豐花玫瑰不同部位揮發(fā)成分研究

袁 穎 ，郝瑞杰 ，杜 方 ，樊瑋鑫 ，王朏斐

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，山西太谷 030801）

玫瑰（Rosa rugosa Thunb.）是著名的觀賞植物，原產(chǎn)于我國(guó)[1]，耐貧瘠、耐寒、抗旱，有著良好的園林生態(tài)效益，適宜在我國(guó)北方地區(qū)大范圍推廣栽培。玫瑰作為非常優(yōu)良的香料植物，被國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用，其精油提取物素有“液體黃金”之稱，被譽(yù)為花油之冠，用途廣、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、發(fā)展前景廣闊[2-3]。

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在玫瑰精油成分及香料植物的芳香成分檢測(cè)分析上進(jìn)行了深入的研究。楊柳等[4]對(duì)大馬士革玫瑰精油的香氣成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果共檢測(cè)出104種組分；馮立國(guó)等[5]對(duì)唐紫玫瑰不同發(fā)育過(guò)程的揮發(fā)成分進(jìn)行了鑒定，確定了提取精油的最佳采摘期。這些研究表明，植物種類、開(kāi)花階段等都是影響玫瑰揮發(fā)性成分的重要因素。植物花朵有著精細(xì)的空間功能分區(qū)，近年來(lái)的研究表明，植物花朵不同器官在次生代謝物產(chǎn)生及揮發(fā)過(guò)程中存在著功能差異，雖然花瓣一般被認(rèn)為是主要的揮發(fā)部位，但花朵雄蕊、雌蕊、萼片等部位都有著與花瓣不同的特異揮發(fā)成分，且這些成分在植物完成授粉、受精過(guò)程中有著重要的作用[6-9]。但是目前，國(guó)內(nèi)玫瑰花不同部位的揮發(fā)性成分研究仍然較少；另外，目前玫瑰相關(guān)產(chǎn)業(yè)一般是對(duì)玫瑰整朵花進(jìn)行應(yīng)用，花朵不同部位對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)造成的差異一直未引起足夠的重視，這影響了玫瑰多種產(chǎn)品的深入開(kāi)發(fā)利用。

隨著日益增長(zhǎng)的物質(zhì)文化需求，人們對(duì)芳香產(chǎn)品的要求也日趨增強(qiáng)，相關(guān)芳香產(chǎn)品的產(chǎn)量及品質(zhì)的提高迫在眉睫。

本研究以在山西廣泛栽培的豐花玫瑰（Rosa rugosa'Feng Hua'）為研究材料，采用靜態(tài)頂空采集法，通過(guò)固相微萃?。℉S-SPME）和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)探究豐花玫瑰不同部位的主要揮發(fā)成分及其變化規(guī)律，旨在為相關(guān)玫瑰品種授粉、受精機(jī)理及芳香物質(zhì)的實(shí)用性開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為豐花玫瑰，取自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝站玫瑰種質(zhì)資源圃。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2016年5月中旬至2017年6月初，在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院實(shí)驗(yàn)室及山西農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心進(jìn)行。

從同一株豐花玫瑰植株隨機(jī)選取完整的花朵，利用低溫采樣箱將采獲的玫瑰鮮花帶回實(shí)驗(yàn)室，并迅速分為4個(gè)不同部位（圖1），進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

試驗(yàn)采用頂空固相微萃取法進(jìn)行。將萃取頭（Supelco，50/30 μmPDMS/DVB/CAR） 在進(jìn)樣口于270℃下老化至無(wú)雜峰。將花朵的4個(gè)不同部位，根據(jù)花瓣、雄蕊、雌蕊、花萼的順序，分別取樣品0.30，0.10，0.25，0.25 g放入 15 mL固相微萃取樣品瓶中，于45℃條件下，頂空萃取15 min，自動(dòng)進(jìn)樣，進(jìn)樣口解析5 min。

1.3 揮發(fā)成分測(cè)定

GC（Gas Chromatography，Trace ISQ 型號(hào)，Thermo公司）工作條件：色譜柱為DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣為 He，流速為 1 mL/min。程序升溫：起始溫度40℃，保持3 min；以4℃/min的速度升至225℃，保持1 min；再以15℃/min的速度升至270℃，保持5 min。

