森林与环境学报  2016, Vol. 36 Issue (3): 355-359   PDF    
http://dx.doi.org/10.13324/j.cnki.jfcf.2016.03.017
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杨华, 韩素芳, 宋绪忠
YANG Hua, HAN Sufang, SONG Xuzhong
马银花开花过程挥发性成分的变化
Changes of the volatile components from flowering process of Rhododendron ovatum
森林与环境学报, 2016, 36(3): 355-359
Journal of Forest and Environment, 2016, 36(3): 355-359.
http://dx.doi.org/10.13324/j.cnki.jfcf.2016.03.017

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收稿日期: 2015-10-16
修订日期: 2015-11-19
马银花开花过程挥发性成分的变化
杨华, 韩素芳, 宋绪忠     
浙江省林业科学研究院, 浙江 杭州 310023
摘要: 采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱法分析了马银花开花的5个过程挥发性成分,讨论了马银花花香成分的变化及应用前景。结果表明:在马银花开花的5个过程中共鉴定出57个化合物,种类呈升高-降低的变化趋势。开花第1天,花朵挥发性成分的种类最多,有28种,花蕾状态时挥发性成分的种类最少,只有17种。花蕾期、半开放期、凋落期都以萜类化合物为主,分别占了90.35%、71.46%、73.81%;开放1 d时,酯类化合物含量最高,占48.05%;开放2 d时,烯烃类化合物含量最高,占46.57%。马银花的香味能给人舒服的感觉,适合园林绿化应用。
关键词: 马银花    花香    挥发性成分    气相色谱质谱    
Changes of the volatile components from flowering process of Rhododendron ovatum
YANG Hua, HAN Sufang, SONG Xuzhong     
Zhejiang Academy of Forestry, Hangzhou, Zhejiang 310023, China
Abstract: Changes of volatile components at 5 stages of the flowers of Rhododendron ovatum were compared by HS-SPME-GC-MS for the first time, and the changes of flora fragrance components and application prospect were investigated. The results showed that 57 volatile components were identified, which increased at first and then decreased at the 5 stages. The largest numbers of volatile components were 28 at the first blooming day whereas the least number was 17 at the bud stage. The main components were terpenoid at the stages of bud, semi-blooming and withering, which accounted for 90.35%, 71.46% and 73.81% respectively. The main components were ester on the first blooming day, which accounted for 48.05%. The main components were alkene on the second blooming day, which accounted for 46.57%. Flora fragrance components of R. ovatum which made people comfortable were suitable for application in landscape greening.
Key words: Rhododendron ovatum Planch.    flora fragrance    volatile components    gas chromatogram mass spectrum    

马银花(Rhododendron ovatum Planch.)为杜鹃花属(Rhododendron)马银花亚属(Subgen. Azaleastrum)植物[1],中国特有种,在中国东南部、南部、西南部十几个省份均有分布。马银花具有适应低海拨气候、常绿、耐修剪、萌枝能力强、抗污染[2]等优点,同时,其花量大、花色雅、有香味[3],适合在园林绿化中应用,是一种具有开发价值的杜鹃花。然而目前对马银花的研究较少,集中在植物学特性[4, 5]及繁殖技术[3 ,6]两方面。

花朵的香气是花卉植物的重要的经济学性状之一,桂花、栀子、腊梅等花卉深受人们喜爱,其中一个重要原因就是人们偏爱这些观赏植物花朵释放的香气。这些香气成分是植物次生代谢产物,主要由芳香族化合物、萜烯类化合物和脂肪酸衍生物等分子量较低(30-300)、易挥发的化合物构成。目前关于观赏植物的香气研究已有较多报道[7, 8, 9, 10],而对杜鹃花属植物的香气研究主要集中在挥发油成分分析[11, 12],气态的花朵挥发性成分分析少有报道[13]。笔者通过SPME-GC-MS联用仪,对马银花花朵开放过程挥发性成分及其变化进行分析,为其他种类的杜鹃花花香研究提供参考,也为评价马银花园林应用前景提供依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

