‘單縣玫瑰’不同開放階段花香特性分析

孫亞如,陳丹凌,翟玉珍,王超,董雨涵,焦鑫,王文莉*

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‘單縣玫瑰’不同開放階段花香特性分析

孫亞如1,陳丹凌2,翟玉珍3,王超1,董雨涵4,焦鑫1,王文莉1*

1. 山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院, 作物生物學國家重點實驗室，山東 泰安 271018 2. 山東農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院, 山東 泰安 271018 3. 山東單縣園藝場, 山東 單縣 274300 4. 中國農(nóng)業(yè)大學園藝學院, 北京 100193

以山東地方特色玫瑰品種‘單縣玫瑰’（‘Shanxian Meigui’）和‘豐花玫瑰’（‘Fenghua Meigui’）（對照）不同開放階段的花瓣為試材，采用頂空固相微萃取和氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用（SPME–GC–MS）技術(shù)檢測其鮮花芳香成分。結(jié)果表明，‘單縣玫瑰’鮮花三個開放階段共檢出50種揮發(fā)性成分，主要類別有醇類、酮類、酚類和酯類化合物，醇類化合物在揮發(fā)性物質(zhì)總量中占比最高且始終高于‘豐花玫瑰’，三個階段相對含量均在20%以上，盛開期香茅醇含量最高，達26.33%；‘單縣玫瑰’僅盛開期檢測到較高含量的反式玫瑰醚，而‘豐花玫瑰’同期沒有檢測到。香茅醇、苯乙醇、香葉醇、乙酸酯類、甲基丁香酚、玫瑰醚等物質(zhì)構(gòu)成‘單縣玫瑰’的主體香氣，與‘豐花玫瑰’相似，但不同開放時期香氣物質(zhì)含量及構(gòu)成均有所不同。玫瑰花朵發(fā)育狀態(tài)對呈香物質(zhì)的組成與含量有影響，隨著鮮花開放，‘單縣玫瑰’香氣逐漸變甜濃，盛開期其主體呈香化合物相對含量較高且高于同期‘豐花玫瑰’，花香較‘豐花玫瑰’濃郁，感官品質(zhì)更為優(yōu)良。盛開期是‘單縣玫瑰’油用的最佳采收期。本研究可為‘單縣玫瑰’的開發(fā)利用和玫瑰油用新品種培育提供科學依據(jù)。

‘單縣玫瑰’; 開放階段; 花香; 香氣特性

玫瑰(Thunb.)是中國傳統(tǒng)名花，也是山東省特色花卉，其花色亮麗花香怡人，適生范圍廣，不僅是園林綠化和水土保持的優(yōu)良植物材料，也是珍貴的中藥材和香料工業(yè)、食品工業(yè)的重要原料[1-3]。玫瑰一直倍受國內(nèi)外學者關(guān)注，針對玫瑰鮮花的研究主要集中在不同種和品種的芳香特性[4-11]、藥理特性[12-14]及精油提取工藝[15-17]等方面，有關(guān)‘單縣玫瑰’的研究很少。李明等[18]利用過氧化物同工酶對山東玫瑰花進行分類，發(fā)現(xiàn)‘單縣玫瑰’具有明顯有別于其他玫瑰品種的譜型；吳殿鳴等[19]對20個玫瑰品種干花蕾黃酮和多酚含量的聚類分析表明，‘單縣玫瑰’與山東平陰玫瑰各品種不在一個類群，而是與‘妙峰山’玫瑰等6個品種聚在一起；劉紀正等[7]認為單縣玫瑰油的化學成分與平陰玫瑰油基本相同但含量有差異。關(guān)于‘單縣玫瑰’鮮花不同發(fā)育時期的香氣特性分析目前未見報道。

