丁　靈， 李崇暉， 尹俊梅

( 1. 海南大學 園藝園林學院， ?？?570228； 2.中國熱帶農業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所/農業(yè)部華南作物基因資源與種質創(chuàng)制重點實驗室， 海南 儋州 571700 )

七種秋石斛鮮花揮發(fā)性成分差異性分析

丁靈1，2， 李崇暉2*， 尹俊梅2

( 1. 海南大學 園藝園林學院， ?？?570228； 2.中國熱帶農業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所/農業(yè)部華南作物基因資源與種質創(chuàng)制重點實驗室， 海南 儋州 571700 )

摘要：為查明秋石斛不同品種關鍵賦香成分，利用固相微萃取(SPME)方法結合GC-MS技術，測定了秋石斛5個具香氣的品種，即綠天使(Dendrobium Hand Green)、日出2號(Dendrobium Burana Sunrise No.2)、白花607(Dendrobium K. B. White 607)、紫背256(Dendrobium Blue Sapphine 256)、魅力(Dendrobium Burana Charming)以及2個不具香氣的品種，即紅牛(Dendrobium Red Bull)、三亞陽光(Dendrobium Sunya Sunshine)盛花期的花朵揮發(fā)性成分及其相對含量。結果表明：共鑒定出45種揮發(fā)性化合物，其中萜烯類34種、芳香族化合物8種、酯類3種，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，萜烯類對秋石斛的花香起著重要的作用。通過比較發(fā)現(xiàn)，5種具香氣秋石斛的主要賦香成分為3-蒈烯、芳樟醇、α-可巴烯和α-法尼烯，不同品種揮發(fā)性成分的組成和含量明顯不同。綠天使和日出2號的主要香氣成分是3-蒈烯，相對含量分別為59.343%和77.775%，但日出2號中的釋放率約為綠天使的3倍；白花607主要香氣成分為3-蒈烯(29.170%)、α-可巴烯(17.660%)、芳樟醇(10.990%)；紫背256中α-法尼烯相對含量最高(42.310%)；魅力中主要香氣成分是α-可巴烯(33.648%)，鄰苯二甲酸二異丁酯(13.866%)為其次。2個不具香氣品種中鑒定出化合物較少，主要揮發(fā)性成分釋放率較?。患t牛主要揮發(fā)性成分是胡莫柳酯(28.118%)，三亞陽光是異丁子香酚(27.529%)。這些主要揮發(fā)性成分對不同品種秋石斛花的特有香味起決定性作用，且大部分已被廣泛應用于香精香料，醫(yī)藥，日化等產(chǎn)品中。該研究結果為香型秋石斛產(chǎn)品開發(fā)及品種的培育提供了參考。

關鍵詞：秋石斛， 揮發(fā)性成分， SPME， GC-MS， 應用

蘭科(Orchidaceae)植物因其顯著的物種多樣性，易于栽培，美妙的花朵香氣和傳粉機制多樣性而聞名(Chan et al，2009)。被子植物花香在吸引傳粉者傳粉中起重要的作用，對蘭花揮發(fā)性物質的分析表明這些揮發(fā)性化合物與引誘授粉的昆蟲信息素是相同的(Mudalige-Jayawickrama et al，2005)。對花卉而言花香是重要的觀賞品質，由于花香的成分、結構及其生物合成過程比較復雜，造成其研究水平還遠滯后于花形、花色等花朵的其他重要觀賞性狀的研究(張輝秀等，2013b)，培育芳香型品種已成為國際上蘭花育種的主要趨勢之一(張瑩等，2010，2011)。石斛屬(DendrobiumSwartz)是蘭科第二大屬(李崇暉等，2015)，多數(shù)種類具有觀賞價值。在國內“Phalaenopsis”系列(蝴蝶式石斛)，秋季開花，花梗由莖頂抽出，被稱為秋石斛，具有很高的觀賞價值，是熱帶蘭重要的切花和盆花產(chǎn)品之一(李崇暉等，2013)。目前栽培的秋石斛品種大多不具香氣，對其花香的研究甚少，僅見4個秋石斛品種花朵揮發(fā)性成分的報道(張瑩等，2011，2012)，對其花香形成機理尚不清楚。因此本研究采用固相微萃取(SPME)結合氣相色譜質譜聯(lián)用(GC-MS)技術對比了5種具香氣和2種不具香氣的秋石斛花朵的揮發(fā)性物質組成和釋放速率，確定了不同秋石斛主要賦香成分，為研究秋石斛花香釋放機制，評價和篩選有價值的芳香秋石斛種質資源，以及秋石斛相關產(chǎn)品的開發(fā)利用及秋石斛的香氣育種打下基礎。

