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两个金鱼草品种香气成分分析



全 文 :第28卷 第3期
2013年7月
北 京 农 学 院 学 报
JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF AGRICULTURE
Vol.28,No.3
July 2013
  收稿日期:2013-02-25;网络出版时间:2013-04-24 11∶08
  基金项目:国家自然科学基金 (31071817)
  作者简介:赵静 (1987-),女,山东滨州人,研究方向是园林植物栽培生理与生态,Tel:15110235012,E-mail:zj-128@163.com
  通信作者:冷平生 (1964-),男,教授,主要从事园林生态、植物栽培生理等方面的研究,Tel:13671324936,E-mail:lengpsh@tom.com
两个金鱼草品种香气成分分析
赵 静,胡增辉,冷平生*,杨晓红
(北京农学院 园林学院,北京102206)
摘 要:为了比较金鱼草不同品种间香气成分及释放量的差异,采用动态顶空套袋采集法并结合自动热脱附-气质
联用技术对 ‘编钟’和 ‘马里兰’两个金鱼草品种的花香成分进行了分析,鉴定 ‘编钟’香气成分27种,‘马里
兰’香气成分31种,主要包括醛、酯、苯型烃及其衍生物、萜类、烷烃、醇及其他类 (含氮、硫及多环化合物)
物质。‘编钟’花香的释放总量是 ‘马里兰’花香释放量的4倍多。其中,萜类物质释放量最大,在两个品种中的
相对含量均超过60%。‘编钟’花香的特征成分是 (z)-β-罗勒烯,苯乙酮和β-月桂烯,‘马里兰’花香的特征成
分是 (z)-β-罗勒烯,β-月桂烯和2-乙基-1-己醇。
关键词:金鱼草;花香;ATD-GC/MS;释放量
中图分类号:S681.901 网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2156.S.20130424.1108.005.html
文章编号:1002-3186(2013)03-0024-05  文献标志码:A  doi:10.3969/j.issn1002-3186.2013.00.033
Analysis on fragrance composition of two snapdragon cultivars
ZHAO Jing,HU Zenghui,LENG Pingsheng*,YANG Xiaohong
(Colege of Landscape Architecture,Beijing University of Agriculture,Beijing 102206,China)
Abstract:In this study,floral volatiles of Antirrhinum majus‘Chimes Red’;and A.majus Maryland‘True Pink’were colect-
ed by dynamic headspace technique and then identified by ATD-GC/MS(Automated Thermal Desorption-Gas Chromatography/
Mass Spectrometry).The results showed that 27and 31components were detected in the floral scent of A.majus‘Chimes
Red’and A.majus‘Maryland True Pink’respectively.The main volatile categories included aldehyde,ester,benzenoid and
derivative,terpenoid,alkane,alcohol and others(nitrogen-and sulfur-containing compounds,polycyclic compounds).The to-
tal released amount of floral scent emitted fromA.‘majus Chimes Red’was more than 4times than that emitted fromA.ma-
jus‘Maryland True Pink’.The released amount of terpenoid was the largest,the relative amount of which exceeded 60%in
both cultivars.The characteristic components of floral scent emitted fromA.majus‘Chimes Red’were(z)-β-ocimene,aceto-
phenone andβ-myrcene.And(z)-β-ocimene,β-myrcene and 2-ethyl-1-hexanol were the characteristic components of floral scent
emitted fromA.majus‘Maryland True Pink’.
