豐花玫瑰與百葉薔薇香氣品質(zhì)差異成因分析

王朏斐，郝瑞杰

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西太谷030801）

薔薇屬（Rosa L.）植物大約有200多種[1]，其中，多數(shù)植物具有芳香氣味，可作為精油提取的原材料[2]。盛產(chǎn)于摩洛哥的百葉薔薇（Rosa centifolia）是玫瑰精油的提取原料[3]，其花朵氣味純香甜美，優(yōu)雅柔和[4]，深受人們的喜愛(ài)。但百葉薔薇抗寒性較差，在我國(guó)北方地區(qū)不適宜廣泛栽植。原產(chǎn)于我國(guó)的玫瑰（Rosa rugosa）因其具有良好的抗旱性[5]和耐寒性[6]，被廣泛栽植于山西、甘肅和山東等北方地區(qū)[7]。目前玫瑰花朵多應(yīng)用于食品加工和藥品行業(yè)[8-9]，其芳香性狀的開(kāi)發(fā)利用方興未艾[10-11]，然而玫瑰的氣味濃香[12]，和國(guó)際主流油用玫瑰的清甜氣味存在一定差異。

本試驗(yàn)為探究豐花玫瑰（Rosa rugosa'Fenghua'）和百葉薔薇香氣品質(zhì)的具體差異，以及形成差異性的原因，分別對(duì)二者關(guān)鍵釋香部位的內(nèi)源揮發(fā)物質(zhì)進(jìn)行萃取，并通過(guò)GC-MS對(duì)其芳香成分進(jìn)行定性和定量分析，初步闡明豐花玫瑰與百葉薔薇香氣性狀差異的主要成因，以期為豐花玫瑰芳香性狀的改良，擴(kuò)大豐花玫瑰種質(zhì)高附加值開(kāi)發(fā)利用，以及促進(jìn)優(yōu)良耐寒國(guó)產(chǎn)油用玫瑰種質(zhì)選育提供理論支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為處于完全盛開(kāi)狀態(tài)的豐花玫瑰花朵和百葉薔薇花朵，采集于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院薔薇種質(zhì)資源圃，采集時(shí)間選擇在晴朗的早晨。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 GC-MS樣品預(yù)處理 采集新鮮的花朵置于冰盒中保鮮，然后迅速用鑷子將花朵的花瓣和雄蕊分離，分別稱(chēng)取花瓣0.13 g、雄蕊0.1 g放入不同的離心管內(nèi)，于液氮中快速研磨粉碎，分別加入1300μL的乙酸乙酯（液相色譜分析純99.99%）萃取劑[13]，在25℃，150 r/min的搖床上振蕩萃取2 h。在各樣品中分別加入0.2 g無(wú)水硫酸鈉靜置除水后，于4℃下以12000r/min離心10min，提取上清液1000μL于新的離心管中，用0.45μm濾膜過(guò)濾后，提取500μL于1.5 mL進(jìn)樣瓶中待測(cè)。百葉薔薇花瓣、百葉薔薇雄蕊、豐花玫瑰花瓣、豐花玫瑰雄蕊4個(gè)處理分別標(biāo)記為QY-HB、QY-XR、FH-HB、FH-XR。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.2.2 GC-MS樣品檢測(cè)分析 樣品使用Thermo公司生產(chǎn)的Gas Chromatography-Mass Spectrometry（Trace ISQ型號(hào)）進(jìn)行分析。進(jìn)樣方法采用不分流進(jìn)樣模式，進(jìn)樣體積1μL，分流比30∶1，載氣為He，流速為1.0 mL/min。升溫程序?yàn)椋?0℃保持4 min；5℃/min升溫至180℃，保持1 min；10℃/min升溫至270℃，保持5 min。質(zhì)譜溫度270℃，離子源溫度270℃，電離方式為EI，電子能量70 eV，掃描質(zhì)譜范圍29～600 amu[14]。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