马银花种植于浙江省林业科学研究院苗圃(30°13′09″ N,120°01′26″ E),海拔24 m,年平均气温16.2 ℃,年平均降水量1 500 mm,土壤为黄壤。4月初开花,清晨采集处在不同开放过程的同一株马银花上的花1朵,立刻放入15 mL的采样瓶,密封,供试验所用,重复3次。样品采集依开花阶段确定为5个批次 : 花蕾期(花朵的苞片基本打开,花瓣未打开的状态);半开放期(花朵的苞片已打开,花瓣略为打开一点的状态);开放1 d(花瓣完全打开的当天);开放2 d(花瓣完全打开的第2天);凋落期(花瓣萎蔫即将掉落的状态)。

1.2 实验方法 1.2.1 顶空固相微萃取

采用supelco公司手动固相微萃取(solid phase microextraction ,SPME)装置,100 μm聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane ,PDMS)萃取头。使用前先将SPME的萃取头在气相色谱进样口老化10 min,老化温度为250 ℃,载气体积流量为1.0 mL · min-1。取放置了马银花的样品瓶,插入萃取纤维头,于50 ℃下平衡10 min,顶空萃取30 min,取出后立即插入色谱仪进样口(温度250 ℃)脱附3 min。

1.2.2 气相色谱质谱分析

分析采用美国安捷伦科技有限公司7890A-5975C气相色谱仪-质谱联用仪,HP-5MS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 m),载气为氦气,柱流量1 mL · min-1,不分流。进样口温度250 ℃。色谱柱程序升温 : 50 ℃保持2 min;以8 ℃ · min-1升至180 ℃,保持5 min;再以10 ℃ · min-1升至250 ℃,保持8 min。EI电离源,电离能量70 eV;离子源温度230 ℃,接口温度280 ℃,质量扫描范围20-480 amu。质谱NIST谱库检索。

2 结果与分析 2.1 不同过程挥发性成分种类及相对质量分数

在气相色谱和质谱条件下进行鉴定,根据各自的总离子流图分离出的各组分提取质谱图,经质谱NIST谱库检索,并辅助以人工解析鉴定出花朵挥发性成分,挥发性成分占色谱总馏出峰面积的99.84%-100%,采用气相色谱处理系统,以面积归一化法测得各组分相对质量分数,结果见表 1

