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The Volatile Constituents Analysis of Scindapsus aureum and Hedera nepalensis var. sinensis and Their Inhibition Against Five Fungi

绿萝和常春藤主要挥发性成分及其对5种真菌的抑制活性



全 文 :园 艺 学 报 2010,37(6):971–976
Acta Horticulturae Sinica
绿萝和常春藤主要挥发性成分及其对 5 种真菌
的抑制活性
孟 雪 1,2,王志英 1,*,吕 慧 1
(1东北林业大学林学院,哈尔滨 150040;2黑龙江生态工程职业学院,哈尔滨 150025)
摘 要:利用动态顶端采集和 GC–MS 系统,分析了绿萝和常春藤挥发性有机物的组分,其中绿萝
鉴定出挥发性成分 23种,常春藤 30种。初步判定绿萝的萜烯类化合物有 11种,占挥发物总量的 64.73%,
以 α–蒎烯和莰烯含量最高,分别占 30.67%和 14.92%;常春藤的萜烯类化合物有 13种,占挥发物总量的
61.41%,也以 α–蒎烯和莰烯含量为高,分别占 28.98%和 14.70%。利用 α–蒎烯、莰烯和桉树脑单体对
枝孢霉、附球菌、链格孢、青霉和黑曲霉进行了抑菌活性的测定,结果表明这 3种挥发物单体在 50 µL · mL-1
浓度时对 5种真菌的抑菌率均达 100%;在 10 µL · mL-1浓度时对黑曲霉的抑菌率分别为 92%、85%和
23%;在 5 µL · mL-1浓度时,对青霉的抑菌率分别为 60%、25%和 74%。综合抑菌力的强弱为 α–蒎烯 >
桉树脑 > 莰烯。
关键词:绿萝;常春藤;有机挥发物;真菌;抑菌效果
中图分类号:S 687.3 文献标识码:A 文章编号:0513-353X(2010)06-0971-06

The Volatile Constituents Analysis of Scindapsus aureum and Hedera
nepalensis var. sinensis and Their Inhibition Against Five Fungi
MENG Xue1,2,WANG Zhi-ying1,*,and Lü Hui1
(1Forestry Institute,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China;2Heilongjiang Ecological Engineering Training
College,Harbin 150025,China)
Abstract:The volatile constituents of bunting(Scindapsus aureum)and Chinese ivy(Hedera
nepalensis var. sinensis)were analysed by dynamic headspace-GC-MS analysis. Twenty-three volatile
compounds were preliminary determined including 11 terpene compounds accounting for 64.73%
(α-pinene and camphene were accounted for 30.67% and 14.92% respectively)in bunting. Thirty volatile
compounds were preliminary determined including 13 terpene compounds accounting for 61.41%
(α-pinene and camphene were accounted for 28.98% and 14.70% respectively)in Chinese ivy. The
inhibitory effect of α-pinene,camphene and eucalyptole against Penicillium sp.,Aspergillus niger,
Cladosporium sp.,Epicoccum sp. and Alternaria sp. were detected. The results showed that the inhibition
rates were all 100% at 3 terpene monomers concentration of 50 µL · mL-1. The inhibition rates were 92%,
85% and 23% at the concentration of 10 µL · mL-1 respectively,against Aspergillus niger,and were 60%,
25% and 74% at the concentration of 5 µL · mL-1 respectively,against Penicillium sp. The bacteriostatic

收稿日期:2009–11–23;修回日期:2010–05–06
基金项目:黑龙江省科技攻关项目(GB08B202)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:zyw0451@sohu.com)
972 园 艺 学 报 37卷
effect,α-pinene was the best,eucalyptole was second and camphene was the worst in generally.
Key words:Hedera nepalensis K. Koch var. sinensis(Tobl.)Rehd.;Epipremnum pinnatum(L.)
Engl.;organic volatile matter;fungi;inhibition

