2020年4月 Apr 2020 第40卷第4期 Vol 40 No 4 熱 帶 農(nóng) 業(yè) 科 學 熱 帶 農(nóng) 業(yè) 科 學 CHINESEJOURNALOFTROPICALAGRICULTURE 大 葉 蝴 蝶 蘭 花 朵 揮 發(fā) 性 成 分 測 定 肖 文 芳 1 2 李 佐 1 2 陳 和 明 1 2 洪 生 標 3 江 秀 娜 3 呂 復 兵 1 2 1 廣 東 省 農(nóng) 業(yè) 科 學 院 環(huán) 境 園 藝 研 究 所 廣 東 廣 州 510640 2 廣 東 省 園 林 花 卉 種 質(zhì) 創(chuàng) 新 綜 合 利 用 重 點 試 驗 室 廣 東 廣 州 510640 3 汕 頭 市 農(nóng) 業(yè) 科 學 研 究 所 廣 東 汕 頭 515021 摘 要 為了檢測香花蝴蝶蘭原生種 大葉蝴蝶蘭的花朵揮發(fā)性成分 采用固相微萃取結(jié)合氣相色譜 質(zhì)譜聯(lián) 用技術(shù) 檢測大葉蝴蝶蘭花朵開花第5天的揮發(fā)性成分 結(jié)果表明 大葉蝴蝶蘭花朵中共檢測到27種化合物 其中單萜類和倍半萜類物質(zhì)居多 通過分析發(fā)現(xiàn) 大葉蝴蝶蘭的花朵特征香氣成分主要為欖香素 沉香醇和芳 樟醇 本研究首次在蘭科植物的花中發(fā)現(xiàn)欖香素這一成分 擴寬了蘭科植物花朵特征香氣成分的種類和合成調(diào) 控路徑的范圍 也為蘭科植物花香物質(zhì)的開發(fā)利用奠定了新的基礎 關 鍵 詞 蝴蝶蘭 花朵 揮發(fā)性成分 GC MS 中 圖 分 類 號 S682 31 文 獻 標 識 碼 A D O I 10 12008 j issn 1009 2196 2020 04 014 D e t e r m i n a t i o n o f V o l a t i l e C o m p o n e n t s i n F l o w e r s o f P h a l a e n o p s i s v i o l a c e a X I A O W e n f a n g 1 2 L I Z u o 1 2 C H E N H e m i n g 1 2 H O N G S h e n g b i a o 3 J I A N G X i u n a 3 L v F u b i n g 1 2 1Instituteofenvironmentalhorticulture GuangdongAcademyofAgriculturalSciences Guangzhou510640 2 GuangdongProvincialKeyLaboratoryforinnovationandcomprehensiveutilizationofgardenflower germplasm510640 Guangzhou GuangdongProvince 3ShantouInstituteofAgriculturalSciences515021 Shantou Guangdong Abstract Phalaenopsis violacea flowers blooming at day 5 were collected to detect their volatile components by using solid phase microextraction combined with gas chromatography mass spectrometry The results showed that 27 compounds were detected in the P violacea flowers most of which were monoterpenes and sesquiterpenes The characteristic aroma components of the flowers of P violacea were 1 2 3 trimethoxy 5 prop 2 enylbenzene linalool and geraniol Inthisstudy elementinwasfoundin theflowersof Phalaenopsis