1.3.1 芳香成分定性分析 使用X caliber系統(tǒng)NIST譜庫(kù)對(duì)質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)檢索對(duì)照，并結(jié)合人工解析圖譜對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)完成定性分析。

1.3.2 芳香成分定量分析 芳香成分定量分析采用內(nèi)部矯正因子法，內(nèi)標(biāo)化合物為苯甲酸乙酯，加入梯度分別為10μL 1 000倍液、30μL 1 000倍液、50μL 1 000倍液、30μL 10 000倍液和50μL 10 000倍液。定量分析原理為：其中，PA表示化合物響應(yīng)峰面積，C表示化合物質(zhì)量濃度（g/mL）。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)分析及圖表繪制采用Microsoft Excel 2010、SPSS18和TBtools等軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 2種薔薇植物內(nèi)源芳香化合物組成分析

分別對(duì)豐花玫瑰和百葉薔薇的花瓣以及雄蕊的內(nèi)源芳香成分進(jìn)行定性分析，結(jié)果如圖1和表1所示。

表1 豐花玫瑰和百葉薔薇的花瓣與雄蕊內(nèi)源芳香成分分析

從圖1、表1可以看出，豐花玫瑰花瓣和雄蕊分別含有17種芳香成分，共有組分有7種，分別為香葉醇、苯乙醇、丁香酚、甲基丁香酚、異戊酸香葉酯、2-已烯醛和3-苯丙酸；百葉薔薇花瓣和雄蕊分別含有14種和10種芳香成分，共有組分有5種，分別是橙花醇、香葉醇、香茅醇、苯乙醇和乙酸香葉酯。豐花玫瑰花瓣特有成分有4種，分別是α-水芹烯、萜品油烯、庚醛和己醛；其雄蕊特有成分有9種，主要是2-十三烷酮、十四醛、十五醛、十六醛、十八醛和苯乙醛等。百葉薔薇花瓣特有成分有金合歡醇和檸檬醛2種；其雄蕊特有成分有3種，包括欖香醇、芳樟醇和橙花丙酸酯。2種薔薇植物的花瓣中共同含有的成分有11種，包括月桂烯、羅勒烯、檸檬烯、橙花醇、香葉醇、苯乙醇、香茅醇、2-己烯醛和苯甲醇等；雄蕊中均含有丁香酚、甲基丁香酚、乙酸香葉酯、苯乙醇和香葉醇5種物質(zhì)；4個(gè)樣本中共同含有的物質(zhì)是香葉醇和苯乙醇。結(jié)合PCA分析（圖2）結(jié)果，2種薔薇植物內(nèi)源芳香主成分包含7種物質(zhì)，分別是苯乙醇、香茅醇、香葉醇、橙花醇、乙酸香葉酯、丁香酚和甲基丁香酚。

2.2 2種薔薇植物花瓣和雄蕊香型構(gòu)成對(duì)比分析

與百葉薔薇相比，豐花玫瑰花瓣中苯乙醇、香葉醇、橙花醇和香茅醇相對(duì)含量無(wú)明顯差異（圖3、表1），其中，苯乙醇含量最高、其后依次為香茅醇、香葉醇和橙花醇。這四種物質(zhì)在豐花玫瑰中的相對(duì)總含量為79.93%，百葉薔薇中達(dá)86.43%，是玫瑰花瓣芳香成分的主要組成部分。金合歡醇在百葉薔薇花瓣中的相對(duì)含量為3.26%，是其特有組分。豐花玫瑰花瓣中分別含丁香酚和甲基丁香酚1.50%和5.97%，百葉薔薇花瓣中未檢測(cè)到。

