‘单县玫瑰’不同开放阶段花香特性分析

孙亚如,陈丹凌,翟玉珍,王超,董雨涵,焦鑫,王文莉*



‘单县玫瑰’不同开放阶段花香特性分析

孙亚如1,陈丹凌2,翟玉珍3,王超1,董雨涵4,焦鑫1,王文莉1*

1. 山东农业大学园艺科学与工程学院, 作物生物学国家重点实验室，山东 泰安 271018 2. 山东农业大学食品科学与工程学院, 山东 泰安 271018 3. 山东单县园艺场, 山东 单县 274300 4. 中国农业大学园艺学院, 北京 100193

以山东地方特色玫瑰品种‘单县玫瑰’（‘Shanxian Meigui’）和‘丰花玫瑰’（‘Fenghua Meigui’）（对照）不同开放阶段的花瓣为试材，采用顶空固相微萃取和气相色谱—质谱联用（SPME–GC–MS）技术检测其鲜花芳香成分。结果表明，‘单县玫瑰’鲜花三个开放阶段共检出50种挥发性成分，主要类别有醇类、酮类、酚类和酯类化合物，醇类化合物在挥发性物质总量中占比最高且始终高于‘丰花玫瑰’，三个阶段相对含量均在20%以上，盛开期香茅醇含量最高，达26.33%；‘单县玫瑰’仅盛开期检测到较高含量的反式玫瑰醚，而‘丰花玫瑰’同期没有检测到。香茅醇、苯乙醇、香叶醇、乙酸酯类、甲基丁香酚、玫瑰醚等物质构成‘单县玫瑰’的主体香气，与‘丰花玫瑰’相似，但不同开放时期香气物质含量及构成均有所不同。玫瑰花朵发育状态对呈香物质的组成与含量有影响，随着鲜花开放，‘单县玫瑰’香气逐渐变甜浓，盛开期其主体呈香化合物相对含量较高且高于同期‘丰花玫瑰’，花香较‘丰花玫瑰’浓郁，感官品质更为优良。盛开期是‘单县玫瑰’油用的最佳采收期。本研究可为‘单县玫瑰’的开发利用和玫瑰油用新品种培育提供科学依据。

‘单县玫瑰’; 开放阶段; 花香; 香气特性

玫瑰(Thunb.)是中国传统名花，也是山东省特色花卉，其花色亮丽花香怡人，适生范围广，不仅是园林绿化和水土保持的优良植物材料，也是珍贵的中药材和香料工业、食品工业的重要原料[1-3]。玫瑰一直倍受国内外学者关注，针对玫瑰鲜花的研究主要集中在不同种和品种的芳香特性[4-11]、药理特性[12-14]及精油提取工艺[15-17]等方面，有关‘单县玫瑰’的研究很少。李明等[18]利用过氧化物同工酶对山东玫瑰花进行分类，发现‘单县玫瑰’具有明显有别于其他玫瑰品种的谱型；吴殿鸣等[19]对20个玫瑰品种干花蕾黄酮和多酚含量的聚类分析表明，‘单县玫瑰’与山东平阴玫瑰各品种不在一个类群，而是与‘妙峰山’玫瑰等6个品种聚在一起；刘纪正等[7]认为单县玫瑰油的化学成分与平阴玫瑰油基本相同但含量有差异。关于‘单县玫瑰’鲜花不同发育时期的香气特性分析目前未见报道。

‘单县玫瑰’(‘Shanxianmeigui’)又名‘中华玫瑰’，清同治四年（1865年）从山东平阴引进到单县，距今已有150多年的栽培历史。上世纪80年代中期，随着黄河故道的开发利用，一度有大面积的发展种植[20]。近10年来，由于人们重视度下降，加之其产量相对较低，‘单县玫瑰’的种植面积大幅减少，仅在个别农户自留地中有保存，据调查不过几十亩。‘单县玫瑰’虽源自平阴，但由于多年异地栽培，品种特性发生改变[7]。其花香浓郁，可作油用玫瑰和食用玫瑰，为当地百姓赞誉。目前，由于大力发展玫瑰产量而忽视了品种资源的保护，导致一些珍贵的玫瑰品种已经消失或处于濒危状态，保护玫瑰种质资源刻不容缓。随着国际国内市场需求的日益增加，对油用玫瑰的香气品质也提出了更高要求。‘单县玫瑰’作为山东特色玫瑰品种，有着较高的开发利用潜力和育种价值。

