4种石斛属花朵挥发性成分GC-MS分析.pdf
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1、山西农业科学 2023,51(11):1273-1282Journal of Shanxi Agricultural Sciences4种石斛属花朵挥发性成分 GC-MS分析张钰莹 1,许凤 2,曹桦 2,赵瑞晶 1,李涵 2,李东徽 1(1.云南农业大学 园林园艺学院,云南 昆明 650201;2.云南省农业科学院 花卉研究所/国家观赏园艺工程技术研究中心,云南 昆明 650205)摘要:为了探索石斛属花朵挥发性成分的释放特征,筛选有价值的石斛兰种质资源,为石斛属香花型品种选育提供一定的理论依据,试验以石斛属的报春石斛、美花石斛、麝香石斛和红龙石斛为材料,通过固相微萃取(SPME)结合GC-
2、MS技术对4种香花型石斛盛花期花朵的挥发性成分及其相对含量进行测定。结果表明,在4种石斛盛花期花朵中共鉴别出 72种挥发性成分,且其挥发性成分的组成和含量存在显著差异;其中,报春石斛的主要挥发性成分为正丙基环戊烷(7.65 g/g),其次为乙酸苄酯(1.68 g/g);美花石斛的挥发性成分中环辛烷的含量最高(124.52 g/g),其次为(+)-3-蒈烯(2.39 g/g);麝香石斛的主要挥发性成分为 2-十五烷酮(51.47 g/g),其次为 2-十三烷酮(1.69 g/g);红龙石斛的主要挥发性成分为 2-十五烷酮(11.77 g/g),次要挥发性成分为 2-十三烷酮(1.79 g/g)。
3、关键词:石斛属;盛花期花朵;SPME;GC-MS;挥发性成分中图分类号:R284.1 文献标识码:A 文章编号:10022481(2023)11127310GC-MS Analysis of Volatile Components of Four Dendrobium FlowersZHANG Yuying1,XU Feng2,CAO Hua2,ZHAO Ruijing1,LI Han2,LI Donghui1(1.College of Horticulture and Landscape,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China;
4、2.Institute of Flower,Yunnan Academy of Agricultural Sciences/National Research Center for Ornamental Horticulture Engineering,Kunming 650205,China)Abstract:In order to explore the release characteristics of volatile components of flowers of Dendrobium,screen valuable germplasm resources of the Dend
5、robium orchids,and provide a theoretical basis for the breeding for fragrant flower varieties of Dendrobium,in this study,using Dendrobium primulinum,Dendrobium loddigesii,Dendrobium parishii,and Dendrobium Red Dragon as materials,the volatile components and their relative contents in the flowers of
6、 four types of fragrant Dendrobium were determined by solid-phase microextraction(SPME)combined with GC-MS.The results showed that 72 volatile components were identified in the flowers of 4 species of Dendrobium in full flowering stage,the composition and content of the volatile components were sign
7、ificantly different.The main volatile components of D.primulinum was Propylcyclopentane(7.65 g/g)followed by Benzyl acetate(1.68 g/g).The content of Cyclooctane in the volatile components of D.primulinum was the highest(124.52 g/g),followed by(+)-3-Carene(2.39 g/g).The main and secondary volatile co
8、mponents of D.parishii and D.Red Dragon were the same,they were 2-Pentadecanone(51.47 g/g,11.77 g/g)and 2-Tridecanone(1.69 g/g,1.79 g/g).Key words:Dendrobium;flowers in full flowering stage;SPME;GC-MS;volatile components石斛属(Dendrobium)为兰科植物的第二大属,与卡特兰属(Cattleya)、蝴蝶兰属(Phalaenopsis)和文心兰属(Oncidium)并称为世界
