丰花玫瑰与百叶蔷薇香气品质差异成因分析

王朏斐，郝瑞杰

（山西农业大学园艺学院，山西太谷030801）

蔷薇属（Rosa L.）植物大约有200多种[1]，其中，多数植物具有芳香气味，可作为精油提取的原材料[2]。盛产于摩洛哥的百叶蔷薇（Rosa centifolia）是玫瑰精油的提取原料[3]，其花朵气味纯香甜美，优雅柔和[4]，深受人们的喜爱。但百叶蔷薇抗寒性较差，在我国北方地区不适宜广泛栽植。原产于我国的玫瑰（Rosa rugosa）因其具有良好的抗旱性[5]和耐寒性[6]，被广泛栽植于山西、甘肃和山东等北方地区[7]。目前玫瑰花朵多应用于食品加工和药品行业[8-9]，其芳香性状的开发利用方兴未艾[10-11]，然而玫瑰的气味浓香[12]，和国际主流油用玫瑰的清甜气味存在一定差异。

本试验为探究丰花玫瑰（Rosa rugosa'Fenghua'）和百叶蔷薇香气品质的具体差异，以及形成差异性的原因，分别对二者关键释香部位的内源挥发物质进行萃取，并通过GC-MS对其芳香成分进行定性和定量分析，初步阐明丰花玫瑰与百叶蔷薇香气性状差异的主要成因，以期为丰花玫瑰芳香性状的改良，扩大丰花玫瑰种质高附加值开发利用，以及促进优良耐寒国产油用玫瑰种质选育提供理论支撑。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料为处于完全盛开状态的丰花玫瑰花朵和百叶蔷薇花朵，采集于山西农业大学园艺学院蔷薇种质资源圃，采集时间选择在晴朗的早晨。

1.2 试验方法

1.2.1 GC-MS样品预处理 采集新鲜的花朵置于冰盒中保鲜，然后迅速用镊子将花朵的花瓣和雄蕊分离，分别称取花瓣0.13 g、雄蕊0.1 g放入不同的离心管内，于液氮中快速研磨粉碎，分别加入1300μL的乙酸乙酯（液相色谱分析纯99.99%）萃取剂[13]，在25℃，150 r/min的摇床上振荡萃取2 h。在各样品中分别加入0.2 g无水硫酸钠静置除水后，于4℃下以12000r/min离心10min，提取上清液1000μL于新的离心管中，用0.45μm滤膜过滤后，提取500μL于1.5 mL进样瓶中待测。百叶蔷薇花瓣、百叶蔷薇雄蕊、丰花玫瑰花瓣、丰花玫瑰雄蕊4个处理分别标记为QY-HB、QY-XR、FH-HB、FH-XR。每个处理3次重复。

1.2.2 GC-MS样品检测分析 样品使用Thermo公司生产的Gas Chromatography-Mass Spectrometry（Trace ISQ型号）进行分析。进样方法采用不分流进样模式，进样体积1μL，分流比30∶1，载气为He，流速为1.0 mL/min。升温程序为：40℃保持4 min；5℃/min升温至180℃，保持1 min；10℃/min升温至270℃，保持5 min。质谱温度270℃，离子源温度270℃，电离方式为EI，电子能量70 eV，扫描质谱范围29～600 amu[14]。

1.3 数据分析与处理

1.3.1 芳香成分定性分析 使用X caliber系统NIST谱库对质谱数据进行自动检索对照，并结合人工解析图谱对挥发性物质完成定性分析。

1.3.2 芳香成分定量分析 芳香成分定量分析采用内部矫正因子法，内标化合物为苯甲酸乙酯，加入梯度分别为10μL 1 000倍液、30μL 1 000倍液、50μL 1 000倍液、30μL 10 000倍液和50μL 10 000倍液。定量分析原理为：其中，PA表示化合物响应峰面积，C表示化合物质量浓度（g/mL）。

