4种香花型石斛花朵挥发性成分GC-MS分析

曹 桦，许 凤，陆 琳，姬语潞，陈 翔，张宝琼，李 涵

（1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，昆明 650205；2福建省林业科技试验中心，福建南靖 363600；3云南农业大学热带作物学院，云南普洱 665000）

0 引言

石斛属(Dendrobium)是兰科(Orchidaceae)中较大的属之一，与蝴蝶兰、文心兰、卡特兰并称为世界四大观赏洋兰，主要应用在切花、盆花方面。全世界的石斛资源非常丰富，有1500余种[1]，中国分布有81个原生种（变种），主要分布于秦岭、淮河以南的各省区，以云南省分布最多，共63种。Kaise等[2]对140个石斛属植物进行调查，发现一半左右的石斛具有花果香和草本香。香气是石斛兰观赏价值的重要性状之一，目前石斛属香气资源还没得到很好的开发应用，栽培石斛兰具香气的品种也不多[3]，选育出香气俱佳的品种是石斛兰育种的趋势之一。

国外对石斛属植物花的香气成分研究报道主要集中在对麝香石斛(D.parishii)、檀香石斛(D.anosmum)、长梳石斛(D.brymerianum)、细茎石斛(D.moniliforme)和黑毛石斛(D.willia-msonii)等花精油主要成分方面[4]。国内报道了利用有机溶剂或水蒸气蒸馏法提取铁皮石斛(D.catenatum)、细茎石斛(D.moniliforme)、鼓槌石斛(D.chrysotoxum)、叠鞘石斛(D.denneanum)、球花石斛(D.thyrsiflorum)、金钗石斛(D.nobile)等药用石斛花朵的挥发油[5-8]。鲜花的挥发性成分能真实地反映植物的花香，不同产地、不同栽培方式对石斛花朵挥发性成分影响很大。云南是石斛的主要产地，云南省原生地的石斛属芳香挥发性成分研究却少有报道。本研究采用SPME/GC-MS技术对云南4种香花型石斛原生种鲜花花朵的挥发性成分进行分析、鉴定，旨在评价和筛选有价值的石斛芳香种质资源，为培育香型石斛兰品种和后期产品开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

4种带香味的石斛属盛开期花朵，包括兜唇石斛(D.aphyllum)、金钗石斛(D.nobile)、铁皮石斛(D.candidum)和美花石斛(D.loddigesii)，采自云南省农业科学院花卉研究所兰花资源圃。

1.2 方法

1.2.1 香气采集 每种材料选5株作为采集对象。于晴天10:00—11:00采样后置于玻璃瓶中，采用固相微萃取法，室温下，65 μm PDMS/DVB萃取头萃取50 min进样。

1.2.2 GC-MS条件

（1）GC条件：将样品依次放在GC/MS进样室中，起始温度40℃，程序升温3℃/min至80℃，再5℃/min升温至280℃，保持10 min；柱流量1.0 mL/min；进样口温度250℃；柱前压100 kPa；分流比5:1；载气为高纯氦气。

（2）MS条件：电离方式EI，电子能量70 eV，传输线温度250℃，离子源温度230℃，四极杆温度150℃，扫描质量范围35～500 amu。GC/MS气相-质谱联用仪是美国AgilentTechnologies公司HP6890GC/5973MS。采用wiley7n.l和NIST98.L标准谱库对香气成分进行检索，结合保留时间计算化合物的保留指数(Kovàts retention indices)定性。依据总离子流各色谱峰平均峰面积，并通过面积归一化法，计算各组分的相对百分含量进行定量分析。