9、四大观赏洋兰1,在全世界约有 1 500个原生种2,我国有 81个种,云南省有 58个种,居全国第一3。花香作为一种重要的观赏性状,不仅可以有效增强植物的观赏特性,还可吸引昆虫,保证繁殖的成功,其正在成为一种重要的观赏性评价指标4。doidoi:10.3969/j.issn.1002-2481.2023.11.06收稿日期:2023-02-12基金项目:云南省科技厅科技人才与平台计划(202005AD160014);云南省绿色食品牌项目(530000210000000013742);云南省科技基础研究专项(202101BC070002);云南省重大科技专项(202002AA100007)作者简
10、介:张钰莹(1996-),女,河北保定人,在读硕士,研究方向:兰属和石斛属植物新品种选育和繁育。通信作者:李东徽(1978-),男,云南昆明人,副教授,硕士,主要从事风景园林规划设计工作。李涵(1979-),女,云南昆明人,研究员,博士,主要从事兰花种质资源创新研究工作。1273山西农业科学 2023 年第 51 卷第 11 期捕获芳香化合物的方法不同获得的挥发性物质存在一定的差异性,目前获取花朵中挥发性物质的方法包括水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、同时蒸馏萃取法、固相微萃取法等 5。然而有研究发现,通过高温和不同 pH 条件萃取处理可能会改变花中原始挥发性成分6,固相微萃取作为一种有效的静态顶空采
11、样方法,可富集和分离其他一些分析方法可能无法检测到的低阈值香气成分,能够通过快速简单和无溶剂的方式产生高浓度的提取物,减少植物化合物的分解,最大限度地降低了酶活性,减少成分的损失,已被广泛用于检测植物和食品中挥发性成分7-8。植物花香成分及其生物合成过程极其复杂,不同品种石斛花挥发性成分存在显著差异。FLATH等9和 JULSRIGIVAL 等10从檀香石斛中鉴别出25 种挥发性成分,主要挥发性成分为甲基酮和 2-烷基乙酸酯,麝香石斛花的主要芳香化合物为 2-十五烷酮。李崇晖等11研究发现,鼓槌石斛与细叶石斛的主要香味物质均为 3-蒈烯,罗河石斛的主要香味组分为水杨酸甲酯,2-亚甲基-4,8,
12、8-三甲基-4-乙烯基-双环5.2.0壬烷被鉴定为密花石斛的主要挥发性成分。夏科等12研究发现,萜烯类为鼓槌石斛、细叶石斛、流苏石斛、翅萼石斛、翅梗石斛和春石斛的主要赋香成分。王元成等13-14研究发现,肿节石斛、棒节石斛和翅梗石斛的主要香气组分以烯类化合物为主,玫瑰石斛的主要香气成分以烯类和烷类化合物为主,报春石斛挥发性成分以酯类为主,主要成分为醋酸辛酯,细叶石斛的特征香气成分为罗勒烯、-石竹烯和芳樟醇。仇硕等15研究发现,烯类物质是影响细茎石斛花香的重要化合物,主要挥发性成分为(1R)-(+)-蒎烯。丁灵等16测定了秋石斛 5个具香气的品种,结果发现,5种具香气的秋石斛花朵所含挥发性成分绝
13、大部分都是萜烯类,主要赋香成分为 3-蒈烯、芳樟醇、-可巴烯和-法尼烯。本研究选取云南石斛属的 4种石斛,采用固相微 萃 取-气 相 色 谱-质 谱 联 合 技 术(SPME-GC-MS)进行挥发性成分分析,比较 4种石斛挥发性成分的共性和特异性,确定影响其气味的主要挥发性成分,筛选有价值的香花型石斛资源,为香花型石斛育种提供一定的参考。1 材料和方法1.1材料供试 4种带香味的石斛属盛花期花朵,包括报春石斛(Dendrobium primulinum)、美花石斛(Dendrobium loddigesii)、麝 香 石 斛(Dendrobium parishii)和红龙石斛(Dendrobi
14、um.Red Dragon)(图1),均采自云南省农业科学院花卉研究所澄江兰花资源圃。1.2仪器手动固相微萃取进样器(美国 Supelco 公司),65 m PDMS/DVB 萃取头(美国 Supelco 公司),7890B-5977A 气 相 色 谱-质 谱 仪 GC-MS(美 国Agilent公司),BG25 干式恒温器(杭州朗基科学仪器有限公司)。1.3方法1.3.1GC-MS检测将SPME萃取头插入GC-MS进样口,250 老化处理 52 min,选择生长和开花正常的植株作为采集对象,盛花期花朵大花采 2 朵,小花采 3 朵,称质量,整朵放入 50 mL 广口锥形瓶底部,重复 3次,加
15、入 2 L 0.1%(4.325 g/L)癸酸乙酯为内标,将萃取头插入锥形瓶中下部,瓶口用封口膜密封,35 恒温萃取 30 min。萃取完成后,取出萃取头,插入 GC-MS 进样口,解析 30 s后,进样分析。色谱条件:色谱柱为 HP-5MS 石英毛细管色谱柱(30 m0.25 mm0.25 m);升温程序:初始温度为 40,接着再以 3/min 升温至 80,继图 14种石斛盛花期花部特征Fig.1Floral characteristics diagram of four Dendrobium species in full flowering stage1274张钰莹等:4种石斛属花朵挥
16、发性成分 GC-MS分析续以 5/min 升温至 250,最后再以 250 维持5 min。载气为 99.99%的高纯度氦气,隔垫吹扫流量为 3.00 mL/min;总流量为 9.00 mL/min;柱前压50 kPa,分流比 10 1;3 min溶剂延迟。质谱条件:采用 EI 离子源,MS 离子源温度230,MS 四级杆温度 150,传输线温度 250,电子能量 70 eV,数据采集模式:标准扫描,质量扫描范围为 m/z 35450;柱压 50 kPa。1.3.2花香成分定性与定量分析按照 GC-MS总离子流色谱图,分析各个峰所对应的质谱图,将获 得 的 质 谱 数 据,用 MSD Chem
17、Station Data Analysis F.01.03 版本软件,与 NIST14.L 所给出的标准物质谱图库进行比对,得出挥发性化合物组分种类,根据离子流峰面积归一化法,计算总挥发物中各组分的相对含量。以癸酸乙酯为内标,根据挥发物与内标的峰面积对比,计算组分含量。组 分 含 量(g/g)=(组 分 峰 面 积/内 标 峰 面积内标的密度内标的体积)/样品质量(1)1.4数据分析试验采用 SPSS 26.0 软件进行单因素方差分析,采用 GraphPad软件绘制 4种石斛成分差异分析柱形图。2 结果与分析2.1不同石斛盛花期花朵挥发性成分比较由图 2 可知,采用 GC-MS 方法,对 4