植物挥发性化合物的杀菌、抑菌作用已有报道。胡仁火等(2007)从 50多种植物中筛选抑菌作
用较好的植物,对其抑菌效果测定,结果表明,樟树、罗汉松、夹竹桃、大叶黄杨、法国冬青、石
楠、龙柏、雪松 8种植物叶片释放的挥发性有机物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和
酵母菌抑菌效果较好。郭阿君和王志英(2007)对 9种室内植物进行了抑菌试验,蜘蛛抱蛋和绿萝
对金黄色葡萄球菌的抑菌效果最好,其抑菌率分别为 38.24%和 28.38%。李涛等(2009)对 6 种宿
根花卉的挥发物进行抑菌活性测定,6种宿根花卉的挥发物对金黄色葡萄球菌 ATCC29213,大肠杆
菌 DH10B、枯草芽孢杆菌 FM-S2 及酿酒酵母菌有抑制作用。张风娟等(2007)对皂荚和五角枫挥
发性物质进行分析并用 8种主要的挥发物单体对空气微生物进行抑菌试验, 8种单体对空气中真菌
和细菌都有明显的抑制效果。盆栽花卉作为现代居室栽培植物,具有装饰居室,美化环境,调节空
气的作用,但对盆栽花卉挥发物及其抑菌功能的研究报道甚少。作者以东北地区两种常见居室盆栽
花卉为材料,在采集、分析和鉴定挥发性物质组分的基础上,用 α–蒎烯、莰烯和桉树脑对枝孢霉、
附球菌、链格孢、青霉和黑曲霉进行了抑菌性测定,旨在为抑菌性花卉选择和植物除菌剂的研发提
供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
常春藤〔Hedera nepalensis K. Koch var.sinensis(Tobl.)Rehd.〕和绿萝〔Epipremnum pinnatum
(L.)Engl.〕购自黑龙江省哈尔滨市花卉市场。
菌种青霉(Penicillium sp.)、黑曲霉(Aspergillus niger)、枝孢霉(Cladosporium sp.)、附球菌
(Epicoccum sp.)和链格孢菌(Alternaria sp.)由东北林业大学森林保护学科国家林业局重点验室提
供。
供试挥发物单体 α–蒎烯(α-pinene)由上海化学试剂总厂生产,桉树脑(Eucalyptole)和莰烯
(Camphene)由美国 SIGMA-ALDRICH公司生产。
1.2 挥发物动态顶端采集及 GC/MS分析
2008年 6月,选择温度 25 ~ 30 ℃、相对湿度 70% ~ 80%的晴天,于中午 12:00—13:00,利用
动态顶端采集法,选取无病虫害的常春藤和绿萝植株的地上部分,将地上部分套入聚乙烯袋中,扎
袋口富集 15 min后,导入不锈钢罐内,并设空白对照。同时监测采样地的温度,光照情况(郑华 等,
2002)。
将收集植物挥发物的不锈钢罐连接到 ENTECH7100预浓缩仪上,岛津 GC-17G气谱仪连接,岛
津 GC-MS-QP5050质谱仪检测,进样量 400 mL(郭阿君,2007)。
GC条件:岛津 Cp2Sil CB(30 m × 0.25 mm × 0.25 µm)色谱柱;载气:氦气 6 kPa;进样口温
度 250 ℃;接口温度 230 ℃;分流比 1︰10。
程序升温,柱初温为 0 ℃维持 2 min,以 5 ℃ · min-1的升温速度将温度升到 100 ℃,维持 0.5 min,
以 20 ℃ · min-1的升温速度将温度升至 250 ℃,在 250 ℃停留 8 min。
6期 孟 雪等:绿萝和常春藤主要挥发性成分及其对 5种真菌的抑制活性 973
MS条件:El源;70 eV;源温 200 ℃;扫描范围 mPz 10 ~ 400;扫描:0.14 sP。
挥发物总离子流色谱图的各峰鉴定是通过 NIST 2.0库检索,参照分子结构和保留时间进行比较
鉴定(EVA,1994),采用峰面积归一法计算各峰的百分比含量(曾志 等,2003;赵瑶兴 等,2003)。
1.3 抑菌试验
将挥发物单体 α–蒎烯、桉树脑和莰烯分别稀释为 10、50、100、200和 500 µL · mL -1,并分别
在各培养皿中加入 1 mL稀释液和 9 mL 55 ℃ PDA固体培养基混匀,依次制成含 1、5、10、20和
50 µL · mL-1挥发物的平板培养基,将直径为 0.5 cm的供试真菌用无菌打孔器打成菌饼置于培养基
上,每浓度 3次重复,以接菌饼无挥发物的 PDA固体培养基为对照,不接菌饼含挥发物的 PDA固
体培养基为空白对照。置于 25 ℃培养 3 d后,采用十字交叉法测定菌落直径。抑菌率(%)=(对
照菌落直径–处理菌落直径)/对照菌落直径 × 100。
2 结果与分析
2.1 GC–MS成分及含量分析
将气相色谱—质谱分析得到的常春藤和绿萝挥发性有机物的总离子流量图(图 1)中的各峰面
积进行归一化,得到挥发物各组分的相对含量(表 1,表 2),其中含量小于 0.1%,并且分子式含有
硅、溴等杂质成分不进行鉴定。绿萝共分离出 28个峰,鉴定出 23种化合物。其中,萜烯类化合物
11种,烷类化合物 6种,醇类化合物 1种,酯类化合物 2种,分别占挥发物总相对百分含量的 64.73%,
3.43%,0.4%和 0.45%。常春藤共分离出 45个峰,鉴定出 30种化合物。其中,萜烯类化合物 13种,
烷类化合物 6种,醇类化合物 1种,酮类化合物 1种,酯类化合物 3种,醛类化合物 3种,分别占
挥发物总相对百分含量的 61.41%、2.93%、0.21%、0.39%、1.61%和 0.51%。

