桂林地區不同桂花品種花香成分比較分析

夏科 蔣柏生 趙志國 范進順 文桂喜 李菲 高麗梅 蔣巧媛 仇碩

摘 要：為了解桂林地區不同桂花的花香成分差異，該研究采用頂空固相微萃取（HS-SPME）與氣相色譜/質譜聯用（GC-MS）技術，對桂林地區12種桂花的花瓣揮發性成分進行了檢測分析。結果表明：共檢測到49種揮發性成分，包括萜稀類31種、脂肪酸及其衍生物10種、苯基類4種和含氮化合物4種。其中，萜稀類化合物在4個品種群甚至12個品種中均屬于比例最高的，總相對含量為82.28%～94.83%。所檢測的桂花均含有反-β-羅勒烯等6種花香成分，但不同品種所含成分不同或相對含量不同，如‘龍懷金桂含有β-紫羅酮且含量最高（為34.89%），而‘橡葉朱砂卻缺少β-紫羅酮。各品種主要的香氣成分及其含量也不完全相同，如‘龍懷金桂的主要香氣成分是β-紫羅酮等5種，‘月塘金桂是β-紫羅酮等8種，‘橡葉朱砂為順-氧化芳樟醇等6種。共鑒定出11種香氣活性物質，其中10種屬于萜稀類。‘龍懷金桂香氣活性物質總含量最高（為82.99%），且紫羅酮類和羅勒烯類活性物質的含量也最高;‘橡葉朱砂和‘天香臺閣含有芳樟醇類活性物質最高（在60%左右）。綜上認為，萜稀類化合物為桂林地區桂花的主要香氣成分，不同桂花品種既含有共同的香氣成分也含有不同的成分;‘龍懷金桂適合開發羅勒烯類和紫羅酮類物質產品，‘橡葉朱砂和‘天香臺閣適合開發芳樟醇類物質產品。

關鍵詞：桂花， 氣相色譜/質譜聯用法， 香氣成分， 香氣活性物質

中圖分類號：Q946

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3142（2018）11-1493-12

Abstract：In this paper， in order to investigate the difference of aromatic components in different cultivars of Osmanthus fragrans in Guilin， the volatile components and relative contents in owers of twelve cultivars were determined by solid phase microextraction （SPME） and gas chromatography coupled with mass spectrometry （GC-MS）. The results showed that 49 volatile compounds were identified in twelve cultivars， including 31 terpenoids， ten fatty acid-derived and other lipophylic flavor compounds， four benzenoids compounds and four nitrogen-containing compounds. And the terpenoids numbers in four groups and twelve cultivars all were the most， and their total relative content of all terpenoids was also the highest（82.28%-94.83%）. Further analysis， there were the same six aromas constituents for all cultivars， but there were some different aromas constituents or different relative content for the same constituent in the different cultivars， such as it was the most abundant in ‘Longhuai Jingui（34.89%）， while the β-ionone was not exist in? ‘Xiangye Zhusha. In addition， the major aromas constituents and there relative content were also not the same completely in different cultivars， such as the major constituents of ‘Longhuai Jingui were β-ionone， trans-β-ocimene， linalool， cis-linalool oxide （pyranoid） and cis-linaloloxide; and the major constituents of ‘Yuetang Jingui were β-ionone， linalool， dihydro-β-ionone， trans-β-ocimene， aminocyanoacetic acid， cis-linaloloxide， trans-β-ocimene and 2-aminobenzoate linalool. But the major constituents of? ‘Xiangye Zhusha were cis-linaloloxide， linalool， trans-β-ocimene， γ-decalactone， trans-β-ocimene and octane. There were eleven aromatic-active components determined in twelve cultivars altogether， and ten of them belonged to terpenoids. ‘Xiangye Zhusha and ‘Tianxiang Taigewere the most abundant? （about 60%） in the active components of linalools. Therefore， the terpenoids were the major aromas constituents for all cultivars of O. fragrans in Guilin， and there were some common and some different aromas constituents existed in different cultivars; ‘Longhuai Jingui was more suitable to develop products about ocimenes and ionones; ‘Xiangye Zhusha and ‘Tianxiang Taige were more suitable to develop products about linalools.

