5种黄檀属植物挥发物成分分析

孔德龙 梁永婵 曹春雷

摘要：探究5种黄檀属（Dalbergia Linn. f.）植物挥发性有机化合物的成分组成，以期为研究植物挥发物与昆虫的关系提供理论基础。采用动态顶空循环吸附采集法和气相色谱-质谱联用技术，对黑黄檀（Dalbergia fusca Pierre）、降香黄檀（D. odorifera T. Chen）、交趾黄檀（D. cochinchinensis Pierre）、南岭黄檀（D. balansae Prain）、印度黄檀（D. sissoo DC.）的挥发物进行采集和分析，并结合峰面积归一法计算不同树种各化合物的相对含量。结果表明，黑黄檀、降香黄檀、交趾黄檀、南岭黄檀、印度黄檀的挥发性有机化合物分别有9类57种、8类60种、 8类61种、8类58种和8类55种;5种黄檀属植物均含有烷烃类、芳烃类、醇类、酚类、酯类、醛类、酮类和萜烯类等8类化合物，其中萜烯类化合物的相对含量最高，均达到40%以上;5种树挥发性化合物中有蒎烯、罗勒烯、3-蒈烯等33种共有成分。结果表明，5种树木有机挥发物成分的种类及相对含量存在一定差异，但主要成分皆为萜烯类化合物。

关键词：黄檀属;有机挥发物;气相色谱-质谱联用;降香黄檀;成分分析

降香黄檀（Dalbergia odorifera T.Chen）、印度黄檀（D. sissoo DC.）、黑黄檀（D. fusca Pierre）、交趾黄檀（D. cochinchinensis Pierre）均是珍贵红木树种，也是名贵的高档家具、工艺术雕刻的珍贵用材[1-4]。南岭黄檀（D. balansae Prain）枝条生长速度快、产量高，是云南紫胶虫生长发育和繁殖的优良寄主植物[5]。植物挥发性有机物是通过植物体内的次生代谢途径合成的低沸点、易挥发的小分子化合物[6]。这类化合物对植食性昆虫的寄主选择、取食、交配、产卵等方面有着重要的影响作用[7]。关于黄檀属的微凹黄檀（D. retusa Hesml）、交趾黄檀、越南香枝（D. spp.）、奥氏黄檀（D. oliveri Gamble）的化学特性已有报道[8-12]，部分研究是通过溶剂萃取或蒸馏等传统提取方法收集植物挥发物，这些方法破坏了植物的自然生长状态，收集的挥发性有机物难免缺失。因此，本研究采用活体植物动态顶空采集法收集黑黄檀、降香黄檀、交趾黄檀、南岭黄檀、印度黄檀等5种黄檀属植物的挥发物，用气相色谱质谱联用分析技术分析5种黄檀属植物所释放的挥发物组成成分，旨在为研究植物挥发物与昆虫的关系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试降香黄檀、印度黄檀、黑黄檀、南岭黄檀、交趾黄檀均为二年生的盆栽树。选择长势一致，无病虫害的植株为测定株。

1.2 仪器设备

气相色谱仪，型号为7890B，购自美国Agilent公司;质谱联用仪，型号为5977B，购自美国Agilent公司;QC-1S型大气采样仪，购自南通东昌环保设备科技有限公司;采集带[微波炉加热用袋（44.3 cm×55.8 cm）]，购自美国Reynolds公司;吸附剂Porapak Q，购自郑州谱析科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 挥发物的采集方法 在通风的实验室内，温度为26 ℃，湿度为89%，光照度为1 500 lx，选取降香黄檀、印度黄檀、黑黄檀、南岭黄檀、交趾黄檀等5种植物作为采样标准株。参照Kleinhentz等的方法[8]对5种植物枝叶挥发物进行收集。采用动态顶空气体循环采集法采集挥发性有机化合物，采集过程中将枝叶放进密闭的采气袋，迅速抽空袋内空气后充入过滤空气，密闭系统进行循环采集活体枝叶挥发性有机化合物。为避免环境日变化引起的干扰，将采样时间统一在09：00进行，每次采样时长为24 h，以室内空气为对照。收集完成后，拔出吸附管，使用0.6 mL二氯甲烷溶剂进行洗脱，用2 mL色谱瓶装集，处理完成后置于4 ℃冰箱中保存备用。

1.3.2 挥发物成分的鉴定 用气相色谱质谱联用仪对上述收集到的植物挥发物二氯甲烷溶液进行分析和鉴定。工作条件：色谱柱为HP-5MS（30 m×250 μm×0.25 μm）;进样口温度为230 ℃，升温程序：开始温度为50 ℃，保持3 min，以 5 ℃/min 增温至120 ℃，保持2 min，再以8 ℃/min增温升至 260 ℃，保持15 min。离子源温度为 230 ℃;电离方式为电子电离（EI）;载气为氦气，流速为 1.0 mL/min。离子化能量为70 eV，电压为350 V;数据通过全扫描，扫描范围为50～350 amu。化合物通过NIST 14.L质谱库鉴定。进样方式为自动进样。