1材料與方法

1.1 材料

7種秋石斛(Dendrobiumspp.)花朵采自中國熱帶農業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所熱帶花卉資源圃，包括具香氣的5個品種和不具香氣的2個品種，各品種及感官描述見表1。在盛開期間將花盆帶回實驗室，于晴天上午10:00-12:00采下新鮮完整花朵，放入固相微萃取(SPME)裝置。

表 1　7種秋石斛的氣味及感官描述

表 2　7種秋石斛的主要揮發(fā)性成分及其相對含量

注： — 未檢測到。下同。

Note: — Not detected. The same below.

1.2 方法

使用美國安捷倫公司7890B氣相色譜-7000B三重四級桿質譜聯(lián)用儀(GC-MS)； 美國Supelco公司固相微萃取(SPME)裝置：65 μm PDMS/DVB SPME萃取頭、SPME手動進樣手柄。采用李崇暉等(2013)的方法來萃取花朵中揮發(fā)性成分和氣質聯(lián)用分析。各成分質譜經(jīng)計算機譜庫NIST11檢索及相關文獻分析進行鑒定，并根據(jù)離子流峰面積計算各組分在總揮發(fā)物中的相對含量及各成分的釋放率。

揮發(fā)性物質釋放率=A/(m·t)。式中，A為揮發(fā)性物質的峰面積，m為樣品的鮮質量(g)，t為頂空萃取時間(h)。

2結果與分析

2.1 7種秋石斛花朵的揮發(fā)性成分概況

從7個品種花朵中共萃取、鑒定出45種揮發(fā)性化合物(表2)。其中，從綠天使鑒定出23種化合物，占總揮發(fā)性成分的93.282%；從日出2號鑒定出19種化合物，占總揮發(fā)性成分的94.844%；從白花607鑒定出27種化合物，占總揮發(fā)性成分的97.895%；從紫背256鑒定出23種化合物，占總揮發(fā)性成分的99.205%；從魅力鑒定出19種化合物，占總揮發(fā)性成分的95.562%；從紅牛鑒定出17種化合物，占總揮發(fā)性成分的92.637%；從三亞陽光鑒定出11種化合物，占總揮發(fā)性成分的93.152%。

2.2 各品種花朵的主要揮發(fā)性成分

從綠天使鑒定出主要揮發(fā)性成分是3-蒈烯(59.343%)，其次是α-可巴烯(10.941%)；日出2號中鑒定出的揮發(fā)性化合物相對含量超過1%的有6種，主要香氣成分是3-蒈烯(77.775%)，其次是芳樟醇(8.722%)；白花607中相對含量超過1%的有11種，揮發(fā)性成分中相對含量都較高的有3-蒈烯(29.170%)、芳樟醇(10.990%)、2-乙烯基-1，1-二甲基-3-亞甲基環(huán)己烷(10.725%)和α-可巴烯(17.660%)；紫背256中相對含量超過1%的有12種，揮發(fā)性成分中α-法尼烯相對含量最高(42.310%)，其次是α-可巴烯(17.248%)；魅力中相對含量超過1%的有14種，主要揮發(fā)性成分是α-可巴烯(33.648%)，其次是鄰苯二甲酸二異丁酯(13.866%)、鄰苯二甲酸二丁酯(9.835%)；紅牛中相對含量超過1%的有14種，主要揮發(fā)性成分是胡莫柳酯(28.118%)，其次是鄰苯二甲酸二乙酯(10.966%)、γ-依蘭油烯(10.608%)和別香橙烯(9.709%)；三亞陽光中相對含量超過1%的有9種，最主要的是異丁子香酚(27.529%)，其次是γ-依蘭油烯(23.955%)和別香橙烯(15.022%)。

2.3 揮發(fā)性成分的組成

45種揮發(fā)性化合物中萜烯類34種、芳香族化合物8種、酯類3種。秋石斛品種不同，其花朵揮發(fā)性成分的組成也不同(圖1)：日出2號、白花607相對含量超過1%的全是萜烯類，分別是94.844%、93.180%；綠天使除了少量乙酸芳樟酯(4.486%)、紫背256除了少量水楊酸甲酯(4.442%)外，均只有萜烯類揮發(fā)性成分(分別為88.796%、90.500%)。魅力以萜烯類化合物含量最高(70.651%)，其次是酯類(23.251%)。紅牛和三亞陽光相似，萜烯類和芳香族化合物相對含量相差不大，但是紅牛芳香族化合物(49.901%)稍多于萜烯類化合物(35.520%)，三亞陽光萜烯類(51.026%)稍多于芳香族化合物(37.198%)，最少的是酯類，分別是5.045%、1.570%(均以含量超過1%的化合物計算)。