Key words:snapdragon;floral scent;ATD-GC/MS;released amount
  自然界中大多数植物的花散发香气。花香的实质是由
几种到数百种分子量在100~250d的低分子量化合物组成
的挥发性混合物[1]。研究表明,花香除吸引昆虫授粉外,还
在植物防御、植物之间的交互作用以及非生物胁迫等方面扮
演重要角色[2]。同时花香是花卉植物的重要观赏性状,因
此,有关植物花香研究正逐渐受到重视。植物花香成分的鉴
定分析是花香研究的重点,目前已有超过1 700种的花香物
质从近1 000种植物中鉴定出来[3]。不同种植物,甚至是同
种植物的不同品种的花朵产生的挥发性混合物的成分、数量
及相对含量不同,从而形成各自的特征香味[4-5]。但目前为
止仍有很多花卉植物的花香成分未被分析鉴定,不同品种间
花香释放的差异及释放规律还不清楚。
  金鱼草(Antirrhinum majus)为玄参科多年生草本花卉,
别名龙口花、洋彩雀、兔子花等,原产南欧地中海沿岸及北
非[6]。金鱼草花形奇特,花色浓艳丰富,花期长,品种多,有
高矮型之分,一般矮型品种用于盆栽观赏和花坛镶边,高型
品种用作切花和背景材料。金鱼草的花香研究在国外起步
较早,但全部花香成分图谱却没有资料可参考,而且不同品
种间花香成分、数量的差异大小,也未见详实报道。本研究
采用动态顶空套袋采集法并结合 ATD-GC/MS(自动热脱
附-气质联用)技术,分析比较了两个常见金鱼草品种的香气
成分和释放量,为进一步研究金鱼草花香的生物合成和释放
机理,开展金鱼草花香育种奠定基础。
2013年第3期 赵 静 等:两个金鱼草品种香气成分分析 25 
1 材料与方法
1.1 试验材料
  选择金鱼草的矮型品种‘编钟’系列红色(A.majus
‘Chimes Red’)和高型品种‘马里兰’粉红色(A.majus‘Mary-
land True Pink’)作为试验材料(种子均来自 PanAmerican
Seed)。‘编钟’系列金鱼草株形紧凑,基部分枝性好,株高可达
15~20cm。马里兰系列是秋冬季生产的切花品种,花茎强健
整洁,花穗轮廓十分清晰,株高可达50~70cm。
  试验材料取自北京农学院组织培养中心日光温室内的
盆栽金鱼草,栽培基质为草炭、蛭石和珍珠岩(体积比=
4∶2∶1)的混合基质,温室内设风机、水帘和遮阳网等通风降
温设备。于2011年6月中旬8:00~10:00(温度24±2℃,
光照强度350±50μmol/(m
2·s))分别选择生长健壮、小花
数一致的‘编钟’和‘马里兰’品种采集盛开期花朵香气。
1.2 试验方法
1.2.1 香气采集 试验采用活体动态顶空套袋-吸附采集
法[7]。用Reynolds微波炉袋(406mm×444mm)套住待测
花朵,用大气采样仪(QC-1型,北京市劳动保护科学研究所)
作为泵,干燥塔内填满活性炭过滤通入的空气,采集管填充
Tenax TA吸附剂吸附香气,整个装置用无味的硅胶管连接。
  为降低本底,减少袋内空气对测定结果的干扰,采样时,
用泵抽气、充气2次,对进入到采样袋内的空气进行充分过
滤。气体流速设定为0.3L/min。同时采集周围空气作为空
白对照。
1.2.2 ATD-GC/MS分析 ATD(Auto Thermal Desorber,
TurboMatrix 650,PerkinEImer公司)工作条件:一级热脱附
温度260℃,冷阱温度为-25℃,保持3min,二级冷阱温度
为300℃保持5min,四通阀温度230℃,传输线250℃。
  GC(Gas Chromatography,Clarus 600,PerkinEImer公
司)工作条件:色谱柱为DB-5MS柱(30m×0.32mm×0.25
μm),载气为氦。起始温度40℃,保持2min,然后以4℃/
min升温至160℃,最后以20℃/min升温至270℃,保持
3min。
  MS(Mass Spectrometry,Clarus 600T,Perkin EImer公
司)工作条件:电离方式EI,电子能量70eV,质谱扫描范围
29~500amu,离子源温度220℃,接口温度260℃。
1.2.3 香气成分的定性定量分析 使用 TurboMass Ver
5.4.2版本软件,经 NIST08谱库检索,根据保留时间,参考
相关文献,并运用化学知识,对各物质成分进行定性分析。
  用α-蒎烯(Fluka公司生产,相对分子量136.23,密度为
0.858g/mL,纯度99%以上)做外标,根据标准品的浓度(x)
和峰面积(y)绘制标准曲线,得到线性回归方程:y=
673 826.17x-383 429.61(相关系数r2=0.990 4),依据各
离子流色谱峰平均峰面积,定量分析各花香物质的释放量。
2 结果与分析
  经GC/MS检索分析,两个金鱼草品种共鉴定43种花香
化合物(表1)。其中,在‘编钟’和‘马里兰’花香中分别鉴定
27和31种。经分析归类,这两种金鱼草的花香挥发物类型
大致相同,主要包括醛、酯、苯型烃及其衍生物、萜类、烷烃、
醇及其他类(含氮、硫及多环化合物)物质。
表1 两个金鱼草品种的花香成分比较
Tab.1 The released amounts of volatile components emitted from 2snapdragon cultivars
花香成分Floral component
