新疆云杉枝條及針葉揮發性化合物固相微萃取GC-MS分析

摘要：采用固相微萃取技術，提取新疆云杉（Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ Ｌｅｄｅｂ．）枝條及針葉的揮發性物質，利用氣相色譜－質譜聯用技術（ＧＣ－ＭＳ）進行鑒定。結果表明，新疆云杉枝條及針葉的主要揮發性物質為萜烯類化合物。其中枝條揮發物中含有４４種化合物，主要包括α－蒎烯（４４．９７％，ｍ／ｍ，下同）、莰烯（17．44％）、石竹烯（８．９８％）、Ｄ－檸檬烯（７．３５％）、α－水芹烯（４．72％）、醇類化合物（６．４２％）等，以及少量的芳香烴類化合物、薁、茚、烯烴和烷烴類化合物。針葉揮發物中含有４７種化合物，主要包括１Ｒ－α－蒎烯（３４．３１％）、莰烯（２２．７２％）、酯類化合物（７．６８％）、萘類化合物（５．４８％）、茨醇（３．７８％）以及少量的芳香烴類化合物、蒽、烯烴和烷烴類化合物。

關鍵詞：新疆云杉；揮發性化合物；固相微萃取；氣質聯用

中圖分類號：Ｓ７９１．１８９文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）14－2950-04

Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｉｎ Ｂｒａｎｃｈ ａｎｄ Ｎｅｅｄｌｅ ｏｆ Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ ｂｙ ＳＰＭＥ－ＧＣ－ＭＳ

ＺＨＡＯ Ｗｅｉ，ＳＨＩ Ｒｕｉ－ｊｉｅ，ＸＩＥ Ｓｈｏｕ－ａｎ，Ｌ?譈 Ｓｈｕ－ｊｉｅ，ＳＯＮＧ Ｘｉａｏ－ｂｉｎ，ＧＵＯ Ｘｉｎ－ｒｏｎｇ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ａ＆Ｆ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ ７１２１００，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｆｒｏｍ ｂｒａｎｃｈ ａｎｄ leaf ｏｆ Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ ｗｅｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｂｙ ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｍｉｃｒｏ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅｉｒ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｇａｓ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ－ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＧＣ－ＭＳ）． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ terpenoid ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｔｈｅ main ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎ ｂｒａｎｃｈ ａｎｄ ｎｅｅｄｌｅ ｏｆ Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ． Ｆｏｒｔｙ－ｆｏｕｒ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ｂｒａｎｃｈ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ α－ｐｉｎｅｎｅ （４４．９７％， ｍ／ｍ， ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ）， ｃａｍｐｈｅｎｅ （17．44％）， ｃａｒｙｐｏｈｙｌｌｅｎｅ （８．９８％）， Ｄ－ｌｉｍｏｎｅｎｅ （７．３５％）， α－ ｐｈｅｌｌａｎｄｒｅｎｅ （４．72％）， ａｌｃｏｈｏｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ （６．４２％）， ｅｔｃ．， ａｎｄ ａ ｓｍａｌｌ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ａｒｏｍａｔｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ， ｓｕｃｈ ａｓ ａｚｕｌｅｎｅ， ｉｎｄｅｎｅ， ｏｌｅｆｉｎ ａｎｄ ａｌｋａｎｅ． Ｆｏｒｔｙ－ｓｅｖｅｎ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｉｎ the ｎｅｅｄｌｅ， ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ １Ｒ－α－ｐｉｎｅｎｅ （３４．３１％）， ｃａｍｐｈｅｎｅ （２２．７２％）， ｅｓｔｅｒ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ （７．６８％）， ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ （５．４８％）， ｂｏｒｎｅｏｌ （３．７８％）， ｅｔｃ．， ａｎｄ ａ ｓｍａｌｌ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ａｒｏｍａｔｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ， ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ， ｏｌｅｆｉｎ ａｎｄ ａｌｋａｎｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ Ｌｅｄｅｂ．； ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ； ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｍｉｃｒｏ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ； ＧＣ－ＭＳ