圖 1　7種秋石斛花朵的揮發(fā)性化合物組成Fig. 1　Composition of volatiles in seven Dendrobium cultivars

2.4 主要揮發(fā)性成分的釋放率

日出2號中3-蒈烯釋放率最高，為綠天使的3倍，更是其他品種的15倍以上，此外日出2號其他主要揮發(fā)性成分釋放率都較高。白花607，日出2號與紫背256芳樟醇釋放率較高。5種具香氣的秋石斛均有α-可巴烯的釋放且釋放率相差不明顯，2種不具香氣品種無α-可巴烯的釋放。只有日出2號和紫背256中釋放α-法尼烯且紫背256釋放率約為日出2號的10倍，在紅牛主要揮發(fā)性成分中胡莫柳酯釋放率最大，其余品種中均無釋放。三亞陽光中異丁子香酚釋放率最大，其余品種中均無釋放。結果見表3。

3討論

3.1 主要揮發(fā)性化合物

花香氣成分是植物揮發(fā)物的重要組成部分，主要包括萜烯類、苯基/苯丙烷類和脂肪酸及其衍生物等(張輝秀等，2013b)。在‘西伯利亞’百合、山臘梅、歐洲水仙、蝴蝶蘭、紅門蘭、奇唇蘭屬等花的揮發(fā)性成分中，萜烯類化合物最多(徐年軍等，2006；楊淑珍等，2008；李艷華等，2010；Reis et al，2004)；雙瓣茉莉(張芊等，2015)、大花蕙蘭(張瑩等，2010)花香成分中萜烯類和酯類是主要揮發(fā)性物質。風信子的香味主要是由酯類化合物決定的(王江永等，2013)；梅花中苯基/苯丙烷類芳香族的化合物相對百分含量占有絕對的優(yōu)勢(趙印泉等，2011)。格羅蘭花的主要香味成分是脂肪酸等粘液狀物質(楊慧君，2011)。

表 3　7種秋石斛的主要揮發(fā)性成分釋放率

本研究中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，說明萜烯類對秋石斛的花香起著重要的作用。不具香氣的紅牛和三亞陽光中萜烯類化合物和芳香族化合物含量相當，其中相對含量最高的成分分別是胡莫柳酯、異丁子香酚。

3.2 揮發(fā)性成分對秋石斛花香味的貢獻

一般從釋放量上來看，釋放量明顯高于其他化合物的成分，可能是主要的香氣組分。在梔子花、桂花、黃金小神童和鐵皮石斛中發(fā)現(xiàn)其主要香氣成分均為芳樟醇(陳彤等， 2006；蔡杰等， 2008；楊秀蓮等，2014；張明等，2015)。β-羅勒烯和芳樟醇為濃香型百合花香特征物質(張輝秀等，2013a)，在萬代蘭(VandaMimi Palmer)中羅勒烯、芳樟醇、乙酸芐酯和苯乙酸乙酯含量最高(Mohd-Hairul et al，2010)。β-石竹烯可作為衡量依蘭香花揮發(fā)油品質的重要參考(郭玉華等，2014)。在丁香中發(fā)現(xiàn)丁香酚、(-)-α-芹子烯含量最高(蔡君龍等，2015)。

本研究結果與其它芳香型觀賞花卉的花香成分有一定的聯(lián)系，但與張瑩等(2012)對4種秋石斛的研究結果不同，可能是因為所選的秋石斛品種不同導致的。大量研究顯示香氣的影響因素除了化合物的相對含量，也由該種香氣成分的閾值決定(王江永等，2013)。

綠天使和日出2號的主要香氣成分是3-蒈烯，其具有強烈的松木樣香氣(何麗芝等，2011)，且嗅感閾值較低(Boonbumrung et al，2001)，但是這2個品種的香味不同，可能是因為日出2號中3-蒈烯的釋放率遠遠高于綠天使，所以日出2號的味道更濃郁。綠天使的香味和茉莉有點相似，可能是因為其釋放成分有雙瓣茉莉(張芊等，2015)的主成分乙酸芳樟酯(4.486%)，羅勒烯(1.221%)和福建單瓣茉莉(鄧傳遠等，2014)的主成分之一的β-蓽澄茄油烯(2.114%)混合導致。