释放量 Released amount/(μg·h-1小花)
编钟'Chimes Red' 马里兰'Maryland True Pink'
醛类ALDEHYDE
3-甲基丁醛3-methyl butanal - 0.52±0.01
2-乙基己醛2-ethyl hexanal - 0.64±0.11
己醛 Hexanal  0.93±0.01  0.73±0.12
庚醛 Heptanal - 0.27±0.02
壬醛 Nonanal  3.80±0.16  0.52±0.03
癸醛 Decanal - 0.34±0.00
酯类ESTER
乙酸乙酯 Ethyl acetate  1.00±0.70 -
2-甲基丁酸甲酯2-methyl butanoic acid methyl ester - 1.87±0.74
苯形烃及其衍生物类BENZENOID AND DERIVATIVE
甲苯 Toluene - 0.66±0.02
乙苯 Ethylbenzene  4.25±0.11  1.76±0.03
对二甲苯P-xylene  11.11±0.18  2.59±0.01
邻二甲苯 O-xylene  4.47±0.55  1.17±0.08
苯乙酮 Acetophenone  36.46±25.52  0.34±0.08
苯甲醛Benzaldehyde - 0.53±0.10
苯甲酸甲酯 Methyl benzoate  6.96±2.09  2.73±0.66
1,3-二氯苯1,3-dichloro benzene - 0.54±0.17
1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)苯1-methyl-4-(1-methylethenyl)benzene - 0.23±0.07
26  北 京 农 学 院 学 报 第28卷
   续表1
花香成分Floral component
释放量 Released amount/(μg·h-1小花)
编钟'Chimes red' 马里兰'Maryland true pink'
4-(1-甲乙基)-苯甲醛4-(1-methylethyl)benzaldehyde - 0.31±0.01
萜类TERPENOID
β-月桂烯β-myrcene  34.00±5.17  17.01±2.60
(E)-β-罗勒烯 (E)-β-ocimene  3.35±1.47  0.75±0.15
(z)-β-罗勒烯 (z)-β-ocimene  155.95±81.89  19.76±9.41
芳樟醇 Linalool  7.78±4.64  1.00±0.09
2,6-二甲基-2,4,6辛三烯2,6-dimethyl-2,4,6-octatriene  3.14±1.53 -
2,7-二甲基-1,3,7辛三烯2,7-dimethyl-1,3,7-octatriene - 0.20±0.02
2,6-二甲基-1,3,5,7辛四烯2,6-dimethyl-1,3,5,7-octatetraene - 2.02±0.33
烷烃类ALKANE
2,2,6-三甲基癸烷2,2,6-trimethyl decane  1.12±0.00 -
2,8,8-1三甲基癸烷2,8,8-trimethyl decane  0.67±0.01 -
十三烷 Tridecane  0.86±0.14 -
癸烷 Decane  0.67±0.06 -
2,7,10-三甲基十二烷2,7,10-trimethyl dodecane  0.61±0.03 -
2,6,11-三甲基十二烷2,6,11-trimethyl dodecane  0.57±0.06 -
十四烷烃 Tetradecane  0.86±0.06  0.29±0.03
酮类KETONE
5,5-二甲基-2,4-己二酮5,5-dimethyl-2,4-hexanedione - 0.60±0.11
醇类ALCOHOL
2-丁基-1-辛醇2-butyl-1-octanol - 0.25±0.01
2-乙基-1-己醇2-ethyl-1-hexanol  12.84±2.21  7.33±1.95
醚类ETHER
1-丁氧基-2-甲基丁烷1-butoxy-2-methyl butane  3.01±0.23 -
其他类OTHERS
3-甲基丁腈3-methyl butyronitrile  0.83±0.26  0.53±0.15
2-乙基己基壬基亚硫酸酯Sulfurous acid,2-ethylhexyl nonyl ester  2.90±0.10 -
顺式-3-甲基丁醛肟SYN-3-methyl butyl aldoxime  1.32±0.73 -
戊基十一烷基亚硫酸酯Sulfurous acid,pentyl undecyl ester  1.07±0.23 -
萘 Naphthalene  2.10±0.25  0.24±0.02
2-甲基萘2-methyl naphthalene - 0.21±0.02
2-(1,1-二甲基乙基)十氢-4A-甲基-萘2-
(1,1-dimethylethyl)decahydro-4A-methyl naphthalene
- 0.23±0.02
总和 Total  302.63±120.53  66.18±11.57
    “-”表示未检测到。Note:“-”indicates not detected.