violaceaforthefirsttime whichbroadened the species of characteristic aroma components and the range of synthesis regulation path of orchid flowers and laid a new foundation for the development and utilization of orchid flowers Keywords Phalaenopsis flowers volatilecomponents GC MS 蝴蝶蘭 Phalaenopsisspp 是全球最重要 的觀賞作物之一 原產(chǎn)于亞洲熱帶地區(qū)至澳大利 亞 分4個亞屬共約76個原生種 花型奇特 花 色豐富 花期長 具有極高的觀賞價值和經(jīng)濟價 值 蝴蝶蘭原生種中接近一半具有花香 而大葉 蝴蝶蘭 Phalaenopsisviolacea 是其中最香的 種之一 具濃烈的甜香 因此成為香花育種最重 要的親本之一 基金項目 廣州市科技計劃項目 小花型蝴蝶蘭觀賞性狀eQTL定位 新品種選育與示范推廣 No 201807010092 都市特色花卉與果樹品種引進及配套栽培技術(shù)應用 佛山市財政專項資金 2019年度共建廣東農(nóng)業(yè)科技示范市項目 廣東省農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)建市縣農(nóng)科所聯(lián)系專家制及人才培訓項目 科技幫扶汕頭市農(nóng)科所提升蝴蝶蘭科研實力和示范推廣 能力 No 2019 聯(lián)系 01 18 廣東省農(nóng)業(yè)科學院學科團隊建設項目 No 201612TD 收稿日期 2019 11 26 編輯部E mail rdnk 責任編輯 龍婭麗 排版 龍婭麗 肖文芳 1985 女 碩士研究生 助理研究員 主要研究方向為蘭花遺傳育種 郵箱smilehigh126 通訊作者 呂復兵 1971 男 博士研究生 研究員 主要研究方向為蘭花遺傳育種 郵箱13660373325 82 肖 文 芳 等 熒光蝴蝶蘭花朵揮發(fā)性成分測定 花香是觀賞作物最重要的品質(zhì)之一 植物花 香在香精香料工業(yè) 昆蟲授粉 應激反應和觀賞 作物商業(yè)價值提高等方面具有重要的作用 但花 香成分繁復多變 遺傳機理復雜 一直是觀賞植 物研究的薄弱環(huán)節(jié) 前人研究發(fā)現(xiàn) 蝴蝶蘭花香 揮發(fā)性物質(zhì)的主要成分是單萜類化合物 在濃香 型原生種熒光蝴蝶蘭 P bellina 中主要為芳樟 醇及其衍生物和異香葉醇及其衍生物 1 而在淡 香型原生種西蕾麗蝴蝶蘭 P schilleriana 中 主要為乙酸橙花酯 橙花醇 香茅醇及乙酸香茅 酯 2 均在開花后第五天散發(fā)出最濃的香味 1 3 但目前市場流行的栽培蝴蝶蘭品種基本不具備花 香這一優(yōu)良性狀 也急需具備濃烈花香的新優(yōu)品 種 利用具濃烈香氣的大葉蝴蝶蘭進行花朵揮發(fā) 性成分鑒定 可以為研究蝴蝶蘭香氣釋放機理打 下基礎 也能夠為進一步進行蝴蝶蘭香氣生物工 程育種指明方向 1 材 料 與 方 法 1 1 試 材 螢光蝴蝶蘭花朵采自廣東省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化科技 示范區(qū)廣東省農(nóng)業(yè)科學院環(huán)境園藝研究所蘭花種 質(zhì)資源圃 選取5株生長旺盛無病蟲害的植株 取 其開花后第五天盛開的完整花朵 圖1 進行 試驗 1 2 方 法 1 2 1 頂 空 固 相 微 萃 取 試驗于2018年11月在華南農(nóng)業(yè)大學測試中心 進行 將新鮮采集的花朵置于100mL三角瓶中 硅橡膠墊密封 聚四氟乙烯襯里 插入100 m聚 二甲基硅氧烷 PDMS 萃取纖維頭 于30 下頂 空萃取30min 1 2 2 氣 相 色 譜 質(zhì) 譜 聯(lián) 用 4 使用FinnigaTraceMS氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國熱電 分析其揮發(fā)性組分 氣相色譜條件 