图 1 绿萝和常春藤的挥发物气相色谱—质谱总离子流量图
Fig.1 GC/MS total ion current chromatogram of the volatile matter from Epipremnum pinnatum(L.)Engl.
and Hedera nepalensis K. Koch var. sinensis (Tobl.) Rehd.


974 园 艺 学 报 37卷
表 1 绿萝挥发物组分分析
Table 1 The compositional analysis of volatile matter from Epipremnum pinnatum(L.)Engl.
峰号
No.
相对含量/%
Relative content
相似系数
Similarity
分子式
Molecular formula
化合物
Compound
保留时间/min
Retention time
1 7.96 92 C4H8 (Z)–2–丁烯 Cis-2-butene 2.267
2 1.70 92 C8H18 2,2,4–三甲基戊烷 2,2,4-trimethylpentane 2.367
3 2.09 84 C7H15NO 4–(2–氨乙基)四氢吡喃 4-(2-aminoethyl)tetrahydropan 2.475
4 0.40 91 C6H12O 1–己烯–3–醇 1-hexen-3-ol 2.642
5 0.21 83 C13H16O4 苯基丙二酸二乙酯 Diethyl phenylmalonate 2.967
6 0.10 67 C6H6 苯 Benzene 3.275
7 0.13 87 C10H20 叔丁基环己烷 Tert-butylcyclohexane 5.467
9 0.81 98 C10H16 三环萜 Tricyclene 8.717
10 30.67 98 C10H16 α–蒎烯 α-pinene 9.092
11 14.92 98 C10H16 莰烯 Camphene 9.608
12 0.56 93 C10H16 桧烯 Sabinene 10.350
13 6.18 98 C10H16 β–蒎烯 β-pinene 10.500
15 1.63 93 C10H16 月桂烯 Laurene 10.900
16 0.26 92 C10H14 邻异丙基甲苯 O-cymene 12.050
18 0.19 93 C11H24 正十一烷 N-undecane 14.492
20 0.24 97 C12H26 十二烷 Dodecane 16.550
21 0.24 92 C11H18O2 甲酸異莰酯 Isobornyl formate 17.842
22 0.40 95 C12H26 月桂烷 Laurane 17.950
23 0.54 91 C15H24 α–长叶蒎烯 α-longipinene 18.608
24 0.18 85 C15H24 (+)–异长叶烯 (+)-Isolongifolene 18.883
25 0.77 95 C14H40 十四烷 Tetradecane 18.950
26 0.59 89 C15H24 薑萜 Zingiberene 19.267
28 0.69 83 C15H24 雪松烯 Cedrene 19.892


