野扇花香氣成分初步分析

薛 建， 敬洪霞， 孫 清， 杜紅梅*

(1.上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院， 上海 200240； 2.上海市閔行區(qū)三農(nóng)綜合服務(wù)中心， 上海 201109)

野扇花(Sarcococcaruscifolia)別名清香桂，黃楊科(Buxaceae)野扇花屬常綠小灌木，矮總狀花序，花小，白色，極為芳香，果實(shí)為紅色球形，有較強(qiáng)的耐蔭能力[1]，是極好的野生觀賞植物[2]。目前關(guān)于野扇花的研究主要集中在藥用價(jià)值[3]、栽培和繁殖方法等[4-6]。近年來，芳香植物在芳香植物專類園、植物保健綠地、盲人園及生態(tài)觀光園中得到廣泛應(yīng)用[7]。分析芳香植物中香味物質(zhì)成分是芳香植物應(yīng)用的前提條件。傳統(tǒng)的香花，如木樨(Osmanthusfragrans)[8]、玫瑰(Rosarugosa)[9]、蘭花(Cymbidiumssp)[10]及百合(Liliumssp)[11]中芳香成分的研究已有報(bào)導(dǎo)，而關(guān)于野扇花香氣成分研究尚未見報(bào)道。如何完整保留花香的原始成分是花香檢測的重要問題。固相微萃取(Solid Phase Micro-extraction, SPME)是波蘭學(xué)者Pawliszyn于1989年首次提出的一種樣品前處理和富集技術(shù)[12]，頂空固相微萃取(Headspace Solid Phase Micro-extraction，HSPME)是固相微萃取技術(shù)的3種萃取模式(直接固相微萃取、膜保護(hù)固相微萃取和頂空固相微萃取)之一，是一種集吸附、濃縮、解吸、進(jìn)樣功能于一體，無有機(jī)溶劑、環(huán)境友好、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)樣的新型樣品前處理技術(shù)，是目前花香活體檢測的重要技術(shù)，可以收集到一定時(shí)間內(nèi)單朵花釋放的全部香氣成分。氣相色譜法(Gas Chromatography，GC)和質(zhì)譜(Mass Spectrum，MS)分別具有高分辨率、高靈敏度的特點(diǎn)，兩者聯(lián)用后可有效測定復(fù)雜揮發(fā)性物質(zhì)成分。將HSPME與GC-MS技術(shù)聯(lián)用，能有效執(zhí)行對樣品的萃取、分離、定性及定量分析的研究，目前該技術(shù)不僅在食品、化工及環(huán)境等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，在植物領(lǐng)域尤其是花香測定研究[10, 13-14]中也多采用該方式。為加快野扇花芳香成分的利用和野扇花在園林中的推廣，研究采用HSPME與GC-MS相結(jié)合方法進(jìn)行野扇花香氣成分的分析，以期為野扇花的推廣利用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1植物材料試驗(yàn)材料為野扇花盛花初期的花朵。花朵采自上海辰山植物園，選用人工種植的生長狀態(tài)基本一致的野扇花植株。采集日期為2017年3月中旬。

1.1.2儀器7890-5975型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國安捷倫公司)。

1.2研究方法

1.2.1樣品制備清晨露水褪去后采集長勢一致、剛剛盛開花朵裝入25 mL頂空采樣瓶中，重復(fù)4次。裝瓶后立即送回實(shí)驗(yàn)室測定。插入50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取纖維頭，于40℃溫度下震蕩15 min，萃取30 min，震蕩速度250 r/min。解析時(shí)間4 min。