‘單縣玫瑰’(‘Shanxianmeigui’)又名‘中華玫瑰’，清同治四年（1865年）從山東平陰引進到單縣，距今已有150多年的栽培歷史。上世紀80年代中期，隨著黃河故道的開發(fā)利用，一度有大面積的發(fā)展種植[20]。近10年來，由于人們重視度下降，加之其產(chǎn)量相對較低，‘單縣玫瑰’的種植面積大幅減少，僅在個別農(nóng)戶自留地中有保存，據(jù)調(diào)查不過幾十畝?！畣慰h玫瑰’雖源自平陰，但由于多年異地栽培，品種特性發(fā)生改變[7]。其花香濃郁，可作油用玫瑰和食用玫瑰，為當?shù)匕傩召澴u。目前，由于大力發(fā)展玫瑰產(chǎn)量而忽視了品種資源的保護，導(dǎo)致一些珍貴的玫瑰品種已經(jīng)消失或處于瀕危狀態(tài)，保護玫瑰種質(zhì)資源刻不容緩。隨著國際國內(nèi)市場需求的日益增加，對油用玫瑰的香氣品質(zhì)也提出了更高要求。‘單縣玫瑰’作為山東特色玫瑰品種，有著較高的開發(fā)利用潛力和育種價值。

本研究以現(xiàn)今大面積推廣的玫瑰品種‘豐花玫瑰’（‘Fenghua Meigui’）作對照，測定分析‘單縣玫瑰’不同開放階段花香成分、相對含量及其變化情況，對‘單縣玫瑰’的花香特性進行分析評價。旨在保護發(fā)掘‘單縣玫瑰’這一優(yōu)良地方種質(zhì)，為‘單縣玫瑰’品種資源的保護和開發(fā)利用提供理論依據(jù)，對我國玫瑰種質(zhì)資源的合理利用與新品種的選育等具有重要意義。

1 材料與方法

試驗于2016年4月~8月在山東農(nóng)業(yè)大學園藝試驗站及園藝學院中心實驗室進行。

1.1 試驗材料

試材‘單縣玫瑰’和對照‘豐花玫瑰’（圖1），均采自山東農(nóng)業(yè)大學園藝實驗站觀賞植物圃地。根據(jù)其開放程度分為3個時期（圖2）：（1）花蕾期：花蕾飽滿緊實無松動（2）半開期：花蕾半開放狀態(tài)，未露花蕊（3）盛開期：花瓣全部開放展開，花蕊露出。2016年5月12日8:00~10:00，從多株‘單縣玫瑰’及‘豐花玫瑰’健壯植株上采集不同開放階段的玫瑰花，保鮮保濕迅速帶回實驗室處理。

圖 1 ‘單縣玫瑰’和‘豐花玫瑰’鮮花

圖 2 不同發(fā)育時期的玫瑰鮮花

S1：花蕾期Flower bud；S2：半開期Half opening;；S3：盛開期Full opening；下同the same below

1.2 香氣成分及含量測定

芳香成分采集與分析采用頂空固相微萃取法（HS–SMPE）結(jié)合日本島津公司生產(chǎn)的GC–MS–QP 2010 plus氣—質(zhì)聯(lián)用儀，即SPME–GC–MS法。

首次使用的SMPE萃取頭置于氣相色譜進樣口，于270 ℃下老化30 min。將‘單縣玫瑰’和‘豐花玫瑰’相同花期的花瓣分別混勻后準確稱取5 g，迅速置于20 mL樣品瓶中并用錫箔紙封口，平衡10 min，用50/30 umDVB/CAR on PDM萃取頭在40 ℃下頂空部吸附40 min。吸附完成后將萃取頭插入GC-MS進樣口解吸3 min，啟動儀器采集數(shù)據(jù)。重復(fù)兩次取均值。

色譜條件：DB-5彈性石英毛細管色譜柱60 m×1.0 μm×0.32 mm，載氣為高純氦氣，流速1.0 mL·min-1，進樣口溫度250 ℃，柱溫箱升溫過程為50 ℃保持1 min，5 ℃/min升溫至120 ℃，再以8 ℃/min 升溫至200 ℃，最后以12 ℃/min 升溫至250 ℃保持7 min。

1.3 數(shù)據(jù)分析及處理

香味各組分質(zhì)譜經(jīng)計算機譜庫NIST 14標準譜庫檢索及資料分析，按SI相似度>80%的原則結(jié)合有關(guān)文獻進行人工譜圖解析，對樣品進行定性分析，運用峰面積歸一化法，求得各成分相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 ‘單縣玫瑰’鮮花不同開放階段主要香氣物質(zhì)組成及含量

