全 文 ：第 38卷 第 7期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.38 No.7
2010年 7月 JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITY Jul.2010
火炬树挥发性有机物释放动态及其抑菌作用
郭阿君　王志英　邹　丽
(东北林业大学 ,哈尔滨 , 150040)
　　摘　要　采用气相色谱—质谱(GC—MS)技术研究了火炬树(Rhustyhpina)挥发性有机物组成及季节动态变
化规律。采用自然沉降法测定了火炬树挥发物对空气微生物生长的影响。结果表明:火炬树枝叶在春 、秋两季释
放的挥发物主要以萜烯类化合物为主;夏季 , 烷烃 、烯烃类化合物所占比例稍高于萜烯类化合物 , 同时伴有少量酮
类 、醇类化合物的释放。夏季 ,火炬树能够有效地抑制空气中的细菌 ,且植物在清晨具有较强的抑菌能力。
关键词　挥发性有机物;释放动态;抑菌作用
分类号　S687:S788ReleaseVariationandAntibioticFunctionsofVolatileOrganicCompoundsfromRhustyphina/GuoA jun, WangZhiying, ZouLi(SchoolofForestry, NortheastForestryUniversity, Harbin150040, P.R.China)//JournalofNortheastForestryUniversity.-2010, 38(7).-103 ～ 104Thecompositionofvolatileorganiccompounds(VOCs)fromRhustyphinaandtheirseasonalreleasevarianceswerestudiedbyGC-MStechnique.TheefectsofVOCsfromR.typhinaonthegrowthofairbornemicrobesweremeasuredbythemethodofsetlingplatetechnique.ResultsshowthatthemaincomponentsofVOCsfromR.typhinainspringandau-tumnareterpenes, whilealkanesandalkenesaredominantinsummertogetherwithlitleketonesandalcohols.R.typhinacaneffectivelyinhibitairbornemicrobes, andtheinhibitoryefectismostobviousinthemorning.Keywords　VOCs;Releasevariances;Inhibitoryefects
　　火炬树(Rhustyhpina)是漆树科落叶灌木或小乔木 , 生长
迅速 , 适应性强 ,秋季花红叶赤 ,树形美观 , 是一种理想的风景
园林树种。目前 , 我国对火炬树的研究重点主要集中在火炬
树的引种 、造林及抚育管理 、生理生态等几个方面 , 但研究资
料相对较少 [ 1] 。随着对生态环境的重视 , 人们开始关注并利
用植物挥发性有机物(volatileorganiccompounds;VOCs), 倡导
城市与森林的结合 , 创造优美的绿色环境 , 利用绿色植物为人
们提供具有保健功能的场所 [ 2] 。目前 ,关于火炬树叶挥发性
成分的研究尚未见报道。笔者针对火炬树 VOCs成分及其对
空气微生物的抑制作用进行研究 , 为合理地配置 、开发 、利用
火炬树资源提供理论依据。
1　试验方法
分别于春 、夏 、秋 3个季节在东北林业大学哈尔滨实验林
场采集火炬树叶挥发物 , 固定采集健康无病虫害的植株。样
品采集过程应确保无损伤天然活体。
1.1　火炬树 VOCs成分分析
仪器　岛津 GC-17G气谱仪 、岛津 GC-MSQP5050质谱
仪 、美国 ENTECH7100预浓缩仪 、QC-1B型便携式气泵。
采样装置及方法　利用不锈钢采样罐采集火炬树 VOCs。
试验前不锈钢采样罐经充高纯氮气—抽真空的方法清洗 3
次 , 最后抽成真空备用(罐内气压约 200kPa)。采样前 , 使用
硅胶管连接装置(图 1),用惰性袋套住植物枝条 , 利用室外便
携式气泵抽去袋内杂质空气 , 使袋内瞬时达到近真空状态 , 经
过过滤介质立即充入过滤空气。将气泵 、过滤介质 、取样袋 、
收集管等连接成闭路系统 [ 3] 。富集植物 VOCs10min后 , 导
入不锈钢罐内。袋内不套入植物者作为空白。
样品分析方法　①GC条件———色谱柱 , 岛津 CP2Sil5CB
(30m×0.25mm×0.25μm);载气压力 6kPa, 氦气;进样口温
第一作者简介:郭阿君 ,女 , 1979年 3月生 ,东北林业大学园林学
院 ,讲师。
通信作者:王志英 , 东北林业大学林学院 , 教授。 E-mail:
zyw0451@sohu.com。
收稿日期:2009年 9月 25日。
责任编辑:张建华。
度 250℃;接口温度 230℃;分流比 1∶10;程序升温:初始温
度 40℃且保持 2min, 以 5℃· min-1的速度升至 100℃并保
持 0.5min,再以 2℃· min-1速度升至 250℃并保持 8min。
图 1　植物挥发性物质采集装置
②MS条件———EI源 70eV;源温 200℃;扫描范围 m/z=
10 ～ 400;扫描 0.14s。
按照上述方法 , 得到火炬树 VOCs的总离子流图 , 分离所
得的挥发性物质 , 通过检索 NIST质谱库 , 结合色谱保留时间 、
匹配度进行人工图谱解析及资料分析 , 鉴定其成分 ,采用峰面
积归一化法求出各组分占挥发物总量的比值。
1.2　植物 VOCs对空气微生物抑制能力的测定
平板制作　采集细菌 、真菌 、放线菌用的培养基 , 分别为
牛肉蛋白胨培养基 、马丁培养基 、高氏 1号培养基 [ 4] , 各培养
基做成平板备用。
采样方法　应用平皿沉降法 [ 5] , 在不同季节 、不同时间
内对空气微生物数量进行采样。为防止环境条件对测定结果
的影响 ,于每个季节降水后连续 3～ 5个晴天后取样。采样时
间选择大气状况大致相同(晴天 ,温差在 3℃以内 ,湿度 、风力
相近的天气)的条件下 , 每天分 3次取样 ,每次 3 ～ 5个重复 ,
同一地点连续采样 3d。采样点选择森林深处林下距地面 1.
