四種茶花品種花朵的香氣揮發(fā)物分析

摘要：以C37（Camellia japonica C37）、甜凱特（Camellia japonica Sweet Emily Kate）、姬（Camellia lutchuensis Hime）、烈香（Camellia japonica Liexiang）4種香花型茶花品種為材料，采用頂空固相微萃取-氣相色譜聯(lián)用（SPME/GC-MS）技術(shù)，分析4種茶花品種在盛花期花朵的香氣揮發(fā)物成分及相對(duì)含量。結(jié)果表明，在C37、甜凱特、姬、烈香中檢測(cè)出香氣揮發(fā)物，分別為27、10、19、27種，主要包括醇類、酯類、醛類、芳香族化合物、酚類、醚類、萜類、酮類、烷烴、脂肪酸10類化合物。正己醇、苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯甲酸甲酯、苯乙醇、萘、水楊酸甲酯為4種茶花品種主要的揮發(fā)物成分，這些化合物分別占C37、甜凱特、姬、烈香總揮發(fā)物含量的86.84%、90.32%、93.81%、82.20%，苯環(huán)類化合物為主要花香成分。苯甲酸甲酯在C37和姬中的相對(duì)含量最高，分別為39.37%和42.00%；而苯乙醇（31.60%）在烈香中的相對(duì)含量最高；正己醇（70.22%）為甜凱特的主要揮發(fā)物。4種茶花品種花朵中酯類及醇類物質(zhì)的相對(duì)含量遠(yuǎn)高于其他化合物，是茶花主要的揮發(fā)物。

關(guān)鍵詞：茶花；花朵；香氣揮發(fā)物；頂空固相微萃取-氣相色譜聯(lián)用（SPME/GC-MS）

中圖分類號(hào)：S685.14" " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2023）07-0137-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.07.024 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： Four fragrant camellia varieties， namely C37 （Camellia japonica C37）， Sweet Emily Kate （Camellia japonica Sweet Emily Kate）， Hime （Camellia lutchuensis Hime）， and Liexiang （Camellia japonica Liexiang）， were used as materials to analyze the volatiles components and relative content of the flowers of these four camellia varieties during their blooming period using headspace solid-phase microextraction gas chromatography （SPME/GC-MS） technology. The results showed that aroma volatiles compounds were detected in C37， Sweet Emily Kate， Hime， and Liexiang， with 27， 10， 19， and 27 types， mainly including alcohols， esters， aldehydes， aromatic compounds， phenols， ethers， terpenoids， ketones， alkanes， and fatty acids. N-hexanol， Benzaldehyde， Benzyl alcohol， Phenylacetaldehyde， Methyl benzoate， Phenethyl alcohol， Naphthalene， and Methyl salicylate were the main volatiles components of the four camellia varieties. These compounds accounted for 86.84%， 90.32%， 93.81%， and 82.20% of the total volatiles content of C37， Sweet Emily Kate， Hime， and Liexiang， respectively. Benzene ring compounds were the main floral components. The relative content of Methyl benzoate in C37 and Hime was the highest， 39.37% and 42.00%， respectively； the relative content of Phenethyl alcohol （31.60%） in Liexiang was the highest； N-hexanol （70.22%） was the main volatiles compound of Sweet Emily Kate.The relative content of esters and alcohols in the flowers of four camellia varieties was much higher than that of other compounds， making them the main volatiles of camellia.

Key words： camellia； flowers； aroma volatiles； headspace solid-phase microextraction gas chromatography （SPME/GC-MS）