兩個玫瑰品種三個花期中經(jīng)GC-MS分析共檢出94種揮發(fā)性成分（表1，表2）?！畣慰h玫瑰’中共檢出50種，其中醇類和酯類各12種，萜烯類7種，酮類和醛類各5種，醚類和芳香烴類各3種，酚類2種，烷烴類1種。不同花期檢測到的揮發(fā)性成分種類有差別，蕾期34種，半開期39種，盛開期32種?！S花玫瑰’中共檢出81種揮發(fā)性成分，由蕾期至盛開期其揮發(fā)性成分分別為58、45和44種。其中醇類13種，酯類15種，萜烯類25種，酮類10種，醛類7種，芳香烴類5種，酚類3種，醚類2種，烷烴類1種。兩個玫瑰品種主要揮發(fā)性成分相似，醇類化合物占比均最高（表1）。

表3知，蕾期‘單縣玫瑰’醇類化合物相對含量最高（62.43%），其次為酮類（13.83%）、酯類（5.72%）和萜烯類（3.45%）化合物。苯乙醇（23.26%）和香茅醇（20.51%）的相對含量明顯高于其他組分。酮類化合物的相對含量為13.83%，其中2-庚酮含量最高（10.32%）。聯(lián)苯、己醛、十二烷基醇、鄰苯二甲酸二丁酯、乙?；烊幻倒逯徒鸷蠚g烯在其他時期未檢測到，可能為花蕾期特有成分（表1）?！畣慰h玫瑰’半開期主要揮發(fā)性成分為醇類（61.65%）、酯類（12.26%）、酮類（7.35%）和酚類（6.30%）化合物，香茅醇相對含量最高（24.41%），僅在半開期檢測到的揮發(fā)性成分有環(huán)己醇、胡椒醇、甲酸葉醇酯、(2Z)-2-己烯酯、2-己烯醛和環(huán)癸烷。醇類(52.25%)、酯類（15.88%）、酚類（11.59%）化合物是‘單縣玫瑰’盛開期主要的揮發(fā)性成分，含量較高的組分有香茅醇、苯乙醇、順式甲基異丁香酚和乙酸香茅酯。癸酯、2-亞乙基-6-甲基-3,5-庚二烯和艾里莫芬烯只在盛開期檢測到。

‘單縣玫瑰’的主要揮發(fā)性成分是醇類、酮類、酚類、酯類和萜烯類化合物，主要的揮發(fā)性成分為香茅醇、苯乙醇、香葉醇、橙花酯、乙酸香茅酯、-蒎烯、金合歡烯、2-庚酮、香茅醛、甲基丁香酚和玫瑰醚等，其中香茅醇和苯乙醇含量最高。反式玫瑰醚是影響玫瑰油香氣的重要組分，盛開期‘單縣玫瑰’反式玫瑰醚的含量最高，而‘豐花玫瑰’同期未檢測到。兩個玫瑰品種相比，‘單縣玫瑰’揮發(fā)性成分中醇類化合物的比重高于‘豐花玫瑰’，萜烯類化合物的種類和相對含量較‘豐花玫瑰’低（表1）。