Key words：Osmanthus fragrans， GC-MS， aromas components， aromatic-active components

桂花（Osmaanthus fragrans）屬于木犀科（Oleaceae）木犀屬（Osmanthus）植物，根據品種的形態性狀、演化規律及開花習性，桂花被分為四個品種群：金桂品種群（O. fragrans Lutes group）、銀桂品種群（O. fragrans Albus group）、丹桂品種群（O. fragrans Aurantiacus group）和四季桂品種群（O. fragrans Asiaticus group） （臧德奎和向其柏，2004）。桂花四季常綠，花香怡人，是中國傳統十大花卉之一，集綠化、美化和香化于一體。桂花花瓣中富含豐富的營養成分，具有較高的食用和藥用價值（趙東等，2017;陳尚钘等，2013）。研究報道，桂花中富含羅勒烯、芳樟醇及其氧化物和紫羅酮類化合物等揮發性的花香成分，這些物質常用于日用品、醫藥及化工等領域（Aprotosoaie et al，2014;Arens et al，2015），具有非常重要的經濟價值（Lapczynski et al，2008;Lalko et al，2007）。鑒于此，很多研究圍繞桂花花香成分，如花香成分的檢測與應用（Wang et al，2009;Wang et al，2016）和花香基因的克隆及功能驗證等（Baldermann et al，2010;Zeng et al，2015;Chen et al，2016）。研究認為，桂花揮發性成分較為復雜，地理位置不同、品種不同或者檢測方法不同，鑒定結果會存在一定差異。曹慧等（2009）、孫寶軍等（2012）和楊秀蓮等（2015）均采用HS-SPME與GC-MS聯用法檢測，分別從不同桂花品種鑒定出25、57和52種香氣成分;也有采用索氏提取、水蒸氣蒸餾、超臨界CO2萃取等技術提取桂花揮發油，然后結合GC-MS分析精油成分（何武強，2010;夏雪娟等，2015，2017），這些研究報道了桂花中含有芳香醇類、紫羅酮類、羅勒烯類及蒎烯類等花香成分，也含有其他不同的香氣成分，這種成分的差異可能與地區不同或品種不同、甚至與檢測方法不同有關系。

廣西桂林是中國 “五大桂花產區”之一（臧德奎等，2003），也是中國桂花中心發源地之一（黃霞和黃瑩，2017）。然而，有關桂林地區桂花花香成分的報道少見，為了解該地區桂花的花香成分情況，本文選擇桂林地區廣泛栽培的4個桂花品種群的12個品種為材料，采用HS-SPME與GC-MS聯用法檢測花瓣揮發性成分，進一步分析各品種的花香主要成分及相對含量差異，最后鑒定香氣活性物質及其在不同品種間的差異，旨在為篩選優良桂花品種奠定基礎，也為桂林桂花產業的發展提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料

供試桂花采集于桂林地區，品種信息如表1所示。樹齡均為9～12 a，樹徑為11～13 cm，長勢良好，無病蟲害。

1.2 儀器

手動固相微萃取進樣器（美國SUPELCO公司），50/30 μm PDMS /DVB萃取頭（美國SUPELCO公司），6890N-5975B氣相色譜-質譜儀GC-MS （美國Agilent 公司），40 mL頂空取樣瓶、水浴鍋（上海精學科學儀器有限公司）。

1.3 花香成分的GC-MS分析

于10月中旬桂花盛開期，待早露退去（早上9：00—10：00），采集每個品種的20朵鮮花朵置于25 mL頂空取樣瓶中，插入50/30 μm PDMS /DVB纖維頭，于40 ℃下頂空萃取 30 min。萃取完成后，取出纖維頭，插入GC-MS進樣口，解析5 min 后，進樣分析。

色譜條件：HP-5MS石英毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）;流速為0.8 mL·min-1;載氣為高純度氦氣（99.999%），不分流模式。程序升溫：起始柱溫為40 ℃，保持3 min;以3 ℃·min-1的速率升溫到73 ℃，維持3 min;以5 ℃·min-1升溫至220 ℃，保持2 min。

質譜條件：進樣口溫度維持在230 ℃，離子源溫度為150 ℃，電離方式為EI，電子能量為70 eV，GC-MS傳輸線溫度為250 ℃，掃描范圍為40～450 amu（Cai et al，2014）。