花香是評(píng)價(jià)觀賞植物和切花的重要性狀之一［1］。近年來，眾多學(xué)者對(duì)桂花（Osmanthus fragrans）［2］、晚香玉（Pollinates tuberosa）［3］、月季（Rosa chinensis）［4］、百合（Lilium amoenum）［5］等植物花香展開廣泛的探索和研究，發(fā)現(xiàn)花香成分是由一系列低分子質(zhì)量、低沸點(diǎn)、低極性的揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile organic compound，VOC）組成的混合物［6］，這些化合物不僅是昆蟲與植物通信和傳粉的媒介［7］，還會(huì)對(duì)種群遺傳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響［8］?；ㄏ阄镔|(zhì)大多屬于3大類，即萜烯類化合物、苯丙酸類化合物/苯環(huán)型化合物和脂肪酸衍生物［9］。茶花花色艷麗，枝繁葉茂，為中國(guó)十大名花之一。怡人香氣是觀賞植物的重要園藝性狀［10］，茶花雖品種眾多，但芳香型品種卻很少，因此，分析不同茶花品種的香氣特征，對(duì)進(jìn)一步開展茶花香氣評(píng)價(jià)和香花型茶花新品種選育具有重要意義。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者已從多個(gè)茶花資源中鑒定出香氣揮發(fā)物。怒江紅山茶（Camellia saluenensis Inokuchi-Kaori）、香太陽（Camellia japonica cv. Scented Sun）、克瑞墨大牡丹（Camellia japonica Kramer’s supreme）等［11-13］茶花的主要香氣物質(zhì)為單帖類物質(zhì)中的芳樟醇。多個(gè)茶花品種花朵的主要揮發(fā)物為苯乙酮、順式-芳樟醇氧化物和芳樟醇［14］，不同品種茶花的香氣組分也存在特異性。

本研究利用頂空固相微萃取-氣相色譜聯(lián)用（SPME/GC-MS）技術(shù)，鑒定不同茶花品種中的揮發(fā)物成分及相對(duì)含量，對(duì)比他們之間的差異。為了更好地開展芳香型茶花育種工作，本研究以C37（Camellia japonica C37）、甜凱特（Camellia japonica Sweet Emily Kate）、姬（Camellia lutchuensis Hime）、烈香（Camellia japonica Liexiang）4種香花型茶花品種為研究對(duì)象， 對(duì)其盛花期花朵的揮發(fā)物進(jìn)行時(shí)空分析，旨在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究茶花香氣形成與釋放機(jī)理， 進(jìn)而為茶花育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2019年3月取樣于湖北省武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院林業(yè)果樹研究所茶花資源圃，4種茶花品種分別為C37、甜凱特、姬、烈香；4種茶花均具有香氣，2010年武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院林業(yè)果樹研究所將烈香作為良種引進(jìn)湖北?。?5］。

1.2 儀器

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀DSQII，美國(guó)Thermo fisher公司；HP-5MS毛細(xì)管柱，美國(guó)Agilent公司；65 μm PDMS/DVB SPME萃取頭及 SPME手動(dòng)進(jìn)樣器，美國(guó)Supelco公司；10 μL N型液相進(jìn)樣針，上海 Truelab 有限公司；玻璃頂空進(jìn)樣瓶；甲醇試劑；內(nèi)標(biāo)溶液：癸酸乙酯（純度99.6%），德國(guó)CNW technologies gmbH。標(biāo)準(zhǔn)品：C9～C40正構(gòu)烷烴標(biāo)樣，美國(guó)Thermo fisher scientific。

1.3 方法

1）取樣。分別于C37、甜凱特、姬、烈香的盛花期采摘新鮮花朵稱重并記錄，立即將4種茶花樣品分別置于50 mL頂空進(jìn)樣瓶。利用手動(dòng)進(jìn)樣器加入1 μL 0.86 g/mL的癸酸乙酯作為內(nèi)標(biāo)，室溫下，用65 μm PDMS/DVB SPME的萃取頭萃取30 min后進(jìn)樣5 min，取下萃取頭。首次進(jìn)樣的萃取頭需要先在270 ℃高溫下進(jìn)行老化處理。每個(gè)材料設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

2）GC-MS條件。載氣：高純氦氣（99.999%）；流速：1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；升溫程序：起始溫度 50 ℃保持 2 min，按 3 ℃/min 升溫至 110 ℃，然后以 5 ℃/min 升溫至 220 ℃，保持 2 min。電離源：EI，其電離能量為70 eV，MS四級(jí)桿溫度為260 ℃，離子阱溫度為230 ℃，質(zhì)量掃描范圍為30～500 amu。進(jìn)樣方式為分流進(jìn)樣。

