鹿角杜鵑開花過程中揮發(fā)性成分的變化

楊華，宋緒忠，王秀云

（浙江省林業(yè)科學研究院，浙江 杭州 310023）

以觀花為主的觀賞植物，除了花的形態(tài)，花朵的香氣也是一個重要的經(jīng)濟性狀，如木犀Osmanthus fragrans、蠟梅Chimonanthus praecox、風信子Hyacinthus orientalis、水仙Narcissus tazettavar.chinensis等花卉，深受人們的喜愛，其主要原因就是它們具有適宜的香氣。這些香氣成分是植物的次生代謝產(chǎn)物，通過固相微萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用可有效檢測出各香氣成分，分析其具有特定香味的化學機理，該方法在許多觀賞植物的香氣成分分析中已予以應(yīng)用[1-5]。對杜鵑屬Rhododendron植物的花香研究也有少量報道，包括揮發(fā)油成分分析[6-7]和氣態(tài)揮發(fā)性成分分析[8-10]。

鹿角杜鵑Rhododendron latoucheae[11]，為杜鵑屬馬銀花亞屬Subgen.Azaleastrum常綠植物，分布在浙江、江西、福建、湖北、湖南、廣東、廣西、四川、貴州等省海拔500～2 000 m的雜灌木林內(nèi)[12-13]。鹿角杜鵑的花朵大，單朵花盛開時花徑可達8～10 cm，而且數(shù)量多、花色淡雅、有淡淡清香[13]，具有觀賞開發(fā)價值。然而，研究者對鹿角杜鵑的研究較少，目前，只包括生態(tài)學、生物學、栽培學[14-17]等方面的少量研究，對其開發(fā)利用報道少。本研究利用HS-SPME-GC-MS聯(lián)用儀，對鹿角杜鵑花朵開放過程中的揮發(fā)性成分進行檢測，了解其變化過程，為評價鹿角杜鵑花香特性提供科學數(shù)據(jù)，也為拓展其園林應(yīng)用前景提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料來源于浙江省林業(yè)科學研究院苗圃（30°13′09″ N，120°01′26″ E），位于杭州市西湖區(qū)，種植于露天黃壤土上。2020年，在鹿角杜鵑陸續(xù)開花后，在8:30—9:00，采集處在不同開放時期的同一株鹿角杜鵑上的花各1朵，立刻密封于15 mL的采樣瓶中進行后續(xù)測試，同一開放程度花朵采集3株樹齡相近的花朵。樣品采集為4個開放期的花朵，分別為花蕾期（花朵的苞片基本打開，花瓣未打開的狀態(tài)，4月12日）、半開放期（花瓣略微打開的狀態(tài)，4月13日）、盛開期（花瓣完全打開的當天，4月14日）、凋落期（花瓣完全開放3 d以上，4月15日）花朵。

1.2 實驗方法

1.2.1 頂空固相微萃取 試驗方法參照楊華等[10]方法，頂空萃取時間為35 min。

1.2.2 氣相色譜質(zhì)譜分析 試驗方法參照楊華等[10]方法。根據(jù)各總離子流圖分離出的各組分提取質(zhì)譜圖，經(jīng)質(zhì)譜NIST譜庫檢索，在各保留時間（retention time，RT）人工分析鑒定出鹿角杜鵑花朵在4個開放期的揮發(fā)性成分，并求平均值獲得最后的分析數(shù)據(jù)，揮發(fā)性成分占色譜總餾出峰面積的100%，根據(jù)氣相色譜處理系統(tǒng)，以面積歸一化法測得各組分相對質(zhì)量分數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同開花時期花朵揮發(fā)性成分種類及相對質(zhì)量分數(shù)

利用HS-SPME-GC-MS聯(lián)用儀檢測鹿角杜鵑花朵4個開放期的揮發(fā)性成分，得到各自的總離子流圖（圖1）。由圖1可知，揮發(fā)性成分的出峰時間主要集中在8～20 min之間，到了盛花期，圖中的峰有所增加。

圖1 鹿角杜鵑花朵4個開放期揮發(fā)性成分的總離子流色譜Figure 1 Total ion chromatogram of volatile components from R.latoucheae flowers at 4 phases