新疆云杉（Ｐｉｃｅａ ｏｂｏｖａｔａ Ｌｅｄｅｂ．）又稱西伯利亞云杉，是寒溫針葉林的主要建群種之一，在我國主要分布在阿爾泰山西南坡。該樹種是我國重要的鄉土樹種之一，其樹體挺拔秀美，適合城市綠化；木材韌性較強、材質細、紋理直，亦可供建筑、土木工程、細木加工等使用，有良好的生態效益和經濟效益。近年來新疆云杉蟲害頻發，尤其是以小蠹科和天牛科為主的部分植食性昆蟲通過取食云杉樹干和根部對其造成危害，導致大量寄主樹木死亡，對生態環境和經濟利益造成了巨大的損害。植食性昆蟲對寄主植物所釋放的揮發性物質敏感，通過揮發性物質進行定向，借此找到一定距離之外的寄主植物，繼而利用信息素召喚同伴對寄主樹木進行群集攻擊［１］。早期對于新疆云杉的研究，大多集中于城市綠化、引種試驗和真菌病害等方面［２－５］，難以解釋害蟲與樹木的互作關系，因此有必要對新疆云杉的揮發物進行定性分析，為進一步研究新疆云杉揮發物對害蟲的引誘聚集機制提供前期科學基礎。

固相微萃取（Ｓｏｌｉｄ－ｐｈａｓｅ ｍｉｃｒｏ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ＳＰＭＥ）技術是近年來發展起來的一種采樣新技術，已廣泛應用于環境以及植物等生物樣品的采集［６］，特別適合萃取含量極少的揮發、半揮發性物質，這種方法集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體，無需有機溶劑，操作快速簡單，有著十分廣闊的應用前景［７］。本實驗用固相微萃取技術提取了新疆云杉枝條及針葉的揮發物，并對二者進行分析、比較，為找到能夠引誘害蟲的有效成分及綜合利用信息化合物調控害蟲行為提供參考。

１材料與方法

１．１儀器

手動固相微萃取（ＳＰＭＥ）進樣器和５０／３０ μｍ ＤＶＢ／ＣＡＲ／ＰＤＭＳ萃取頭（美國Ｓｕｐｅｌｃｏ公司）；ＴＲＡＣＥ ＤＳＱ ＧＣ－ＭＳ聯用儀（美國Ｆｉｎｎｉｇａｎ公司）；ＤＢ－ＷＡＸ（３０ ｍｍ×０．２５ ｍｍ×０．２５ μｍ）彈性石英毛細管柱（美國Ａｇｉｌｅｎｔ公司）。

１．２材料

采集于陜西秦嶺灃峪林場引種的受云杉八齒小蠹侵害的新疆云杉枝葉。

１．３前處理

稱取粉碎樣品１ ｇ，置于１５ ｍＬ樣品瓶中，加蓋密封，放入３０ ℃水浴中平衡１０ ｍｉｎ，將老化好的固相微萃取器插在樣品瓶上，吸附４０ ｍｉｎ后拔出，插入氣相色譜儀進樣口，于２５０ ℃解析５ ｍｉｎ。

１．４ＧＣ－ＭＳ分析條件

使用前先將固相微萃取的萃取頭在氣相色譜儀的進樣口２５０ ℃老化１ ｈ。程序升溫４０ ℃，保持２．５ ｍｉｎ，以５ ℃／ｍｉｎ升至２００ ℃，再以１０ ℃／ｍｉｎ升至２４０ ℃，保持５ ｍｉｎ；進樣口２５０ ℃；傳輸線２３０ ℃；載氣為Ｈｅ，流速１．０ ｍＬ／ｍｉｎ；不分流進樣。電離方式ＥＩ，７０ ｅＶ；離子源溫度２５０℃，質量掃描范圍３５～４００ ａｍｕ；發射電流１００ μＡ，檢測電壓１．４ ｋＶ。各組分經過ＮＩＳＴ０２標準譜庫檢索，按面積歸一化法計算含量。