2種薔薇植物雄蕊的內(nèi)源芳香物質(zhì)組成存在明顯差異，百葉薔薇中萜烯類(lèi)物質(zhì)含量豐富，主要有香茅醇、乙酸香葉酯、香葉醇和橙花醇，其相對(duì)總含量為70.71%。豐花玫瑰雄蕊的主要組分是丁香酚和甲基丁香酚，其相對(duì)含量分別為43.27%和16.43%。甲基丁香酚在百葉薔薇中也存在，但相對(duì)含量低，為3.87%。香茅醇在豐花玫瑰中也可以檢測(cè)到，但相對(duì)含量為1.80%，遠(yuǎn)小于百葉薔薇中的占比。

2.3 2種薔薇植物主成分含量對(duì)比分析

豐花玫瑰和百葉薔薇花瓣中絕對(duì)含量較高的4種物質(zhì)均為：苯乙醇＞香茅醇＞香葉醇＞橙花醇。同等質(zhì)量的花瓣中百葉薔薇的苯乙醇、香茅醇、香葉醇和橙花醇的絕對(duì)含量均高于豐花玫瑰（表2）。這4種成分在百葉薔薇和豐花玫瑰花瓣中的含量總和分別為404.822、242.708μg/g。百葉薔薇花瓣中含有金合歡醇15.292μg/g，豐花玫瑰花瓣中含有甲基丁香酚18.135μg/g。

表2 豐花玫瑰和百葉薔薇花瓣與雄蕊內(nèi)源芳香成分絕對(duì)含量比較 μg/g

百葉薔薇雄蕊中含量較高的組分有5種，分別是：乙酸香葉酯70.146μg/g、香茅醇61.476μg/g、香葉醇46.640μg/g、苯乙醇21.046μg/g、橙花醇11.609μg/g。甲基丁香酚和丁香酚在百葉薔薇雄蕊中含量較低，分別是10.380、8.895μg/g，但在豐花玫瑰雄蕊中含量極高，分別為71.389、188.070μg/g。豐花玫瑰雄蕊中苯乙醇含量明顯低于百葉薔薇，且其萜烯類(lèi)物質(zhì)較少甚至不含有，但是所含脂肪醛和脂肪酮類(lèi)物質(zhì)豐富，如2-十三烷酮、十五醛、十四醛、十六醛和十八醛等，其總含量大約為100μg/g。百葉薔薇雄蕊其他組分相比豐花玫瑰含量少，約為38.314μg/g。

2.4 2種薔薇植物香型差異成因分析

根據(jù)豐花玫瑰和百葉薔薇花瓣、雄蕊內(nèi)源芳香提取物PCA分析（圖4）發(fā)現(xiàn)，第1主成分貢獻(xiàn)率為55.84%，第2主成分貢獻(xiàn)率為27.42%，二者貢獻(xiàn)率總和為83.26%，能夠充分反映4個(gè)樣本芳香性狀的差異程度[15]。無(wú)論從第一維度還是第二維度，豐花玫瑰花瓣和百葉薔薇花瓣分布距離較近，間隔絕對(duì)值均小于2，說(shuō)明二者花瓣芳香特性差異不明顯。而豐花玫瑰雄蕊和百葉薔薇雄蕊分布相對(duì)離散，第一維度和第二維度的間隔絕對(duì)值均大于6，說(shuō)明百葉薔薇雄蕊與豐花玫瑰雄蕊的芳香特性差異明顯。從第1主成分對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，百葉薔薇的花瓣和雄蕊相比豐花玫瑰更聚集，從第2主成分分分析得出，豐花玫瑰的花瓣和雄蕊分布比百葉薔薇聚集，而第1主成分的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)大于第2主成分。由此分析得出，百葉薔薇雄蕊的芳香特性更趨近于其花瓣，豐花玫瑰雄蕊的芳香性狀與其花瓣相比，差異明顯。

3 結(jié)論與討論

苯乙醇[16]、香茅醇、香葉醇、橙花醇及其乙酸酯是能夠形成玫瑰香味的特征芳香化合物[2，9，15]。豐花玫瑰和百葉薔薇花瓣的主要內(nèi)源芳香組分均是苯乙醇、香茅醇、香葉醇和橙花醇。雖然2個(gè)品種中各組分具體含量稍有不同，但是種類(lèi)組成基本一致，說(shuō)明2個(gè)品種的花瓣均具有典型的玫瑰香氣特征。