白花607揮發(fā)性成分中3-蒈烯、α-可巴烯、芳樟醇、2-乙烯基-1，1-二甲基-3-亞甲基環(huán)己烷相對含量較高，其香味與梔子花和百合花香味類似，可能因其含梔子和百合的主成分芳樟醇較高的緣故。綠天使和白花607揮發(fā)性成分大部分相似，但是香味白花607較明顯，可能是因為綠天使中缺少芳樟醇，前人研究發(fā)現(xiàn)，芳樟醇是普遍存在于有香味的蘭花植物中的香氣成分(李崇暉等，2015；楊淑珍等，2008；楊慧君，2011)，其嗅感閾值較低(Chen et al，2006)，具有濃青帶甜的氣息，香氣柔和但不甚持久(徐年軍等，2006；楊慧君，2011)。雖然綠天使也缺少2-乙烯基-1，1-二甲基-3-亞甲基環(huán)己烷，但2-乙烯基-1，1-二甲基-3-亞甲基環(huán)己烷是無香的紫薇品種‘多花粉’揮發(fā)性成分最主要的成分(徐婉等，2014)，可能對花香味的貢獻不大。

紫背256揮發(fā)性成分中α-法尼烯相對含量最高，α-法尼烯也是單瓣茉莉(鄧傳遠等，2014)，梔子花(蔡杰等，2008；譚誼談等，2012)的主要成分，但是兩植物的香味差別較大，可能是因為紫背256揮發(fā)性成分中第二大物質α-可巴烯(17.248%)的影響，α-可巴烯主要存在于一些香料作物中(陳建華等，2013；劉紅星等，2011)，是一種已知的能吸引多種昆蟲種類的化學物(喻謹?shù)龋?014)；魅力中主要揮發(fā)性成分是α-可巴烯(33.648%)，其次是鄰苯二甲酸二異丁酯(13.866%)，鄰苯二甲酸二異丁酯有輕微果香味。

不具香氣的2品種中鑒定出的化合物較少(共17種)且與有香氣的秋石斛共有的揮發(fā)性成分相比釋放率相對較小。 紅牛中主要揮發(fā)性成分是胡莫柳酯(水楊酸三甲環(huán)己酯)，其次是鄰苯二甲酸二乙酯和γ-依蘭油烯，水楊酸酯類氣味比較強烈，留存時間長，具很高穩(wěn)定性；有研究發(fā)現(xiàn)寒蘭中鄰苯二甲酸二乙酯只在無香寒蘭中可以大量檢測出來，因而認為其對寒蘭花香不產(chǎn)生影響(楊慧君，2011)，其可能對秋石斛香味也無貢獻；三亞陽光中最主要的是異丁子香酚，其次是γ-依蘭油烯和別香橙烯，在墨蘭(魏丹等，2013)和梅系品種 “青島朱砂”(趙印泉等，2011)中發(fā)現(xiàn)異丁子香酚為主要香氣成分之一，異丁子香酚有強烈的康乃馨香氣(陳興才，1993)，在不香的2品種中γ-依蘭油烯相對含量都較高，釋放率也較高，在玫瑰的花蕾期也發(fā)現(xiàn)γ-依蘭油烯含量最高(馮立國等，2008)。因萜烯類化合物香氣較清淡，所以不具香氣的2品種的氣味可能分別由有強烈氣味的胡莫柳酯和異丁子香酚導致。

在5種具香氣的秋石斛中發(fā)現(xiàn)4種及以上品種中都含的主要香氣成分是3-蒈烯、芳樟醇、α-可巴烯，如前面的討論這些香氣物質也都是其他植物的賦香成分，它們可能為大部分秋石斛共有的賦香成分。綜上所述由特征香氣中的某一種或某幾種主成分主導，加上另外一些相對分子質量較小的分子的不同成分和水平的組合協(xié)同作用組成的復雜混合物形成了5種秋石斛不同的特有的香氣(王江永等，2013；Mohd-Hairul et al，2010)。