本研究以现今大面积推广的玫瑰品种‘丰花玫瑰’（‘Fenghua Meigui’）作对照，测定分析‘单县玫瑰’不同开放阶段花香成分、相对含量及其变化情况，对‘单县玫瑰’的花香特性进行分析评价。旨在保护发掘‘单县玫瑰’这一优良地方种质，为‘单县玫瑰’品种资源的保护和开发利用提供理论依据，对我国玫瑰种质资源的合理利用与新品种的选育等具有重要意义。

1 材料与方法

试验于2016年4月~8月在山东农业大学园艺试验站及园艺学院中心实验室进行。

1.1 试验材料

试材‘单县玫瑰’和对照‘丰花玫瑰’（图1），均采自山东农业大学园艺实验站观赏植物圃地。根据其开放程度分为3个时期（图2）：（1）花蕾期：花蕾饱满紧实无松动（2）半开期：花蕾半开放状态，未露花蕊（3）盛开期：花瓣全部开放展开，花蕊露出。2016年5月12日8:00~10:00，从多株‘单县玫瑰’及‘丰花玫瑰’健壮植株上采集不同开放阶段的玫瑰花，保鲜保湿迅速带回实验室处理。

图 1 ‘单县玫瑰’和‘丰花玫瑰’鲜花

图 2 不同发育时期的玫瑰鲜花

S1：花蕾期Flower bud；S2：半开期Half opening;；S3：盛开期Full opening；下同the same below

1.2 香气成分及含量测定

芳香成分采集与分析采用顶空固相微萃取法（HS–SMPE）结合日本岛津公司生产的GC–MS–QP 2010 plus气—质联用仪，即SPME–GC–MS法。

首次使用的SMPE萃取头置于气相色谱进样口，于270 ℃下老化30 min。将‘单县玫瑰’和‘丰花玫瑰’相同花期的花瓣分别混匀后准确称取5 g，迅速置于20 mL样品瓶中并用锡箔纸封口，平衡10 min，用50/30 umDVB/CAR on PDM萃取头在40 ℃下顶空部吸附40 min。吸附完成后将萃取头插入GC-MS进样口解吸3 min，启动仪器采集数据。重复两次取均值。

色谱条件：DB-5弹性石英毛细管色谱柱60 m×1.0 µm×0.32 mm，载气为高纯氦气，流速1.0 mL·min-1，进样口温度250 ℃，柱温箱升温过程为50 ℃保持1 min，5 ℃/min升温至120 ℃，再以8 ℃/min 升温至200 ℃，最后以12 ℃/min 升温至250 ℃保持7 min。

1.3 数据分析及处理

香味各组分质谱经计算机谱库NIST 14标准谱库检索及资料分析，按SI相似度>80%的原则结合有关文献进行人工谱图解析，对样品进行定性分析，运用峰面积归一化法，求得各成分相对含量。

2 结果与分析

2.1 ‘单县玫瑰’鲜花不同开放阶段主要香气物质组成及含量

两个玫瑰品种三个花期中经GC-MS分析共检出94种挥发性成分（表1，表2）。‘单县玫瑰’中共检出50种，其中醇类和酯类各12种，萜烯类7种，酮类和醛类各5种，醚类和芳香烃类各3种，酚类2种，烷烃类1种。不同花期检测到的挥发性成分种类有差别，蕾期34种，半开期39种，盛开期32种。‘丰花玫瑰’中共检出81种挥发性成分，由蕾期至盛开期其挥发性成分分别为58、45和44种。其中醇类13种，酯类15种，萜烯类25种，酮类10种，醛类7种，芳香烃类5种，酚类3种，醚类2种，烷烃类1种。两个玫瑰品种主要挥发性成分相似，醇类化合物占比均最高（表1）。

表3知，蕾期‘单县玫瑰’醇类化合物相对含量最高（62.43%），其次为酮类（13.83%）、酯类（5.72%）和萜烯类（3.45%）化合物。苯乙醇（23.26%）和香茅醇（20.51%）的相对含量明显高于其他组分。酮类化合物的相对含量为13.83%，其中2-庚酮含量最高（10.32%）。联苯、己醛、十二烷基醇、邻苯二甲酸二丁酯、乙酰化天然玫瑰脂和金合欢烯在其他时期未检测到，可能为花蕾期特有成分（表1）。‘单县玫瑰’半开期主要挥发性成分为醇类（61.65%）、酯类（12.26%）、酮类（7.35%）和酚类（6.30%）化合物，香茅醇相对含量最高（24.41%），仅在半开期检测到的挥发性成分有环己醇、胡椒醇、甲酸叶醇酯、(2Z)-2-己烯酯、2-己烯醛和环癸烷。醇类(52.25%)、酯类（15.88%）、酚类（11.59%）化合物是‘单县玫瑰’盛开期主要的挥发性成分，含量较高的组分有香茅醇、苯乙醇、顺式甲基异丁香酚和乙酸香茅酯。癸酯、2-亚乙基-6-甲基-3,5-庚二烯和艾里莫芬烯只在盛开期检测到。

