全 文 ：第 40 卷 第 5 期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol． 40 No． 5
2012 年 5 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY May 2012
1)国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAD07B09)、深圳市
建筑公务署科技支撑计划课题(SZCG2010025750)。
第一作者简介:蒋冬月，女，1988 年 9 月生，北京林业大学园林
学院，硕士研究生。
通信作者:潘会堂，北京林业大学园林学院，副教授。Email:ht-
pan2000@ yahoo． com． cn。
收稿日期:2011 年 10 月 12 日。
责任编辑:任 俐。
黄兰叶片和花瓣挥发性成分及其抑菌效果1)
蒋冬月 李永红 夏 兵 何 昉 潘会堂
(北京林业大学，北京，100083) (深圳职业技术学院) (深圳市北林苑景观及建筑规划设计院) (北京林业大学)
摘 要 采用顶空固相微萃取和气象色谱质谱技术研究了黄兰(Michelia champak L．)叶片和花瓣的挥发性
成分;并提取叶、花挥发物精油，测定了不同质量分数的精油对大肠杆菌 ATCC6739、金黄色葡萄球菌 ATCC6538、
枯草芽孢杆菌 CMCC63501 生长的影响。结果表明，黄兰叶片与花瓣的挥发性成分中都含有香叶烯、β－榄香烯、石
竹烯等物质，叶片中的挥发性有机成分都是萜烯类物质，而花瓣的挥发性有机成分中除了萜烯类物质外，还含有较
多的芳樟醇等醇类物质和安息香酸甲酯等酯类物质;黄兰叶片与花瓣的精油对大肠杆菌没有抑制作用，但质量分
数为 2． 5%的精油对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌具有明显的抑制作用，其中 2． 5%的叶片精油对枯草芽孢杆菌
的抑菌率达到 68． 20%。
关键词 黄兰;固相微萃取;挥发性有机物;抑菌作用
分类号 S68;Q946
Components and Antibacterial Functions of Volatile Organic Compounds from Leaves and Flowers of Michelia
champaka /Jiang Dongyue(College of Landscape Architecture，Beijing Forestry University，Beijing 100083，P． R． Chi-
na) ;Li Yonghong(Shenzhen Polytechnic) ;Xia Bing，He Fang(Beiyuan Planning ＆ Design Institute of Landscape and
Architecture);Pan Huitang(Beijing Forestry University)/ / Journal of Northeast Forestry University． －2012，40(5)． －71 ～74
An experiment was conducted to study the volatile organic compounds (VOCs)from leaves and flowers of Michelia
champaka by the method of headspace solid－phase microextraction (HS-SPME)and gas chromatography-mass spectrome-
try (GC-MS)． And the effects of different concentrations of volatile oils on the growth of Escherichia coli ATCC6739，
Staphylococus aureus ATCC6538，and Bacillus subtilis CMCC63501 were measured． Results show that the VOCs from the
