不同施肥处理对辣木叶挥发性化学成分的影响

李国明 李守岭 张丽萍 王彦兵 王晓媛

摘  要：本文研究了不同施肥處理方式对辣木叶挥发性化学成分及含量的影响。采用复合肥、尿素、氯化钾、钙镁磷肥对辣木幼苗进行施肥处理，以超声波清洗仪提取实验处理组的辣木叶挥发性化学成分，利用气相色谱质谱联用仪分析辣木叶挥发性化学成分及其质量分数。结果表明：施用尿素组、钙镁磷肥组、氯化钾组和复合肥组的辣木叶分别鉴定出了69、70、71、76种挥发性化合物，质量分数分别为77.56%、80.09%、86.62%、83.13%，空白对照组鉴定出了62种挥发性化合物，质量分数为75.98%。尿素组提高了醇类和烷烃类的含量、降低了羧酸类、醛类、酮类和烯烃类的含量;钙镁磷肥组提高了醇类和烷烃类的含量、降低了羧酸类、酮类和烯烃类的含量;复合肥组提高了醇类和烷烃类的含量、降低了羧酸类、醛类和烯烃类的含量;氯化钾组降低了羧酸类、醛类、烯烃类和酮类的含量。4个施肥处理组对醌类、环烯烃类、酰类、苯酚类等四类化合物含量的影响不显著。施肥处理对辣木叶挥发性化学成分组成和含量均有影响，不同种类的肥料处理影响效果也不同，提高辣木叶挥发性化学成分及含量的最佳肥料配比有待进一步的研究。

关键词：辣木叶;挥发性化学成分;施肥处理;超声波提取法;含量分析中图分类号：Q949.748.5      文献标识码：A

Effect of Different Fertilization Treatments on Volatile Chemical Constituents from the Leaves of Moringa oleifera

LI Guoming， LI Shouling^*， ZHANG Liping， WANG Yanbing， WANG Xiaoyuan

Dehong Institute for Tropical Agriculture Scientific Research， Ruili， Yunnan 678600， China

Abstract： The effect of different fertilization treatments on the volatile chemical constituent and content from the leaves ofMoringa oleifera were studied in this paper. Compound fertilizer， urea， potassium chloride and mixed calcium-magnesium phosphate were used， the volatile chemical constituent from the leaves were extracted by an ultrasound cleaning instrument， the volatile chemical constituent and mass fraction were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）. There were 69， 70， 71 and 76 volatile chemical constituents identified respectively in the urea group， mixed calcium-magnesium phosphate group， potassium chloride group and compound fertilizer group， and the mass fraction was 77.56%， 80.09%， 86.62% and 83.13% correspondingly， while there were only 62 volatile chemical constituents with a mass fraction of 75.98 % identified in the blank control group. The contents of alcohols and alkanes were increased， and the contents of carboxylic acids， aldehydes， ketones and alkenes were decreased in the urea treatment group; the contents of alcohols and alkanes were increased， and the contents of carboxylic acids， ketones and alkenes were decreased in the calcium-magnesium phosphate group; the contents of alcohols and alkanes were increased， and the contents of carboxylic acids， aldehydes and alkenes were decreased in the compound fertilizer group; the contents of carboxylic acids， aldehydes， alkenes and ketones were decreased in the potassium chloride group. The four fertilization treatment groups had no significant effect on the contents of quinones， cyclolefins， acyls and phenols. Fertilization treatment could influence the volatile chemical constituents and contents from the leaves ofM. Oleifera. The effects of different fertilizer treatments were also different. The optimum fertilizer ratio for increasing the volatile chemical compositions and contents from the leaves ofM. oleiferaneed further study.

Keywords： leaves ofMoringa oleifera; volatile chemical constituents; fertilization treatment; ultrasound extraction; content analysis

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.01.022

辣木（Moringa oleifera Lam.）又称鼓槌树，为辣木科（Moringaceae）辣木属（Moringa）多年生落叶乔木植物^[1]，具有丰富的纤维素、维生素、蛋白质及钙、铁、钾等多种营养物质和矿物质^[2]。研究表明，辣木富含的黄酮类、多糖类、酚类及其苷、生物碱类等功能性化学物质^[3-4]，具有调节血压和胆固醇、降血糖、抗氧化、免疫调节、抗癌、止痉挛、利尿、抗炎、抗溃疡、抗菌等生理活性^[5-10]。