表 1 马银花开花过程各挥发性化学成分相对质量分数 Table 1 Relative mass fraction of volatile chemical components in blooming of R. ovatum
保留时间Retain time/min 化学成分Chemical components 相似度Similarity/% 相对质量分数 Relative mass fraction/%
花蕾期Bud 半开放Semi-blooming 开放1 dFirstblooming day 开放2 dSecondblooming day 凋落期Withering
6.98 1S-α-蒎烯1S-alpha.-Pinene 96 72.54 - 5.90 - 54.17
6.99 1R-α-蒎烯1R-alpha.-Pinene 96 54.09 - - 0.72
7.88 β-蒎烯beta.-Pinene 94 16.94 12.68 - - 12.58
8.91 1-亚甲基-4-(1-甲基乙烯基)-环已烷Cyclohexane, 1-methylene-4-(1-methylethenyl)- 70 - 1.15 - - -
8.91 (R)-1-甲基-5-(1-甲基乙烯基)-环已烷Cyclohexene, 1-methyl-5-(1-methylethenyl)-, (R)- 83 1.70 - - - -
9.17 罗勒烯1,3,6-Octatriene, 3,7-dimethyl- 97 - - 3.60 - 0.74
9.19 (Z)-3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯1,3,6-Octatriene, 3,7-dimethyl-, (Z)- 96 - - 2.85
9.70 顺-氧化芳樟醇cis-Linaloloxide 90 - - 3.93 - -
10.15 苯甲酸甲酯Benzoic acid, methyl ester 70 - - - - 0.37
10.24 芳樟醇1,6-Octadien-3-ol, 3,7-dimethyl- 97 3.63 0.61 6.18 2
11.63 苯甲酸乙酯Benzoic acid, ethyl ester 93 - - 1.52 - -
12.13 (S)-α,α-4-三甲基-3-环己烯-1-甲醇3-Cyclohexene-1-methanol, .alpha., .alpha.,4-trimethyl-, (S)- 86 - - 1.56 - -
12.79 3,4-二甲氧基甲苯3,4-Dimethoxytoluene 96 - - 1.03 - -
13.10 十三烷Tridecane 98 - - - - 1.57
13.54 3-苯基-2-丙烯2-Propenal, 3-phenyl- 98 - - 0.56 - 0.88
13.54 (E)-肉桂醛Cinnamaldehyde, (E)- 97 - 0.45 - - -
13.76 4-(1-丙烯基)-1-甲氧基苯Benzene, 1-methoxy-4-(1-propenyl)- 98 - 0.09 0.46 - -
13.86 异榄香脂素Isoelemicin 96 - 0.09 0.89 0.61 0.16
14.10 肉桂醇2-Propen-1-ol, 3-phenyl- 94 - 1.13 1.55 0.22 1.14
14.52 邻甲氧基苯甲酸甲酯Benzoic acid, 2-methoxy-, methyl ester 96 - 5.24 7.58 3.16 0.25
15.04 2-十二烯醛2-Dodecenal 90 - - - 0.83 -
15.14 3-苯基-N,N-双苯甲基-2-丙烯酰胺2-Propenamide, 3-phenyl-N,N-bis(phenylmethyl)- 90 - - 0.89 - -
15.25 甲氧基苯甲酸甲酯Benzoic acid, 4-methoxy-, methyl ester- 76 - 0.08 - - -
15.35 可巴烯Copaene 99 0.18 0.04 - - 0.17
15.47 肉桂酸甲酯2-Propenoic acid, 3-phenyl-, methyl ester 97 - 18.68 48.05 2.14 11.06
15.54 1a ,2 ,3,5 ,6 ,7,7a ,7b-八氢- 1,1,7,7a-四甲基-1H-环丙烷[a]萘1H-Cyclopropa[a]naphthalene, 1a,2,3,5,6,7,7a,7b-octahydro-1,1,7,7a-tetramethyl-, [1aR-(1a.alpha.,7.alpha.,7a.alpha.,7b.alpha.)]-[1aR- (1aα ,7α ,7aα ,7bα) ]- 83 0.08 - - - -
16.11 石竹烯Caryophyllene 98 0.29 0.11 0.22 - 0.26
16.40 2-丙烯-1-醇-3-苯乙酸2-Propen-1-ol, 3-phenyl-, acetate 98 - 0.13 - - 0.45
16.77 (E)-3-苯基-2-丙烯酸乙酯2-Propenoic acid, 3-phenyl-, ethyl ester, (E)- 97 - - 0.42 - 0.18
17.08 1-甲基-5-亚甲基-8(1-甲基乙基)-1,6-环癸二烯-s-(E,E)1,6-Cyclodecadiene, 1-methyl-5-methylene-8-(1-methylethyl)-, [s-(E,E)]- 93 0.31 - - - -
17.08 (E)-1,2,3-三甲基色氨酸-4-丙烯酸萘Naphthalene, 1,2,3-trimethyl-4-propenyl-, (E)- 75 - - - 0.33 -
17.16 4-(1-丙烯基)-1,2-二甲氧基苯Benzene, 1,2-dimethoxy-4-(1-propenyl)- 98 - 0.09 0.38 0.72 -
17.22 3-甲基-十五烷Pentadecane, 3-methyl- 91 - - 0.14 - -
17.30 α-金合欢烯alpha.-Farnesene 98 0.58 4.59 11.01 21.16 5.35
17.92 榄香素Benzene, 1,2,3-trimethoxy-5-(2-propenyl)- 93 - - 0.46 - 1.36
18.18 橙化叔醇1,6,10-Dodecatrien-3-ol, 3,7,11-trimethyl- 91 - - - - 0.72
18.18 (E)-3,7,11-三甲基-1,6,10-十二碳三烯-3-醇1,6,10-Dodecatrien-3-ol, 3,7,11-trimethyl-, (E)- 87 - 0.22 - - -
18.18 [S-(Z)]-3,7,11-三甲基-1,6,10-十二碳三烯-3-醇1,6,10-Dodecatrien-3-ol, 3,7,11-trimethyl-, [S-(Z)]- 90 - - 0.84 1.32 -
18.30 4-(2-丙烯基)苯酚Phenol, 4-(2-propenyl)- 95 - - 0.78 - -
18.49 2,4-二甲基苯并喹啉Benzo[h]quinoline, 2,4-dimethyl- 70 - - - 0.26 -
18.50 苯甲酸己酯Benzoic acid, hexyl ester 96 - - 0.46 - -
18.75 吲哚Indole 68 0.44 - - - -
19.52 甲基辛基醚Methyl octyl ether 80 0.36 - - - -
19.86 2-已基十一烷酯富马酸Fumaric acid, 2-hexyl undecyl ester 74 - - 4.28 -
19.99 6,9-十七碳二烯6,9-Heptadecadiene 98 - 0.12 38.02 1.61
20.07 顺,顺,顺-7,10,13-十六碳三烯醛cis,cis,cis-7,10,13-Hexadecatrienal 89 - - - 3.33 -
20.13 1-十四烯1-Tetradecene 98 - - - - 3.57
20.13 8-十七烷烯8-Heptadecene 88 - - - 5.69 -
20.40 双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基-3,5-2,4-环己二烯-1-酮2,4-Cyclohexadien-1-one, 3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy- 79 - - - 0.66 -
20.60 二十烷Eicosane 91 0.05 - 0.15 - -
20.60 十六烷Hexadecane 98 0.14 0.08 0.49 0.83 -
20.83 十八-9-烯酸Octadec-9-enoic acid 91 0.19 - - - -
22.04 十七烷Heptadecane 98 - 0.1 0.25 3.59 -
26.71 1 ,2 ,3,4,4a,5 ,6 ,8a-八氢-7-甲基- 4-亚甲基-1- (1-甲乙基)-萘Naphthalene, 1,2,3,4,4a,5,6,8a-octahydro-7-methyl-4-methylene-1-(1-methylethyl)-, (1.alpha.,4a.alpha.,8a.alpha.)-(1α ,4aα ,8aα) - 90 - 0.12 - - -
28.70 (Z) -9-十八碳烯酸甲酯9-Octadecenoic acid (Z)-, methyl ester 99 0.22 - - - -
29.18 6-十八碳烯酸6-Octadecenoic acid 99 2.06 - - - -
29.44 十五烷Pentadecane 95 0.22 0.13 0.5 9.99 0.7
合计Total/% 99.93 100 99.84 100 100
化合物数量Number of compounds 17 22 28 19 22

