野扇花香氣成分初步分析

薛 建， 敬洪霞， 孫 清， 杜紅梅*

(1.上海交通大學 農業與生物學院， 上海 200240； 2.上海市閔行區三農綜合服務中心， 上海 201109)

野扇花(Sarcococcaruscifolia)別名清香桂，黃楊科(Buxaceae)野扇花屬常綠小灌木，矮總狀花序，花小，白色，極為芳香，果實為紅色球形，有較強的耐蔭能力[1]，是極好的野生觀賞植物[2]。目前關于野扇花的研究主要集中在藥用價值[3]、栽培和繁殖方法等[4-6]。近年來，芳香植物在芳香植物專類園、植物保健綠地、盲人園及生態觀光園中得到廣泛應用[7]。分析芳香植物中香味物質成分是芳香植物應用的前提條件。傳統的香花，如木樨(Osmanthusfragrans)[8]、玫瑰(Rosarugosa)[9]、蘭花(Cymbidiumssp)[10]及百合(Liliumssp)[11]中芳香成分的研究已有報導，而關于野扇花香氣成分研究尚未見報道。如何完整保留花香的原始成分是花香檢測的重要問題。固相微萃取(Solid Phase Micro-extraction, SPME)是波蘭學者Pawliszyn于1989年首次提出的一種樣品前處理和富集技術[12]，頂空固相微萃取(Headspace Solid Phase Micro-extraction，HSPME)是固相微萃取技術的3種萃取模式(直接固相微萃取、膜保護固相微萃取和頂空固相微萃取)之一，是一種集吸附、濃縮、解吸、進樣功能于一體，無有機溶劑、環境友好、易于實現自動進樣的新型樣品前處理技術，是目前花香活體檢測的重要技術，可以收集到一定時間內單朵花釋放的全部香氣成分。氣相色譜法(Gas Chromatography，GC)和質譜(Mass Spectrum，MS)分別具有高分辨率、高靈敏度的特點，兩者聯用后可有效測定復雜揮發性物質成分。將HSPME與GC-MS技術聯用，能有效執行對樣品的萃取、分離、定性及定量分析的研究，目前該技術不僅在食品、化工及環境等領域被廣泛應用，在植物領域尤其是花香測定研究[10, 13-14]中也多采用該方式。為加快野扇花芳香成分的利用和野扇花在園林中的推廣，研究采用HSPME與GC-MS相結合方法進行野扇花香氣成分的分析，以期為野扇花的推廣利用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1植物材料試驗材料為野扇花盛花初期的花朵。花朵采自上海辰山植物園，選用人工種植的生長狀態基本一致的野扇花植株。采集日期為2017年3月中旬。

1.1.2儀器7890-5975型氣相色譜-質譜聯用儀(美國安捷倫公司)。

1.2研究方法

1.2.1樣品制備清晨露水褪去后采集長勢一致、剛剛盛開花朵裝入25 mL頂空采樣瓶中，重復4次。裝瓶后立即送回實驗室測定。插入50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取纖維頭，于40℃溫度下震蕩15 min，萃取30 min，震蕩速度250 r/min。解析時間4 min。

1.2.2GC-MS條件樣品用氣相色譜-質譜聯用儀進行分析。色譜柱為DB-wax (30.0 m× 250 μm× 0.25 μm)。進樣口溫度260℃，不分流進樣。載氣為氦氣(99.999%)，流量為1 mL/min。初始溫度為40℃，保持5 min，然后以5℃/min的速率升溫至250°C，保持5 min。離子源溫度為230℃；四極桿溫度為150℃。電子碰撞電離電壓70 eV，質譜全掃描范圍20～400。GC-MS循環時間57 min。

1.3數據處理

采用峰面積歸一化法確定不同成分的相對含量，通過保留時間和質譜數據與NIST2011質譜圖檢索系統比較進行成分鑒定。采用Excel 2007和SPSS進行相關的數據處理和分析。野扇花揮發性成分的色譜信息經NIST2011譜庫檢索和分析，同時排除前期的部分空氣和硅烷化雜質，計算各化合物成分的相對百分含量。以相對含量大于1%的主要揮發性物質總含量計為100%，計算各主要揮發性物質的比例。

2結果與分析

2.1野扇花主要揮發性物質的成分

經過氣相色譜分離后，得到總離子流色譜圖(圖1)，在其中發現32個峰。檢測出19種相對百分含量大于1%的化合物(表1)，占揮發性物質總峰面積的80.47%。其中，苯乙醇含量最高(22.94%)，正己烷次之(9.76%)，吲哚、乙醇、3-甲基呋喃、羅勒烯、丙酮和2,4-己二烯的相對百分含量分別為7.90%、6.13%、5.87%、3.95%、3.34%和3.23%，推測這8種揮發性物質是野扇花揮發性物質的主要組成成分。2-正丙基-1-庚醇、乙酸乙酯檢測出的相對百分含量也大于2%，其余8種揮發性物質即乙酸苯乙基酯、甲醇、庚醇、戊烷、戊基-環丙烷、丁酮、芳樟醇和甲苯的相對百分含量均在1%～2%。其中具有清香、果香香氣[15]的苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯和芳樟醇可能為野扇花的關鍵致香成分。