18、种香花石斛盛花期花朵的挥发性成分进行分析测定,得到挥发性物质的离子流峰图,共鉴定出 72种化合物,分别 占 各 总 挥 发 性 成 分 的 98.14%(报 春 石 斛)、99.47%(美花石斛)、99.02%(麝香石斛)、99.70%(红龙石斛)。从表 1可以看出,石斛的种类不同,其挥发性成分亦不相同,其挥发性成分总含量从大到小依次为美花石斛麝香石斛红龙石斛报春石斛,美花石斛相对总含量高达 136.07 g/g,是麝香石斛的图 24种石斛盛花期花朵挥发性成分的 GC-MS总离子流Fig.2GC-MS total ion flow diagram of volatile components
19、in flowers of four Dendrobium species in full flowering stage1275山西农业科学 2023 年第 51 卷第 11 期2.5倍、红龙石斛的 7.6倍、报春石斛的 11.4倍。表 1 4种石斛属植物花朵的主要挥发性成分及其含量变化Tab.1 Main volatile components and content changes of flowers of four of Dendrobium species123456789101112131415161718192021合计Total22232425合计Total2627合计Tot
20、al2829合计Total30313233343536374.466.457.748.0811.6111.9116.2018.0619.7319.8621.1222.2922.7724.9525.0125.5027.8033.9034.2834.9136.3412.5614.4624.9436.4213.1436.2324.0728.168.379.1810.1210.8612.4613.4413.4713.84酯类乙酸丁酯乙酸-2-甲基丁酯乙酸戊酯2-甲基丁-2-烯-1-基乙酸酯乙酸叶醇酯乙酸正己酯乙酸庚酯乙酸苄酯醋酸辛酯1,4-丁二醇二乙酸酯乙酸苯乙酯(Z)-3-壬烯-1-醇乙酸酯乙酸正壬
21、酯丁酸辛酯(Z)-癸-4-烯基碳酸乙酯乙酸癸酯惕各酸苄酯苯甲酸苄酯苯甲酸辛酯(E)-9-十四碳烯-1-醇乙酸酯水杨酸异辛酯醇类桉叶油醇正辛醇(Z)-4-Decen-1-ol,methyl ether油醇醛类苯乙醛(Z)-9-十四碳烯醛酚类丁香酚2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚烯类蒎烯2,4丁二烯-蒎烯月桂烯d-柠檬烯罗勒烯(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯-松油烯000123-86-4000624-41-9000628-63-7033425-30-8003681-71-8000142-92-7000112-06-1000140-11-4000112-14-1000628-67-100
22、0103-45-7013049-88-2000143-13-5000110-39-41000373-79-1000112-17-4037526-88-8000120-51-4000094-50-8023192-82-7000118-60-5000470-82-6000111-87-51000333-84-8000143-28-2000122-78-1053939-27-8000097-53-0000128-37-0007785-70-8036262-09-6018172-67-3000123-35-3005989-27-5013877-91-3003338-55-4000099-85-40.0
23、60.020.020.010.020.000.030.020.960.270.380.090.130.041.680.30-0.040.010.030.010.150.040.200.02-0.130.010.240.04-0.020.01-0.390.232.800.020.000.060.020.120.02-0.200.020.01-0.02-0.000.110.040.010.000.010.000.030.010.060.020.010.01-0.010.01-0.110.03-0.830.21-0.350.050.240.021.420.82-1.590.33-1.271.33-0
24、.590.286.4-0.200.09-0.20-0.000.250.120.070.010.32-0.080.03-1.230.45-0.09 0.06-0.110.100.20-0.00-0.00-0.00-0.150.030.150.07-0.050.06-0.35-0.750.340.75-0.040.010.04-0.00-序号No.保留时间/minRetentiontime化合物CompoundCAS号CAS number成分含量/(g/g)Component contentD.primulinumD.loddigesiiD.parishiiD.Red Dragon1276张钰莹等
25、:4种石斛属花朵挥发性成分 GC-MS分析38394041424344454647484950合计Total5152535455565758合计Total5960616263646566676869合计Total70合计Total7172合计Total15.6324.7224.8025.8026.2126.6927.3227.4128.1328.2328.5832.1535.1714.1315.3622.2626.2727.4927.7032.4436.664.7010.7511.4617.9619.2919.6319.7619.7725.0725.2226.4823.9318.5837.80
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