4種香花型石斛花朵揮發(fā)性成分GC-MS分析

曹 樺，許 鳳，陸 琳，姬語潞，陳 翔，張寶瓊，李 涵

（1云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所/國家觀賞園藝工程技術(shù)研究中心，昆明 650205；2福建省林業(yè)科技試驗中心，福建南靖 363600；3云南農(nóng)業(yè)大學(xué)熱帶作物學(xué)院，云南普洱 665000）

0 引言

石斛屬(Dendrobium)是蘭科(Orchidaceae)中較大的屬之一，與蝴蝶蘭、文心蘭、卡特蘭并稱為世界四大觀賞洋蘭，主要應(yīng)用在切花、盆花方面。全世界的石斛資源非常豐富，有1500余種[1]，中國分布有81個原生種（變種），主要分布于秦嶺、淮河以南的各省區(qū)，以云南省分布最多，共63種。Kaise等[2]對140個石斛屬植物進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)一半左右的石斛具有花果香和草本香。香氣是石斛蘭觀賞價值的重要性狀之一，目前石斛屬香氣資源還沒得到很好的開發(fā)應(yīng)用，栽培石斛蘭具香氣的品種也不多[3]，選育出香氣俱佳的品種是石斛蘭育種的趨勢之一。

國外對石斛屬植物花的香氣成分研究報道主要集中在對麝香石斛(D.parishii)、檀香石斛(D.anosmum)、長梳石斛(D.brymerianum)、細(xì)莖石斛(D.moniliforme)和黑毛石斛(D.willia-msonii)等花精油主要成分方面[4]。國內(nèi)報道了利用有機溶劑或水蒸氣蒸餾法提取鐵皮石斛(D.catenatum)、細(xì)莖石斛(D.moniliforme)、鼓槌石斛(D.chrysotoxum)、疊鞘石斛(D.denneanum)、球花石斛(D.thyrsiflorum)、金釵石斛(D.nobile)等藥用石斛花朵的揮發(fā)油[5-8]。鮮花的揮發(fā)性成分能真實地反映植物的花香，不同產(chǎn)地、不同栽培方式對石斛花朵揮發(fā)性成分影響很大。云南是石斛的主要產(chǎn)地，云南省原生地的石斛屬芳香揮發(fā)性成分研究卻少有報道。本研究采用SPME/GC-MS技術(shù)對云南4種香花型石斛原生種鮮花花朵的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析、鑒定，旨在評價和篩選有價值的石斛芳香種質(zhì)資源，為培育香型石斛蘭品種和后期產(chǎn)品開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

4種帶香味的石斛屬盛開期花朵，包括兜唇石斛(D.aphyllum)、金釵石斛(D.nobile)、鐵皮石斛(D.candidum)和美花石斛(D.loddigesii)，采自云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所蘭花資源圃。

1.2 方法

1.2.1 香氣采集 每種材料選5株作為采集對象。于晴天10:00—11:00采樣后置于玻璃瓶中，采用固相微萃取法，室溫下，65 μm PDMS/DVB萃取頭萃取50 min進(jìn)樣。

1.2.2 GC-MS條件

（1）GC條件：將樣品依次放在GC/MS進(jìn)樣室中，起始溫度40℃，程序升溫3℃/min至80℃，再5℃/min升溫至280℃，保持10 min；柱流量1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度250℃；柱前壓100 kPa；分流比5:1；載氣為高純氦氣。

（2）MS條件：電離方式EI，電子能量70 eV，傳輸線溫度250℃，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，掃描質(zhì)量范圍35～500 amu。GC/MS氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀是美國AgilentTechnologies公司HP6890GC/5973MS。采用wiley7n.l和NIST98.L標(biāo)準(zhǔn)譜庫對香氣成分進(jìn)行檢索，結(jié)合保留時間計算化合物的保留指數(shù)(Kovàts retention indices)定性。依據(jù)總離子流各色譜峰平均峰面積，并通過面積歸一化法，計算各組分的相對百分含量進(jìn)行定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 石斛花朵主要揮發(fā)性成分組成

4種石斛盛花期揮發(fā)性成分的總離子流圖見圖1。經(jīng)GC/MS分析，鑒定出兜唇石斛揮發(fā)性化合物成分30種，相對含量為98%；金釵石斛揮發(fā)性化合物成分31種，相對含量為97.25%；鐵皮石斛揮發(fā)性化合物成分31種，相對含量為98.6%；美花石斛揮發(fā)性化合物成分20種，相對含量為99.7%。不同種類石斛花朵主要揮發(fā)性成分組成不同（圖2）。兜唇石斛、金釵石斛、鐵皮石斛主要以萜烯類化合物為主，其相對含量分別為51.19%、75.32%、70.90%；美花石斛主要以酯類化合物為主，其相對含量為88.44%。

