全 文 :峨眉箬竹竹叶挥发性成分提取与分析
赖 炘, 王靖岚, 陈其兵
(四川农业大学风景园林学院, 四川 成都 611130)
摘 要:采用动态顶空套袋采样法和 TCT-GC-MS 联用技术,对峨眉箬竹竹叶挥发性成分进行采集、鉴定及分析,共获得 40
个色谱峰,鉴定了其中 40 种成分,其中(z,z)-9,12-十八酸二烯甲酯含量最高、为 27.23%;其次为 13-二十二烯酸甲酯(13-三嵛烯
酸甲酯),含量为 18.25%。 在 40 种成分中,有酯类 15 种、醇类 6 种、醛类 8 种、酸类 8 种、酮类 2 种、烯类 1 种,含量分别占挥发性成
分总量的 84.13%、7.28%、4.65%、3.40%、0.42%和 0.12%。
关键词:峨眉箬竹; 竹叶; 挥发性成分; 热脱附-气相色谱/质谱
中图分类号:R284.1 文献标识码:A 文章编号:1004-874X(2013)09-0086-04
Extraction and analysis of volatile composition
from Indocalamus emeiensis leaves
LAI Xin, WANG Jing-lan, CHEN Qi-bing
(College of Landscape Architecture, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China)
Abstract: Using the dynamic headspace bagging sampling and TCT-GC-MS analysis method, the volatile composition of Indocalamus
emeiensis leaves was extracted, separated and identified. A total of 40 chromatographic humps were obtained, identified 40 kinds of
component, in which 9,12 -Octadecenoic acid (z, z) -methyl ester was the composition with the highest content of 27.23% and 13 -
Docosenoic acid methyl ester with the second highest content of 18.25%. Among 40 kinds of composition, there were 15 ester compounds,
6 alcohol compounds, 8 aldehydes compounds, 8 acid compounds, 2 ketone compounds and 1 olefine compounds, according for 84.13%,
7.28%, 4.65%, 3.40%, 0.42% and 0.12% of total volatile composition respectively.
Key words: Indocalamus emeiensis; bamboo leaves; volatile component; thermal-desorption cryo-trapping gas chromatography/mass
spectrometry
峨眉箬竹(Indocalamus emeiensis)竿较矮小纤细;叶
耳发达,呈新月形;叶舌短矮,先端具发达的流苏状繸毛;
叶片长圆状披针形,叶片常多少有些两侧不对称,下表面
粉绿色,叶缘有向上的细锯齿 [1]。 峨眉箬竹只分布于四川
峨眉山洪椿坪,具有生长快、产量高、繁殖容易、资源丰富
等优点。 峨眉箬竹叶大、植株矮小、常绿、姿态优美,是理
想的庭院观赏和园林绿化竹种。 但是峨眉箬竹现仍属于
野生竹种, 人工栽培甚少, 还没有应用于城市园林建设
中,有必要对其天然竹林进行保护管理,加以人工培育并
充分发挥其在园林环境美化中的观赏作用。 本研究从峨
眉箬竹竹叶中提取具有特殊芳香气味的挥发性成分,并
对其成分进行分析和鉴定, 将竹种资源与城市园林绿化
结合,科学高效地配置,不仅可开拓竹种资源环境保健功
能的新的研究方向, 而且能有效改善日益恶化的自然环
境。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 供试竹株 峨眉箬竹竹叶于 2012 年 7 月 24 日、25
日、27 日 12:00~16:00 采集于四川省都江堰市四川农业
大学都江堰校区树木园内。
1.1.2 采样袋、吸附剂及过滤介质 试验用采样袋是具韧
性的微波炉加热用袋(美国 Reynolds 公司出品),规格为
482 mm×596 mm。 该产品材质稳定、耐高温,可保证不释
放挥发性气体 。 试验用吸附剂选用 Tenax-TA (60~80
mesh),能高效地吸附/解吸低分子量有机物;试验用吸附
管选用郑州谱析公司的产品,长 16 cm、内径 3 mm,平均
每根采样管装 0.2000 g 左右的 Tenax-TA。 试验用过滤介
质为二级过滤,第 1级由玻璃干燥塔填充 0.25 mm 无臭活
性炭,第 2 级由玻璃干燥管填充 GDX-101(一种国产吸附
剂),均由郑州谱析公司生产。
1.1.3 试验仪器与设备 大气采样仪: 青岛金仕达 KB-
6E型大气采样仪,热脱附仪:郑州谱析自动热脱附仪 PX-
1型,气相色谱质谱联用仪:日本岛津 GCMS-QP2010。
1.2 试验方法
1.2.1 竹叶挥发性有机物的采集 采用动态顶空套袋采
样法(图 1)。 首先将采样袋内的空气抽走,然后用大气采
收稿日期:2013-03-25
基金项目:四川省产学研创新联盟合作项目(2012cxN006)
作者简介:赖炘(1990-),女,在读本科生,E-mail:289155029@qq.