‘单县玫瑰’的主要挥发性成分是醇类、酮类、酚类、酯类和萜烯类化合物，主要的挥发性成分为香茅醇、苯乙醇、香叶醇、橙花酯、乙酸香茅酯、-蒎烯、金合欢烯、2-庚酮、香茅醛、甲基丁香酚和玫瑰醚等，其中香茅醇和苯乙醇含量最高。反式玫瑰醚是影响玫瑰油香气的重要组分，盛开期‘单县玫瑰’反式玫瑰醚的含量最高，而‘丰花玫瑰’同期未检测到。两个玫瑰品种相比，‘单县玫瑰’挥发性成分中醇类化合物的比重高于‘丰花玫瑰’，萜烯类化合物的种类和相对含量较‘丰花玫瑰’低（表1）。

2.2 ‘单县玫瑰’鲜花不同开放阶段各类香气成分含量及变化

由表3知，‘单县玫瑰’中醇类化合物总量比重最高，随花朵开放逐渐减少，蕾期为62.43%，半开期为59.80%，盛开期降至51.90%。香茅醇、苯乙醇、乙醇和香叶醇的相对含量较高，其中香茅醇的相对含量随花朵开放逐渐增加，与醇类化合物总量变化趋势相反。半开期检测到的醇类化合物种类最多（11种），环己醇和胡椒醇只在半开期检测到。‘丰花玫瑰’中香茅醇、苯乙醇两种主要挥发性成分的变化趋势与‘单县玫瑰’一致，但三个时期的相对含量均低于‘单县玫瑰’。酮类化合物也是‘单县玫瑰’的主要挥发性成分类别之一，且随着花朵开放其相对含量逐渐下降。蕾期酮类化合物的相对含量最高，达到13.83%，半开期迅速下降为7.35%，盛开期继续下降至6.57%。‘丰花玫瑰’中酮类化合物呈先增后减的趋势。两种玫瑰中2-庚酮的相对含量最高，随花朵开放其变化趋势和酮类化合物总量的变化趋势一致，说明影响‘单县玫瑰’和‘丰花玫瑰’酮类化合物含量变化的物质主要是2-庚酮。

酯类、酚类和醚类化合物相对含量随‘单县玫瑰’花朵开放逐渐增加，酯类化合物相对含量由蕾期的5.72%增至盛开期的16.23%，其中乙酸香茅酯增幅最为突出，是‘单县玫瑰’和‘丰花玫瑰’盛开期相对含量最多的酯类化合物，占酯类总量的50%以上，相对含量分别达到9.92%和11.06%。‘单县玫瑰’三个时期中盛开期测得酯类化合物相对含量最高，半开期检测到的酯类化合物种类最多。酚类化合物的相对含量从蕾期到盛开期呈梯度上升，分别为3.05%、6.30%和11.59%。三个时期的“单县玫瑰”花瓣中检出甲基丁香酚和顺式甲基异丁香酚两种酚类化合物；‘丰花玫瑰’半开期未检测出顺式甲基异丁香酚，其他时期两种分类均有，蕾期还检测出少量乙酰丁香酚（表1）。

醛类化合物的相对含量先升后降，在盛开期仅检测到香茅醛。萜烯类化合物和芳香烃类化合物的相对含量在‘单县玫瑰’中先降后升（表3）。蕾期萜烯类化合物含量最高（3.45%），半开期降至1.98%，盛开期又增至3.01%，-金合欢烯和-蒎烯是相对含量较高的组分。烷烃类化合物三个时期仅检测到环癸烷。‘丰花玫瑰’三个时期共检出25种萜烯类化合物，开放过程中其相对含量逐渐减少。

表 1 两个玫瑰品种不同花发育时期的主要挥发性成分及其相对含量/%

“-”：未检测到或不存在Note: “-” showed it don’t be detected or not existed.