3.3 秋石斛揮發(fā)性成分的應用潛力

萜類化合物通常具有提神、抗菌消炎和鎮(zhèn)痛作用(徐年軍等，2006)，揮發(fā)性醇類化合物一般具有令人興奮的、調和性的氣味，而且具有抗腐敗、抗濾過性病毒等特性(楊慧君，2011)。5種秋石斛中許多揮發(fā)性成分都有利用潛力。其中主成分芳樟醇存在于多種植物中，是天然的香精香料，具有醫(yī)療保健作用，可用于抗齲齒、驅蟲、殺蟲(陳尚妍等，2013)，作為活性成分，3-蒈烯常被用于抗炎、抗菌，也常被直接作為趨避劑活性成分使用(何麗芝等，2011)，α-可巴烯，別香橙烯等也廣泛用于香精香料和醫(yī)藥工業(yè)中，其他一些揮發(fā)性成分石竹烯、大根香葉烯、杜松烯、檸檬烯等都廣泛應用于日化用品、化妝品、食品香料和醫(yī)藥工業(yè)中(徐年軍等，2006；楊慧君，2011)。因此7種秋石斛鮮花揮發(fā)性成分差異性分析對秋石斛產(chǎn)品開發(fā)和芳香秋石斛品種培育研究都具有很好的參考價值。

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Analysis on the volatile components in seven cultivars ofDendrobium

DING Ling1，2， LI Chong-Hui2*， YIN Jun-Mei2

( 1.CollegeofHorticultureandLandscapeArchitecture，HainanUniversity， Haikou， Hainan 570228， China； 2.TropicCropsGeneticResourcesInstitute，ChineseAcademyofTropicAgriculturalSciences/KeyLaboratoryofCropGoneResourcesandGermplasmEnhancementinSouthChina，MinistryofAgriculture， Danzhou 571737， China )

Abstract:In order to understand the volatile constituents and relative contents in full-blown flower of five aroma cultivars (Dendrobium Hand Green， Dendrobium Burana Sunrise No.2， Dendrobium K. B. White 607， Dendrobium Blue Sapphine 256 and Dendrobium Burana Charming) and two non-fragrant cultivars (Dendrobium Red Bull， and Dendrobium Sunya Sunshine) of Dendrobium， were determined by solid-phase microextraction (SPME) and gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS). The results showed that there were 45 volatiles identified in seven cultivars， including 34 kinds of terpene， 8 kinds of aromatic and 3 kinds of esters. Five scented varieties volatile components mostly were terpene， and the terpene played an important role in aroma formation of Dendrobium. By comparison: main volatiles in five scented Dendrobium cultivars were 3-carene， linalool and α-copaene. Different species’ volatiles and relative contents were significantly distinct. The major components of Dendrobium Hand Green and Dendrobium Burana Sunrise No.2 were 3-carene， the relative contents were 59.343% and 77.775%， but the emission rate of Dendrobium Burana Sunrise No.2 was about 3 times of Dendrobium Hand Green’s; Dendrobium K. B. White 607’s main volatiles was 3-carene (29.170%)， α-copaene(17.660%)， and linalool (10.990%); In Dendrobium Blue Sapphine 256’s volatiles， the relative contents of α-farnesene was the highest (42.310%); the main volatiles in Dendrobium Burana Charming’s were α-copaene (33.648%)， followed by 1，2-benzenedicarboxylic acid， bis(2-methylpropyl) ester (13.866%). There were identified less volatiles in two non-fragrant cultivars， the main volatiles emission rates were also less; Dendrobium Red Bull’s main volatile was homosalate (28.118%); the most important volatile was isoeugenol (27.529%) in Dendrobium Sunya Sunshine. The main volatile components played a decisive role of the scent in different varieties and most of them had been widely used in flavor， pharmaceutical， cosmetic and other products. Therefore， looking for the key aroma components in different cultivars would provide references for aroma cultivar breeding and products development of Dendrobium.

Key words:Dendrobium， floral volatiles， solid-phase microextraction， GC-MS， application

DOI:10.11931/guihaia.gxzw201509031

收稿日期:2015-09-30修回日期： 2015-12-28

基金項目：國家農業(yè)部“引進國際先進農業(yè)科學技術”重點項目(2011-413)；國家國際合作專項(2011DFB31690)；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項(1630032015017，1630032014014)[Supported by the Introduction of International Advanced Agricultural Science and Technology Key Project of Ministry of Agriculture(2011-413); National and International Cooperation in Special Projects(2011DFB31690); National Nonprofit Institute Research Grant of CATAS-TCGRI (1630032015017，1630032014014)]。

作者簡介：丁靈(1991-)，女，河南信陽人，碩士研究生，研究方向為熱帶花卉生理與分子生物學，(E-mail)1060639000@qq.com。 *通訊作者： 李崇暉，博士，副研究員，研究方向為熱帶花卉生理和分子生物學，(E-mail)blchh@sina.com。

中圖分類號：Q946.91， S682.31

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3142(2016)03-0361-08

丁靈，李崇暉，尹俊梅. 七種秋石斛鮮花揮發(fā)性成分差異性分析 [J]. 廣西植物， 2016， 36(3)：361-368

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