色譜柱為DB 1石英毛細管柱 30mm 0 25mm 載氣為高純氦氣 分流比20 1 柱前壓50Pa 流速為1 0mL min 取樣時間2 min 程序升溫 柱起始溫度45 保持1min 以3 min的速度升至190 保持10min 質(zhì)譜條件 接口溫度250 電子轟擊源El 離子源溫度170 電子能量70eV 掃描質(zhì)量范 圍35 335u 掃描時間0 3s 間隔0 2s 1 2 3 數(shù) 據(jù) 分 析 采集所得質(zhì)譜圖采用NIST MAINLIB和WILEY 3個質(zhì)譜庫串聯(lián)檢索 根據(jù)各峰的質(zhì)譜裂片圖與有 關文獻進行核對 確定蝴蝶蘭揮發(fā)性物質(zhì)的化學 成分 最后通過峰面積進行歸一化定量 5 其中 相對含量為組分峰面積與總峰面積之比 2 結(jié) 果 與 分 析 2 1 萃 取 條 件 選 擇 固相微萃取使用的萃取頭纖維主要以PDMS PA DVB和CAR4種萃取材料或材料組合制備 均 具有選擇吸附性 董智哲等 6 在對香草蘭揮發(fā)性 成分的研究中 比較了PA PDMS PDMS DVB CRA PDMS和DVB CRA PDMS這5種萃取纖維的萃取 效果 結(jié)果表明CRA PDMS組合纖維能檢測出的香 氣成分最多 楊慧君等 7 在對建蘭揮發(fā)性成分的 研究中 比較了PA和PDMS2種單涂層萃取纖維的 萃取效果 結(jié)果表明PA比PDMS的萃取結(jié)果更佳 在蘭花揮發(fā)性成分測定中 8 9 主要使用的萃取纖 維為PDMS及其與其他纖維的組合 而在蝴蝶蘭的 萃取試驗中 參照前人的研究 4 通過前期預試 驗發(fā)現(xiàn)PDMS萃取纖維頭的效果最佳 萃取溫度是影響固相微萃取結(jié)果的重要因子 之一 適宜的萃取溫度才能得到較好的萃取效果 當萃取溫度較低時 樣品的揮發(fā)性物質(zhì)揮發(fā)速率 低 萃取的物質(zhì)也相應較少 當萃取溫度升高時 圖 1 大 葉 蝴 蝶 蘭 P h a l a e n o p s i s v i o l a c e a 83 2020年4月 第40卷第4期 熱 帶 農(nóng) 業(yè) 科 學 萃取纖維的吸附與解吸平衡系數(shù)降低 部分熱不 穩(wěn)定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生改變 但同時樣品揮 發(fā)速率增快 部分低溫狀態(tài)下不易揮發(fā)的物質(zhì)會 揮發(fā)出來 萃取纖維與揮發(fā)性物質(zhì)接觸 吸附達 到平衡的時間為萃取時間 其長短也會對萃取效 果產(chǎn)生較大影響 萃取時間過短 則揮發(fā)性物質(zhì) 吸附不充分 萃取時間過長 則萃取效率低 采 用頂空固相微萃取法對蘭花揮發(fā)性成分分析的研 究發(fā)現(xiàn) 4 6 9 萃取溫度 30 10 萃取時間 30 50min時 效果較好 結(jié)合前期預試驗 本試 驗選擇室溫30 30min為萃取條件 萃取效果 最佳 2 2 大 葉 蝴 蝶 蘭 花 朵 揮 發(fā) 性 成 分 分 析 采用計算機檢索譜圖庫和文獻資料比對分析 在大葉蝴蝶蘭的5個樣品中共鑒定出27種化合物 結(jié)果見圖2 表1 由表1可知 大葉蝴蝶蘭的花朵揮發(fā)性物質(zhì)已 鑒定成分占總峰面積的65 63 主要為單萜類和 倍半萜類物質(zhì) 成分混雜 相對含量超過1 的物 質(zhì)有9個 最主要的揮發(fā)性成分為欖香素 相對含 量19 71 其次為芳樟醇 相對含量10 71 第 三位為香葉醇 相對含量8 30 表 1 大 葉 蝴 蝶 蘭 花 朵 揮 發(fā) 性 成 分 表 1 2 3 4 5 6 欖香素 芳樟醇 香葉醇 反式肉桂醇 肉桂醛 植烷 1 2 3 trimethoxy 5 prop 2 enylbenzene linalool geraniol 3 phenyl 2 propen 1 ol cinnamaldehyde phytane 35 330 6 15 600 0 22 660 0 24 878 0 23 264 1 44 367 1 19 71 10 71 8 30 7 50 3 72 3 10 487 11 6 78 70 6 