1.4 揮發性花香成分鑒定分析

根據桂花GC-MS總離子流色譜圖，解析各個峰所對應的質譜圖，將所得到的質譜數據，采用Xcalibur1.2版本軟件，與NIST98所提供的標準物質譜圖庫進行比對，同時根據在相同升溫程序下用正構烷烴標準樣品（C8-C40）計算得到科瓦茨保留指數（Kovats Retention Indices，RI）和NIST網站上對應物質所列舉的相關參考文獻進行進一步定性確認，根據離子流峰面積歸一化法計算各組分在總揮發物中的相對含量。

2 結果與分析

2.1 不同桂花品種揮發性成分的分類

桂林地區12個不同品種桂花共檢測出49種揮發性成分，各揮發性成分的組成見表2，包括萜烯類化合物31種、脂肪酸及其衍生物10種、苯基類化合物4種和含氮化合物4種。金桂品種群檢測到的成分最多，有36種，其中萜烯類化合物21種、脂肪酸及其衍生物8種、苯基類化合物3種和含氮化合物4種;銀桂品種群共檢測到31種成分，包括萜烯類24種、脂肪酸及其衍生物3種、苯基類化合物2種和含氮化合物2種;丹桂品種群檢測到29種成分，包括萜烯類23種、脂肪酸及其衍生物5種、苯基類化合物1種，未檢測到含氮化合物;四季桂品種群同樣檢測到28種成分，包括萜烯類19種、脂肪酸及其衍生物7種、苯基類化合物2種，未檢測到含氮化合物。從表2還可以看出，不同類別的化合物之間總相對含量同樣存在較大差異，萜烯類化合物在不同品種的總相對含量最高為82.28%～94.83%，其它化合物的相對含量普遍較低，脂肪酸及其衍生物在每個品種的總相對含量為1.20%～12.69%，苯基類化合物為0%～8.89%，而含氮化合物僅在少數品種中檢測到，含量占1.0%左右。

2.2 不同桂花花香中的主要成分分析

根據不同化合物的相對含量，發現12個桂花品種共同含有反-β-羅勒烯、順-氧化芳樟醇、反-氧化芳樟醇、芳樟醇、α-紫羅酮和二氫-β-紫羅酮等6種主要的香氣成分（表3和表4）。但不同品種群之間以及不同品種之間的主要花香成分類別及其相對含量依然有差異。反-β-羅勒烯在金桂品種群的相對含量均相對較高為6.45%～15.64%，其中‘龍懷金桂最高為15.64%;在銀桂品種群中只有‘柳葉銀桂含量較高（為8.81%），其它兩個品種在2%左右; 3個丹桂品種的含量為7.60%～14.81%，其中‘貴妃紅最高;四季桂品種‘變色桂（10.15%）高于‘天香臺閣（3.83%）。順-氧化芳樟醇在所有品種的含量普遍較高，其中金桂品種群低于其它品種群，含量為5.22%～10.67%，‘龍懷金桂含量最低，‘金球桂含量最高;在銀桂品種群是15.43%～18.76%;在丹桂品種群為10.71%～23.18%，其中‘橡葉朱砂含量最高;四季桂品種‘天香臺閣和‘變色桂分別是 15.54%和12.81%。反-氧化芳樟醇在金桂品種群的相對含量是3.75%～10.17%;在銀桂品種群是8.51%～10.72%;在丹桂品種群的3個品種之間差別較大，其中‘貴妃紅和‘橡葉朱砂分別是16.57%和17.12%，而‘桃葉丹桂（2.79%）是所有品種含量最低的;‘天香臺閣 和‘變色桂2個四季桂的含量較高，分別為15.71%和14.61%。芳樟醇在所有桂花品種的含量均較高，除‘桃葉銀桂和‘柳葉銀桂不足10%外，其它均高于13.22%，其中‘天香臺閣最高為22.54%。α-紫羅酮在各品種的相對含量均相對較低，除丹桂品種‘貴妃紅較高外（6.78%），其它11個品種均不足5%。

二氫-β-紫羅酮在同一品種群的不同品種之間差別較大，如金桂品種群的相對含量是3.31%～13.84%，‘雁山金桂最高，也是所有品種含量最高的;在銀桂品種的含量為3.33%～10.88%;在丹桂品種為 3.25%～9.14%; 2個四季桂品種則不足5.0%。