2 结果与分析

2.1 5种黄檀属树木挥发性有机化合物的气相色谱质谱联用分析

通过气相色譜质谱联用分析，分别得到黑黄檀（图1-A）、降香黄檀（图1-B）、交趾黄檀（图1-C）、南岭黄檀（图1-D）、印度黄檀（图1-E）挥发物成分的总离子流色谱图。通过分离鉴定并扣除本底空气中的杂质，由表1可知，从5种黄檀属植物挥发物气体样品中共检测出包含萜烯类、醇类、酮类、醛类、酯类、酸类、酚类、烷烃、芳烃等9类在内的95种化合物。其中，在黑黄檀中鉴定出57种化合物，主要成分为萜类化合物，包括蒎烯（25.87%）、右旋萜二烯（4.72%）、罗勒烯（3.51%）等11种化合物，占挥发性有机化合物总量的70.22%;在降香黄檀中检测出60种化合物，主要成分是蒎烯（30.81%）、右旋萜二烯（11.58%）、对乙基苯乙酮（2.60%）等8种化合物;在交趾黄檀中检测出61种化合物，主要成分为蒎烯（24.03%）、罗勒烯（17.73%）、右旋萜二烯（11.62%）等11种化合物;南岭黄檀中含有58种化合物，主要成分为蒎烯（18.28%）、罗勒烯（13.17%）、3，7，11-三甲基-1，3，6，10-十二碳-四烯（6.12%）等10种化合物;在印度黄檀中检测出55种化合物，主要成分蒎烯（34.44%）、右旋萜二烯（7.07%）、左旋-β-蒎烯（2.19%）等10种化合物。5种黄檀属植物挥发性有机化合物组分中，黑黄檀、降香黄檀、交趾黄檀、南岭黄檀、印度黄檀中相对含量大于1.00%的化合物分别占挥发性有机化合物总量分别是70.22%、76.03%、82.44%、80.05%、80.61%。

5种黄檀属植物叶片挥发性有机化合物的共有成分是蒎烯、左旋-β-蒎烯、右旋萜二烯、3-蒈烯等33种化合物，分别占黑黄檀、降香黄檀、交趾黄檀、南岭黄檀、印度黄檀挥发性有机化合物总量的83.92%、88.90%、89.29%、80.48%、89.87%。黑黄檀以2-茨醇、α-松油醇、8-甲基-十七烷等8种化合物为特有成分;降香黄檀特有成分为（E）-3-己烯-1-醇、乙基苯等4种化合物;交趾黄檀以间苯二甲醛、二苯甲酮、（+）-α-长叶蒎烯为特有成分;南岭黄檀含有苯甲酸甲酯、α-石竹烯等5种特有成分;印度黄檀特有成分有2，6，10，14-四甲基十七烷、（+）-β-芹子烯等8种化合物。其特有成分分别占黑黄檀、降香黄檀、交趾黄檀、南岭黄檀、印度黄檀挥发性有机化合物总量的4.09%、1.13%、0.89%、1.81%、3.68%。

2.2 5种黄檀属植物叶片的挥发性有机化合物种类及差异性比较

5种黄檀属植物叶片的挥发性有机化合物种类及相对含量存在明显差异（图2）。黑黄檀共有9类化合物，其中萜烯类18种（66.93%）、醇类4种（2.78%）、酯类3种（2.35）、酮类3种（1.45%）、烷烃类11种（6.49%）、芳烃类13种（14.99%）、醛类2种（2.45%）、酚类2种（0.93%）、酸类1种（0.51%）;降香黄檀含有8类化合物，萜烯类20种（77.01%）、醇类4种（2.03%）、酯类3种（1.23%）、酮类4种（4.69%）、烷烃类7种（2.52%）、芳烃类16种（8.90%）、醛类4种（2.92%）、酚类2种（0.71%）;交趾黄檀含有8类化合物，萜烯类19种（77.45%）、醇类3种（1.48%）、酯类3种（0.55%）、酮类4种（4.32%）、烷烃类10种（1.63%）、芳烃类16种（12.30%）、醛类4种（2.31%）、酚类2种（0.44%）;南岭黄檀检测出有8类化合物，萜烯类18种（68.99%）、醇类3种（1.64%）、酯类4种（1.55%）、酮类4种（8.17%）、烷烃类8种（1.57%）、芳烃类16种（15.70%）、醛类4种（2.20%）、酚类1种（0.19%）;印度黄檀共有8种化合物，萜烯类18种（77.12%）、醇类2种（1.19%）、酯类3种（1.26%）、酮类6种（2.39%）、烷烃类10种（2.80%）、芳烃类12种（10.90%）、醛类2种（3.55%）、酚类1种（0.12%）。