leaves and flowers of M． champaka all contain 1，6-Cyclodecadiene，1-methyl-5-methylene-8-(1-methylethyl)-，［s-(E，
E) ］-，Cyclohexane，1-ethenyl-1-methyl-2，4-bis(1-methylethenyl)-，［1S-(1． alpha．，2． beta．，4． beta．) ］- and caryo-
phyllene． All of the components emitted from the leaves are terpenes，while there are many alcohols and esters such as 1，
6-Octadien-3-ol，3，7-dimethyl-and benzoic acid，methyl ester emitted from the flowers besides terpenes． The volatile oils
from both the leaves and flowers have no effect on E． coli，while 2． 5% volatile oil could obviously inhibit the growth of S．
aureus and B． subtilis，and the inhibition rate of 2． 5% volatile oil from the leaves to B． subtilis reached 68． 2% ．
Keywords Michelia champaka;Solid-phase microextraction;Volatile organic compounds;Antibacterial functions
近年来，人们越来越重视植物景观的生态、保健
作用，具有挥发性气味的芳香植物备受人们关注。
植物挥发性芳香油中的某些成分不仅可以减少空气
中各种有害微生物的含量，还与人体身心健康有着
密切的关系［1］。戚继忠等［2］、谢慧玲等［3］、郭阿君
等［4］、张风娟等［5］、李涛等［6］分别对不同的园林植
物进行研究，指出园林植物对其生存环境中的大肠
杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、放线菌、真菌
等病原微生物具有不同程度的抑制和杀灭作用。
黄兰(Michelia champak L．)是木兰科含笑属常
绿乔木，其树形婆娑美观，香味比白兰花更浓烈，为
我国华南地区营造芳香园林植物景观的优良树
种［7－8］。黄兰的花朵和叶片是提炼芳香油的原料，
具有抗菌、抗感染、去风湿、润喉和止痛的药用功
效［9－10］。目前国内对黄兰化学成分的研究报道主要
集中在叶片和茎干的提取物［11－12］，尚未见到针对黄
兰花挥发性有机物抑菌效果的报道。为了科学地利
用黄兰营造芳香保健型植物景观，文中采用固相微
萃取的方法，对黄兰叶片和花瓣的挥发性有机成分
进行了提取，用气象色谱—质谱联用法进行芳香物
质成分分析，对比黄兰叶片和花瓣挥发性成分的异
同。同时采用水蒸气蒸馏法提取叶片和花瓣的精
油，研究了其对不同细菌生长的抑制作用。
1 材料与方法
试验于 2011 年 5—6 月份黄兰开花期进行，叶
片和花瓣采自深圳职业技术学院西校区芳香植物
园，选择 5 a株龄的黄兰树为供试植株。
黄兰叶片和花瓣挥发性有机物成分与质量分数
测定:晴朗无风的 08:00—10:00，在同一地点的黄
兰树上分别摘取植株向阳侧上、中、下部位的健康无
损伤的叶片 10 片与盛开的花朵 5 朵，取其花瓣，分
别剪碎，称取 0． 5 g放置于 5 mL萃取瓶中密封，静置
30 min，环境温度为(22 ± 3)℃。将型号为 DVB －
CAR－PDMS 100 μm的 SPME 纤维头(Agilent公司，
美国)通过聚四氟乙烯瓶垫插入到萃取瓶中，置于
样品正上方 0． 5 cm 左右，顶空萃取 40 min，然后将
纤维头插入 6890N /5975 气相色谱—质谱联用仪
(Agilent公司，美国)的 GC进样口，解吸 10 min。每
次收集设置 3 次重复，同时吸附空萃取瓶中的气体
作为空白对照。
色谱条件:HP－5MS弹性石英毛细管色谱柱，长
30 m，内径 0． 25 mm，液膜厚 0． 25 μm，载气为高纯氦