com
通讯作者:陈其兵(1963-),男,博士,教授,E-mail:cqb@sicau.
edu.cn
广东农业科学 2013 年第 9 期86
C M Y K
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2013.09.059
活性炭过滤管
GDX-101 过滤管
Tenax 吸附管 流量计采样泵
图 1 动态顶空采样装置
图 2 活体植物挥发物采样过程示意图
A:抽尽袋内空气 B:充入过滤空气 C:循环采集气体
样仪泵通入经活性炭和 GDX-101 过滤后的净化空气;最
后密闭系统循环采集植物挥发物(图 2)。 循环密闭采集过
程中用流量计调控实际气体体积流速为 100 mL/min 左
右。 采样时间为 4 h。
1.2.2 竹叶挥发性有机物的鉴定 采用全自动热脱附 /
气相色谱/质谱联用法(Thermal-desorption Cold Trap/Gas
Chromatograph/Mass Spectrum,TCT/GC/MS)分析。 此方法
由全自动热脱附仪、气相色谱仪、质谱仪、计算机和连接
装置(接口)五大件组成。 气体试样注入气相色谱仪后,
不同组分在色谱柱分离后, 按时间先后从色谱柱流出。
接口装置将流出物传输到质谱仪进行质量分离后被离
子流检测系统检测,并通过计算机处理成各种图谱和报
告。
TCT 的工作条件:载气压力 0.4~0.5 kPa,热脱附温度
320℃(20 min)。
GC 的工作条件: 色谱柱 Rtx-1MS (30 m×0.25 mm×
0.25 μm),无分流方式,载气压力 49.5 kPa;程序升温:初
始 温 度 40℃ (3min), 以 6℃ /min 程 序 升 温 至 250℃
(3min),采集结束后色谱柱在 270℃保持 5 min,以驱赶杂
质。
MS 的工作条件:EI 源,离子能 70 eV,质量范围 29~
350 m/z,扫描速度 0.4 s/scan,检测电压 350 V,GC/MS 接
口温度 250℃,离子源温度 190℃,灯丝电流 150 μA。
定性分析:在上述条件下,获得 GC/MS 原始数据——
总离子流图,各峰代表的化学信息经计算机检索 NIST 库,
并根据保留时间和其他化学经验,参考相关资料进行确认
及筛选。
1.2.3 空白试验设置 活体植株动态顶空套袋采集法获
得的气样中,除了植物的挥发物外,也包含了外界空气中
不能为过滤层完全吸附的成分。 为了保证试验的准确性,
须与对照空气气样进行比较分析,扣除这类组分。 具体做
法是:针对活体植株动态顶空套袋采集法获得的气样与对
照空气气样中相同的成分,分别比较它们的特征质量色谱
峰面积, 扣除对照气样中的峰面积较大或面积相近的成
分。
2 结果与分析
由图 3可知,共分离出 40个色谱峰,通过计算机谱库
检索和有关文献查阅及对照标准图谱, 从中鉴定出 40种
成分,结果见表 1。 含量最高的为(z,z)-9,12-十八酸二烯
甲酯,含量为 27.23%;其次为 13-二十二烯酸甲酯(13-三
嵛烯酸甲酯),含量为 18.25%。 在 40 种成分中,有酯类 15
种、醇类 6 种、醛类 8 种、酸类 8 种、酮类 2 种、烯类 1 种,
含量分别占挥发性成分总量的 84.13%、7.28%、4.65%、
3.40%、0.42%和 0.12%。因此,峨眉箬竹竹叶挥发物的主要
成分为酯、醇、酸、醛、酮、烯烃等化合物。
本试验采用动态顶空套袋采样法和 TCT-GC/MS 联用
等技术进行挥发物成分采集与分析,具有真实、准确、可靠
等优点, 是分析自然状态下材料挥发物成分的有效方法;
并结合保留时间对峨眉箬竹叶片挥发物化学成分进行定
性,增加了准确性。
3 结论与讨论
本试验结果显示,峨眉箬竹挥发性成分以酯类和醛
类为主,含有(z,z)-9,12-十八酸二烯甲酯 、13-二十二
烯酸甲酯(山嵛烯酸甲酯)、2-己基环丙烷辛酸甲酯、(z)
-9-十八烯酸甲酯、癸醛、壬醛、辛醛(羊脂醛 )、十二醛
(月桂醛)、反式-4-壬烯醛等成分 ,说明峨眉箬竹可能
在缓解紧张情绪 [2]、抑菌方面效果较好 [3];还含有叶绿醇
等成分, 说明峨眉箬竹可能有利于增加新鲜空气的增
长率 [3]。 另外,挥发物中还存在大量的烷烃和烯烃,一方
面来自植物细胞内脂质过氧化的产物或叶片表面的角
质层分子,另一方面来自大气(很多污染物向大气中排
87
C M Y K
含量(%)
0.21
1.14
0.31
0.42
0.17
0.37
1.31
0.11
0.17
0.31
1.60
0.12
0.24
0.17
0.22
0.20
0.09
0.33
0.52
0.23
0.19
0.24
0.21
0.19
0.30
0.24
5.37
0.57
0.22
0.18
0.40
6.92
1.60
27.23
8.39
4.88
0.82
13.67
1.89
18.25
相似度
95
92
89
95
93
86
98
82
87
93
96
80
93
85
94
86
96
96
93
93
77