２結果與分析

２．１枝條主要揮發性成分的ＧＣ－ＭＳ分析結果

新疆云杉枝條的揮發性成分ＧＣ－ＭＳ分析總離子圖見圖１。實驗共鑒定出４４種化合物（表１），所鑒定出的化合物相對含量占其總量的１００％。其揮發性成分主要為α－蒎烯，總量為４４．９７％；其次是莰烯，總量為17．44％；醇類化合物7．55％；芳香烴類化合物０．５２％；此外還有少量的薁、茚、酮類、烯烴和烷烴類化合物。萜烯類化合物總量達到了８４．２５％，是新疆云杉枝條揮發物的主要成分。

２．２針葉主要揮發性成分的ＧＣ－ＭＳ分析結果

新疆云杉針葉的揮發性成分ＧＣ－ＭＳ分析總離子圖見圖２。共鑒定出４７種化合物，見表１，所鑒定出的化合物相對含量占其總量的１００％。其揮發性成分主要為１Ｒ－α－蒎烯，總量為３４．３１％；其次是莰烯，總量為２２．７２％；酯類化合物７．６８％；萘類化合物５．４８％；醇類化合物４．０５％；芳香烴類化合物２．９２％；此外還有少量的醚類、烯烴和烷烴類化合物。萜烯類化合物總量為６６．４９％，同樣是新疆云杉針葉揮發物的主要成分。

３討論

本實驗采用固相微萃取和ＧＣ－ＭＳ分別對新疆云杉枝條和針葉的揮發性化合物進行了提取、分離和鑒定，共鑒定出揮發性化合物７５種。結果表明新疆云杉枝條和針葉揮發性成分主要為萜烯類化合物，其中枝條揮發物含４４．９７％ α－蒎烯，針葉揮發物含３４．３１％ １Ｒ－α－蒎烯，并且α－蒎烯是相對較早揮發出的化合物。枝條和針葉共有揮發性化合物１６種，但各組分含量有較大差異。新疆云杉枝條特有揮發性化合物２８種，含量最高的為（１Ｓ－橋）－醋酸－１，７，７－三甲基－［２．２．１］雙環庚烷－２－醇（４．１３％）；針葉特有３１種，含量最高為１，７，７－三甲基－雙環［２．２．１］庚－２－醋酸酯（７．３２％）。另外，較常見的寄主揮發物，如莰烯，檸檬烯，水芹烯，石竹烯等在兩個樣品中均被檢出。

劉景英［８］通過對阿爾泰山系松類油脂揮發油的化學成分分析發現單萜化合物同樣是新疆云杉松脂的主要成分，其α－蒎烯含量為５６．４％。通常α－蒎烯被看作是寄主揮發物中對植食性昆蟲具有較強引誘作用的重要物質，如在紅脂大小蠹、松縱坑切梢小蠹、云杉八齒小蠹和一些天牛類中相繼發現α－蒎烯的存在［９－１１］。研究表明，α－蒎烯對云杉八齒小蠹和縱坑切梢小蠹有強烈吸引作用［１２，１３］。另外，某些揮發性化合物如３－蒈烯和α－蒎烯能夠增大其他蠹蟲的外激素對強大小蠹的引誘作用［１４］，進一步為闡明樹－蟲互作機制奠定了基礎。但α－蒎烯是否為新疆云杉引誘害蟲的主要物質還需要進一步的誘蟲實驗進行探明，以及α－蒎烯如何與其他揮發性化合物共同作用等問題也還需要進一步的研究。

陳鵬等［１５］通過對挪威云杉幼樹韌皮部揮發性物質的測定發現，挪威云杉幼樹不同部位（主干上部與下部）韌皮的揮發性物質的組分雖然相同，但相對含量不同，刺激松樹皮象尋找寄主的準確取食部位。另外云杉揮發性化合物的含量也會隨著環境條件和生長階段的不同發生變化，對害蟲產生不同的引誘效應，研究表明衰老的樹木或已受危害的樹木更容易引誘一些“次期型”小蠹而遭受蟲害［１６］。本實驗僅測定了受云杉八齒小蠹侵害的新疆云杉枝條及針葉的揮發物成分，結果相對單一，為了進一步明確寄主揮發物對害蟲的引誘機制，應擴大采樣面積、增加采樣部位、對不同樹齡和生長狀態的寄主揮發物成分進行全面分析，從而為深入研究新疆云杉揮發物對害蟲的引誘聚集機制提供基礎數據。

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