5m处 , 取样时准确打开皿盖 5min,取样后反扣培养皿 ,贴上
标签 ,密封带回。选择同地形上风源裸露地带(对测点影响
最大)作为对照。
微生物的培养及数据分析　将取样的培养皿和对照的培
养皿放入生化培养箱 , 适宜温度下培养。 24 ～ 36h后检查细
菌菌落数 , 培养 48 ～ 72h后检查霉菌菌落数 , 培养 72 ～ 96h
后检查放线菌菌落数 。
抑菌率 =(对照菌落数 -处理菌落数)/对照菌落数 ×
100%。
2　结果与分析
2.1　火炬树挥发性有机物的组成及其季节性动态变化
按上述试验条件对火炬树挥发性有机物进行分析 ,获得
色谱图。扣除本底空气杂质 , 经分析确定化合物种类及占挥
发物总量的比值(表 1)。
表 1　火炬树挥发性物质 GC/MS分析结果
化合物 分子式 相对分子质量
峰面积 /%
春季 夏季 秋季
1, 1, 3, 3-四氯 -2-丙酮 C3H2Cl4O 194 — 10.54 2.38
2-氯 -1-丙烯 C3H5Cl 76 — 36.84 —
1, 3-戊二烯 C5H8 68 — 5.34 54.32
D-缬氨酸 C5H11NO2 117 — 0.48 —
3-甲基 -戊烷 C6H14 86 — 1.01 —
2, 2, 3-三甲基 -戊烷 C8H18 114 — 0.97 —
2-氨基环己醇 C6H13NO 115 — 2.99
3-甲基 -己烷 C7H16 100 — 0.29 —
甲基环己烷 C7H14 98 — 0.30 —
4-甲基 -庚烷 C8H18 114 — 0.80 —
2, 2, 4, 4-四甲基 -戊烷 C9H20 128 — 0.63 —
α-蒎烯 C10H16 136 — 1.09 3.35
(-)-β -蒎烯 C10H16 136 — 1.28 —
β -月桂烯 C10H16 136 — 1.21 —
3-蒈烯 C10H16 136 — 8.29 —
间 -聚伞素 C10H14 134 — 1.65 —
D-柠檬烯 C10H16 136 8.96 12.09 4.17
龙脑 C10H18O 154 13.76 0.55 —
萘 C10H8 128 6.60 4.54 1.81
β -甲基萘 C11H10 142 6.28 0.67 5.46
α-甲基萘 C11H10 142 — — 2.78
十二烷 C12H26 170 — — 5.56
乙酸龙脑酯 C12H20O2 196 9.23 0.87 —
十四烷 C14H30 198 3.37 0.72 6.67
新长叶烯 C15H24 204 8.23 2.17 4.12
胡桃烯 C15H24 204 2.22 0.88 —
异丁子香烯 C15H24 204 — 3.48 —
石竹烯 C15H24 204 10.75 0.75 —
α-石竹烯 C15H24 204 7.47 1.11 —
没药烯氧化物 C15H24O2 236 — — 1.40
十五烷 C15H32 212 — 1.04 1.31
十七烷 C16H34 226 5.29 0.43 —
十八烷 C18H38 254 4.00 — 0.75
2, 3-二氢 -1, 1, 3-三甲基 -3-苯基 -1H-茚 C18H20 236 7.30 — —
4-乙烷基 -4-甲基 -2-十五烷基 -1, 3-二氧戊环 C21H42O2 326 — — 2.94
2, 2-二甲基 -1-二甲氨基 -3-己炔 C10H19N 153 2.69 — —
未鉴定 3.84 — —
　　注:“— ”表示未检测到该物质的释放。
分析结果表明 , 在不同季节 , 火炬树 VOCs成分及占挥发