86
92
95
83
89
92
91
85
89
93
96
93
95
95
96
85
91
95
92
保留时间(min)
3.464
8.023
10.608
10.999
13.315
13.574
13.874
15.424
15.669
15.876
16.592
17.085
18.305
18.433
19.139
20.120
20.605
21.532
21.671
21.779
23.785
25.026
25.917
28.006
28.117
30.143
30.532
30.619
31.144
31.202
31.389
31.809
32.410
34.544
34.723
35.116
37.152
37.729
38.135
41.075
分子量
88
88
116
128
130
140
142
122
156
144
156
168
158
184
170
166
172
184
186
194
170
216
226
226
270
208
296
214
294
264
268
270
256
294
296
298
292
282
326
352
分子式
C4H8O2
C5H12O
C6H12O2
C8H16O
C7H14O2
C9H16O
C9H18O2
C7H6O2
C10H20O
C8H16O2
C10H20O
C12H24
C9H18O2
C12H24O
C11H22O
C11H18O
C10H20O2
C12H24O
C10H28O3
C12H22O
C11H22O
C11H20O4
C15H30O
C15H30O
C17H34O2
C14H24O
C20H40O
C13H26O2
C19H34O2
C17H28O2
C17H32O2
C17H34O2
C16H32O2
C19H36O2
C19H36O2
C19H38O2
C19H32O2
C18H34O2
C21H42O2
C23H44O2
化合物
乙酸乙酯
2-戊醇
己酸
辛醛
庚酸
反式-4-壬烯醛
壬醛
苯甲酸
2-庚烯醇
辛酸
癸醛
8-甲基-1-十一烯
壬酸
环十二醇
十一醛
5-甲基-2-癸醛
癸酸
十二醛
9-羰基壬酸甲酯
六氢假性紫罗兰酮
反式-2-十一烯醇
1,9-壬二酸二甲酯
十五醛
2-十五酮
4,8,12-三甲基十三酸甲酯
6,7-二甲基-2,6,10-三烯十二醇
叶绿醇
十三酸
9,12-十八酸二烯甲酯
7,10,13-十六酸三烯甲酯
9-十六烯酸甲酯
十六酸甲酯
棕榈酸
(z,z)-9,12-十八酸二烯甲酯
(z)-9-十八烯酸甲酯
十八酸甲酯
亚麻酸甲酯
2-己基环丙烷辛酸甲酯
花生酸甲酯
13-二十二烯酸甲酯
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
表 1 峨眉箬竹竹叶挥发性成分
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 27.5 30.0 32.5 35.0 37.5 40.0
保留时间(min)
图 3 峨眉箬竹竹叶挥发性成分的 GC-MS 图谱
丰
度
( ×
10
6 )
88
C M Y K
(上接第 82页)
0.978)。 当氟磺胺草醚(有效成分)的施用量达到 1.11×10-4
mg/kg时, 烟株株高、 叶长及叶宽抑制率分别为 12.24%、
17.00%、15.22%;然而当施用量达到 1.11×10-4 mg/kg,烟株
株高株高、 叶长及叶宽抑制率分别为 45.58%、33.00%、
25.00%。因此,氟磺胺草醚致烟草药害临界值为 1.11×10-4
mg/kg。
3 讨论
在模拟土壤残留除草剂致烟株药害试验中,6种除草
剂施用方式均为土壤处理,而且均易被烟株根系吸收,从
而能不同程度的抑制烟株根、茎、叶的生长。 其中氯嘧磺
隆、苯磺隆、烟嘧磺隆为磺酰脲类除草剂,其作用位点为
乙酰乳酸合酶(ALS),抑制支链氨基酸的合成,从而抑制
蛋白质的合成[11]。所以其药害症状为须根少、植株矮小,叶
片小,新叶浓绿畸形,药害表现缓慢,持续时间长,不易引
起植株死亡;而莠去津、扑草净、氟磺胺草醚为植物光合
作用抑制剂,其药害症状主要是叶片黄化,植株矮小,严
重者整株萎蔫死亡,这类药害表现迅速,轻者可恢复,药
害持续时间短。
本试验所选的 6 种除草剂均为长效型, 在土壤中不
易被降解,前茬作物如水稻、玉米使用后,容易对后茬敏
感作物烟草产生药害。 通过盆栽试验得出的 6 种除草剂
致烟株药害的临界值在 10-4~10-2 mg/kg 范围内,可见这 6
种除草剂均对烟草极度敏感,而且敏感程度大小依次为:
氟磺胺草醚>扑草净≈苯磺隆≈莠去津≈氯嘧磺隆>烟嘧
磺隆。
总之,氯嘧磺隆、苯磺隆、烟嘧磺隆、莠去津、扑草净及
氟磺胺草醚 6种长效除草剂在土壤中不易被降解,而且在
很低的浓度下可致使烟草产生药害。 对于其产生药害的
机理仍有待进一步研究。
参考文献:
[1] 丁洪,张玉树,郑祥洲.除草剂对土壤氮素循环的影响 [J].生态环
境学报,2011(4):767-772.