在鹿角杜鵑花朵開放的整個過程中共檢測出37種化合物（表1），全過程揮發(fā)性成分種類數(shù)量呈升高－降低的變化趨勢。盛花期花朵的揮發(fā)性成分的種類最多，有26種；花蕾期和半開放期花朵的揮發(fā)性成分的種類最少，都只有18種。有14種化合物只在其中一個開花期中出現(xiàn)，有10種化合物在每個開花期中都有出現(xiàn)。

表1 鹿角杜鵑花朵不同開放期各揮發(fā)性化學成分的相對質(zhì)量分數(shù)Talbe 1 Relative mass fraction of volatile components from R.latoucheae flowers at 4 phases

表1（續(xù)）

對鹿角杜鵑花朵的揮發(fā)性成分進行歸類（表2），在整個花朵開放過程中，揮發(fā)性成分可歸為6類化合物，種類最多的化合物為烯烴類化合物（16種），占總化合物數(shù)量的43.24%；其次是芳香烴類化合物（9種），占總化合物數(shù)量的24.32%；醚類化合物和醛類化合物最少，分別只有2種，占總化合物數(shù)量的5.41%。

表2 不同種類揮發(fā)性成分的相對質(zhì)量分數(shù)Table 2 Relative mass fraction of different types of volatile components

2.2 不同開花時期花朵揮發(fā)性成分的變化規(guī)律

從表1可知，在花朵3個以上開放期中出現(xiàn)的部分化合物在整個開放過程中表現(xiàn)出一定的變化規(guī)律，主要有3類：（1）含量先降低再升高的化合物：羅勒烯、反式石竹烯、α-石竹烯、（1α,4aα,8aα）-1,2,3,4,4a,5,6,8a-八氫-7-甲基-4-亞甲基-1-（1-甲乙基）-萘4種；（2）含量不斷降低的化合物：苯甲酸甲酯、鄰苯二甲醚、α-蓽澄茄油烯、（+）-雙環(huán)倍半水芹烯、1-甲基-5-亞甲基-8（1-甲基乙基）-1,6-環(huán)癸二烯-s-（E,E）、（1α,4aα,8aα）-1,2,4a,5,6,8a-六氫-4,7-二甲基-1-（1-甲乙基）萘、（1S-cis）-1,2,3,5,6,8a-六氫-4,7-二甲基-1-（1-甲乙基）萘、（1S-cis）-1,2,3,4-四氫-1,6-二甲基-4-（1-甲乙基）萘、1,2,3,4,4a,7-六氫-1,6-二甲基-4-（1-甲乙基）萘、α-二去氫菖蒲烯10種；（3）含量先升高再降低的化合物：可巴烯、白菖烯、（1S-1α,4aβ,8aα）-1,2,4a,5,6,8a-六氫-4,7-二甲基-1-（1-甲乙基）萘3種。

從表2可知，花朵不同開放時期中，芳香烴類、醇類、酯類化合物含量呈逐漸降低的變化趨勢，烯烴類化合物含量呈先降低再升高的變化趨勢。花蕾期、半開放期、盛開期、凋落期4個花期花朵的揮發(fā)性成分都以烯烴類化合物為主，分別占總化合物數(shù)量的71.32%、61.60%、51.02%、84.85%，其中羅勒烯和反式石竹烯是含量居前二位的化合物，是鹿角杜鵑主要花香揮發(fā)性成分。花蕾期花朵的揮發(fā)性成分以羅勒烯和反式石竹烯含量居前，分別占總化合物數(shù)量的27.09%和29.57%；半開放期花朵的揮發(fā)性成分以4-乙基苯甲酰胺和反式石竹烯含量居前，分別占總化合物數(shù)量的29.62%和27.45%；盛花期花朵的揮發(fā)性成分以芳樟醇和反式石竹烯含量居前，分別占總化合物數(shù)量的23.76%和23.86%；凋落期花朵的揮發(fā)性成分以羅勒烯和反式石竹烯含量居前，分別占總化合物數(shù)量的36.69%和35.80%。