MS（Mass Spectrometry，Trace ISQ型號(hào)，Thermo公司）工作條件：電離方式為EI，接口溫度280℃，離子源溫度為280℃，電子能量為70 eV，掃描質(zhì)量范圍為41～600 amu。

1.4 揮發(fā)成分鑒定

揮發(fā)成分的鑒定利用X calibur軟件系統(tǒng)，由NIST08譜庫(kù)檢索和人工解析圖譜共同確定。相對(duì)含量采用峰面積歸一化法[10]計(jì)算，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 豐花玫瑰不同部位的揮發(fā)成分

2.1.1 花瓣部位揮發(fā)成分 花瓣部位共檢出揮發(fā)成分52種（表1），其中，醇類和酯類物質(zhì)含量較高，相對(duì)含量分別為75.58%和11.54%（表2）。含量較高的揮發(fā)成分為香茅醇、苯乙醇和香葉醇，其相對(duì)含量分別為 30.54%，22.71%，20.36%（表 3）；其中，甲基丁香酚、香葉醛、乙酸香茅酯等揮發(fā)成分含量均超過(guò)1%；芐醇、月桂烯、乙酸甲酯等組分在其他部位未檢測(cè)到，屬花瓣部位特有組分。

表1 豐花玫瑰不同部位的主要揮發(fā)成分?jǐn)?shù)目種類 個(gè)

表2 豐花玫瑰不同部位揮發(fā)成分含量分類統(tǒng)計(jì) %

表3 豐花玫瑰不同部位的主要成分及其相對(duì)含量 %

續(xù)表3

2.1.2 雄蕊部位揮發(fā)成分 雄蕊部位共檢測(cè)到62種揮發(fā)成分（表1），主要成分為酚類、醇類和酯類物質(zhì)，其相對(duì)含量分別占該部位總揮發(fā)成分的43.98%，25.23%和 19.72%（表 2）；其中，丁香酚、甲基丁香酚、苯乙醇和乙酸香茅酯的含量較高，分別為27.56%，16.41%，13.67%和 10.18%（表3）；香茅醇、α-法尼烯、乙酸香葉酯等揮發(fā)成分的含量均超過(guò)1%；異戊醇、乙酸苯乙酯等組分未在其他部位檢測(cè)到，為雄蕊部位特有組分。

2.1.3 雌蕊部位揮發(fā)成分 雌蕊部位共檢測(cè)到39種揮發(fā)成分（表1），萜烯類物質(zhì)是該部位主要成分，相對(duì)含量為34.78%（表2）。含量較高的揮發(fā)成分為羅勒烯，其相對(duì)含量為22.93%（表3）；其中，α-法尼烯、甲基丁香酚等揮發(fā)成分含量均超過(guò)1%；α-蓽澄茄油烯、大牛兒烯等組分在其他部位未檢測(cè)到，為雌蕊部位特有組分。

2.1.4 花萼部位揮發(fā)成分 花萼部位共檢測(cè)出揮發(fā)成分52種（表1），萜烯類物質(zhì)為該部位的主要揮發(fā)物質(zhì)，相對(duì)含量為79.27%（表2）。其中，蒎烯含量較高，其相對(duì)含量為51.11%（表3）；含量較高的萜烯類物質(zhì)為β-柏木烯、β-瑟林烯、佛手柑油烯等；馬鞭草烯醇、香葉烯等組分在其他部位未檢測(cè)到，為花萼部位特有組分。

2.2 不同揮發(fā)成分的部位差異

2.2.1 醇類物質(zhì)的變化情況 由表2可知，醇類物質(zhì)是豐花玫瑰的主要揮發(fā)成分，不同部位變化差異明顯。其中，花瓣部位的醇類物質(zhì)含量最高，為75.58%；花萼部位含量最低，為2.03%。檢測(cè)出的醇類物質(zhì)主要有苯乙醇、香茅醇、香葉醇等56種組分。醇類物質(zhì)是花瓣部位和雄蕊部位的主要成分；雌蕊部位和花萼部位含量較少。