表 2 常春藤挥发物组分分析
Table 2 The compositional analysis of volatile matter from Hedera nepalensis K. Koch var. sinensis(Tobl.)Rehd.
峰号
No.
相对含量/%
Relative content
相似系数
Similarity
分子式
Molecular formula
化合物
Compound
保留时间/min
Retention time
1 7.21 87 C4H8 (Z)–2–丁烯 Cis-2-butene 2.250
2 1.41 91 C8H18 2,2,4–三甲基戊烷 2,4-trimethylpentane 2.359
3 2.13 89 C5H10O 环丁烷基–甲基醚 Methylcyclobutane 2.400
4 0.35 72 C4H3Cl 氯代 1,3丁烯 (Z)-1-chloro-1-buten-3-yne 2.517
5 1.18 89 C8H14O2 甲基丙烯酸丁酯 Butyl methacrylate 2.633
6 0.18 80 C5H10O2 甲酸叔丁酯 Tert-butyl formate 2.692
7 0.21 87 C6H12O 2–乙烷基环丁醇 2-ethylcyclobutanol 2.783
9 0.39 83 C3H2Cl4O 1,1,3,3–四氯丙酮 1,1,3,3-tetrachloroacetone 2.958
10 0.12 98 C2H4Cl2 二氯乙烷 Dutch liquid 3.200
11 0.13 72 CCl3NO2 三氯硝基甲烷 Chlorpicrin 3.275
13 0.11 91 C5H10O 2–甲基丁醛 2-methylbutyraldehyde 3.675
14 0.12 95 C7H8 1,3,5–环庚三烯 Cycloheptatriene 4.750
17 0.81 98 C10H16 三环萜 Tricyclene 8.742
18 28.98 91 C10H16 α–蒎烯 α-pinene 9.167
19 14.70 97 C10H16 莰烯 Camphene 9.683
20 0.67 91 C10H16 桧烯 Sabinene 10.417
21 6.75 98 C10H16 β–蒎烯 β-pinene 10.575
24 0.20 98 C10H22 癸烷 Decane 11.317
25 0.23 80 C8H16O 辛醛 Capryl aldehyde 11.458
27 0.33 92 C10H14 邻伞花烃 O-cymene 12.108
28 0.96 93 C10H16 D–柠檬烯 D-limonene 12.258
29 0.50 85 C10H18O 桉树脑 Eucalyptole 12.392
30 0.12 89 C10H16 异松油烯 Terpinolene 14.083
31 0.24 93 C10H12 2,4–二甲基苯乙烯 2,4-dimethylstyrene 14.242
32 0.40 93 C11H24 正十一烷 N-undecane 14.533
33 0.17 91 C9H18O 天竺葵醛 1-nonanal 14.692
36 0.15 95 C10H8 奥苷菊环 Azulene 16.342
37 0.67 96 C12H26 十二烷 Dodecane 16.567
38 0.25 93 C11H18O2 甲酸異莰酯 Isobornyl formate 17.825
41 0.60 93 C15H24 β–石竹烯 β-caryophyllene 18.608

6期 孟 雪等:绿萝和常春藤主要挥发性成分及其对 5种真菌的抑制活性 975
绿萝和常春藤挥发物中萜烯类化合物含量最高,分别占总含量的 64.73%和 61.41%,其次是烷
类化合物,分别是 3.43%和 2.93%。绿萝的 α–蒎烯和莰烯含量分别为 30.67%和 14.92%,常春藤的
α–蒎烯和莰烯含量为 28.98%和 14.70%(表 1,表 2)。
2.2 挥发物单体的抑菌效果
利用 α–蒎烯、桉树脑和莰烯 5 个不同浓度梯度分别对 5 种常见真菌进行抑菌测定,抑菌结果
见表 3。各挥发物单体在浓度达到 50 µL · mL -1时抑菌率均达 100%。α–蒎烯对黑曲霉的抑制效果
最好,10 µL · mL -1时抑菌率就达到了 92%;桉树脑也是对黑曲霉抑制效果最好,20 µL · mL -1浓度
时抑菌率达到了 100%;莰烯对附球菌的抑制效果最好,其浓度在 20 µL · mL -1时抑菌率达到 75%。
综合对比 3种挥发物的抑菌率和抑菌谱,抑菌力强弱顺序为 α–蒎烯 > 桉树脑 > 莰烯。