2 结果与分析

2.1 石斛花朵主要挥发性成分组成

4种石斛盛花期挥发性成分的总离子流图见图1。经GC/MS分析，鉴定出兜唇石斛挥发性化合物成分30种，相对含量为98%；金钗石斛挥发性化合物成分31种，相对含量为97.25%；铁皮石斛挥发性化合物成分31种，相对含量为98.6%；美花石斛挥发性化合物成分20种，相对含量为99.7%。不同种类石斛花朵主要挥发性成分组成不同（图2）。兜唇石斛、金钗石斛、铁皮石斛主要以萜烯类化合物为主，其相对含量分别为51.19%、75.32%、70.90%；美花石斛主要以酯类化合物为主，其相对含量为88.44%。

图1 4种石斛挥发性成分的GC/MS总离子流图

图2 4种石斛属植物花朵主要挥发性成分组成

2.2 石斛鲜花花朵主要挥发性成分比较

由表1可知，兜唇石斛鉴定出30种挥发性成分，其中乙酸异辛酯相对含量最高(45.86%)，其次为萜烯类化合物反式-α-罗勒烯(37.3%)，其余百分含量在1%以上的挥发性成分有姜烯、α-律草烯、β-倍半水芹烯、α-柏木烯和正辛醇等5种，总相对含量为10.14%。金钗石斛鉴定出31种挥发性成分，其中β-石竹烯相对含量最高(20.7%)，其余百分含量在1%以上的挥发性成分有水杨酸己酯、愈创木烯、环苜蓿烯、β-广藿香烯、古芸烯、α-蒎烯、α-布黎烯、β-瑟林烯、芳樟醇、正辛醇等16种，总相对含量达70.86%。铁皮石斛鉴定出31种挥发性成分，其中α-蒎烯相对含量最高(31.49%)，其次为柠檬烯和桉叶油醇，其相对含量分别为14.6%和13.6%，其余百分含量在1%以上的挥发性成分有月桂烯、桧烯、反式-α-罗勒烯、α-松油醇等10种，总相对含量为32.09%。美花石斛共鉴定出20种挥发性成分，其中乙酸异辛酯相对含量最高(83.21%)，其余百分含量在1%以上的挥发性成分有反式-α-罗勒烯、正辛醇、芳樟醇、丁香酚等6种，其总相对含量为13.12%，

表1 4种石斛花朵主要挥发性成分及相对含量

续表1

续表1

通过GC/MS，4种石斛花朵共鉴定出挥发性成分80种。其中4种石斛共有的成分为反式-α-罗勒烯和月桂烯。共有5种挥发性成分存在于3种石斛中，其中正辛醇和α-律草烯为兜唇石斛、金钗石斛和美花石斛共有成分，芳樟醇和2,6-二叔丁基对甲酚为金钗石斛、铁皮石斛和美花石斛共有成分，β-石竹烯为兜唇石斛、金钗石斛和铁皮石斛共有成分。共有16种挥发性成分存在于2种石斛中，乙酸异辛酯为兜唇石斛和美花石斛的主要挥发性成分；在兜唇石斛和金钗石斛中检测出含量较低含氮化合物吲哚，相对含量分别为0.06%和0.18%。4种石斛均含有特有的挥发性成分。兜唇石斛特有挥发性化合物共13种，主要为酯类、酮类和萜烯类化合物。金钗石斛特有挥发性化合物共13种，主要为醇类化合物为橙花叔醇、酮类化合物胡椒基甲基酮、萜烯类和芳香类。铁皮石斛特有的挥发性化合物最多，共有21种，主要为酯类、醇类化合物桉叶油醇和α-松油醇、醛类、萜烯和烷烃。美花石斛特有挥发性化合物共10种，主要为酯类化合物、醇类化合物、酮类化合物等。

3 结论与讨论

花香是由植物花朵内所有挥发性香味组分共同作用形成的，具有吸引昆虫传粉和防御的功能[8]。鲜花的香气成分常用萃取法或水蒸气蒸馏法提取[2]。利用有机溶剂萃取以及水蒸汽蒸馏法，高温会破坏植物结构，导致挥发物的分解或流失，同时pH条件会改变花朵中原有的挥发物成分[9]。新鲜花朵的顶空固相微萃取方法测得香味化合物含量偏多，能有效减少成分损失，使结果接近于植株的真实状态[10]。各挥发性成分对花香的贡献除受化合物相对含量影响外，即具有较高相对含量的化合物可作为花的特征香气[11-12]，也由该种成分的香气阈值决定[13]，据报道萜烯类和酯类的香气阈值较低[14-15]。