2.2.2 萜烯類物質(zhì)的變化情況 萜烯類物質(zhì)在豐花玫瑰的揮發(fā)成分中占有較大比例，由表2可知，豐花玫瑰的揮發(fā)成分中萜烯類物質(zhì)的含量在4個(gè)部位中變化最為明顯；花萼部位含量最高，為79.27%，花瓣部位含量最低，為1.47%。豐花玫瑰揮發(fā)成分中萜烯類物質(zhì)主要為α-萜品烯、β-柏木烯、β-瑟林烯等45種組分；主要集中在雌蕊部位和花萼部位。

2.2.3 酚類物質(zhì)的變化情況 從表2可以看出，酚類物質(zhì)是雄蕊部位的主要揮發(fā)成分，含量為43.98%，在花萼部位未檢測(cè)到，不同部位間差異明顯。由表3可知，豐花玫瑰揮發(fā)成分中酚類物質(zhì)主要為丁香酚和甲基丁香酚，二者主要集中在雄蕊部位，花瓣部位和雌蕊部位的含量基本持平。

2.2.4 酯類物質(zhì)的變化情況 從表2可以看出，酯類物質(zhì)是花瓣部分和雄蕊部位的主要揮發(fā)成分，含量分別為11.54%和19.72%。由表3可知，豐花玫瑰揮發(fā)成分中酯類物質(zhì)主要為乙酸香茅酯和乙酸香葉酯，二者在雌蕊和花萼部位未檢測(cè)到。各部位中除乙酸香茅酯和乙酸香葉酯外，其他酯類物質(zhì)含量均較低。

2.2.5 其他物質(zhì)的變化情況 由表2可知，豐花玫瑰的揮發(fā)成分中除醇類、萜烯類、酚類和酯類物質(zhì)外，還檢測(cè)出烷烴類、醛類、酮類、醚類、酸類、芳香烴和酰胺等物質(zhì)，其中，烷烴類物質(zhì)主要集中在雌蕊部分，并占有較大比例，其他物質(zhì)含量在4個(gè)不同部位中差異不明顯；酸類物質(zhì)在花瓣部位和花萼部位未檢測(cè)到，酚類和醚類物質(zhì)在花萼部位未檢測(cè)到。

3 討論與結(jié)論

宋朝偉等[10]研究2種芍藥品種不同花器官的香氣成分，其中，“楊妃出浴”共檢測(cè)出29種香氣成分，雄蕊中香氣成分含量最高，花瓣次之，雌蕊較低，花萼最低。王潔等[11]對(duì)不同花期厚樸花雌雄蕊和花瓣的香氣成分進(jìn)行研究，結(jié)果表明，不同花期厚樸雌雄蕊和花瓣香氣成分相對(duì)含量差異明顯，其中，花瓣是香氣釋放的主要部位，雌雄蕊在香氣釋放過(guò)程中起輔助作用。本試驗(yàn)研究的玫瑰不同部位的揮發(fā)成分中，也表現(xiàn)出明顯的部位差異，與芍藥不同的是豐花玫瑰花瓣和雄蕊部位揮發(fā)的香氣成分較多，是香氣物質(zhì)主要的揮發(fā)部位。與厚樸主要釋香部位是花瓣相比，豐花玫瑰雄蕊顯然更多地參與了香氣揮發(fā)的過(guò)程。許多研究表明，植物花朵不同部位揮發(fā)成分之間存在差異[12-13]，DOBSON等[14]對(duì)玫瑰不同部位香氣成分的研究表明，控制玫瑰特征花香的香茅醇、橙葉醇、香葉醇及苯乙醇主要從花瓣揮發(fā)，而一些倍半萜只發(fā)現(xiàn)在萼片或者雌蕊群等部位揮發(fā)。本研究中豐花玫瑰揮發(fā)成分主要以醇類、萜烯類、酚類和酯類為主，不同部位香氣成分含量及類別差異也很明顯。豐花玫瑰花瓣部位的主要香氣成分為香茅醇、苯乙醇、香葉醇等組分，其含量分別為30.54%，22.71%和20.36%，是花瓣部位主要的揮發(fā)物質(zhì)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雖然很多在花瓣中揮發(fā)的香氣物質(zhì)在花的其他部位也能揮發(fā)，但是香茅醇、香葉醇和苯乙醇大量集中在花瓣部位揮發(fā)，香茅醇是玫瑰精油主要的成分，是玫瑰精油的特征物質(zhì)。因此，認(rèn)為玫瑰花瓣不僅關(guān)系到整個(gè)花朵的揮發(fā)中心，而且也是表現(xiàn)玫瑰特征香氣的關(guān)鍵部位。