现阶段，对辣木化学成分方面的研究主要集中在多糖^[11]、总黄酮^[12-13]、蛋白质^[14]、维生素等营养成分和生物活性成分的分离纯化、含量分析及抗氧化活性研究^[15-16]等领域，而对其挥发性化学成分的研究报道也主要是对辣木挥发性化学成分的提取及含量分析方面。杨宝钦等^[17]以水蒸气蒸馏法提取辣木鲜根挥发性成分，分析鉴定出24种化合物，相对含量为87.98%，主要以烯烃类、酯类、苯乙氰等化合物为主;蔡彩虹等^[18]采用水蒸气蒸馏法提取辣木叶的挥发性成分，分析鉴定了33个化学成分，相对含量为85.94%，主要为脂肪酸类、烷烃类、醛类和酮类等化合物;袁明焱等^[19]采用丙酮浸泡，正己烷萃取法提取辣木叶挥发性成分，共鉴定出43种化合物，主要为甾体、醇、烃、杂环、胺、酯、醛、脂肪酸与酮等化合物;陈荣荣等^[20]对辣木树不同部位挥发性成分进行研究，分析鉴定出48种挥发性化学成分，主要为酯类、杂环类、醛类和醇类等化合物;段琼芬等^[21]采用超临界二氧化碳萃取法提取辣木籽挥发性成分，分析发现辣木籽挥发性成分主要由低沸点脂肪酸组成，油酸含量高达65.63%;梁文娟等^[22]采用水蒸气蒸馏法提取云南产辣木叶挥发性成分，分析鉴定出31个成分，主要为脂肪烃类、萜类、芳香化合物等化合物。

查阅相关文献可知，通过研究施肥处理方式对辣木挥发性化学成分种类及含量的影响方面的研究鲜有报道。本研究对辣木苗在栽培过程中采用不同的肥料进行施肥处理，通过测定施肥处理组辣木叶挥发性化学成分和含量与空白对照组的差异，来研究常用的含氮、磷、钾、钙、镁等元素的肥料对挥发性化学成分组成及含量的变化规律，以期为后续通过合理的施肥配比来改善辣木挥发性成分品质提供科学依据。

1  材料与方法

1.1材料

1.1.1  材料与试剂  材料：本研究所用辣木苗均为由云南省德宏热带农业科学研究所辣木标椎化生产示范园采收的同一成熟批次的缅甸原生种的辣木种子育苗所得。

试剂：尿素（含氮量≥46%，云南云天化股份有限公司）;钙镁磷肥（含磷量≥15%，云南昆阳滇白化工有限公司）;氯化钾（含钾量≥60%，中国农业生产资料集团公司）;复合肥（撒可富牌， N-P-K比例为15-15-15，总养分≥45%，中国-阿拉伯化肥有限公司）;正己烷[色谱纯，Sigma- Aldrich西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司]。

1.1.2  仪器与设备  气相色谱-质谱联用仪（型号：Trace ISQ，美国Thermo Fisher公司）;毛细管色谱柱（型号：TG-1701MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm）;电子天平（型号：ML4002E，梅特勒-托利多仪器上海有限公司）;循环水机（型号：CCA- 1111）-真空旋转蒸发仪（型号：N-1200B）（上海泉杰科学仪器有限公司）;超声波双频清洗仪（型号：SB25-12DTS，宁波新芝生物科技股份有限公司）;中药材粉碎机（型号：DG160，浙江瑞安春海药材器械厂）;电热鼓风干燥箱（型号：GZX- 9030MBE，上海博讯实业有限公司医疗设备厂）。

1.2方法

1.2.1  辣木叶施肥处理  将由云南省德宏热带农业科学研究所辣木标椎化生产示范园采收的同一成熟批次的缅甸原生种的辣木种子经沙床育种得到辣木苗，選取其中无病害且长势均匀的辣木苗，平均分作5个实验处理组，分别是空白对照组（不施肥，仅浇水）、尿素处理组（7.5 g/株）、钙镁磷肥处理组（7.5 g/株）、氯化钾处理组（7.5 g/株）和复合肥处理组（7.5 g/株），每个处理设置3次重复，每个重复10株，常规管理。各实验组每周施肥一次，连续施肥一个月后，停止施肥，自然生长一段时间后，于11月12日，将处于快速生长期且未开花之前的各实验处理组辣木叶及时采收，分类编号后待处理。