[2] 陈泽鹏,王静,万树青,等.广东部分地区烟叶畸形生长的原因及
治理的研究[J].中国烟草学报,2004(3):38-41.
[3] 王静,陈泽鹏,万树青,等.二氯喹啉酸在烟草水培液中的消解动
态及对烟苗生长的影响[J].广东农业科学,2007(2):59-61.
[4] 张玉聚,张德胜,张俊涛,等.磺酰脲类除草剂的药害与安全应用[J].
农药,2003(6):42-44.
[5] 范润珍,卢向阳,钱传范.土壤中莠去津对几种蔬菜作物的安全浓
度的测定[J].农药,1999,38(12):33-34.
[6] 张玉聚,张德胜,张俊涛,等.均三氮苯类除草剂的药害与安全应
用[J].农药,2003(4):42-44.
[7] 卢向阳 ,徐筠 .氟磺胺草醚对作物的药害及解决措施 [J].农药 ,
2006,45(5):350-352.
[8] 孙菲菲,李毅君,王元英,等.MS 培养液和植物生长调节物质催芽
处理烤烟种子的效果[J].中国烟草学报,2011(6):75-80.
[9] 王东胜,刘贯山,李章海.烟草栽培学[M].合肥:中国科学技术大学
出版社,2002:184-192.
[10] 孙化田,张玉聚,赵永谦.除草剂药害诊断原色图谱[M].郑州:河南
科学技术出版社,2002:7-9.
[11] 徐汉虹.植物化学保护[M].北京:中国农业出版社,2007:198-202.
放的结果),并非植物正常生理活动的代谢产物 [4]。 挥发
物中萜类 、醇类 、醛类和酯类数量较多 ,是芳香疗法起
作用的主要成分,如辛醛、癸醛、壬醛、十一醛、十二醛、
反式-4-壬烯醛等具有蜡香、清香、甜香、柑橘香气和玫
瑰香韵。 因此,这些挥发性气味和分泌物质能够改善人
体的心理和生理状态,起到健体强身的作用,以消除高
度紧张带来的文明病,解除心里紧张、情绪烦躁以及精
神忧郁等问题。
随着城市化的发展,社会节奏的加快,现在很多人犯
上了“现代病”,而植物中的挥发物具有优雅的香气,沁人
心脾,令人清爽,可提高神经细胞的兴奋性,给人一种愉快
的感受,可改善情绪,消除疲劳从而调节免疫系统[5]。 从上
述挥发物成分的生理活性以及芳香疗法作用分析来看,
峨眉箬竹竹叶挥发物中具有许多有益成分。 醛类具有抗
菌抑菌的突出效果,达到净化空气、增加空气新鲜度的作
用;尤其是各种萜类化合物,多具有抗菌、消炎、祛痰、镇咳
等作用,并能解除心理上的紧张与疲劳,具有令人感觉自
然、轻松、舒适、愉快等良好的生理活性及芳香疗法作用。
对峨眉箬竹的挥发物成分分析旨在通过对其挥发物成分
进行定性和定量分析, 并且为今后对峨眉箬竹在人体保
健功能的研究提供科学参考。
参考文献:
[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会 .中国植物志(第九卷,第一
分册)[M].北京:科学出版社,1996.
[2] 郑华.北京市绿色嗅觉环境质量评价研究 [D].北京 :北京林业大
学,2002.
[3] Gao Y, Jin Y J, Li H D, et al. Volatile organic compounds
and their roles in bacteriostasis in five Coniferspecies [J].J
Integrative Plant Biol, 2005, 47(4): 499-507.
[4] 郭丽,毕拥国,王志刚,等.桑树挥发物化学成分分析[J].河北林果
研究,2006,21(2):192-193.
[5] 刘志强,刘士敏 .芳香疗法在园林中的应用研究 [J].辽宁林业科
技,2006(4):52-54.
≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈
89
C M Y K