1.3.3 数据处理 数据整理、统计分析及图表绘制采用Microsoft Excel 2010、SPSS18和TBtools等软件进行。

2 结果与分析

2.1 2种蔷薇植物内源芳香化合物组成分析

分别对丰花玫瑰和百叶蔷薇的花瓣以及雄蕊的内源芳香成分进行定性分析，结果如图1和表1所示。

表1 丰花玫瑰和百叶蔷薇的花瓣与雄蕊内源芳香成分分析

从图1、表1可以看出，丰花玫瑰花瓣和雄蕊分别含有17种芳香成分，共有组分有7种，分别为香叶醇、苯乙醇、丁香酚、甲基丁香酚、异戊酸香叶酯、2-已烯醛和3-苯丙酸；百叶蔷薇花瓣和雄蕊分别含有14种和10种芳香成分，共有组分有5种，分别是橙花醇、香叶醇、香茅醇、苯乙醇和乙酸香叶酯。丰花玫瑰花瓣特有成分有4种，分别是α-水芹烯、萜品油烯、庚醛和己醛；其雄蕊特有成分有9种，主要是2-十三烷酮、十四醛、十五醛、十六醛、十八醛和苯乙醛等。百叶蔷薇花瓣特有成分有金合欢醇和柠檬醛2种；其雄蕊特有成分有3种，包括榄香醇、芳樟醇和橙花丙酸酯。2种蔷薇植物的花瓣中共同含有的成分有11种，包括月桂烯、罗勒烯、柠檬烯、橙花醇、香叶醇、苯乙醇、香茅醇、2-己烯醛和苯甲醇等；雄蕊中均含有丁香酚、甲基丁香酚、乙酸香叶酯、苯乙醇和香叶醇5种物质；4个样本中共同含有的物质是香叶醇和苯乙醇。结合PCA分析（图2）结果，2种蔷薇植物内源芳香主成分包含7种物质，分别是苯乙醇、香茅醇、香叶醇、橙花醇、乙酸香叶酯、丁香酚和甲基丁香酚。

2.2 2种蔷薇植物花瓣和雄蕊香型构成对比分析

与百叶蔷薇相比，丰花玫瑰花瓣中苯乙醇、香叶醇、橙花醇和香茅醇相对含量无明显差异（图3、表1），其中，苯乙醇含量最高、其后依次为香茅醇、香叶醇和橙花醇。这四种物质在丰花玫瑰中的相对总含量为79.93%，百叶蔷薇中达86.43%，是玫瑰花瓣芳香成分的主要组成部分。金合欢醇在百叶蔷薇花瓣中的相对含量为3.26%，是其特有组分。丰花玫瑰花瓣中分别含丁香酚和甲基丁香酚1.50%和5.97%，百叶蔷薇花瓣中未检测到。

2种蔷薇植物雄蕊的内源芳香物质组成存在明显差异，百叶蔷薇中萜烯类物质含量丰富，主要有香茅醇、乙酸香叶酯、香叶醇和橙花醇，其相对总含量为70.71%。丰花玫瑰雄蕊的主要组分是丁香酚和甲基丁香酚，其相对含量分别为43.27%和16.43%。甲基丁香酚在百叶蔷薇中也存在，但相对含量低，为3.87%。香茅醇在丰花玫瑰中也可以检测到，但相对含量为1.80%，远小于百叶蔷薇中的占比。

2.3 2种蔷薇植物主成分含量对比分析

丰花玫瑰和百叶蔷薇花瓣中绝对含量较高的4种物质均为：苯乙醇＞香茅醇＞香叶醇＞橙花醇。同等质量的花瓣中百叶蔷薇的苯乙醇、香茅醇、香叶醇和橙花醇的绝对含量均高于丰花玫瑰（表2）。这4种成分在百叶蔷薇和丰花玫瑰花瓣中的含量总和分别为404.822、242.708μg/g。百叶蔷薇花瓣中含有金合欢醇15.292μg/g，丰花玫瑰花瓣中含有甲基丁香酚18.135μg/g。

表2 丰花玫瑰和百叶蔷薇花瓣与雄蕊内源芳香成分绝对含量比较 μg/g

百叶蔷薇雄蕊中含量较高的组分有5种，分别是：乙酸香叶酯70.146μg/g、香茅醇61.476μg/g、香叶醇46.640μg/g、苯乙醇21.046μg/g、橙花醇11.609μg/g。甲基丁香酚和丁香酚在百叶蔷薇雄蕊中含量较低，分别是10.380、8.895μg/g，但在丰花玫瑰雄蕊中含量极高，分别为71.389、188.070μg/g。丰花玫瑰雄蕊中苯乙醇含量明显低于百叶蔷薇，且其萜烯类物质较少甚至不含有，但是所含脂肪醛和脂肪酮类物质丰富，如2-十三烷酮、十五醛、十四醛、十六醛和十八醛等，其总含量大约为100μg/g。百叶蔷薇雄蕊其他组分相比丰花玫瑰含量少，约为38.314μg/g。