1.2.2  辣木叶样品制备  将已采收的5组不同施肥处理组的辣木叶样品，在电热鼓风干燥箱中60 ℃恒温烘干，采用中药材粉碎机粉碎后过60目样品筛，收集样品待测。

1.2.3  辣木叶挥发性成分提取  准确称取2.00 g辣木叶粉末置于250 mL具塞锥形瓶中，加入40 mL正己烷，设置超声波清洗仪温度为30 ℃，功率为40 kHz，功率比为95%的条件下超声提取1.5 h。提取液过滤后，将滤液经真空旋转蒸发仪浓缩，得到的淡黄色澄清液体即为辣木叶挥发性成分。采用2.0 mL色谱纯正己烷将辣木叶挥发性成分溶解后，转移至10.0 mL容量瓶，正己烷定容至刻度，摇匀静置后，转移至试剂瓶密封保存待测。

1.2.4  辣木叶挥发性物质供测试溶液的配制  准确移取0.5 mL辣木叶挥发性成分于5.0 mL容量瓶中，以正己烷定容至刻度，采用旋涡混合器混匀静置后，吸取1.0 mL挥发性成分待测液至进样瓶中，密封待测试。

1.2.5  气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析条件  气相色谱条件：TG-1701MS毛细管色谱柱（30 m× 0.25 mm×0.25 μm），程序升温（初始温度为70 ℃保持2.0 min，以10.0 ℃/min的升温速率升至250 ℃保持35.0 min），载气为高纯He，恒流模式，柱流量为1.0 mL/min，平均线速度为37 cm/s，进样量1.0 μL，进样口温度250 ℃，分流比100∶1。

质谱条件：EI电离模式，电子倍增管电压1917.0 V，电子能量70.0 eV，离子传输管温度250 ℃，离子源温度250 ℃，扫描质量范围m/z为30～550 amu。

1.2.6  成分分析  按上述气相色谱-质谱联用仪分析条件，对制备好的辣木叶挥发性成分待测溶液通过气相色谱仪的自动进样器进样测试，得到辣木叶挥发性成分总离子流图。总离子流图中各色谱峰由质谱工作站Xcalibur 3.0结合NIST08标准质谱图数据库进行对比分析，得到挥发性化学成分色谱图并对图谱进行综合分析。

1.3数据处理

采用质谱工作站软件Xcalibur 3.0对采集得到的辣木叶挥发性化学成分总离子流图中各个色谱峰进行定性分析，结合NIST08标准质谱图数据库对各色谱峰对应的化合物进行综合分析鉴定，由Xcalibur 3.0软件定量分析得到各色谱峰的峰面积，采用峰面积归一化法计算得到得到各化合物的质量分数。

2  结果与分析

2.1不同施肥处理组的辣木叶挥发性成分总离子流色谱图

将5个不同施肥处理组辣木叶挥发性成分的总离子流色谱图信息经质谱工作站Xcalibur 3.0和NIST08标准质谱图数据库进行谱库检索及分析，扣除本底杂质，得到辣木叶挥发性化学成分的组成。结果表明，空白对照组辣木叶中共鉴定出了62种化合物（图1），尿素处理组辣木叶中共鉴定出了69种化合物（图2），钙镁磷肥处理组辣木叶中鉴定出70种化合物（图3），氯化钾肥处理组辣木叶中鉴定出71种化合物（图4） ，复合肥处理组辣木叶中鉴定出 76种化合物（图5）。在相同试验条件下，4种施肥处理组的辣木叶挥发性成分及相对含量与不施肥的空白对照组相比都发生了一定的变化。