2.2 ‘單縣玫瑰’鮮花不同開放階段各類香氣成分含量及變化

由表3知，‘單縣玫瑰’中醇類化合物總量比重最高，隨花朵開放逐漸減少，蕾期為62.43%，半開期為59.80%，盛開期降至51.90%。香茅醇、苯乙醇、乙醇和香葉醇的相對含量較高，其中香茅醇的相對含量隨花朵開放逐漸增加，與醇類化合物總量變化趨勢相反。半開期檢測到的醇類化合物種類最多（11種），環(huán)己醇和胡椒醇只在半開期檢測到。‘豐花玫瑰’中香茅醇、苯乙醇兩種主要揮發(fā)性成分的變化趨勢與‘單縣玫瑰’一致，但三個時期的相對含量均低于‘單縣玫瑰’。酮類化合物也是‘單縣玫瑰’的主要揮發(fā)性成分類別之一，且隨著花朵開放其相對含量逐漸下降。蕾期酮類化合物的相對含量最高，達到13.83%，半開期迅速下降為7.35%，盛開期繼續(xù)下降至6.57%?！S花玫瑰’中酮類化合物呈先增后減的趨勢。兩種玫瑰中2-庚酮的相對含量最高，隨花朵開放其變化趨勢和酮類化合物總量的變化趨勢一致，說明影響‘單縣玫瑰’和‘豐花玫瑰’酮類化合物含量變化的物質(zhì)主要是2-庚酮。

酯類、酚類和醚類化合物相對含量隨‘單縣玫瑰’花朵開放逐漸增加，酯類化合物相對含量由蕾期的5.72%增至盛開期的16.23%，其中乙酸香茅酯增幅最為突出，是‘單縣玫瑰’和‘豐花玫瑰’盛開期相對含量最多的酯類化合物，占酯類總量的50%以上，相對含量分別達到9.92%和11.06%?！畣慰h玫瑰’三個時期中盛開期測得酯類化合物相對含量最高，半開期檢測到的酯類化合物種類最多。酚類化合物的相對含量從蕾期到盛開期呈梯度上升，分別為3.05%、6.30%和11.59%。三個時期的“單縣玫瑰”花瓣中檢出甲基丁香酚和順式甲基異丁香酚兩種酚類化合物；‘豐花玫瑰’半開期未檢測出順式甲基異丁香酚，其他時期兩種分類均有，蕾期還檢測出少量乙酰丁香酚（表1）。

醛類化合物的相對含量先升后降，在盛開期僅檢測到香茅醛。萜烯類化合物和芳香烴類化合物的相對含量在‘單縣玫瑰’中先降后升（表3）。蕾期萜烯類化合物含量最高（3.45%），半開期降至1.98%，盛開期又增至3.01%，-金合歡烯和-蒎烯是相對含量較高的組分。烷烴類化合物三個時期僅檢測到環(huán)癸烷?！S花玫瑰’三個時期共檢出25種萜烯類化合物，開放過程中其相對含量逐漸減少。

表 1 兩個玫瑰品種不同花發(fā)育時期的主要揮發(fā)性成分及其相對含量/%

“-”：未檢測到或不存在Note: “-” showed it don’t be detected or not existed.

開花過程中，‘單縣玫瑰’醇類化合物的相對含量最高且高于‘豐花玫瑰’，醇類、酮類化合物的相對含量逐漸減少，而酚類、酯類、醚類化合物的相對含量逐漸增加，萜烯類和芳香烴類化合物的相對含量先減后增?！S花玫瑰’醚類化合物和‘單縣玫瑰’的變化趨勢一致，其他芳香類物質(zhì)的變化趨勢與’單縣玫瑰’均不同（表2）。這說明不同品種的玫瑰，其揮發(fā)性成分相對含量和變化規(guī)律不一致。

表 2 ‘單縣玫瑰’及‘豐花玫瑰’不同花發(fā)育時期芳香成分及含量分類統(tǒng)計/%

‘Shanxian’:‘單縣玫瑰’.‘Shanxian Meigui’; ‘Fenghua’:‘豐花玫瑰’.‘Fenghua Meigui’; 下同the same below