106 24 1 4407 36 7 104 55 2 638 36 8 序號 組分 中文名稱 組分 英文名稱 保留時間 min 相對含 量 CAS編號 圖 2 5 個 樣 品 的 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) 總 離 子 流 色 譜 圖 84 肖 文 芳 等 熒光蝴蝶蘭花朵揮發(fā)性成分測定 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 法尼烯 檸檬醛 降植烷 月桂烯 3 烯丙基 2 甲氧基苯酚 戊酸芐酯 Z 羅勒烯 甲基丁香酚 十八烷 茚 十七烷 香葉基丙酮 芐基丙酮 香松烯 4 松油醇 反式羅勒烯 鄰苯二甲酸 水楊酸甲酯 松油醇 E 羅勒烯 十六烷 E E farnesene citral pristane myrcene phenol 2 methoxy 3 2 propenyl benzyl pentanoate Z ocimene O methyleugenol octadecane 1H indene heptadecane geranyl acetone 4 phenylbutan 2 one sabinene 4 terpineol 4E 6Z 2 6 dimethylocta 2 4 6 triene phthalic acid methyl salicylate S terpineol 3E 3 7 Dimethyl 1 3 6 octatriene hexadecane 33 340 0 23 319 7 40 747 7 10 840 1 27 078 8 28 663 8 13 306 3 29 141 1 44 051 1 13 019 0 40 539 3 31 096 9 22 082 0 10 075 3 19 057 1 16 940 7 46 380 1 19 829 3 19 692 9 12 858 6 36 851 5 2 74 2 40 1 39 0 91 0 74 0 70 0 51 0 48 0 44 0 36 0 34 0 25 0 21 0 19 0 18 0 15 0 15 0 12 0 12 0 12 0 09 502 61 4 5392 40 5 1921 70 6 123 35 3 1941 12 4 10361 39 4 3338 55 4 93 15 2 593 45 3 95 13 6 629 78 7 3796 70 1 2550 26 7 3387 41 5 562 74 3 7216 56 0 88 99 3 119 36 8 10482 56 1 3779 61 1 544 76 3 續(xù) 表1 熒光蝴蝶 蘭花 朵揮 發(fā)性 成分 表 序號 組分 中文名稱 組分 英文名稱 保留時間 min 相對含 量 CAS編號 2 3 大 葉 蝴 蝶 蘭 特 征 香 氣 成 分 分 析 香氣是由各種芳香成分共同作用而形成的 在所有的香氣成分中 各香氣成分對花香味的貢 獻依據(jù)其香氣值 既各香氣成分的濃度 各香氣成 分嗅感閥值來劃分 10 其中具有較高香氣值的成 分混合形成植物的特征香氣 在大葉蝴蝶蘭的花 朵中 主要的特征香氣物質(zhì)首先為欖香素 具有 辛香香氣 11 其次為芳樟醇 具有濃青帶甜的木 青氣息 第三位的為香葉醇 具有溫和的玫瑰花 香氣 還有具有強烈持久溫和辛香桂皮油和肉桂 油香氣的反式肉桂醇和肉桂醛 具有水果芳香的 法尼烯 具有濃郁檸檬香味的檸檬醛 具有清 淡的香脂香氣的月桂烯 具有溫和丁香香氣的甲 基丁香酚 具有新鮮 清淡木蘭花香香氣且略帶 甜蜜玫瑰香的香葉基丙酮 這些典型香氣物質(zhì)共 同組成大葉蝴蝶蘭的特征香氣 3 討 論 與 結(jié) 論 欖香素是一種無色油狀液體 目前主要用于 醫(yī)藥麻醉 很多植物中含有該種成分 如馬兜鈴 科植物細辛和杜衡 禾本科植物橘草 唇形科植 物尖紫蘇 傘形科植物野胡蘿卜 胡椒科植物班 克胡椒 樟科植物里加里亞 番荔枝科植物高梅 瓜泰木 天南星科植物菖蒲和寬葉菖蒲 肉豆蔻 科植物肉豆蔻等的莖 葉 果實或本本的樹皮等 部位 而花朵中散發(fā)欖香素的植物主要為薔薇科 的日本枇杷 12 和木通科的通草 13 以及在熒光蝴 蝶蘭 P bellina 