3）定性定量分析。參考并完善馮楠［16］的方法，使用內(nèi)標(biāo)法對(duì)茶花的主要成分進(jìn)行定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種茶花品種花朵揮發(fā)物

圖1為4種茶花品種盛花期的總離子流。經(jīng)GC-MS分析，C37、甜凱特、姬、烈香中分別檢測(cè)出27、10、19、27種香氣揮發(fā)物。其中，C37、烈香的香氣揮發(fā)物較復(fù)雜，而甜凱特的香氣揮發(fā)物則較單一。

4種茶花品種花朵共檢測(cè)出48種主要香氣揮發(fā)物。由表1可知，4種茶花品種花朵香氣揮發(fā)物主要成分具有較大差異。由圖2可知，4種茶花品種中C37特有的香氣揮發(fā)物有11種（22.9%），甜凱特特有的香氣揮發(fā)物最少，只有1種（2.1%），姬特有的香氣揮發(fā)物有6種（12.5%），烈香特有的香氣揮發(fā)物有13種（27.1%）；4種茶花品種共有的香氣揮發(fā)物有7種（14.6%），主要包含2種醇類（苯甲醇、苯乙醇）、2種醛類（苯甲醛、癸醛）、2種酯類（苯甲酸甲酯、水楊酸甲酯）、1種芳香烴（萘）。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，苯甲酸甲酯為C37和姬中相對(duì)含量最高的成分，分別為39.37%和42.00%；烈香中相對(duì)含量最高的香氣揮發(fā)物為苯乙醇（31.60%）；而甜凱特中相對(duì)含量最高的香氣揮發(fā)物為正己醇（70.22%）。與其他3種茶花品種相比，烈香的香氣揮發(fā)物組成成分更復(fù)雜，共檢測(cè)到13種特有成分：反式-3-己烯-1-醇（1.72%）、α-蒎烯（0.19%）、均三甲苯（0.42%）、1，2，4-三甲基苯（0.62%）、仲丁基苯（2.20%）、（E）-3-己烯-1-醇乙酸酯（0.54%）、鄰-異丙基苯（0.51%）、2-乙基己醇（0.11%）、5-乙基間二甲苯（0.38%）、1，2-二甲基-4-乙基苯（0.33%）、β-甲基萘（0.41%）、α-甲基萘（0.19%）、醇酯-12（0.30%）。

2.2 4種茶花品種花朵主體特征揮發(fā)物

表2列出了4種茶花品種花朵的揮發(fā)物，正己醇、苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯甲酸甲酯、苯乙醇、萘、水楊酸甲酯為4種茶花品種主要的揮發(fā)物成分，這些化合物多數(shù)屬于苯環(huán)類化合物，分別占C37、甜凱特、姬、烈香總揮發(fā)物的86.84%、90.32%、93.81%、82.20%，苯環(huán)類化合物為4種茶花品種主要花香成分［6］，在8種化合物中，有7種為苯環(huán)類化合物（苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯甲酸甲酯、苯乙醇、萘、水楊酸甲酯）。其中，苯甲酸甲酯在C37和姬中相對(duì)含量最高，分別為39.37%和42.00%；而苯乙醇在烈香中的相對(duì)含量最高，為31.60%。與其他3個(gè)品種不同，甜凱特中主要的揮發(fā)物為非苯環(huán)類化合物（正己醇），相對(duì)含量為70.22%。