3 討論

3.1 ‘單縣玫瑰’香氣特性分析

香氣成分及其相對含量的不同，決定不同玫瑰品種具有不同的香氣表現(xiàn)，而香氣的濃淡受揮發(fā)物質(zhì)的種類和組成的影響[21]。薛敦淵等[11]對苦水玫瑰鮮花香氣進行測定，發(fā)現(xiàn)其頭香中香茅醇，乙酸香茅酯的相對含量較高，分別為30.80%、18.10%。馮立國等[3]對‘唐紫’玫瑰進行測定，盛開期時兩種成分含量分別為15.90%、12.16%，本研究中‘單縣玫瑰’盛開期時兩者相對含量為28.32%、10.67%，‘豐花玫瑰’盛開期時兩者相對含量也達到15.36%、12.82%，進一步證明了香茅醇和乙酸香茅酯可能為玫瑰頭香的主要成分。前人研究表明，萜烯類化合物也是玫瑰精油頭香的重要組成成分，使其具有天然香氣，氣味清新[9]。玫瑰提取物主要香氣成分有苯乙醇、香茅醇、香葉醇、丁香酚、芳樟醇和玫瑰醚[22]。苯乙醇、香茅醇和香葉醇使玫瑰香氣具有清甜玫瑰香味，含量越高香氣越甜[23-24]；酮類物質(zhì)，如2-十三烷酮使得香氣偏油脂氣；玫瑰醚及其氧化物具有青草清香及玫瑰花香氣，使香氣清透；丁香酚、甲基丁香酚和酯類是辛香成分，主要是輔助玫瑰的甜香，使香氣甜濃[10]。本實驗中相同條件下檢出盛開期‘單縣玫瑰’芳香組分較少，‘豐花玫瑰’芳香組分較多，但主要香氣成分相似。結(jié)合各香氣成分的香氣特點，‘豐花玫瑰’中酯類、萜烯類和芳香烴類化合物相對含量高于‘單縣玫瑰’，氣味更清新；‘單縣玫瑰’中醇類、酮類和酚類化合物相對含量較高，氣味偏甜濃。質(zhì)量好的玫瑰油應(yīng)具有高含量的單萜醇和低碳烷烴[15]，通過誘導(dǎo)植物揮發(fā)油中某些具有高度嗅覺意義的稀有揮發(fā)物的表達可改變它們的嗅覺印象，提高其商業(yè)價值，反式玫瑰醚在這些揮發(fā)物中占據(jù)最重要的位置，是影響玫瑰油香氣的重要組分[25]。本研究中檢測到 ‘單縣玫瑰’單萜醇類相對含量高于‘豐花玫瑰’，盛開期反式玫瑰醚的相對含量最高，而‘豐花玫瑰’同期沒有檢測到。由以上可知，‘單縣玫瑰’在香氣品質(zhì)方面具有優(yōu)越性，可作油用玫瑰。盛開期時‘單縣玫瑰’主要芳香組分含量豐富，香味突出，是作油用玫瑰的最佳采收期。

‘單縣玫瑰’花朵開放過程中，香茅醇的比例升高，具辛香的丁香酚類物質(zhì)和酯類物質(zhì)的相對含量在盛開期達到較高值。萜烯類和醚類化合物相對含量盛開期較高?！畣慰h玫瑰’在開花過程中香氣漸濃，此時增加的香茅醇、酯類化合物、丁香酚類物質(zhì)和醚類化合物可能是‘單縣玫瑰’香氣濃郁的原因，使其甜香和玫瑰香更加突出。由表1和表2知，不同品種及不同花發(fā)育時期的玫瑰，其香氣成分種類、相對含量有差別。玫瑰花中不同的芳香成分及含量可調(diào)出不同的香型，根據(jù)這種差異調(diào)節(jié)其中某種香氣成分的變化量，可改變玫瑰香型，為培育玫瑰芳香新品種提供條件，有待我們進一步的研究。劉紀正等[7]對‘單縣玫瑰’玫瑰油鑒定后發(fā)現(xiàn)，其玫瑰油的化學成分與平陰玫瑰油基本相同但含量有差異，‘單縣玫瑰’香茅醇的含量較高，反式玫瑰醚是兩地玫瑰油香氣差異原因之一。本研究與劉紀正的研究相一致。陳玉榮等[26]對不同土壤條件下苦水玫瑰的香氣成分進行分析，發(fā)現(xiàn)芳香成分與土壤中金屬離子具有相關(guān)性。由此可見，不同品種的玫瑰油形成各自不同的香味，除了和香氣成分含量與種類有關(guān)外，與栽培品種和土壤、溫度、降雨量等綜合栽培環(huán)境差異也有密切關(guān)系[27]。