  苯形烃及其衍生物是挥发物成分数量最多的类型(10
种),其次是萜类(7种)、烷烃类(7种)、其他类型(含硫、氮及
多环化合物,7种)及醛类(6种)。检测酯类和醇类物质各2
种。此外,从‘编钟’的花香成分中还检测到一种醚类物质
(1-丁氧基-2-甲基丁烷),而一种酮类物质(5,5-二甲基-2,4-
己二酮)仅在‘马里兰’花香成分中检测到。图1为两个品种
花香成分总离子流图,几种主要成分被标出。
  表1列出了在两个金鱼草品种中检测到的所有花香化
合物,比较不同品种的花香释放总量,发现‘编钟’一朵小花
的释放量明显高于‘马里兰’一朵小花的释放量,前者是后者
的4倍多。在检测到的43种花香挥发物中,有15种化合物
成分在两个品种的花香中都被发现,但同种物质在不同品种
中的含量可能差别很大。如苯乙酮在‘编钟’花香中的释放
量(36.46±25.52μg/h)高达‘马里兰’花香中苯乙酮释放量
(0.34±0.08μg/h)的107倍。
  在两个金鱼草品种的花香挥发物中,萜类释放量最大,
分别占‘编钟’和‘马里兰’花香释放总量的 67.48% 和
61.57%,其次是苯形烃及其衍生物(‘编钟’,20.90%;‘马里
兰’,16.41%)和醇类物质 (‘编钟’,4.24%;‘马 里 兰’,
11.44%),其他类型在2个品种中的相对含量均在5%以下
(图2)。同种挥发物类型在两个品种中的成分数量存在明显
差异,如在‘编钟’花香中仅检测到2种醛类,而在‘马里兰’
品种中检测到6种;有7种烷烃在‘编钟’的花香中检测到,
而在‘马里兰’花香中仅检测到1种。
2013年第3期 赵 静 等:两个金鱼草品种香气成分分析 27 
  1.2-甲基丁酸甲酯;2.乙苯;3.对二甲苯;4.邻二甲苯;5.2-乙基己醛;6.苯甲醛;7.5,5-二甲基-2,4-己二酮;8.β-月
桂烯;9.2-乙基-1-己醇;10.(z)-β-罗勒烯;11.苯乙酮;12.苯甲酸甲酯;13.芳樟醇;14.壬醛;15.2,2,6-三甲基癸烷;16.
2,6-二甲基-2,4,6辛三烯;17.2,8,8-三甲基癸烷;18.2,6-二甲基-1,3,5,7辛四烯;19.2-乙基己基壬基亚硫酸酯;20.2-
甲基-1-丁氧基丁烷;21.萘
  1.2-methyl butanoic acid methyl ester;2.ethylbenzene;3.p-xylene;4.o-xylene;5.2-ethyl-hexanal;6.benzalde-
hyde;7.5,5-dimethyl-2,4-hexanedione;8.β-myrcene;9.2-ethyl-1-hexanol;10.(z)-β-ocimene;11.acetophenone;12.