3 結(jié)論與討論

在整個鹿角杜鵑花朵開放過程中，共檢測出37種揮發(fā)性成分，其中以烯烴類化合物種類最多，在不同開放階段也占據(jù)了重要的比重，說明它是鹿角杜鵑揮發(fā)性成分中主要的一類化合物。與其它含有香氣的觀賞植物相比，鹿角杜鵑花香揮發(fā)性成分的種類偏少，如紫薇Lagerstroemia indica品種‘香雪云’花朵在4個開花期可檢測出80種揮發(fā)性成分[18]。與同屬不同組的馬銀花R.ovatum花朵揮發(fā)性成分57種[10]相比，其種類也偏少，但與同屬同組的刺毛杜鵑R.championae[9]相比，其種類略多一些，刺毛杜鵑花朵揮發(fā)性成分只檢測出23種化合物。

在鹿角杜鵑花朵開放的整個過程中，羅勒烯、α-蓽澄茄油烯、可巴烯、反式石竹烯、α-石竹烯、（1α,4a α,8aα）-1,2,3,4,4a,5,6,8a-八氫-7-甲基-4-亞甲基-1-（1-甲乙基）-萘、1-甲基-5-亞甲基-8（1-甲基乙基）-1,6-環(huán)癸二烯-s-（E,E）、（1α,4aα,8aα）-1,2,4a,5,6,8a-六氫-4,7-二甲基-1-（1-甲乙基）萘、（1S-cis）-1,2,3,5,6,8a-六氫-4,7-二甲基-1-（1-甲乙基）萘、（1S-cis）-1,2,3,4-四氫-1,6-二甲基-4-（1-甲乙基）萘10種化合物在整個開放過程中一直存在，其中羅勒烯和反式石竹烯是含量一直保持最高的2個化合物，是鹿角杜鵑花朵的特征香氣成分。羅勒烯可以由芳樟醇反應(yīng)轉(zhuǎn)化而來，芳樟醇在盛花期時存在，到凋謝期則消失了，就是可能轉(zhuǎn)化為羅勒烯，使得凋謝期的羅勒烯達到了最高值，占36.69%。這與刺毛杜鵑花期時的主要揮發(fā)性成分相同[9]。鹿角杜鵑和刺毛杜鵑在分類上，同屬同亞屬同組[12]，在親緣關(guān)系上比較接近，因此具有相似的主要揮發(fā)性成分可能性很高。羅勒烯是一類具有草香、花香并伴有橙花油氣息的化合物，含有這類香氣的植物受到人們的喜愛，如樟Cinnamomum camphora[19]、山荊子Malus baccata[2]等。反式石竹烯又稱β-石竹烯、石竹烯，具有許多生物活性，可以作為香味劑，同時具有局麻、抗炎、驅(qū)除蚊蟲、抗焦慮和抑郁、鎮(zhèn)咳和祛痰、鎮(zhèn)痛和抗炎、細胞毒性等特性。石竹烯也是其它觀賞植物的特征香氣成分，如2種石斛蘭品種DendrobiumGreen Lantern和DendrobiumSpider Lily[20]。其它成分在不同過程中發(fā)生消失的情況，這是因為花朵從開始開放到最后凋落，其釋放的揮發(fā)性成分經(jīng)過脫氫、脫氧、催化、降解等一系列反應(yīng)，積累或生成新的化合物參與代謝，從而引起揮發(fā)性成分的種類及相對含量發(fā)生變化[21]。

在3個以上開花期中出現(xiàn)的部分化合物在整個花朵開放過程中表現(xiàn)出一定的變化規(guī)律，主要包括含量先降低再升高、不斷降低、先升高再降低這3類，其中不斷降低的化合物種類最多。鹿角杜鵑花朵的主要花香成分羅勒烯和反式石竹烯屬于先降低再升高的變化規(guī)律，它們是在凋落期時的含量達到了高峰，可能是為了在最后的開花階段保持較高的香氣，以吸引昆蟲進行最后的授粉，保證能自然繁殖，維持一定的種群規(guī)模。

通過對鹿角杜鵑花朵開放的整個過程所含的花香成分檢測，可以看出各成分無對人不利的情況，主要的特征香氣成分給人舒適的感覺，同時，鹿角杜鵑具有一定的耐熱性[22]，適合在庭院、公園中應(yīng)用，促使鄉(xiāng)土植物鹿角杜鵑走進人們的視野。