物总量的比值存在差异。春 、秋两季 ,火炬树 VOCs以萜烯类
化合物为主 , 分别占挥发物总量的 60.62%、 67.36%, 但其种
类差别明显。春季 , 萜类化合物主要包括 D-柠檬烯 、龙脑 、
乙酸龙脑酯 、石竹烯 、α-石竹烯和新长叶烯。秋季 , 1, 3 -戊
二烯的释放最多 , 占挥发物总量的 54.32%, 其余占挥发物总
量较高的有 D-柠檬烯(4.17%)、新长叶烯(4.12%)、α-蒎烯
(3.35%)等。夏季 , 火炬树 VOCs中烷烃 、烯烃类化合物所占
比例稍高于萜烯类化合物 , 同时伴有少量酮类 、醇类化合物的
释放;夏季火炬树 VOCs中萜类化合物主要包括 D-柠檬烯 、
1, 3-戊二烯 、异丁子香烯 、3-蒈烯和新长叶烯 ,烷烃 、烯烃类
化合物则以 2-氯 -1-丙烯为主。
2.2　不同季节火炬树 VOCs抑制空气微生物能力的比较
经过在不同季节的实地监测 , 火炬树 VOCs抑菌效果的
原始数据如表 2。
表 2　不同季节火炬树 VOCs对空气微生物的抑制
季节
细菌量(5 min)
处理 /
个·皿 -1
对照 /
个·皿 -1
抑菌
率 /%
霉菌菌量(5 min)
处理 /
个·皿 -1
对照 /
个·皿 -1
抑菌
率 /%
放线菌量 (5 min)
处理 /
个·皿 -1
对照 /
个·皿 -1
抑菌
率 /%
春季 31 39 20.51 17 7 — 1 1 —
夏季 9 14 35.71 12 6 — 2 3 33.33
秋季 8 12 33.33 14 5 — 1 2 50.00
　　注:“— ”表示无抑菌效果。
火炬树在不同季节抑制空气中细菌的能力存在明显差
异:夏季抑制作用最强 ,秋季稍有回落 , 但均明显高于春季。
春季 , 植物处于萌动 、展叶时期 , 叶面积较小 ,释放的挥发
性物质含量较低 , 其抑菌作用较弱 ,加之哈尔滨地区春季风大
尘多 ,空气中微生物含量高于夏 、秋季节 [ 6] 。夏季 , 植物叶片
完全展开 , 植物生长旺盛 , 大量的挥发性物质扩散到空气中 ,
其中主要的有益成分如萜烯 、有机酸 、醚 、醛 、酮等 , 这些物质
能杀死细菌和其它微生物 , 使森林中空气的含菌量大大减少 ,
且能均匀地扩散到周围环境中 , 从而有效控制环境中的有害
微生物。此外 ,夏季植物枝繁叶茂 , 滞尘能力增强 , 能够有效
阻隔随灰尘漂浮进入林内的细菌。夏季较强的紫外线及林内
空气中浓度较高的负离子也具有抑制空气微生物的作用。 此
外 ,植物 VOCs的释放与温度及光照密切相关 [ 7] 。北方秋季
的高温及日照特点使植物仍能挥发出大量的 VOCs, 进而有效
地控制了空气中微生物的数量。
通过实地观测可以看出 , 不同纯林内霉菌含量与细菌含
量相当 , 但明显高于裸露地空气中霉菌的含量。霉菌主要来
源于土壤 、植物及空气中的霉菌孢子 ,它们在阴暗 、潮湿的地
方分布最多 [ 8] ,由于林内植物分布密度较大 , 阳光不能直接
照射地面 , 因而区域性湿度较高 , 营造了霉菌的滋长环境 , 使
霉菌的生长比在裸露地旺盛。林内放线菌含量只占很少的一
部分 ,从观测结果中未发现明显变化规律。
3　结论
火炬树在生长过程中释放的挥发性物质成分复杂且存在
季节性差异。其中大量的萜烯类物质如 α-蒎烯 、柠檬烯 、龙
脑 、乙酸龙脑酯等具有杀虫 、灭菌 、平喘 、镇痛 、镇静 、降血压等
保健功效。同时 , 火炬树释放的挥发性物质能够有效抑制空
气中的细菌 , 因此可以作为保健型绿化模式的优良树种。
参　考　文　献
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