气，不分流进样，恒流流速 1． 0 mL·min－1，进样口温
度 230 ℃，接口温度280 ℃，柱温初始温度50 ℃，保持
4 min，以每分钟 6 ℃的速度升至 150 ℃，保持 2 min，
然后以每分钟 7 ℃的速度升至 250 ℃，保持 8 min。
质谱条件:电子轰击(EI)离子源，电子能量 70
eV，离子阱温度为 230 ℃，四级杆温度为 150 ℃，质
量扫描范围 m/z 30 ～ 500。
采集所得到的质谱图，利用 NIST2008 谱库检
索，同时采用保留指数定性的方法来辅助质谱检索
定性。根据所取得质谱图、质谱数据库与文献［14－
15］对照，再结合人工谱图解析确认挥发物中各种
化学成分。各成分在样品气体中的质量分数采用峰
面积归一法进行计算，计算公式为:
质量分数=(该物质峰面积 /样品所有气体峰面
积之和)×100%。
通过该公式计算得出的结果代表某物质在所采
集的总气体样品中的质量分数。
黄兰叶片与花瓣挥发油提取:采集新鲜无病虫
害的黄兰叶片和花瓣，去柄后用蒸馏水冲洗 3 次，分
别平整铺放在瓷盘中置于紫外灯下灭菌 30 min，晾
干备用。分别称取 100 g 样品置于型号为 1788#的
挥发油提取装置(姜堰雪蓓公司，中国) ，加入 700
mL 蒸馏水，根据《中国药典》提取植物精油的方
法［13］提取 3 h，收集挥发油，干燥。
供试菌液的制备:大肠杆菌(Escherichia coli)
ATCC6739、金黄色葡萄球菌(Staphylococus aureus)
ATCC6538、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CM-
CC63501，由深圳职业技术学院化学学院微生物实
验室提供。所用初始菌种为 2011 年 5 月初活化，生
长于试管斜面培养基。取一环斜面活化培养好的供
试细菌，接种到 50 mL牛肉膏蛋白胨液体培养基中，
置于 200 r·min－1 的 GYROMAX 747R 型振荡培养
箱(Amerex Instruments 公司，美国) ，温度为 37 ℃，
振荡培养 4 h，作为菌悬液母液备用［14］。
抗菌活性的测定:参照 Hiroyuki H et al．［15］的
方法，稍作修改，方法如下:取 5 mL的无菌离心管数
个，每个加入 3 mL 的牛肉膏蛋白胨液体培养基，分
别接种大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌菌
悬液 30 μL，在不同的离心管中分别加入质量分数
为 10%(V(精油)∶ V(无水乙醇)= 10 ∶ 90)、5%和
2． 5%(调配方法同上)的黄兰叶片或花瓣挥发物油
30 μL，同时设置空白对照，加入 30 μL 无水乙醇。
经振荡均匀后，置于 37 ℃、200 r·min－1 的振荡培养
箱中培养 4 h。分别吸出 200 μL，加入到 96 孔酶标
板，用 Varioskan Flash全波长多功能酶标仪(Thermo
Scientific公司)检测其在 600 nm波长下的吸光光度
值，按照下式计算抑菌率。每组试验重复 3 次。
抑菌率=(对照组 OD 值－处理组 OD 值)/对照
组 OD值×100%。
数据采用 MSD Productivity ChemStation 进行分
析，经整理后输入 Excel 表格和 OriginPro 8． 5 进行
图表处理。
2 结果与分析
2． 1 黄兰叶片与花瓣的挥发性物质成分与质量分
数的差异
图 1、2 分别为黄兰叶片与花瓣的 SPME /GC /
MS总离子流图。通过 GC /MS 分析，扣除本底空气
中的杂质，在黄兰叶片和花瓣中一共鉴定出 33 种挥
发性有机物，其中萜烯类化合物 24 种、醇类化合物
4 种、酯类化合物 2 种，以及酮类、烷类和其他化合
物各 1 种(表 1)。
图 1 黄兰叶片挥发性有机物总离子图
图 2 黄兰花瓣挥发性有机物总离子图
黄兰叶片与花瓣挥发性有机物成分与质量分数
27 东 北 林 业 大 学 学 报 第 40 卷
不同。黄兰叶片共检测出 10 种挥发性成分，全部为
萜烯类物质。而黄兰花瓣一共检测出 27 种挥发性
成分，其中种类最多的是萜烯类物质(18 种) ，占花