表3和表4還顯示，除上述共同的6種成分外，各品種還含有其他的一些主要的花香成分，如幾個金桂品種還共同含有順-β-羅勒烯、β-蒎烯、順-芳樟醇氧化物（吡喃型）和β-紫羅酮等4種花香成分，特別是均含較高的β-紫羅酮（22.05%～34.89%），‘龍懷金桂含量最高，也是所有品種中含β-紫羅酮最高的;‘龍懷金桂和‘月塘金桂含有較高的順式芳樟醇氧化物（吡喃型），分別為6.58%和6.66%;‘雁山金桂和‘月塘金桂還含有較高的2-氨基苯甲酸芳樟醇，分別達到8.89%和8.38%。銀桂品種也共有其他的4種花香成分，其中γ-癸內酯和β-紫羅酮相對含量分別為3.63%～9.37%和20.38%～24.65%。3個丹桂品種還共有正辛烷和順-β-羅勒烯，但僅有‘橡葉朱砂含有較高的正辛烷（8.60%），其他品種含量均較低。四季桂品種群共同的花香成分有12種，多于其他品種群，除所有品種共有成分外，還共有2-丁烯酸乙醇酯等6種成分，‘天香臺閣含有較高的2-丁烯酸乙醇酯（6.69%）。從表3和表4中還看到，有十幾種成分相對含量不到1%，而且僅在一兩個品種檢測到，如丁酸己酯、γ-萜品烯、新別羅勒烯等，相對含量在1.00%左右，但也可能對桂花花香的釋放做一定貢獻。

2.3 不同桂花品種香氣活性物質的比較

通過鑒定分析，本研究12個桂花品種花香的主要成分，共有11種屬于香氣活性物質，其中反-β-羅勒烯、順-氧化芳樟醇、反-氧化芳樟醇、芳樟醇和α-紫羅酮等5種為所有品種共有的，其余6種僅在部分品種中檢測出，如β-紫羅酮在‘橡葉朱砂未被檢測到，但其余品種均含有，而且相對含量較高;順-β-羅勒烯在‘柳葉銀桂和‘四季桂不含有，其他10個桂花品種均含有;順-芳樟醇氧化物（吡喃型）除‘桃葉銀桂和3個丹桂品種沒有，其他8個品種均含有;丁酸己酯僅在‘雁山金桂和‘月塘金桂中檢測到;γ-萜品烯僅在‘雁山金桂和‘貴妃紅檢測到;新別羅勒烯在‘月塘金桂、‘渡頭銀桂、‘桃葉銀桂和‘桃葉丹桂4個品種檢測到。

進一步分析發現，各桂花品種香氣活性物質的總相對含量普遍較高（圖1）。4個金桂品種香氣活性物質總含量占所有揮發性成分的69.10%～82.99%，其中‘龍懷金桂最高，也是所有品種中香氣活性物質含量最高的。3個銀桂品種香氣活性物質總含量為67.31%～75.23%，‘柳葉銀桂含量最低，也是所有品種中最低的。3個丹桂品種之間香氣活性物質總含量差別相對較小為69.36%～73.81%。2個四季桂品種香氣活性物質總含量分別為77.57%和79.59%。

羅勒烯類、芳樟醇及其氧化物類和紫羅酮類化合物為桂花花香成分中比較重要的三大類活性物質，把本研究11種活性物質根據這三大類劃分，并分別統計總相對含量（圖1）。把不屬于這三類的丁酸己酯和γ-萜品烯，劃為其它活性物質。其中芳樟醇類及其氧化物在各品種的總相對含量普遍較高，但品種間的差別也較大，如‘天香臺閣和‘橡葉朱砂的含量高達60.53%和59.85%，而‘龍懷金桂含量僅有29.79%。紫羅酮類活性物質在不同品種之間的差別較大，其中‘龍懷金桂最高可達35.84%，‘橡葉朱砂最低為1.19%，而其他10個品種的含量為11.32%～22.96%。羅勒烯類在各品種的含量差別也較大，其中‘龍懷金桂最高達17.36%，‘渡頭銀桂最低為5.41%。‘雁山金桂‘月塘金桂和‘貴妃紅含有少量的丁酸己酯或γ-萜品烯。