2.2不同施肥处理组的辣木叶挥发性化学成分分析

总离子流图中的各色谱峰通过质谱工作站Xca libur 3.0结合NIST08标准质谱图数据库进行

对比分析，根据总离子流色谱峰的峰面积法，采用峰面积归一化法计算各挥发性化学成分的相对质量分数，鉴定出的化合物种类及其相对含量结果见表1。

空白对照处理组辣木叶共分析鉴定出62种化合物，占挥发性化学成分的质量分数为75.98%。其中质量分数大于1.00%化合物有14种，占挥发性化学成分的质量分数为52.87%。质量分数较高的三种化合物分别为丙位十二内酯、月桂醛和正二十一烷，质量分数分别为21.10%、11.03%和5.34%;尿素处理组辣木叶共分析鉴定出69种化合物，占挥发性化学成分的质量分数为77.56%。其中质量分数大于1.00%化合物有17种，占挥发性化学成分的质量分数为52.19%。质量分数较高的六种化合物分别为：乙酸丁香酚酯（质量分数3.71%）、正二十一烷（质量分数9.79%）、丙位十二内酯（质量分数5.07%）、十八酸-2-（2-羟乙氧基）乙基酯（质量分数3.71%）、顺-9-十四碳烯醇（质量分数3.80%）、月桂醛（质量分数7.11%）;钙镁磷肥处理组辣木叶共分析鉴定出70种化合物，占挥发性化学成分的质量分数为80.09%。其中质量分数大于1.00%化合物有11种，占挥发性化学成分的质量分数为 52.38%。质量分数较高的四种化合物为分别为：乙酸丁香酚酯（质量分数5.82%）、正二十一烷（质量分数8.87%）、丙位十二内酯（质量分数7.10%）、月桂醛（质量分数18.03%）;氯化钾处理组辣木葉共分析鉴定出71种化合物，占挥发性化学成分的质量分数为86.62%。其中质量分数大于1.00%化合物有11种，占挥发性化学成分的质量分数为65.62%。质量分数较高的3种化合物为分别为：正二十一烷（质量分数6.58%）、丙位十二内酯（质量分数37.96%）、月桂醛（质量分数10.07%）;复合肥处理组辣木叶共分析鉴定出76种化合物，占挥发性化学成分的质量分数为83.13%。其中质量分数大于1.00%化合物有13种，占挥发性化学成分的质量分数为52.75%。质量分数较高的5种化合物分别为：乙酸丁香酚酯（质量分数4.07%）、正二十一烷（质量分数10.07%）、丙位十二内酯（质量分数12.53%）、顺-9-十四碳烯醇（质量分数4.59%）、月桂醛（质量分数6.92%）。

空白对照组与其他4个实验处理组有5个共同化合物，分别为：正二十四烷、正二十八烷、正二十一烷、丙位十二内酯和月桂醛。正二十四烷中含量最高的为尿素处理组，质量分数为1.50%，与空白对照组相比，氯化钾处理组含量变化不明显，其他3个处理组正二十四烷含量均有所增加;正二十八烷中含量最高的为尿素处理组，质量分数为2.86%，氯化钾处理组含量变化有所减少，其他3个处理组正二十八烷含量均有所增加;正二十一烷中含量最高的为复合肥处理组，质量分数为10.07%，4个处理组与空白对照组相比，正二十一烷的含量均有所增加;丙位十二内酯中含量最高的为氯化钾组，质量分数为37.96%，氯化钾组含量变化有所增加，其他3个处理组含量均有所减少;月桂醛中含量最高的为钙镁磷肥组，质量分数为18.03%，钙镁磷肥组含量变化有所增加，其他3个处理组含量均有所减少。

2.3不同施肥处理对辣木叶挥发性化学成分的影响

通过对辣木叶挥发性化学成分的分析可知，尿素处理组、钙镁磷肥处理组、氯化钾处理组、复合肥处理与空白对照处理组相比，辣木叶挥发性化学成分类别的质量分数（表2）和数量（表3）均发生了显著变化。

由表2可知，5组辣木叶挥发性化学成分主要属于酯类、醇类、烷烃类、酮类、羧酸类、醛类、烯烃类、醌类、环烯烃类、酰类和苯酚类等11类化合物。空白对照处理组辣木叶分析鉴定出62种化合物，未分析鉴定出苯酚类化合物，含量较高的化合物有5类，质量分数由高至低的顺序为：酯类>醛类>烷烃类>醇类>羧酸类;尿素处理组辣木叶分析鉴定出69种化合物，未分析鉴定出苯酚类化合物，含量较高的化合物有5类，质量分数由高至低的顺序为：酯类>烷烃类>醇类>醛类>羧酸类;钙镁磷肥处理组辣木叶分析鉴定出70种化合物，含量较高的化合物有5类，质量分数由高至低的顺序为：醛类>酯类>烷烃类>醇类>羧酸类;氯化钾处理组辣木叶分析鉴定出71种化合物，含量较高的化合物有5类，质量分数由高至低的顺序为：酯类>烷烃类>醛类>醇类>羧酸类;复合肥处理组辣木叶分析鉴定出76种化合物，含量较高的化合物有6类，质量分数由高至低的顺序为：酯类>烷烃类>醇类>醛类>羧酸类>酮类。