中也曾有少量發(fā)現(xiàn) 1 本研究 首次在蘭科植物的花中發(fā)現(xiàn)欖香素這一成分 擴 寬了大葉蝴蝶蘭花朵特征香氣成分的種類和合成 調(diào)控路徑的范圍 也為蘭科植物花香物質(zhì)的開發(fā) 利用奠定了新的基礎 前人研究發(fā)現(xiàn)具清香的石斛蘭的主要特征香 氣成分為石竹烯 14 蕙蘭鮮花的主要花香成分為 桉油精 e 4 己基葵烯 6 炔等 墨蘭鮮花的 主要花香成分為甲基 異丁子香酚 6 氧代庚酸甲 酯等 春蘭鮮花的主要花香成分為 芹子烯 十 85 2020年4月 第40卷第4期 熱 帶 農(nóng) 業(yè) 科 學 二烷等 15 香水文心蘭花香氣的主要特征成分是 羅勒烯 16 雜種卡特蘭 3G 的特征香氣成分主 要為3 7 二甲基 1 3 6 辛三烯 3 7 二甲基 1 6 辛二烯 3 醇和 R 3 7 二甲基 6 辛烯醇 17 而大葉蝴蝶蘭的近似種熒光蝴蝶蘭 P bellina 的花香主要為芳樟醇及其衍生物和異香葉醇及其 衍生物 1 本試驗研究發(fā)現(xiàn) 大葉蝴蝶蘭的花香 最主要成分為欖香素 其次才是芳樟醇及其衍生 物和異香葉醇及其衍生物 說明蝴蝶蘭不同原生 種的花朵揮發(fā)物成分差異較大 而不同種屬的蘭 花在香氣上更是存在較大的差異 這對蘭花的鑒 賞及蘭花香氣成分的研究具有重要的參考價值 且針對不同育種需求 對花朵香氣需分別進行研 究 不能一概而論 本試驗中大葉蝴蝶蘭花朵揮發(fā)性物質(zhì)檢測的 檢出率較低 5個樣品總共只檢測出27個不同成 分 且不同樣品的檢出組分不盡相同 這一結(jié)果 一方面與使用的GC MS檢測設備較老 萃取條件不 夠優(yōu)化有關 另一方面也可能與蘭科植物花朵揮 發(fā)性物質(zhì)的揮發(fā)特性相關 花香物質(zhì)的釋放會受 到環(huán)境因素中溫度 光照等的影響 例如桂花香 氣受不同溫度的影響 18 矮牽牛的花香釋放則受 到晝夜節(jié)律的調(diào)節(jié) 19 在蘭花花香釋放模式研究 方面 吳應祥等 20 發(fā)現(xiàn) 蘭花釋放花香與日照長 短及溫度高低有密切關系 而在對奇唇蘭的研究 中 21 證實其在溫度高時釋放的花香更濃 一天之 中10 00 14 00這段時間花香釋放最活躍 在 成功授粉后柱頭花瓣相繼萎蔫 花香的釋放迅速 減少 我們前期觀測也發(fā)現(xiàn) 大葉蝴蝶蘭在陽光 較強的上午花朵香氣最濃郁 到下午香氣減弱 夜間基本沒有 陰天其香氣也較晴天時弱 本試 驗采用的5個生物學重復隨機采樣種植于同一溫室 大棚的同一克隆株系 均保證為盛開第五天的花 朵 但采集日期不完全相同 樣本的采集環(huán)境不 能完全一致 導致來自不同植株的花朵揮發(fā)性物 質(zhì)的檢出結(jié)果會有出入 有些花朵檢出率較高 有些則相對較少 基于試驗結(jié)果 后續(xù)研究中 將進一步擴大檢測樣本的基數(shù) 并在檢測之前使 用環(huán)境條件控制較嚴格的培養(yǎng)箱進行預培養(yǎng) 優(yōu) 化萃取條件 以期達到更佳的檢測效果 充分挖 掘大葉蝴蝶蘭花朵揮發(fā)性物質(zhì)的信息 為后續(xù)的 研究及開發(fā)利用提供更好的理論基礎 參 考 文 獻 1 HsiaoYY TsaiWC JengMF etal Novelho modimeric geranyl diphosphate synthase from the orchidPhalaenopsisbellinalackingaDD X 2 4 D motif J Plant Journal 2008 55 719 733 2 Awano K Honda T Ogawa T et al Volatile components of Phalaenopsis schilleriana Rehb f J Flavour Fragrance Journal 1997 12 341 344 3 HsiaoYY TsaiWC KuohCS etal Compari son of transcripts in Phalaenopsis bellina and Phalaenopsis equestris Orchidaceae flowers to deduce the monoterpene