表 1可知,花朵开放各过程挥发性成分种类呈升高-降低的变化趋势。在整个花朵开放过程中,共检测出57种化合物。开花第1天,花朵挥发性成分的种类最多,有28种,花蕾状态时花朵挥发性成分的种类最少,只有17种,2个过程释放出的化合物相差11种。有31种化合物只在其中一个过程中出现。

表 2可知,在整个花朵开放过程中,花朵挥发性成分可以归为9类化合物,种类最多的化合物为苯环类化合物(19种),占总化合物数量的33.33%;其次是醇类化合物(7种),占总化合物数量的12.28%;醚类化合物和酮类化合物最少,仅各出现1种。

表 2 不同种类挥发性成分的相对质量分数 Table 2 Relative mass fractions of different sorts of volatile components
分类Classification 相对质量分数 Relative mass fractions/% 挥发性成分总数量Total number of volatile components/individual
花蕾期Bud 半开放Semi-blooming 开放1 dFirstblooming day 开放2 dSecondblooming day 凋落期Withering
苯环类Benzene compounds0.445.8415.455.083.6619
醇类Alcohol compounds3.631.9614.071.543.867
醚类Ether compounds0.36----1
醛类Aldehyde compounds-0.45-4.17-3
萜类Terpenoid compounds90.3571.4620.7321.1673.816
酮类Ketone compounds---0.66-1
烷烃类Alkane compounds2.201.451.5414.412.279
烯烃类Alkene compounds2.730.160.0046.575.358
酯类Ester compounds0.2218.6848.056.4211.063
2.2 不同过程挥发性成分的变化规律