开花过程中，‘单县玫瑰’醇类化合物的相对含量最高且高于‘丰花玫瑰’，醇类、酮类化合物的相对含量逐渐减少，而酚类、酯类、醚类化合物的相对含量逐渐增加，萜烯类和芳香烃类化合物的相对含量先减后增。‘丰花玫瑰’醚类化合物和‘单县玫瑰’的变化趋势一致，其他芳香类物质的变化趋势与’单县玫瑰’均不同（表2）。这说明不同品种的玫瑰，其挥发性成分相对含量和变化规律不一致。

表 2 ‘单县玫瑰’及‘丰花玫瑰’不同花发育时期芳香成分及含量分类统计/%

‘Shanxian’:‘单县玫瑰’.‘Shanxian Meigui’; ‘Fenghua’:‘丰花玫瑰’.‘Fenghua Meigui’; 下同the same below

3 讨论

3.1 ‘单县玫瑰’香气特性分析

香气成分及其相对含量的不同，决定不同玫瑰品种具有不同的香气表现，而香气的浓淡受挥发物质的种类和组成的影响[21]。薛敦渊等[11]对苦水玫瑰鲜花香气进行测定，发现其头香中香茅醇，乙酸香茅酯的相对含量较高，分别为30.80%、18.10%。冯立国等[3]对‘唐紫’玫瑰进行测定，盛开期时两种成分含量分别为15.90%、12.16%，本研究中‘单县玫瑰’盛开期时两者相对含量为28.32%、10.67%，‘丰花玫瑰’盛开期时两者相对含量也达到15.36%、12.82%，进一步证明了香茅醇和乙酸香茅酯可能为玫瑰头香的主要成分。前人研究表明，萜烯类化合物也是玫瑰精油头香的重要组成成分，使其具有天然香气，气味清新[9]。玫瑰提取物主要香气成分有苯乙醇、香茅醇、香叶醇、丁香酚、芳樟醇和玫瑰醚[22]。苯乙醇、香茅醇和香叶醇使玫瑰香气具有清甜玫瑰香味，含量越高香气越甜[23-24]；酮类物质，如2-十三烷酮使得香气偏油脂气；玫瑰醚及其氧化物具有青草清香及玫瑰花香气，使香气清透；丁香酚、甲基丁香酚和酯类是辛香成分，主要是辅助玫瑰的甜香，使香气甜浓[10]。本实验中相同条件下检出盛开期‘单县玫瑰’芳香组分较少，‘丰花玫瑰’芳香组分较多，但主要香气成分相似。结合各香气成分的香气特点，‘丰花玫瑰’中酯类、萜烯类和芳香烃类化合物相对含量高于‘单县玫瑰’，气味更清新；‘单县玫瑰’中醇类、酮类和酚类化合物相对含量较高，气味偏甜浓。质量好的玫瑰油应具有高含量的单萜醇和低碳烷烃[15]，通过诱导植物挥发油中某些具有高度嗅觉意义的稀有挥发物的表达可改变它们的嗅觉印象，提高其商业价值，反式玫瑰醚在这些挥发物中占据最重要的位置，是影响玫瑰油香气的重要组分[25]。本研究中检测到 ‘单县玫瑰’单萜醇类相对含量高于‘丰花玫瑰’，盛开期反式玫瑰醚的相对含量最高，而‘丰花玫瑰’同期没有检测到。由以上可知，‘单县玫瑰’在香气品质方面具有优越性，可作油用玫瑰。盛开期时‘单县玫瑰’主要芳香组分含量丰富，香味突出，是作油用玫瑰的最佳采收期。

‘单县玫瑰’花朵开放过程中，香茅醇的比例升高，具辛香的丁香酚类物质和酯类物质的相对含量在盛开期达到较高值。萜烯类和醚类化合物相对含量盛开期较高。‘单县玫瑰’在开花过程中香气渐浓，此时增加的香茅醇、酯类化合物、丁香酚类物质和醚类化合物可能是‘单县玫瑰’香气浓郁的原因，使其甜香和玫瑰香更加突出。由表1和表2知，不同品种及不同花发育时期的玫瑰，其香气成分种类、相对含量有差别。玫瑰花中不同的芳香成分及含量可调出不同的香型，根据这种差异调节其中某种香气成分的变化量，可改变玫瑰香型，为培育玫瑰芳香新品种提供条件，有待我们进一步的研究。刘纪正等[7]对‘单县玫瑰’玫瑰油鉴定后发现，其玫瑰油的化学成分与平阴玫瑰油基本相同但含量有差异，‘单县玫瑰’香茅醇的含量较高，反式玫瑰醚是两地玫瑰油香气差异原因之一。本研究与刘纪正的研究相一致。陈玉荣等[26]对不同土壤条件下苦水玫瑰的香气成分进行分析，发现芳香成分与土壤中金属离子具有相关性。由此可见，不同品种的玫瑰油形成各自不同的香味，除了和香气成分含量与种类有关外，与栽培品种和土壤、温度、降雨量等综合栽培环境差异也有密切关系[27]。