瓣总挥发物的 52． 87%，其次为醇类物质 4 种，占
30． 72%，还含有少量的酯类、烷类、酮类及其他物质
(表 2)。
表 1 黄兰叶片与花瓣释放的挥发性有机物成分及质量分数
挥发性有机物 CAS号 分类 分子式
挥发性有机物质量分数 /%
叶片 花瓣
安息香酸甲酯 000093－58－3 酯 C8H8O2 — 8． 21
邻氨基苯甲酸甲酯 000134－20－3 酯 C8H9NO2 — 1． 89
β－蒎烯 000127－91－3 烯 C10H16 — 0． 37
(E)－3，7－二甲基－1，3，6－辛三烯 003779－61－1 烯 C10H16 — 1． 91
罗勒烯 013877－91－3 烯 C10H16 — 3． 38
α－萜品烯 000099－86－5 烯 C10H16 — 0． 59
衣兰烯 014912－44－8 烯 C15H24 — 0． 55
α－荜澄茄烯 017699－14－8 烯 C15H24 — 0． 71
β－榄香烯 000515－13－9 烯 C15H24 12． 86 9． 33
石竹烯 000087－44－5 烯 C15H24 21． 18 3． 76
2－蒈烯 000554－61－0 烯 C10H16 — 0． 31
γ－榄香烯 339154－91－5 烯 C15H24 3． 44 4． 99
表圆线藻烯 041702－63－0 烯 C15H24 — 1． 22
O－榄香烯 005951－67－7 烯 C15H24 — 0． 64
α－丁香烯 006753－98－6 烯 C15H24 — 0． 87
［1AR－(1Aα，4α，4Aβ，7Bα) ］－1A，2，3，4，4A，5，6，7B－八氢化－1，1，4，7－ 000489－40－7 烯 C15H24 — 0． 63
四甲基－1H－环丙烯并［E］奥
巴伦西亚橘烯 004630－07－3 烯 C15H24 — 0． 40
香叶烯 023986－74－5 烯 C15H24 40． 57 22． 19
1－b－没药烯 000495－61－4 烯 C15H24 — 0． 74
杜松烯 000483－76－1 烯 C15H24 — 0． 28
异松油烯 000586－63－0 烯 C10H16 1． 12 —
胡椒烯 003856－25－5 烯 C15H24 2． 36 —
α－石竹烯 006753－98－6 烯 C15H24 3． 34 —
甘香烯 003242－08－8 烯 C15H24 7． 66 —
(－)－a－芹子烯 000473－13－2 烯 C15H24 1． 63 —
1S，2S，5R－1，4，4－Trimethyltricyclo［6． 3． 1． 0(2，5) ］dodec－8(9)－ene 1000140－07－5 烯 C15H24 5． 83 —
1－乙烯基－1－甲基－2－(1－甲基乙烯基)－4－(1－甲基乙基)环己烷二脱氢 003242－08－8 烷 C15H24 — 1． 81
化衍生物
4－(2，6，6－三甲基－1－环己烯－1－基)－2－丁酮 017283－81－7 酮 C13H22O — 0． 95
吲哚 000120－72－9 其他 C8H7N — 3． 55
桉树醇 000470－82－6 醇 C10H18O — 2． 14
芳樟醇 000078－70－6 醇 C10H18O — 26． 63
β－苯乙醇 000060－12－8 醇 C8H10O — 0． 68
2，2，6－三甲基－6－乙烯基四氢－2H－呋喃－3－醇 014049－11－7 醇 C10H18O2 — 1． 27
注:“—”表示未检测到该物质的释放。
表 2 黄兰叶片与花瓣挥发性有机物成分数量的差异 种
部位 酯类 萜烯类 烷类 酮类 醇类 其他 总计
黄兰花 2 18 1 1 4 1 27
黄兰叶 0 10 0 0 0 0 10
黄兰叶片中检测到的质量分数最高的挥发性有
机物是香叶烯，为 40． 57%，其次是石竹烯、β－榄香
烯和甘香烯，其质量分数依次为 21． 18%、12． 86%、
7． 66%。黄兰花瓣中检测到的质量分数最高的挥发
性成分是芳樟醇，为 26． 63%，其次是香叶烯、β－榄
香烯和安息香酸甲酯，质量分数依次为22 ． 19%、
9． 33%、8． 21%。黄兰叶片与花瓣中都检测到的挥
发性有机物一共有 4 种，分别为香叶烯、β－榄香烯、