1.2.2GC-MS條件樣品用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析。色譜柱為DB-wax (30.0 m× 250 μm× 0.25 μm)。進(jìn)樣口溫度260℃，不分流進(jìn)樣。載氣為氦氣(99.999%)，流量為1 mL/min。初始溫度為40℃，保持5 min，然后以5℃/min的速率升溫至250°C，保持5 min。離子源溫度為230℃；四極桿溫度為150℃。電子碰撞電離電壓70 eV，質(zhì)譜全掃描范圍20～400。GC-MS循環(huán)時(shí)間57 min。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用峰面積歸一化法確定不同成分的相對含量，通過保留時(shí)間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)與NIST2011質(zhì)譜圖檢索系統(tǒng)比較進(jìn)行成分鑒定。采用Excel 2007和SPSS進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理和分析。野扇花揮發(fā)性成分的色譜信息經(jīng)NIST2011譜庫檢索和分析，同時(shí)排除前期的部分空氣和硅烷化雜質(zhì)，計(jì)算各化合物成分的相對百分含量。以相對含量大于1%的主要揮發(fā)性物質(zhì)總含量計(jì)為100%，計(jì)算各主要揮發(fā)性物質(zhì)的比例。

2結(jié)果與分析

2.1野扇花主要揮發(fā)性物質(zhì)的成分

經(jīng)過氣相色譜分離后，得到總離子流色譜圖(圖1)，在其中發(fā)現(xiàn)32個(gè)峰。檢測出19種相對百分含量大于1%的化合物(表1)，占揮發(fā)性物質(zhì)總峰面積的80.47%。其中，苯乙醇含量最高(22.94%)，正己烷次之(9.76%)，吲哚、乙醇、3-甲基呋喃、羅勒烯、丙酮和2,4-己二烯的相對百分含量分別為7.90%、6.13%、5.87%、3.95%、3.34%和3.23%，推測這8種揮發(fā)性物質(zhì)是野扇花揮發(fā)性物質(zhì)的主要組成成分。2-正丙基-1-庚醇、乙酸乙酯檢測出的相對百分含量也大于2%，其余8種揮發(fā)性物質(zhì)即乙酸苯乙基酯、甲醇、庚醇、戊烷、戊基-環(huán)丙烷、丁酮、芳樟醇和甲苯的相對百分含量均在1%～2%。其中具有清香、果香香氣[15]的苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯和芳樟醇可能為野扇花的關(guān)鍵致香成分。

圖1野扇花香氣成分總離子流色譜圖

Fig.1 Total ion chromatogram of aromatic components inS.ruscifolia

表1野扇花揮發(fā)性物質(zhì)中相對含量>1%的成分及相對含量

2.2野扇花主要揮發(fā)性物質(zhì)的種類構(gòu)成

從圖2看出，野扇花的主要揮發(fā)性物質(zhì)(相對含量大于1%)可分為8類，包括烷烴類4種、烯烴類2種、芳香烴類1種、醇類6種、酮類2種、酯類2種、呋喃類1種和其他類1種。 醇類物質(zhì)(6種)含量最多，相對含量為43.73%；烷烴類次之，相對含量為19.01%。由于醇類與烷烴類的不飽和度均為零，均屬飽和化合物，故飽和化合物的總含量為62.74%，明顯高于不飽和化合物的總含量。

圖2野扇花揮發(fā)性物質(zhì)的種類及相對含量

Fig.2 Kind and relative content of volatile components inS.ruscifolia

3結(jié)論與討論

采用HSPME-GC-MS技術(shù)對野扇花主要揮發(fā)性成分進(jìn)行測定，共檢測出19種相對含量大于1%的物質(zhì)，其中苯乙醇、正己烷、吲哚、乙醇、3-甲基呋喃、羅勒烯為野扇花的主要揮發(fā)性物質(zhì)成分。苯乙醇的相對含量為22.94%，遠(yuǎn)高于其余揮發(fā)性物質(zhì)，可能是野扇花最重要的致香成分。野扇花的揮發(fā)性物質(zhì)成分與一些常見的芳香型花卉的揮發(fā)性物質(zhì)成分組成有明顯的差別，桂花以β-紫羅酮和β-芳樟醇為主要揮發(fā)性物質(zhì)成分和關(guān)鍵致香成分[8]，梔子花(Gardeniajasminoides)在開放過程中其揮發(fā)性物質(zhì)成分主要為羅勒烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇丙酸酯和α-法呢烯[16]，淡香型百合揮發(fā)性物質(zhì)中以2-乙基-1-己醇、乙苯和鄰二甲苯為主，濃香型百合則以β-羅勒烯和芳樟醇為主[11]。