3.2 ‘單縣玫瑰’花香育種潛力評價

玫瑰育種一直是玫瑰研究中的熱點，研究者們從玫瑰種質(zhì)資源的收集和分類、分子技術(shù)和雜交育種等多方面對玫瑰進行研究[28-30]，包括構(gòu)建玫瑰品種指紋圖譜、探明控制玫瑰花香的基因、將玫瑰和月季雜交培育新品種等。隨著國內(nèi)外市場需求的日益增加，對油用玫瑰的香氣類型、品質(zhì)也提出了更高的要求，改良玫瑰性狀、培育優(yōu)質(zhì)油用玫瑰新品種勢在必行。種質(zhì)資源是品種利用的基礎(chǔ)，我國是玫瑰原產(chǎn)國，資源豐富且栽培歷史悠久。為了充分利用國際國內(nèi)市場帶來的機遇，進一步提高我國玫瑰產(chǎn)品的競爭力，除了改良產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)與提高品質(zhì)外，尋找和挖掘我國重要的玫瑰資源并開展玫瑰育種工作是一個重要途徑。本研究對地方特色玫瑰品種資源‘單縣玫瑰’的花香特性進行評價，表明‘單縣玫瑰’在花香方面具有應(yīng)用潛力，可作為重要的育種材料加以保護和開發(fā)利用，也為精油用玫瑰新品種的培育提供理論資料。前人對其初步的研究與分析證明，‘單縣玫瑰’在長期異地栽培中發(fā)生了一定程度的變異，而其在玫瑰種質(zhì)資源中更確切的親緣關(guān)系也是我們下一步的研究方向。

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Analysis on Aroma Peculiarity of‘Shanxian Meigui’ During Different Opening Stages

SUN Ya-ru1, CHEN Dan-ling2, ZHAI Yu-zhen3, WANG Chao1, DONG Yu-han4, JIAO Xin1, WANG Wen-li1*

1.271018,2.271018,3.274300,4.100193,

With as the material, petals from.‘Shanxian Meigui’ and‘Fenghua Meigui’ (control group) at different opening stages were analyzed aroma components and the changes of their relative contents by means of head solid-phase microextraction (HS-SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that 50 kinds of volatile components were detected in three periods of‘Shanxian Meigui’, and the main volatile components are alcohols, ketones, phenols and esters.Alcohols is the highest volatile components in ‘Shanxian Meigui’, it's relative content are all above 20% and always higher than the ‘Fenghua Meigui’ in the same stages.The citronellol reaches its maximum content in the full opening stage, up to 26.33%. Citronellol, phenylethyl alcohol, geraniol, acetate esters, methyl eugenol, trans-rose oxide and other substances constitute the main aroma of‘Shanxian Meigui’. ‘Shanxian Meigui’ have fewer kinds of aroma components compared with ‘Fenghua Meigui’, but the main aroma components of ‘Shanxian Meigui’ are similar to those of‘Fenghua Meigui’. The development level of flower has a significant effect on the composition and content of aroma substances. With the opening of flowers, the aroma of‘Shanxian Meigui’ becomes more sweet and fragrant. The relative content of the main aroma reached its maximum in the full openning stage and is higher than that of‘Fenghua Meigui’ in the same period. The fragrance of flowers of‘Shanxian Meigui’ is stronger in than that of‘Fenghua Meigui’, and the sensory quality is better. The full openning stage is the best harvest time for oil use of‘Shanxian Meigui’. This paper could lay a foundation for the development and utilization of ‘Shanxian Meigui’ and the cultivation of new rose varieties.

‘Shanxian Meigui’;opening stage; floral fragrance; aroma peculiarity

[S573+.7]

A

1000-2324(2018)06-0958-07

10.3969/j.issn.1000-2324.2018.06.011

2017-05-04

2017-05-28

山東省自然科學基金(ZR2011CM048);山東省農(nóng)業(yè)良種工程(魯科農(nóng)字[2012]213號)

孫亞如(1993-),女,碩士,主要從事觀賞植物種質(zhì)資源與育種研究. E-mail:syr1210786536@163.com

Author for correspondence. E-mail:wangwenli169@163.com