methyl benzoate;13.linalool;14.nonanal;15.2,2,6-trimethyl decane;16.2,6-dimethyl-2,4,6-octatriene;17.2,8,8-tri-
methyl decane;18.2,6-dimethyl-1,3,5,7-octatetraene;19.sulfurous acid,2-ethylhexyl nonyl ester;20.1-butoxy-2-meth-
yl butane;21naphthalene
图1 花香成分的总离子流图
Fig.1 Total ion chromatogram of floral scent emited fromA.majus ‘Chimes Red’(A)and A.majus ‘Maryland True Pink’(B)
图2 两个金鱼草品种释放的花香成分类型相对含量的比较
Fig.2 The relative amounts of volatile categories
emitted from 2snapdragon cultivars
  ‘编钟’花香中,占主导地位的花香成分是(z)-β-罗勒烯,
相对释放量高达花香释放总量的51.53%,其他含量较高的
物质有苯乙酮(12.05%)和β-月桂烯(11.24%)。其他花香
化合物的释放量均在5%以下。‘马里兰’花香中,释放量最
大的挥发物也是(z)-β-罗勒烯(29.86%),其他含量较高的挥
发物是β-月桂烯(25.71%)和2-乙基-1-己醇(11.07%)。除
此之外,其他花香成分的含量也均在5%以下。图3为2个
品种主要花香成分释放量的比较。
图3 两个金鱼草品种主要花香成分释放量的比较
Fig.3 Released amounts of main floral scent components
emitted from 2snapdragon cultivars
28  北 京 农 学 院 学 报 第28卷
3 结论与讨论
  花香是植物体的一种重要的次生代谢产物,以其特有的
香味吸引特定昆虫前来授粉是它最重要的生物学功能[5]。
花香也是构成和影响花卉观赏价值的主要因素之一,对提高
花卉的观赏价值和经济价值有重要意义。近些年花香研究
正受到越来越多的关注,很多植物花香成分相继被鉴定,如
紫茉莉(Mirabilis Jalapa)[8]、山茶(Camellia japonica)[9]、
腊梅(Chimonathus praecox)[10]、梅花(Prunus mume)[11]、龙
胆花(Gentiana triflora,G.scabra)[12]等。本研究以金鱼草
的两个品种‘编钟’和‘马里兰’为实验材料测定其花香成分,
共鉴定花香物质43种。
  在研究的2个金鱼草品种中,萜类物质的释放量都超过
60%,远远高于其他物质,对花香的贡献最大。研究已表明,
萜类化合物是植物中广泛存在的一类代谢产物,也是花香的
重要组成部分[13],是很多植物花香成分的致香关键物质。
如陈彤等发现栀子花的香气成分中萜类物质含量超过
75%[14];陈青等用固相微萃取气质联用分析野茉莉花的香
气成分时,也鉴定出了多种萜类物质,像α-蒎烯,β-香叶烯,
橙花叔醇[15]。
  (z)-β-罗勒烯,苯乙酮和β-月桂烯是‘编钟’花香中释放
量最大的三种物质,鉴定为‘编钟’花香的特征成分。‘马里
兰’花香的特征成分是(z)-β-罗勒烯,β-月桂烯和2-乙基-1-己
醇。由实验结果可知,两个品种的花香种类和释放量存在明
显差异,这种品种间的差异在山茶(Camellia japonica)[9],
茉莉(Jasminum sambac)[16],紫藤(Wisteria sinensis)[17]等很
多植物花香中已确定。不同品种间花香成分及释放量的差
异,特别是特征成分的差异,是引起不同品种花香嗅觉感官
差异的主要原因。这种差异是由基因差异以及控制花香成
分或者其前体物的酶的不同基因表达模式导致[13,18]。
  Dudareva等用动态顶空法测定金鱼草‘马里兰’品种的
花香成分[19],发现其主要成分是苯甲酸甲酯、(E)-β-罗勒烯
和月桂烯,其中苯甲酸甲酯的相对含量近60%,罗勒烯和月
桂烯的相对含量分别为27%和8%,而在本实验中,‘马里
兰’品种中苯甲酸甲酯的释放量仅为4%,月桂烯的含量则增
加到25.7%。这种含量的差别可能是不同的栽培环境造成
的。已有文献报道,尽管花香产量和组成是由基因决定的,
但环境因素也可能对花香释放产生很大的影响[20]。Jakobs-
en和Olsen研究了气候因子对白花三叶草(Trifolium re-
pens)花香释放的影响,发现光照和温度明显地影响花香释
放[21]。因此同一种(品种)在不同地域的花香释放可能存在
较大差异,而这种改变是因为相关酶的表达量发生改变还是
其他原因导致还需要进一步研究金鱼草花香的合成和释放
机理。
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