石竹烯和 γ－榄香烯。
比较黄兰叶片与花瓣挥发性成分的分析结果，
虽然两者都含有香叶烯、β－榄香烯、石竹烯，但叶片
中的质量分数要远高于花瓣。花瓣中的挥发性成分
含有较多的芳樟醇、安息香酸甲酯、罗勒烯等物质，
而在叶片挥发物中并未检测到这些成分。就黄兰主
要挥发物的药用价值来说，香叶烯有祛痰、镇咳的作
用［16］，β－榄香烯有降血糖、防癌的功效［17］，石竹烯
具有治疗抑郁、焦虑的作用［18］，芳香醇具有催眠、镇
静、抗抑郁的功效［19］。这几种主要成分都具有良好
的药用价值，对人体健康具有药用保健作用。在植
物景观设计中，可适当栽植黄兰，营造有益于人体健
康的生态保健型植物景观。
2． 2 黄兰叶片与花瓣不同质量分数的挥发油对 3
种供试菌种抑制作用的差异
经水蒸气蒸馏，从 100 g 黄兰新鲜叶片中共提
取精油 0． 5 mL，颜色为淡黄色;从 50 g 黄兰花瓣中
共得到精油 0． 3 mL，颜色为黄色，调制成不同质量
37第 5 期 蒋冬月等:黄兰叶片和花瓣挥发性成分及其抑菌效果
分数进行抑菌试验。由表 3 可见，不同质量分数的
黄兰叶片和花瓣精油对不同细菌的抑制效果不同。
叶片精油的抑菌效果比花瓣精油的抑菌效果好。
10%、5%和 2． 5%质量分数的黄兰叶片或花瓣的精
油对大肠杆菌ATCC6739没有抑菌作用。5% 和
2． 5%的叶片精油对金黄色葡萄球菌 ATCC6538 有
抑制作用，质量分数为 2． 5%时抑菌效果最好，抑菌
率达 55． 8%;只有质量分数为 2． 5%的花瓣精油对
金黄色葡萄球菌具有抑制作用，抑菌率为 36． 81%。
2． 5%的叶片精油对枯草芽孢杆菌 CMCC63501 的抑
制效果最佳，抑菌率达到 68． 20%;而同质量分数的
花瓣精油对枯草芽孢杆菌的抑菌率为 50． 89%。
表 3 黄兰叶片与花瓣不同质量分数的精油对 3 种
供试菌种的抑菌作用 %
精油提
取部位
精油质
量分数
抑菌率
大肠杆菌
ATCC6739
金黄色葡萄球菌
ATCC6538
枯草芽孢杆菌
CMCC63501
黄兰叶片 10． 0 — — —
5． 0 — 18． 95±1． 70 —
2． 5 — 55． 80±0． 80 68． 20±0． 86
黄兰花瓣 10． 0 — — —
5． 0 — — 13． 01±1． 58
2． 5 — 36． 81±1． 72 50． 89±0． 59
注:每个数据都为 3 次重复的平均数±标准差;—． 表示没有抑
菌效果。
大量研究表明，植物产生的自身保护性物
质———植物杀菌素能够杀死细菌、真菌和某些多细
胞生物［20－21］。本试验结果显示，一定质量分数的黄
兰叶片精油和花瓣精油对金黄色葡萄球菌和枯草芽
孢杆菌有一定的抑菌效果。其原因可能是精油作用
于细菌的细胞壁和膜系统，破坏其屏障作用，或通过
破坏细胞内的酶和功能蛋白，使其不能生长繁殖或
缺失其繁殖的物质基础［22］。试验还发现，高质量分
数的黄兰叶片精油和花瓣精油对被试菌种的抑制作
用与低质量分数的精油相比有下降趋势，甚至有促
进被试菌种生长的趋势，这与刘彬［23］、王占斌等［24］
的研究结果相似，他们在研究中发现抑菌效果并不
都是随着精油质量分数的增大而增强，有时低质量
分数精油的抑菌效果反而更为明显。
3 结束语
黄兰花瓣中检测出的挥发性有机物的种类为
28 种，是叶片中的 2． 8 倍。叶片中仅检测到萜烯类
物质，其中香叶烯的质量分数最高为 40． 57%;而花
瓣中的挥发性有机物除了萜烯类，还有醇类、酯类、
烷类和酮类等物质，其中芳樟醇质量分数最高，为
26． 63%。不同质量分数的黄兰叶片和花瓣精油对
3 种供试菌种的抑制作用存在差异。同质量分数条
件下，叶片精油的抑菌效果大多好于花瓣。但当花
瓣精油质量分数为 5． 0%时，对枯草芽孢杆菌的抑
制作用显著，而同质量分数叶片的精油却未检测到
抑菌效果。
植物释放挥发性有机物的种类和数量不仅与植
物的科属、生理状态、发育阶段等自身条件有关，且
与植物所处的环境条件密切相关。不同植物、同种
植物不同发育阶段和不同环境条件下挥发性有机物
的种类和质量分数是否存在差异，有待进一步研究。
黄兰作为生态保健型植物在园林景观中的配置密度
和生态效益的评价等有待深化研究。
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