3 討論與結論

3.1 萜稀類化合物為桂林地區桂花的主要揮發性物質成分

通過分析鑒定桂林地區12個桂花品種花瓣的揮發性成分，得到49種化合物，其中萜稀類化合物含31種，而且萜烯類化合物在4個品種群甚至12個品種均屬于比例最高的，總的相對含量占所有揮發性成分的82.28%～94.83%，尤其是單萜及其氧化物，如羅勒烯、氧化芳樟醇、芳樟醇和紫羅酮等在揮發性成分中占有很大比例，因此，萜稀類化合物為桂林地區12個桂花品種的主要揮發性物質成分。這與前人研究報道一致（Gang，2005;鄒晶晶等，2017a）。對照Cai et al（2014）鑒定出的17種香氣活性物質，本研究共檢測到反-β-羅勒烯、順-β-羅勒烯、新別羅勒烯、順-芳樟醇氧化物（吡喃型）、順-氧化芳樟醇、反-氧化芳樟醇、芳樟醇、α-紫羅酮、β-紫羅酮、γ-萜品烯及丁酸己酯等11種香氣活性物質，其中前10種均屬于萜稀類化合物。因此，萜烯類化合物對桂林桂花釋放香氣起著重要作用。

3.2 桂林地區不同桂花品種既含共同的香氣成分也含不同的成分

桂花的花香成分主要由萜稀類、脂肪酸及其衍生物、苯基類和含氮化合物等4大類物質代謝提供，不同的代謝途徑生成不同類別花香成分及比例，使得每個品種有其獨特的香味（Gang，2005）。本研究的4個桂花品種群均含有反-β-羅勒烯、順-氧化芳樟醇、反-氧化芳樟醇、芳樟醇、α-紫羅酮和二氫-β-紫羅酮等6種萜烯類的花香成分，但不同品種之間也含有不同的成分，因而4個品種群的花香均具有較為典型的青草香/清新氣息。本文12個桂花品種，對香味起貢獻作用的主要的香氣成分及其相對含量存在差異，如‘龍懷金桂的主要香氣成分包括β-紫羅酮（34.89%）等5種;‘月塘金桂的主要香氣成分包括β-紫羅酮（22.74%）等8種;‘橡葉朱砂的主要香氣成分包括順-氧化芳樟醇（23.18%）等6種，但不含其他品種普遍含量較高的β-紫羅酮。因此，花香的主要組成成分以及相對含量不同，從而導致了每種桂花具有不同的香味特點。

桂花花瓣中的主要色素為類黃酮和類胡蘿卜素兩大類（蔡璇等，2010;Han et al，2014;鄒晶晶等，2017b）。某些物質在花香花色物質的合成中有一定的關聯，說明花色也可能影響花香（Ben-Zvi et al，2008），如β-胡蘿卜素在類胡蘿卜素裂解雙加氧酶（CCDs）的作用下生成β-紫羅酮等重要的花香物質（Schwartz et al，2001;Simkin et al，2004;Zhang et al，2016），而類胡蘿卜素是與紅色形成相關的色素。本研究發現，2個丹桂品種（‘貴妃紅和‘橡葉朱砂）β-紫羅酮含量遠低于其它品種，且它們花瓣顏色比其他品種深，原因可能是類胡蘿卜素裂解雙加氧酶含量較低，而使β-胡蘿卜素在花瓣中的積累較多，導致紫羅酮類的含量很低，進而引起香味較淡。

3.3 桂林地區適宜產業開發的優良桂花品種篩選

桂花既是名貴香料植物，也是傳統中藥材，具有重要的研究和開發利用價值。桂花香味主要來源于桂花中相對含量較高的揮發性成分，但并不是所有的成分都為桂花的香味做出貢獻，而是具有香氣活性的成分起決定作用（Van et al，2001）。因此，香氣活性物質含量的高低對桂花的香味影響很大。本研究共鑒定出反-β-羅勒烯等11種香氣活性物質，這些活性物質在不同品種中的相對含量有差異，這與前人（孫寶軍等，2012;Cai et al，2014）報道不同桂花品種之間香氣活性物質相對含量存在差異的結論一致。本研究在所選擇的12個品種中，‘龍懷金桂香氣活性物質總含量最高，達到82.99%，而且紫羅酮類和羅勒烯活性物質的相對含量在所有品種中均最高，因此該品種是比較好的品種，適合作為羅勒烯類和紫羅酮類物質產業的開發。‘月塘金桂‘金球桂‘變色桂‘天香臺閣和‘渡頭銀桂等幾個品種的總活性物質含量均超過75%，也是比較好的品種。‘橡葉朱砂和‘天香臺閣兩個品種含有芳樟醇類活性物質高達60%，適合作為芳樟醇類物質產業開發的品種。