植物花器官不同部位在生殖過(guò)程中有著不同的分工，花朵各部位通過(guò)顏色、揮發(fā)物等變化達(dá)到吸引昆蟲(chóng)并使之能夠正常授粉或者免受其他有害物種的侵害。植物開(kāi)花并釋放易揮發(fā)的小分子物質(zhì)[15]，這些芳香揮發(fā)物在昆蟲(chóng)傳粉中具有重要作用，不同芳香揮發(fā)物可以吸引特定種類的昆蟲(chóng)，在傳粉過(guò)程中避免不必要的能量消耗，從而高效準(zhǔn)確地完成傳粉過(guò)程[16]。試驗(yàn)中檢測(cè)到的含量較高的醇類、酚類、萜烯類、酯類物質(zhì)等是玫瑰的主要揮發(fā)成分，這些成分也是眾多香花植物揮發(fā)成分的重要組成部分[17-18]，在香花植物中起到了吸引傳粉類昆蟲(chóng)的作用[19-20]。本研究中，玫瑰花朵不同部位揮發(fā)的芳香物質(zhì)不同，尤其在花瓣中揮發(fā)出大量的特征物質(zhì)，這可能與花瓣在授粉、受精過(guò)程中承擔(dān)的功能有關(guān)。雄蕊在整個(gè)吸引昆蟲(chóng)過(guò)程中的作用有待進(jìn)一步深入研究。

豐花玫瑰不同部位均能檢測(cè)到芳香成分，不同部位的芳香成分種類及含量差異明顯。花瓣部位主要以醇類和酯類物質(zhì)為主，醇類物質(zhì)占有較大比例；雄蕊部分以醇類、酚類和酯類物質(zhì)為主，其中，酚類物質(zhì)含量較高；雌蕊部分以萜烯類和烷烴類物質(zhì)為主；花萼部位以萜烯類為主。研究檢測(cè)到的揮發(fā)成分，類別眾多且同一成分在不同部位的含量差異明顯，這極大地豐富了揮發(fā)物的種類，為開(kāi)發(fā)不同類型的揮發(fā)油產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。試驗(yàn)在雌蕊和花萼部位還檢測(cè)出烷烴類、醚類等成分，玫瑰花朵加工過(guò)程中，雌蕊與花萼作為整朵花的一部分同時(shí)進(jìn)行加工，雖然能夠增加產(chǎn)品中的揮發(fā)物種類，但是也會(huì)造成一定程度的成分混雜，為精油等成分的進(jìn)一步純化造成了難度，因此，加工時(shí)更應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品類型分別開(kāi)發(fā)配套的生產(chǎn)工藝。另外，利用玫瑰花朵不同部位揮發(fā)物質(zhì)不同的特點(diǎn)，生產(chǎn)中可以有目的地開(kāi)發(fā)不同成分類型或不同比例的玫瑰芳香產(chǎn)品，這些都為玫瑰產(chǎn)品的創(chuàng)新利用奠定了基礎(chǔ)。

綜上所述，豐花玫瑰花朵不同部位的芳香成分種類及含量差異明顯，其中，花瓣和雄蕊部位的揮發(fā)物質(zhì)含量較高，類別較豐富，是花香的主要揮發(fā)部位。玫瑰不同部位揮發(fā)物質(zhì)特征不同，各部位在授粉、受精過(guò)程中的生物學(xué)意義有著重要的研究?jī)r(jià)值。在玫瑰產(chǎn)品的深加工利用過(guò)程中，花朵不同部位的明顯差異為獲得豐富的玫瑰產(chǎn)品類型提供了可能，并為玫瑰揮發(fā)物質(zhì)的深度利用奠定了基礎(chǔ)。

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