2.3 4種茶花品種花朵揮發(fā)物分類

將4種茶花品種花朵揮發(fā)物分為醇類、酯類、醛類、芳香族化合物、酚類、醚類、萜類、酮類、烷烴類9類。如表3所示，C37和姬中酯類化合物的相對(duì)含量最高，分別為67.13%和51.33%；而甜凱特和烈香中醇類化合物的相對(duì)含量最高，分別為74.05%和39.21%，其次為酯類，相對(duì)含量分別為10.46%、32.40%?？傮w上看，4種茶花品種花朵中酯類及醇類物質(zhì)的相對(duì)含量遠(yuǎn)高于其他化合物，是茶花主要的揮發(fā)物。此外，烈香中芳香族化合物的相對(duì)含量（11.46%）遠(yuǎn)高于其他3個(gè)茶花品種。值得注意的是，烈香中檢測(cè)到了少量的萜烯類化合物，而在其他3個(gè)茶花品種中沒有檢測(cè)到類似化合物。

3 小結(jié)與討論

植物花朵的花香物質(zhì)是由一系列低分子量的揮發(fā)物組成，并形成其特有的特征。花香化合物主要由萜類、苯類/苯丙素類、脂肪酸衍生物和一些含氮或硫化合物等組成［17］。不同植物的香氣揮發(fā)物差異較大，如大花梔子的主要香氣揮發(fā)物為α-法呢烯、3-蒈烯［18］；刺槐的主要香氣揮發(fā)物為β-羅勒烯和芳樟醇［19］；臘梅的主要香氣揮發(fā)物則為羅勒烯、苯甲醇、乙酸芐酯、丁香酚等［20］。不同茶花品種之間香氣揮發(fā)物也存在巨大差異。如克瑞墨大牡丹中的主要揮發(fā)物為芳樟醇、順-芳樟醇氧化物、水楊酸甲酯等［13］；α-萜品醇、L-芳樟醇為滇茶花的主要香氣揮發(fā)物［21］；芳樟醇等是茶梅、茶花、油茶、茶樹花朵的主要香氣揮發(fā)物［22，23］。而本研究中C37、甜凱特、姬、烈香的主要香氣揮發(fā)物分別為苯甲酸甲酯（39.37%）、正己醇（70.22%）、苯甲酸甲酯（42.00%）、苯乙醇（31.6%）。

不同山茶屬植物花朵揮發(fā)物組分存在較大差異。醇類是西南紅山茶（Camellia Pitardii）、怒江山茶（Camellia saluenensis）、滇山茶（Camellia riticulata）、紅山茶（Camellia japonica）［24］、茶梅冬星（Camellia sasanqua Dongxing）［25］、茶梅冬玫瑰（Camellia sasanqua Dongmeigui）［26］等山茶品種的主要揮發(fā)物。與前人研究結(jié)果類似，C37和姬中酯類化合物的相對(duì)含量最高，甜凱特和烈香中醇類化合物的相對(duì)含量最高，分別為74.05%和39.21%，其次為酯類，相對(duì)含量分別為10.46%、32.40%。本研究?jī)H檢測(cè)了盛花期整花的揮發(fā)物，如需進(jìn)一步確認(rèn)釋香的花器官，需要檢測(cè)花器官不同部分釋放的香氣揮發(fā)物。

苯環(huán)類化合物作為苯丙素/苯環(huán)類揮發(fā)物三大類之一，具有揮發(fā)性，是植物花香的主要成分［27］。苯環(huán)類化合物的生物合成途徑在仙女扇［28］、矮牽牛［29］等植物中被相繼報(bào)道。本研究中苯環(huán)類化合物在4種茶花中相對(duì)含量均較大，說明苯環(huán)類化合物是茶花的重要揮發(fā)物。

香氣閾值是香味物質(zhì)在一定的介質(zhì)中被人的感官所感受到的最低濃度值［30］。在衡量某一揮發(fā)性組分的作用時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮其相對(duì)含量和該物質(zhì)的閾值濃度。通過香氣值確定特征香氣成分，香氣值為某種化合物的濃度與該化合物香氣閾值的比值，香氣值大于1的為特征香氣成分［31］。大量研究顯示，香氣的影響因素除化合物的相對(duì)含量外，也由該香氣成分的閾值決定［32，33］。因此，4種茶花的特征香氣化合物還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

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