萜烯类化合物含量最高的是交趾黄檀，其含量分别是黑黄檀、降香黄檀、南岭黄檀、印度黄檀的1.38、1.14、1.22、1.15倍。芳烃类化合物含量最高的是南岭黄檀，其含量分别是黑黄檀、降香黄檀、交趾黄檀、印度黄檀的1.08、1.78、1.12、1.44倍。其他7类化合物的相对含量在5种黄檀属植物中所占比例很小或未检测到。

3 结论与讨论

由5种黄檀属植物的分析结果可以看出，黑黄檀、降香黄檀、交趾黄檀、南岭黄檀和印度黄檀挥发物都含有萜烯类、醇类、酯类、酮类、烷烃类、芳烃类、醛类和酚类化合物，它们构成了这5种植物挥发性有机化合物的主要成分。5种黄檀属植物的共有成分种类较多且在各个树种的挥发物总量中所占比例较大，可能与5种植物有着较近的亲缘关系有关。

在对黄檀属植物挥发物的研究中，杨柳等采用顶空/气质联用法测定了交趾黄檀和微凹黄檀的可挥发性成分，发现苯甲醛与肉桂醛在微凹黄檀种相对含量之和可达到总的可挥发性成分的72%～83%，而在交趾黄檀中仅为32%～38%，由此可作为2种黄檀的鉴别方法[9]。姬国玺等采用乙醚浸渍法从新鲜印度黄檀花中提取挥发油成分，发现其中主要为酯类、脂肪酸、醛酮类等化合物[10]。杨柳等采用顶空/气质联用法测定了降香黄檀和越南香枝可挥发性成分与脂溶性成分，发现2树种均含大量的橙花叔醇、反式-橙花叔醇、6，7-环氧-蛇麻烯等3种脂溶性成分，三者之和均可达脂溶性成分总量的40%以上。越南香枝中有5种含量较高的脂溶性成分，即3，3′，4，4′-四甲氧基二苯乙烯、松属素、3-（2，4-二甲氧基苯基）-7-甲氧基苯并二氢吡喃、3，4-二氢-7-甲氧基-3-（2，3，4-三甲氧基苯基）-2H-1-苯并吡喃、N-[2-（3，4-二甲氧基苯基）乙基]-3-甲氧基-苯甲酰胺，这5种脂溶性成分在越南香枝中含量之和占总脂溶性成分的20%～40%，而在降香黄檀中不足1%[11]。朱友飞等采用热裂解-气相-质谱联用仪分析了降香黄檀心材、边材在中温快速裂解条件下的产物，发现在降香黄檀心材裂解产物中含有一定量的抽提物成分，以橙花叔醇为主，而在边材裂解产物中没有发现抽提物成分[12]。刘喜明等对奥氏黄檀苯醇和甲醇2种溶剂抽提液进行气质联用分析，结果表明，在奥氏黄檀中共检测出32种成分含量大于1%的化合物[13]。本试验结果与上述研究均有明显差异，其原因可能是供试植物种类的不同和研究方法上的差异引起，另外采用活体植物动态顶空采集法也有着未考虑采集室笼罩对植物温度的影响进而造成挥发性有机化合物排放的影响和收集的化合物量少等不足[14]。

近年来，化学杀虫剂的滥用导致了严重的3R（抗性，残留，再猖獗）问题，而基于生态保护和长期有效的控制害虫危害，通过植物挥发性信息化合物调控昆虫行为，控制害虫虫口密度成为目前害虫治理研究中的重要措施[15-16]。朱宁等采用动态顶空吸附法结合气相色谱-质谱联用技术分析了垂柳（Salix babylonica）、苦楝（Melia azedarach Linn.）、复叶槭（Acer negundo L.）等3种光肩星天牛的寄主植物挥发物成分，推测3-蒈烯和壬醛可能是对光肩星天牛具有产卵引诱作用的植物源成分[17]。马艳粉等在室内利用选择性产卵试验方法分别测定了马铃薯块茎蛾[Phthorimaea operculella（Zeller）]寄主的α-蒎烯、β-蒎烯等10种挥发物，发现供试的10种挥发物均对马铃薯块茎蛾有产卵引诱效果[15]。杨立军利用固相微萃取和气相色谱质谱联用技术、昆虫触角电位技术、昆虫行为测定等研究方法，研究了木枣挥发物对枣镰翅小卷蛾（Ancylis sativa）寄主选择的影响，发现在枣镰翅小卷蛾寄主选择中，乙酸正丁酯、罗勒烯、反-2-己烯醇、3-蒈烯和反-3-己烯醇起着重要作用[18]。李思翰等以5龄蝗蝻为材料，测试整株小麦苗和棉花苗的气味及2种单个挥发物所引起的趋向性反应和触角电位反应，發现1-辛烯-3-醇和庚醇均可以引起显著的触角电位反应[19]。本研究的结果可以为找到5种黄檀属植物中对害虫具有引诱作用的植物挥发性有机化合物成分提供理论基础，从而可利用其成分诱捕害虫和干扰害虫的寄主识别、寄主定位及寻找产卵场所等行为。

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