對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌的最低抑菌質(zhì)量濃度(MIC)分別為100.0、12.5、100.0 mg·L-1，最低殺菌質(zhì)量濃度(MBC)分別為100.0、25.0、100.0 mg·L-1；D-香茅醇對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌的最低抑菌質(zhì)量濃度(MIC)分別為50.0、12.5、50.0 mg·L-1，最低殺菌質(zhì)量濃度(MBC)分別為50.0、12.5、50.0 mg·L-1；3-蒈烯對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌的最低抑菌質(zhì)量濃度(MIC)分別為100.0、100.0、200.0 mg·L-1，最低殺菌質(zhì)量濃度(MBC)分別為100.0、100.0、200.0 mg·L-1。

試驗表明，羅勒烯、D-香茅醇對金黃色葡萄球菌抑制作用最強，質(zhì)量濃度分別為25.0、12.5 mg·L-1時即可完全抑制菌體的生長。

3 結(jié)束語

羅勒烯、D-香茅醇等成分是紅刺玫花、葉揮發(fā)物質(zhì)中的主要成分，且對3種致病菌又表現(xiàn)出了較高的抑制、殺滅作用，因此，紅刺玫在生長期內(nèi)能夠有效實現(xiàn)降低空氣細菌質(zhì)量濃度、提升空氣質(zhì)量、營造宜人環(huán)境的作用。此類植物在園林中的合理使用，能夠充分發(fā)揮植物自身對空氣中致病菌的抑制、殺滅作用，實現(xiàn)抑菌型功能景觀的營造。

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(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)國家自然科學基金支撐項目(31400608)、博士啟動基金支撐項目(202100031)。

郭阿君，女，1979年3月生，北華大學林學院，副教授。E-mail:guoajun@163.com。

2016年5月7日。

Q946.8

責任編輯：任 俐。