表 1可知,α-金合欢烯和十五烷2种化合物在花朵开放过程中都被检出,并基本呈升高-降低的变化趋势。肉桂醇、肉桂酸甲酯、邻甲氧基苯甲酸甲酯、异榄香脂素4种化合物除了在花蕾期未检出,其它过程都被检出,并基本呈升高-降低的变化趋势。在马银花花蕾期检测到吲哚0.44%,但在其它植物花朵挥发性成分的研究中少有报道。从表 2可知,不同开放阶段,苯环类、醇类、烷烃类、烯烃类化合物含量呈增加-减少的变化趋势,萜类化合物含量呈减少-增加的变化趋势,醚类、醚类、酮类化合物含量变化无明显规律。花蕾期、半开放期、凋落期都以萜类化合物为主,分别占了90.35%、71.46%、73.81%,其中1S-α-蒎烯和1R-α-蒎烯是含量最高的化合物。开放1 d时以肉桂酸甲酯为主的酯类化合物含量最高,达到48.05%;含量次高的是萜类化合物,占20.73%。开放2 d时烯烃类化合物含量最高,主要是6 ,9-十七碳二烯,占38.02%;含量次高的是萜类化合物,占21.16%。

3 结论与讨论 3.1 马银花花香成分的变化规律

在马银花花朵开放过程中,挥发性成分的种类呈升高-降低的变化趋势,这与菊花[14]、腊梅[15]等观赏植物的变化趋势一致。不同开放阶段,苯环类、醇类、烷烃类、烯烃类化合物含量呈增加-减少的变化趋势,萜类化合物含量呈减少-增加的变化趋势,醚类、醚类、酮类化合物含量变化无明显规律。马银花开花的不同阶段,花朵挥发性成分的种类和相对含量的差异变化,可能与花香调节模式有一定的关系,特别是对吸引传粉者十分重要,这关系到它是否可以成功地繁衍后代。本研究对单株马银花花朵开放过程挥发性成分变化进行分析,不同植株、不同地域的马银花花朵可能存在一定的差异,可作进一步深入研究。

3.2 马银花园林应用前景的花香评价

在整个马银花花朵开放过程中,共检测出57种挥发性成分,其中苯环类化合物19种,醇类化合物7种,醚类化合物1种,醛类化合物3种,萜类化合物6种,酮类化合物1种,烷烃类化合物9种,烯烃类化合物8种,酯类化合物3种。从含量上看,虽然萜类化合物种类不是最多,但不同开放阶段中含量都占据了重要的比重,说明它是马银花挥发性成分中主要的一类化合物。萜类化合物广泛存在于自然界,是构成某些植物的香精、树脂、色素等的主要成分,是一类重要的天然香料。萜类化合物也是中草药中的一类比较重要的化合物,有祛痰、止咳、驱风、发汗、驱虫、镇痛等生理活性。α-蒎烯在马银花花朵开放过程中有R和S两种构型,它具有明显镇咳、祛痰功效,并具有抗真菌作用,有松木、针叶及树脂样的气息,研究发现低浓度α-蒎烯的吸入可使人的精神性发汗减少,指尖血流量增加,脉搏少而稳定,可抑制交感神经的兴奋,促进副交感神经的作用,使人趋于放松,减轻疲劳感[16]。马银花花朵开放的蕾期、半开放期、凋落期过程中都有检测到高含量的α-蒎烯这个萜类化合物,其中蕾期的1S- α -蒎烯是所有检测成分中含量最高的,达到72.54%,说明α-蒎烯是马银花的主要特征性挥发成分。具有香气阈值相对较小的α-蒎烯[17],在无鲜艳的花瓣的情况下,对吸引传粉者十分重要。开放1 d时以肉桂酸甲酯为主的酯类化合物含量最高。肉桂酸甲酯用于香料工业作定香剂,常用于调配康乃馨、东方型花香香精,用于肥皂、洗涤剂,也用于风味剂和糕点。作为有机合成中间体,主要用于医药工业,对抑制白癜风、美白防晒都有积极的作用。马银花在花朵开放过程中都有检测到α-金合欢烯,它具青香、花香并伴有香脂香气,是倍半萜类香料成分,可用于皂、洗涤剂香精和日化香精中。从各成分来看,马银花花香并不具有明显的有毒成分,对环境无特别的破坏性,它的香味能给人舒服的感觉,这对园林绿化应用是十分有利的,可以在适宜的地段进行配置种植。

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