豐花玫瑰和百葉薔薇雄蕊的內(nèi)源芳香物質(zhì)種類(lèi)明顯不同，其中，豐花玫瑰雄蕊中主要含有酚類(lèi)物質(zhì)，如丁香酚和甲基丁香酚，百葉薔薇雄蕊中主要含有醇類(lèi)物質(zhì)，如香茅醇、香葉醇和苯乙醇等。雖然雄蕊的總體質(zhì)量在整花中占比遠(yuǎn)小于花瓣，約等于花瓣質(zhì)量的1/10，但是同等質(zhì)量下雄蕊芳香組分的總含量遠(yuǎn)大于花瓣，因此，雄蕊也是重要釋香部位之一。在2個(gè)品種花瓣芳香物質(zhì)極其相似的情況下，雄蕊芳香成分的迥異可能是影響二者香氣品質(zhì)差異的重要因素。

丁香酚和甲基丁香酚是豐花玫瑰雄蕊中含量較高的2種物質(zhì)，其在百葉薔薇雄蕊中含量極低甚至不含有，然而，這2種物質(zhì)的人體嗅覺(jué)閾值較低，屬于辛香成分[17-18]。丁香酚在丁香花中含量豐富，是丁香花的特征香氣物質(zhì)[19-21]，甲基丁香酚是細(xì)辛揮發(fā)油的主要組分[22-23]。有研究表明，在一個(gè)完整的香氣體系中加入一種外來(lái)芳香物質(zhì)時(shí)，會(huì)引起人體對(duì)原有體系香氣閾值感知發(fā)生變化[24]。豐花玫瑰雄蕊中的丁香酚和甲基丁香酚作為非玫瑰特征香氣組分，它們的存在影響了人體對(duì)其花瓣特征香氣成分的感知，使其整體閾值降低，導(dǎo)致豐花玫瑰的香味增強(qiáng)，產(chǎn)生人體嗅覺(jué)感知其香氣濃劣偏干、不飽滿[3]的現(xiàn)象。由此設(shè)想，在日后豐花玫瑰種質(zhì)香氣性狀開(kāi)發(fā)利用以及新種質(zhì)栽培選育時(shí)，通過(guò)適合的生物技術(shù)手段，逐步培育雄蕊敗育的種質(zhì)，減少丁香酚和甲基丁香酚等辛香組分的產(chǎn)生。用于精油提取的豐花玫瑰可以考慮摘除雄蕊結(jié)構(gòu)來(lái)改善其精油品質(zhì)，以便使得豐花玫瑰精油整體香氣品質(zhì)更趨近于國(guó)際主流香型，香味更加清甜柔和，獲得更多人們的喜愛(ài)。

本研究結(jié)果表明，豐花玫瑰和百葉薔薇花瓣中主要芳香成分有苯乙醇、香茅醇、香葉醇和橙花醇，且各成分在百葉薔薇中的含量均高于豐花玫瑰。豐花玫瑰和百葉薔薇雄蕊的芳香物質(zhì)組成差異明顯，百葉薔薇雄蕊中芳香成分主要由苯乙醇和萜烯類(lèi)化合物構(gòu)成，而豐花玫瑰雄蕊的主要成分是丁香酚和甲基丁香酚。形成豐花玫瑰和百葉薔薇整體香氣品質(zhì)差異的原因主要取決于其雄蕊芳香性狀的差異。與豐花玫瑰相比，百葉薔薇雄蕊的芳香特性更趨近于其花瓣的芳香特征，而豐花玫瑰雄蕊中的辛香成分不具有典型的玫瑰香氣特征，且其在花瓣中的含量也相對(duì)較高，這對(duì)豐花玫瑰濃烈偏干的香氣特征形成存在緊密關(guān)聯(lián)。