野扇花中含量最高的揮發(fā)性物質(zhì)為苯乙醇，而苯乙醇在很多芳香型花卉中的含量都較低或未檢測出，但在玫瑰揮發(fā)性物質(zhì)成分中苯乙醇含量顯著高于其他物質(zhì)，為玫瑰的主要香氣成分[9]。苯乙醇最初作為玫瑰花中特征性香氣化合物成分被發(fā)現(xiàn)[17]，由于其具有淡雅、持久的玫瑰花香而被廣泛應(yīng)用于精油、食品、化妝品及煙草中。目前市場中的苯乙醇以化學(xué)合成為主，天然苯乙醇主要是在玫瑰花中提取，但玫瑰花產(chǎn)量有限且成本較高，導(dǎo)致目前市場上天然苯乙醇價(jià)格高昂，但相對于價(jià)格低廉的合成苯乙醇，人們更傾向于天然苯乙醇的感官舒適度和使用安全性[18]。近年來也報(bào)道了多個(gè)關(guān)于通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)苯乙醇的微生物合成的研究。

L-苯丙氨酸是苯乙醇合成的重要前體[18-19]。L-苯丙氨酸在植物體內(nèi)合成苯乙醇的路徑主要有3種，即苯乙醛-CYP79家族酶途徑、苯乙胺-芳香族氨基酸脫羧酶途徑及苯乙醛-芳香族氨基脫酸酶途徑(玫瑰花中苯乙醇就是通過該途徑合成的)。野扇花花瓣中檢測到苯乙醇的相對百分含量高達(dá)22.94%，全開期的玫瑰中苯乙醇在6月和7月的相對百分含量分別為16.41%和25.85%，半開期時(shí)分別為13.55%和22.87%[9]。同作為苯乙醇主要提取原料的玫瑰相比，野扇花的花朵更為繁密，且植株耐干旱、耐蔭、耐瘠薄，在我國西南石漠化地區(qū)生長良好[20]，是極有開發(fā)前景的苯乙醇提取原材料。關(guān)于環(huán)境及栽培條件對野扇花中苯乙醇含量的影響，以及野扇花中苯乙醇的分離和提純方法，還有待進(jìn)一步分析。

近年來芳香保健園設(shè)計(jì)成為一大熱點(diǎn)，這種景觀營造對芳香植物的選擇有較高要求[21]。野扇花揮發(fā)性物質(zhì)成分中苯乙醇、羅勒烯和芳樟醇等物質(zhì)均證實(shí)具有藥理作用，其中羅勒烯單萜類化合物在預(yù)防和治療癌癥方面有一定的作用[22]，小鼠抗抑郁實(shí)驗(yàn)也證明羅勒烯能有效減輕小鼠抑郁性狀[23]。芳樟醇物質(zhì)具有鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜催眠、抗焦慮及抗腫瘤等諸多藥理活性[24]。苯乙醇作為玫瑰精油的兩大主要香氣成分之一，其清新、香甜的氣味有很好的鎮(zhèn)靜和安撫功效，同時(shí)具有消炎及抗菌作用[17]。關(guān)于野扇花在芳香保健園林中的應(yīng)用目前未見報(bào)導(dǎo)，芳香植物以喜光性植物為主，而野扇花耐陰性強(qiáng)，因此，可將野扇花應(yīng)用于芳香保健園建設(shè)，一方面可以提升保健園林的功效，另一方面，對于豐富芳香保健園的植物多樣性，也將發(fā)揮重要的作用。