圖1 4種石斛揮發(fā)性成分的GC/MS總離子流圖

圖2 4種石斛屬植物花朵主要揮發(fā)性成分組成

2.2 石斛鮮花花朵主要揮發(fā)性成分比較

由表1可知，兜唇石斛鑒定出30種揮發(fā)性成分，其中乙酸異辛酯相對含量最高(45.86%)，其次為萜烯類化合物反式-α-羅勒烯(37.3%)，其余百分含量在1%以上的揮發(fā)性成分有姜烯、α-律草烯、β-倍半水芹烯、α-柏木烯和正辛醇等5種，總相對含量為10.14%。金釵石斛鑒定出31種揮發(fā)性成分，其中β-石竹烯相對含量最高(20.7%)，其余百分含量在1%以上的揮發(fā)性成分有水楊酸己酯、愈創(chuàng)木烯、環(huán)苜蓿烯、β-廣藿香烯、古蕓烯、α-蒎烯、α-布黎烯、β-瑟林烯、芳樟醇、正辛醇等16種，總相對含量達(dá)70.86%。鐵皮石斛鑒定出31種揮發(fā)性成分，其中α-蒎烯相對含量最高(31.49%)，其次為檸檬烯和桉葉油醇，其相對含量分別為14.6%和13.6%，其余百分含量在1%以上的揮發(fā)性成分有月桂烯、檜烯、反式-α-羅勒烯、α-松油醇等10種，總相對含量為32.09%。美花石斛共鑒定出20種揮發(fā)性成分，其中乙酸異辛酯相對含量最高(83.21%)，其余百分含量在1%以上的揮發(fā)性成分有反式-α-羅勒烯、正辛醇、芳樟醇、丁香酚等6種，其總相對含量為13.12%，

表1 4種石斛花朵主要揮發(fā)性成分及相對含量

續(xù)表1

續(xù)表1

通過GC/MS，4種石斛花朵共鑒定出揮發(fā)性成分80種。其中4種石斛共有的成分為反式-α-羅勒烯和月桂烯。共有5種揮發(fā)性成分存在于3種石斛中，其中正辛醇和α-律草烯為兜唇石斛、金釵石斛和美花石斛共有成分，芳樟醇和2,6-二叔丁基對甲酚為金釵石斛、鐵皮石斛和美花石斛共有成分，β-石竹烯為兜唇石斛、金釵石斛和鐵皮石斛共有成分。共有16種揮發(fā)性成分存在于2種石斛中，乙酸異辛酯為兜唇石斛和美花石斛的主要揮發(fā)性成分；在兜唇石斛和金釵石斛中檢測出含量較低含氮化合物吲哚，相對含量分別為0.06%和0.18%。4種石斛均含有特有的揮發(fā)性成分。兜唇石斛特有揮發(fā)性化合物共13種，主要為酯類、酮類和萜烯類化合物。金釵石斛特有揮發(fā)性化合物共13種，主要為醇類化合物為橙花叔醇、酮類化合物胡椒基甲基酮、萜烯類和芳香類。鐵皮石斛特有的揮發(fā)性化合物最多，共有21種，主要為酯類、醇類化合物桉葉油醇和α-松油醇、醛類、萜烯和烷烴。美花石斛特有揮發(fā)性化合物共10種，主要為酯類化合物、醇類化合物、酮類化合物等。

3 結(jié)論與討論

花香是由植物花朵內(nèi)所有揮發(fā)性香味組分共同作用形成的，具有吸引昆蟲傳粉和防御的功能[8]。鮮花的香氣成分常用萃取法或水蒸氣蒸餾法提取[2]。利用有機溶劑萃取以及水蒸汽蒸餾法，高溫會破壞植物結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致?lián)]發(fā)物的分解或流失，同時pH條件會改變花朵中原有的揮發(fā)物成分[9]。新鮮花朵的頂空固相微萃取方法測得香味化合物含量偏多，能有效減少成分損失，使結(jié)果接近于植株的真實狀態(tài)[10]。各揮發(fā)性成分對花香的貢獻(xiàn)除受化合物相對含量影響外，即具有較高相對含量的化合物可作為花的特征香氣[11-12]，也由該種成分的香氣閾值決定[13]，據(jù)報道萜烯類和酯類的香氣閾值較低[14-15]。