前人利用溶剂对铁皮石斛、细茎石斛、球花石斛、金钗石斛、美花石斛等石斛花朵挥发油进行提取并进行GC-MS分析[16-20]，测得其挥发性成分主要含有萜烯类、醛类和脂肪酸类等化合物。采用SPME/GC-MS相结合技术，王元成等[21]确定了浓香型翅梗石斛和细叶石斛新鲜花朵的特征性挥发成分为罗勒烯、β-石竹烯和d-柠檬烯，细叶石斛花的特征香气成分为罗勒烯、β-石竹烯、芳樟醇。杨晓蓓等[22]从流苏石斛花中检测出23种香气成分，其主成分为α-蒎烯(45.06%)和β-蒎烯(23.22%)。李崇晖等[23]对4种石斛属植物花朵挥发性成分进行了分析，发现不同石斛花朵挥发性成分的组成和含量差异明显，鼓槌石斛和细叶石斛的主要香气成分是3-蒈烯，罗河石斛的主要香气成分是水杨酸甲酯，密花石斛花朵主要挥发性成分是2-亚甲基-4,8,8-三甲基-4-乙烯基-双环[5.2.0]壬烷。丁灵等[24]对7种秋石斛品种的花朵挥发性成分进行研究，发现不同品种挥发性成分的组成和含量明显不同，5种具香气的秋石斛花朵所含挥发性成分绝大部分都是萜烯类化合物，主要包括3-蒈烯、芳樟醇、α-可巴烯和α-法尼烯，2种不具香气的秋石斛品种主要挥发性成分为胡莫柳酯和异丁子香酚。

本研究采用SPME/GC-MS技术，从兜唇石斛、金钗石斛、铁皮石斛和美花石斛4种带香味的石斛属石斛组花朵中鉴定出80种化合物，以萜烯类、酯类和醇类为主，4种石斛所共有的挥发性成分为反式-α-罗勒烯和月桂烯。乙酸异辛酯香气阈值为12 μg/kg[25]，具有水果香味，是兜唇石斛和美花石斛的主要挥发性成分和赋香性成分，对鼓槌石斛的花香也具有一定的贡献[26]。萜烯类化合物反式-α-罗勒烯有花香、草香并伴有橙花油气息，有很强的甜香味[27]，相对含量次之，是兜唇石斛和美花石斛的次要赋香性成分，同时也是翅梗石斛和细叶石斛的主要赋香成分[21]；β-石竹烯具有丁香花香味，为双环倍半萜型化合物，具有平喘、祛痰、抗炎作用[28]，是金钗石斛的主要赋香成分，此外，愈创木烯、(+)-环苜蓿烯、水杨酸己酯、正辛醇等对花香也有一定的贡献。铁皮石斛花朵中的主要成分及赋香成分为具有松脂气味的α-蒎烯，柠檬烯和桉叶油醇香气阈值分别为10 μg/kg和1 μg/kg，对花香也有一定的贡献，同时，桉叶油醇具有杀菌作用，为铁皮石斛特有成分之一。

本研究表明不同种类的石斛花朵挥发性成分不同，主要成分的组成和相对含量也有较大差别。笔者对云南省4种原生地香花型石斛的挥发性成分进行了初步研究，但关于云南其他香花型石斛的挥发性成分的种类及应用内标对挥发性成分的定量分析，并未做相应的研究，因此，在后续研究中应当对云南整个石斛资源的花朵挥发性成分做出系统分析，在此基础上对主要挥发性成分进行分析和鉴定，为挖掘云南石斛属香气基因资源、培育香型石斛兰品种和开发兰花精油产品提供理论基础。