圖1野扇花香氣成分總離子流色譜圖

Fig.1 Total ion chromatogram of aromatic components inS.ruscifolia

表1野扇花揮發性物質中相對含量>1%的成分及相對含量

2.2野扇花主要揮發性物質的種類構成

從圖2看出，野扇花的主要揮發性物質(相對含量大于1%)可分為8類，包括烷烴類4種、烯烴類2種、芳香烴類1種、醇類6種、酮類2種、酯類2種、呋喃類1種和其他類1種。 醇類物質(6種)含量最多，相對含量為43.73%；烷烴類次之，相對含量為19.01%。由于醇類與烷烴類的不飽和度均為零，均屬飽和化合物，故飽和化合物的總含量為62.74%，明顯高于不飽和化合物的總含量。

圖2野扇花揮發性物質的種類及相對含量

Fig.2 Kind and relative content of volatile components inS.ruscifolia

3結論與討論

采用HSPME-GC-MS技術對野扇花主要揮發性成分進行測定，共檢測出19種相對含量大于1%的物質，其中苯乙醇、正己烷、吲哚、乙醇、3-甲基呋喃、羅勒烯為野扇花的主要揮發性物質成分。苯乙醇的相對含量為22.94%，遠高于其余揮發性物質，可能是野扇花最重要的致香成分。野扇花的揮發性物質成分與一些常見的芳香型花卉的揮發性物質成分組成有明顯的差別，桂花以β-紫羅酮和β-芳樟醇為主要揮發性物質成分和關鍵致香成分[8]，梔子花(Gardeniajasminoides)在開放過程中其揮發性物質成分主要為羅勒烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇丙酸酯和α-法呢烯[16]，淡香型百合揮發性物質中以2-乙基-1-己醇、乙苯和鄰二甲苯為主，濃香型百合則以β-羅勒烯和芳樟醇為主[11]。

野扇花中含量最高的揮發性物質為苯乙醇，而苯乙醇在很多芳香型花卉中的含量都較低或未檢測出，但在玫瑰揮發性物質成分中苯乙醇含量顯著高于其他物質，為玫瑰的主要香氣成分[9]。苯乙醇最初作為玫瑰花中特征性香氣化合物成分被發現[17]，由于其具有淡雅、持久的玫瑰花香而被廣泛應用于精油、食品、化妝品及煙草中。目前市場中的苯乙醇以化學合成為主，天然苯乙醇主要是在玫瑰花中提取，但玫瑰花產量有限且成本較高，導致目前市場上天然苯乙醇價格高昂，但相對于價格低廉的合成苯乙醇，人們更傾向于天然苯乙醇的感官舒適度和使用安全性[18]。近年來也報道了多個關于通過轉基因技術實現苯乙醇的微生物合成的研究。

L-苯丙氨酸是苯乙醇合成的重要前體[18-19]。L-苯丙氨酸在植物體內合成苯乙醇的路徑主要有3種，即苯乙醛-CYP79家族酶途徑、苯乙胺-芳香族氨基酸脫羧酶途徑及苯乙醛-芳香族氨基脫酸酶途徑(玫瑰花中苯乙醇就是通過該途徑合成的)。野扇花花瓣中檢測到苯乙醇的相對百分含量高達22.94%，全開期的玫瑰中苯乙醇在6月和7月的相對百分含量分別為16.41%和25.85%，半開期時分別為13.55%和22.87%[9]。同作為苯乙醇主要提取原料的玫瑰相比，野扇花的花朵更為繁密，且植株耐干旱、耐蔭、耐瘠薄，在我國西南石漠化地區生長良好[20]，是極有開發前景的苯乙醇提取原材料。關于環境及栽培條件對野扇花中苯乙醇含量的影響，以及野扇花中苯乙醇的分離和提純方法，還有待進一步分析。

近年來芳香保健園設計成為一大熱點，這種景觀營造對芳香植物的選擇有較高要求[21]。野扇花揮發性物質成分中苯乙醇、羅勒烯和芳樟醇等物質均證實具有藥理作用，其中羅勒烯單萜類化合物在預防和治療癌癥方面有一定的作用[22]，小鼠抗抑郁實驗也證明羅勒烯能有效減輕小鼠抑郁性狀[23]。芳樟醇物質具有鎮痛、鎮靜催眠、抗焦慮及抗腫瘤等諸多藥理活性[24]。苯乙醇作為玫瑰精油的兩大主要香氣成分之一，其清新、香甜的氣味有很好的鎮靜和安撫功效，同時具有消炎及抗菌作用[17]。關于野扇花在芳香保健園林中的應用目前未見報導，芳香植物以喜光性植物為主，而野扇花耐陰性強，因此，可將野扇花應用于芳香保健園建設，一方面可以提升保健園林的功效，另一方面，對于豐富芳香保健園的植物多樣性，也將發揮重要的作用。