2.4 2种蔷薇植物香型差异成因分析

根据丰花玫瑰和百叶蔷薇花瓣、雄蕊内源芳香提取物PCA分析（图4）发现，第1主成分贡献率为55.84%，第2主成分贡献率为27.42%，二者贡献率总和为83.26%，能够充分反映4个样本芳香性状的差异程度[15]。无论从第一维度还是第二维度，丰花玫瑰花瓣和百叶蔷薇花瓣分布距离较近，间隔绝对值均小于2，说明二者花瓣芳香特性差异不明显。而丰花玫瑰雄蕊和百叶蔷薇雄蕊分布相对离散，第一维度和第二维度的间隔绝对值均大于6，说明百叶蔷薇雄蕊与丰花玫瑰雄蕊的芳香特性差异明显。从第1主成分对比分析发现，百叶蔷薇的花瓣和雄蕊相比丰花玫瑰更聚集，从第2主成分分分析得出，丰花玫瑰的花瓣和雄蕊分布比百叶蔷薇聚集，而第1主成分的贡献率远大于第2主成分。由此分析得出，百叶蔷薇雄蕊的芳香特性更趋近于其花瓣，丰花玫瑰雄蕊的芳香性状与其花瓣相比，差异明显。

3 结论与讨论

苯乙醇[16]、香茅醇、香叶醇、橙花醇及其乙酸酯是能够形成玫瑰香味的特征芳香化合物[2，9，15]。丰花玫瑰和百叶蔷薇花瓣的主要内源芳香组分均是苯乙醇、香茅醇、香叶醇和橙花醇。虽然2个品种中各组分具体含量稍有不同，但是种类组成基本一致，说明2个品种的花瓣均具有典型的玫瑰香气特征。

丰花玫瑰和百叶蔷薇雄蕊的内源芳香物质种类明显不同，其中，丰花玫瑰雄蕊中主要含有酚类物质，如丁香酚和甲基丁香酚，百叶蔷薇雄蕊中主要含有醇类物质，如香茅醇、香叶醇和苯乙醇等。虽然雄蕊的总体质量在整花中占比远小于花瓣，约等于花瓣质量的1/10，但是同等质量下雄蕊芳香组分的总含量远大于花瓣，因此，雄蕊也是重要释香部位之一。在2个品种花瓣芳香物质极其相似的情况下，雄蕊芳香成分的迥异可能是影响二者香气品质差异的重要因素。

丁香酚和甲基丁香酚是丰花玫瑰雄蕊中含量较高的2种物质，其在百叶蔷薇雄蕊中含量极低甚至不含有，然而，这2种物质的人体嗅觉阈值较低，属于辛香成分[17-18]。丁香酚在丁香花中含量丰富，是丁香花的特征香气物质[19-21]，甲基丁香酚是细辛挥发油的主要组分[22-23]。有研究表明，在一个完整的香气体系中加入一种外来芳香物质时，会引起人体对原有体系香气阈值感知发生变化[24]。丰花玫瑰雄蕊中的丁香酚和甲基丁香酚作为非玫瑰特征香气组分，它们的存在影响了人体对其花瓣特征香气成分的感知，使其整体阈值降低，导致丰花玫瑰的香味增强，产生人体嗅觉感知其香气浓劣偏干、不饱满[3]的现象。由此设想，在日后丰花玫瑰种质香气性状开发利用以及新种质栽培选育时，通过适合的生物技术手段，逐步培育雄蕊败育的种质，减少丁香酚和甲基丁香酚等辛香组分的产生。用于精油提取的丰花玫瑰可以考虑摘除雄蕊结构来改善其精油品质，以便使得丰花玫瑰精油整体香气品质更趋近于国际主流香型，香味更加清甜柔和，获得更多人们的喜爱。

本研究结果表明，丰花玫瑰和百叶蔷薇花瓣中主要芳香成分有苯乙醇、香茅醇、香叶醇和橙花醇，且各成分在百叶蔷薇中的含量均高于丰花玫瑰。丰花玫瑰和百叶蔷薇雄蕊的芳香物质组成差异明显，百叶蔷薇雄蕊中芳香成分主要由苯乙醇和萜烯类化合物构成，而丰花玫瑰雄蕊的主要成分是丁香酚和甲基丁香酚。形成丰花玫瑰和百叶蔷薇整体香气品质差异的原因主要取决于其雄蕊芳香性状的差异。与丰花玫瑰相比，百叶蔷薇雄蕊的芳香特性更趋近于其花瓣的芳香特征，而丰花玫瑰雄蕊中的辛香成分不具有典型的玫瑰香气特征，且其在花瓣中的含量也相对较高，这对丰花玫瑰浓烈偏干的香气特征形成存在紧密关联。