由表3可知，5组辣木叶挥发性化学成分中数量较多的为酯类、烷烃类、醇类、羧酸类、酮类和醛类等6类化合物。其中，钙镁磷肥组酯类化合物数量最多，其他3个施肥处理组酯类数量也比空白对照组多;尿素组和复合肥组醇类化合物数量较多，其他两个施肥处理组醇类数量也比空白对照组多;氯化钾组和复合肥组烷烃类化合物数量较多，总体和其他几组差别不大;羧酸类、酮类和醛类等3类化合物数量，5组辣木叶中差别较小。从总体趋势上看，4个施肥处理组的化合物数量均比空白对照组有所增加，施肥效果一定程度上得以体现。

3  讨论

对辣木挥发性化学成分的研究报道主要集中在采用水蒸气蒸馏法提取辣木不同部位的挥发性成分，以气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对挥发性化学成分的组成及含量进行分析研究方面^[17-22]，这些研究得到的辣木挥发性化学成分主要以烯烃类、酯类、甾体类、胺类、醇类、杂环类、萜类、芳香类、脂肪酸类、烷烃类、醛类和酮类等化合物为主。采用不同种类的施肥处理方式对辣木挥发性化学成分组成及含量的影响方面的研究鲜有报道。

本研究通过对4组生长状态相近的辣木幼苗分别施用尿素、钙镁磷肥、氯化钾肥和复合肥进行处理，以仅浇等量水的处理组为空白對照组，以正己烷为提取剂，采用超声波清洗仪提取各实验处理组的辣木叶挥发性成分，以气相色谱质谱联用仪（GC-MS）分析辣木叶挥发性化学成分组成及其含量。各处理组的辣木叶挥发性化学成分按类别划分，分别属于酯类、醇类、烷烃类、酮类、羧酸类、醛类、烯烃类、醌类、环烯烃类、酰类、苯酚类等11类化合物。其中，空白对照组和尿素处理组，未鉴定出苯酚类化合物。

与空白对照组相比，酯类化合物中，氯化钾处理组含量增加比较显著，质量分数高达47.57%，其他3个处理组均有所减少，钙镁磷肥组酯类化合物数量最多，其他3个施肥处理组酯类数量也比空白对照组多;醇类化合物中，除氯化钾处理组含量有所减少，其他3个处理组均有所增加，尿素处理组和复合肥处理组含量差别不大，尿素组和复合肥组醇类化合物数量较多，其他两个施肥处理组醇类数量也比空白对照组多;烷烃类化合物中，尿素处理组含量最高，质量分数达20.61%，尿素组、复合肥组和钙镁磷肥组等3个施肥处理组含量均有所增加，氯化钾处理组增加不明显，氯化钾组和复合肥组烷烃类化合物数量较多，总体和其他几组差别不大;酮类化合物中，复合肥处理组含量有所增加，其他3个处理组含量均有所减少，特别是尿素处理组和氯化钾处理组减少较明显;羧酸类化合物中，4个处理组含量均有所减少;醛类化合物中，钙镁磷肥处理含量有所增加，质量分数达20.13%，其他3个处理组含量均有所减少。

4个施肥处理组中，烯烃类、醌类、环烯烃类、酰类、苯酚类等5类化合物含量均较低，含量变化不显著，对辣木叶挥发性物质的影响相对较小，羧酸类、酮类和醛类等三类化合物数量，5组辣木叶差别较小。11类化合物中酯类、醇类、烷烃类、酮类、羧酸类、醛类等6类化合物质量分数和数量均较高，且施用尿素、钙镁磷肥、氯化钾肥和复合肥的4个处理组，主要挥发性化合物的含量均比不施肥的空白对照组有所增加，表明通过合理地施肥，可以一定程度增加有效成分的含量，提高辣木叶挥发性成分的品质，为进一步通过从农业栽培过程中的施肥控制措施方面来改善辣木挥发挥发性成分品质提供了一定科学依据。

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