3.2 ‘单县玫瑰’花香育种潜力评价

玫瑰育种一直是玫瑰研究中的热点，研究者们从玫瑰种质资源的收集和分类、分子技术和杂交育种等多方面对玫瑰进行研究[28-30]，包括构建玫瑰品种指纹图谱、探明控制玫瑰花香的基因、将玫瑰和月季杂交培育新品种等。随着国内外市场需求的日益增加，对油用玫瑰的香气类型、品质也提出了更高的要求，改良玫瑰性状、培育优质油用玫瑰新品种势在必行。种质资源是品种利用的基础，我国是玫瑰原产国，资源丰富且栽培历史悠久。为了充分利用国际国内市场带来的机遇，进一步提高我国玫瑰产品的竞争力，除了改良产品生产技术与提高品质外，寻找和挖掘我国重要的玫瑰资源并开展玫瑰育种工作是一个重要途径。本研究对地方特色玫瑰品种资源‘单县玫瑰’的花香特性进行评价，表明‘单县玫瑰’在花香方面具有应用潜力，可作为重要的育种材料加以保护和开发利用，也为精油用玫瑰新品种的培育提供理论资料。前人对其初步的研究与分析证明，‘单县玫瑰’在长期异地栽培中发生了一定程度的变异，而其在玫瑰种质资源中更确切的亲缘关系也是我们下一步的研究方向。

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Analysis on Aroma Peculiarity of‘Shanxian Meigui’ During Different Opening Stages

SUN Ya-ru1, CHEN Dan-ling2, ZHAI Yu-zhen3, WANG Chao1, DONG Yu-han4, JIAO Xin1, WANG Wen-li1*

1.271018,2.271018,3.274300,4.100193,

With as the material, petals from.‘Shanxian Meigui’ and‘Fenghua Meigui’ (control group) at different opening stages were analyzed aroma components and the changes of their relative contents by means of head solid-phase microextraction (HS-SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that 50 kinds of volatile components were detected in three periods of‘Shanxian Meigui’, and the main volatile components are alcohols, ketones, phenols and esters.Alcohols is the highest volatile components in ‘Shanxian Meigui’, it's relative content are all above 20% and always higher than the ‘Fenghua Meigui’ in the same stages.The citronellol reaches its maximum content in the full opening stage, up to 26.33%. Citronellol, phenylethyl alcohol, geraniol, acetate esters, methyl eugenol, trans-rose oxide and other substances constitute the main aroma of‘Shanxian Meigui’. ‘Shanxian Meigui’ have fewer kinds of aroma components compared with ‘Fenghua Meigui’, but the main aroma components of ‘Shanxian Meigui’ are similar to those of‘Fenghua Meigui’. The development level of flower has a significant effect on the composition and content of aroma substances. With the opening of flowers, the aroma of‘Shanxian Meigui’ becomes more sweet and fragrant. The relative content of the main aroma reached its maximum in the full openning stage and is higher than that of‘Fenghua Meigui’ in the same period. The fragrance of flowers of‘Shanxian Meigui’ is stronger in than that of‘Fenghua Meigui’, and the sensory quality is better. The full openning stage is the best harvest time for oil use of‘Shanxian Meigui’. This paper could lay a foundation for the development and utilization of ‘Shanxian Meigui’ and the cultivation of new rose varieties.

‘Shanxian Meigui’;opening stage; floral fragrance; aroma peculiarity

[S573+.7]

A

1000-2324(2018)06-0958-07

10.3969/j.issn.1000-2324.2018.06.011

2017-05-04

2017-05-28

山东省自然科学基金(ZR2011CM048);山东省农业良种工程(鲁科农字[2012]213号)

孙亚如(1993-),女,硕士,主要从事观赏植物种质资源与育种研究. E-mail:syr1210786536@163.com

Author for correspondence. E-mail:wangwenli169@163.com