前人利用溶劑對鐵皮石斛、細(xì)莖石斛、球花石斛、金釵石斛、美花石斛等石斛花朵揮發(fā)油進(jìn)行提取并進(jìn)行GC-MS分析[16-20]，測得其揮發(fā)性成分主要含有萜烯類、醛類和脂肪酸類等化合物。采用SPME/GC-MS相結(jié)合技術(shù)，王元成等[21]確定了濃香型翅梗石斛和細(xì)葉石斛新鮮花朵的特征性揮發(fā)成分為羅勒烯、β-石竹烯和d-檸檬烯，細(xì)葉石斛花的特征香氣成分為羅勒烯、β-石竹烯、芳樟醇。楊曉蓓等[22]從流蘇石斛花中檢測出23種香氣成分，其主成分為α-蒎烯(45.06%)和β-蒎烯(23.22%)。李崇暉等[23]對4種石斛屬植物花朵揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)不同石斛花朵揮發(fā)性成分的組成和含量差異明顯，鼓槌石斛和細(xì)葉石斛的主要香氣成分是3-蒈烯，羅河石斛的主要香氣成分是水楊酸甲酯，密花石斛花朵主要揮發(fā)性成分是2-亞甲基-4,8,8-三甲基-4-乙烯基-雙環(huán)[5.2.0]壬烷。丁靈等[24]對7種秋石斛品種的花朵揮發(fā)性成分進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不同品種揮發(fā)性成分的組成和含量明顯不同，5種具香氣的秋石斛花朵所含揮發(fā)性成分絕大部分都是萜烯類化合物，主要包括3-蒈烯、芳樟醇、α-可巴烯和α-法尼烯，2種不具香氣的秋石斛品種主要揮發(fā)性成分為胡莫柳酯和異丁子香酚。

本研究采用SPME/GC-MS技術(shù)，從兜唇石斛、金釵石斛、鐵皮石斛和美花石斛4種帶香味的石斛屬石斛組花朵中鑒定出80種化合物，以萜烯類、酯類和醇類為主，4種石斛所共有的揮發(fā)性成分為反式-α-羅勒烯和月桂烯。乙酸異辛酯香氣閾值為12 μg/kg[25]，具有水果香味，是兜唇石斛和美花石斛的主要揮發(fā)性成分和賦香性成分，對鼓槌石斛的花香也具有一定的貢獻(xiàn)[26]。萜烯類化合物反式-α-羅勒烯有花香、草香并伴有橙花油氣息，有很強的甜香味[27]，相對含量次之，是兜唇石斛和美花石斛的次要賦香性成分，同時也是翅梗石斛和細(xì)葉石斛的主要賦香成分[21]；β-石竹烯具有丁香花香味，為雙環(huán)倍半萜型化合物，具有平喘、祛痰、抗炎作用[28]，是金釵石斛的主要賦香成分，此外，愈創(chuàng)木烯、(+)-環(huán)苜蓿烯、水楊酸己酯、正辛醇等對花香也有一定的貢獻(xiàn)。鐵皮石斛花朵中的主要成分及賦香成分為具有松脂氣味的α-蒎烯，檸檬烯和桉葉油醇香氣閾值分別為10 μg/kg和1 μg/kg，對花香也有一定的貢獻(xiàn)，同時，桉葉油醇具有殺菌作用，為鐵皮石斛特有成分之一。

本研究表明不同種類的石斛花朵揮發(fā)性成分不同，主要成分的組成和相對含量也有較大差別。筆者對云南省4種原生地香花型石斛的揮發(fā)性成分進(jìn)行了初步研究，但關(guān)于云南其他香花型石斛的揮發(fā)性成分的種類及應(yīng)用內(nèi)標(biāo)對揮發(fā)性成分的定量分析，并未做相應(yīng)的研究，因此，在后續(xù)研究中應(yīng)當(dāng)對云南整個石斛資源的花朵揮發(fā)性成分做出系統(tǒng)分析，在此基礎(chǔ)上對主要揮發(fā)性成分進(jìn)行分析和鑒定，為挖掘云南石斛屬香氣基因資源、培育香型石斛蘭品種和開發(fā)蘭花精油產(chǎn)品提供理論基礎(chǔ)。