biosynthesis pathway J BMCPlantBiology 2006 6 18 4 楊淑珍 范燕萍 蝴蝶蘭2個品種揮發(fā)性成分差異性 分析 J 華南農(nóng)業(yè)大學學報 2008 29 1 114 116 5 范燕萍 余讓才 黃 蘊 等 姜花揮發(fā)性成分的固相 微萃取 氣相色譜質(zhì)譜分析 J 園藝學報 2003 30 4 475 6 楊慧君 中國蘭花揮發(fā)性成分分析 D 呼和浩特 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 2011 7 董智哲 谷風林 徐 飛 等 固相微萃取和同時蒸 餾萃取法分析海南香草蘭揮發(fā)性成分 J 食品科 學 2014 35 2 158 163 8 張 瑩 李辛雷 王 雁 等 文心蘭不同花期及花 朵不同部位香氣成分的變化 J 中國農(nóng)業(yè)科學 2011 44 1 110 117 9 袁明焱 王雅琴 李一澤 等 基于SPME GC MS 法分析美花石斛花的香氣組成 J 香精香料化妝 品 2018 4 23 25 10 楊榮華 白檸檬果皮油特征香氣成分的評價 J 食 品與發(fā)酵工業(yè) 2000 26 3 31 34 11 孫潔雯 李燕敏 楊克玉 等 干黃芪中揮發(fā)性成分 的提取與分析 J 化學研究與應用 2015 27 9 1 361 1 366 12 KuwaharaY AsanoY Generationof 2 Nitro ethyl benzene and related benzenoids from L Phenylalanine flower scents of the Japanese LoquatEriobotryajaponica Rosales Rosace ae J Bioscience biotechnology and 86 肖 文 芳 等 熒光蝴蝶蘭花朵揮發(fā)性成分測定 biochemistry 2018 82 11 1855 1866 13 HoJC ChenCM RowLC Flavonoidsandben zene derivatives from the flowers and fruit of Tetrapanax papyriferus J The Journal of NaturalProducts 2005 68 12 1773 1775 14 張 瑩 王 雁 李辛雷 等 不同石斛蘭品種香氣 成分的GC MS分析 A 中國觀賞園藝研究進展 C 2011 15 魏 丹 李祖光 徐心怡 等 HS SPME GC MS 聯(lián)用 分析3種蘭花鮮花的香氣成分 J 食品科學 2013 34 16 234 237 16 張 瑩 田 敏 王彩霞 等 不同溫度條件下香水 文心蘭花香氣的成分分析及感官評定 J 植物資 源與環(huán)境學報 2015 24 2 112 114 17 鄭寶強 王 雁 郭欣趙 等 雜種卡特蘭 3G 不 同花期香氣成分的GC MS分析 J 東北林業(yè)大學學 報 2014 42 3 33 36 18 FuJX HouD ZhangC etal Theemissionof thefloralscentoffourOsmanthusfragranscul tivars in response to different temperatures J Molecules 2017 22 3 430 442 19 VerdonkJC RicCH VerhoevenHA etal Regulationoffloralscentproductioninpetunia revealedbytargetedmetabolomics J Phyto chemistry 2003 62 6 997 1008 20 吳應祥 中國蘭花 M 北京 中國林業(yè)出版社 1992 23 24 21 Mariza G Reis Emerson R Pansarim Ubiratan F da Silva et al Pollinator attraction de vices floral fragrances of some Brazilian orchids Arkivoc 2004 24 6 103 111 87