表 3 α–蒎烯,桉树脑和莰烯对 5种真菌的抑菌率
Table 3 α-pinene,eucalyptole,camphene to 5 fungi inhibition rate determinations /%
萜烯
Terpene
浓度/(µL · mL -1)
Concentration
枝孢霉
Cladosporium sp.
附球菌
Epicoccum sp.
链格孢
Alternaria sp.
青霉
Penicillium sp.
黑曲霉
Aspergillus niger
α–蒎烯 1 30a 8.5a 30a 29a 18a
α-pinene 5 55ab 52b 62ab 60b 79b
10 73b 73bc 68bc 69bc 92c
20 81c 100cd 80c 84bc 100c
50 100c 100d 100c 100c 100c
桉树脑 1 24a 33a 32a 48a 49a
Eucalyptole 5 48b 54b 53b 74b 72b
10 70c 67bc 71c 83bc 85b
20 81d 81c 90d 90c 100b
50 100d 100c 100d 100d 100b
莰烯 1 26a 2a 28a 23a 14a
Camphene 5 43b 21ab 30ab 25a 20a
10 51b 45bc 36bc 28a 23a
20 52b 75cd 40c 44b 36b
50 100c 100d 100d 100c 100c
注:对于不同抑制对象,相同小写字母表示差异不显著(P = 0.05)。
Note:For different fungi,the same small letters mean no significant differences(P = 0.05).
3 讨论
绿萝和常春藤挥发物 GC–MS分析结果表明,两种花卉挥发物中萜烯类化合物含量最高,分别
占总量的 64.73%和 61.41%,其中 α–蒎烯和莰烯含量最高,绿萝 α–蒎烯和莰烯含量分别为 30.67%
和 14.92%、常春藤分别为 28.98%和 14.70%。这与以往的研究有些不同,韩亮等(2009)对藏药绿
萝花挥发性成分进行分析,其主要成分是十四烷酸、邻苯二甲酸二丁酯、和 9,12–十八烷二烯酸
甲酯;童星等(2007)对常春藤挥发性成分进行分析,其主要成分是氧化石竹烯、邻苯二甲酸二异
丁酯和花生酸。这可能是因为收集挥发物的方法造成的。以往文献报道的是采用水蒸汽蒸馏提取法
提取挥发油进行 GC–MS分析,而本研究中使用的是动态顶端采集法提取挥发性气体进行 GC–MS
的分析,所以分离鉴定出来的化合物有些不同。水蒸汽蒸馏提取法提取时加热会破坏挥发物成分,
特别是一些低沸点的挥发物收集不到,提取出的提取物不能真实反映出活体植物挥发物的组成和含
量。而动态顶空采集法能够采集活体植物释放的挥发物,并对微量化合物进行定性和定量分析,此
过程避免了有机溶剂的介入,因此不会流失和掺杂其他物质,测定结果能够真实、快捷地反映植物
挥发物组分及比例。

976 园 艺 学 报 37卷
测定结果表明:3种挥发物单体对 5种真菌均有抑菌效果;α–蒎烯优于莰烯、莰烯优于桉树脑,
推断这 3种挥发物在植物病害防治上具有一定应用前景。对其他微生物的抑制作用有待进一步研究。
用市售化合物 α–蒎烯、莰烯和桉树脑进行抑菌活性试验,在以往的文献中有类似报道。郭阿
君(2007)利用 α–蒎烯对黑曲霉和木霉进行抑菌试验,发现 α–蒎烯在低浓度下有利于黑曲霉和
木霉生长,并没有发现有抑菌效果;本试验中 α–蒎烯对黑曲霉抑菌效果很显著,在浓度为 10
µL · mL-1浓度的抑菌率达到 92%,但其是否符合植物自然状态下的挥发物的量还需进一步的研究。

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