文心兰挥发性成分的GC-MS分析

王培育, 郑世仲, 叶 炜, 颜沛沛，张春柳, 林玉玲

(1.福建农林大学园艺植物生物工程研究所，福建 福州 350002；2.福建省三明市农业科学研究院，福建 沙县 365000；3.宁德师范学院生命科学学院，福建 宁德 352100；4.宁德市农业农村局，福建 宁德 352100)

文心兰(Oncidiumhybridum)是兰科(Orchidaceae)文心兰属(Oncidium)及其近缘属的总称，由超过70个属、1 200个种构成。文心兰属是其中最大的一个属，其原生种超过400个[1]。文心兰主要分布于巴西、美国、哥伦比亚、厄瓜多尔及秘鲁等美洲热带亚热带地区[2]，我国主要集中在广东、海南等地[3]。文心兰具有温度适应性广，设施条件要求不高等特点。目前，国内外规模化栽培的文心兰品种主要为‘南茜’(O.‘Gower Ramsey’)及其衍生种，导致品种单一、产期过于集中。因此，培育具有优良特性的新品种已成为文心兰产业可持续发展的重要因素[4]。

花色、花形及抗性改良是花卉育种的研究重点[5-7]，而有关花香的遗传改良少见报道。香气是植物长期进化的产物，花香可以吸引各种昆虫授粉，还可以预防自然界草食动物的入侵，且花香提取物还是制药及香料工业的重要原料[8-9]。文心兰原生种中具有明显香气的品种有白唇文心兰(O.leucochilum)、香花文心兰(O.odoratum)、齿花文心兰(O.anthocrene)等；也存在不具香气的原生种，如大文心兰(O.altissimum)[10-11]。当前，文心兰栽培种中具有香气的品种较少，栽培规模最大的‘南茜’以及‘蜜糖’文心兰(Gomesochilumsweetsugar)均无香气。而香水文心兰(O.sharrybaby)因其独特的奶油香气而闻名，现已形成一系列的衍生品系[12]。

近年来，随着花朵挥发性物质检测水平的提高、分子生物学技术的广泛应用及基因组学和代谢组学的兴起，学者们从花朵挥发物中鉴定出大量的小分子化合物，其代谢途径研究也取得了重要进展[13-14]。已有研究表明，香水文心兰香气可能源自唇瓣释放的(顺)-3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯、3-7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇、(顺)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇等3种化合物[15-16]。目前，关于文心兰香气的研究仅限于极少的品种，还有大量的香型文心兰种质资源有待挖掘。因此，本研究分析了6个文心兰主要品种的香气成分，了解其香味组分及含量变化，以期为文心兰芳香品种的选育以及了解香气形成机制提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为‘白仙女’(O.‘White Fairy’)、‘百万金币’(O.sweetsuger‘million dollars’)、‘野猫’(O.colmanara‘Wild Cat’)、‘红香水’(O.sharryBaby‘Sweet Fragrance’)、‘南茜’和‘红梦香’(O.twink‘Red Fair’)等6个文心兰品种，均取自三明市农业科学研究院药用植物研究所文心兰基地。采集盛开的文心兰花朵，每株重复采样3次，取样时间为晴天9:00—10:00。

1.2 仪器与设备

气相色谱—质谱联用仪型号为顶空7890B-5977B GC/MSD；色谱柱型号为19091S-433UI HP-5MS，两者均由Agilent公司提供。

1.3 方法

1.3.1 样品处理 将6个文心兰品种盛开的花朵整枝剪下，去除花梗，剔除腐败、枯黄的花序，选取健康且长势良好的整朵花单独分装，并立即进行气相质谱检测。

1.3.2 GC-MS分析 (1)色谱条件。色谱柱：石英毛细管柱(30 m×250 μm×0.25 μm)。柱箱温度40 ℃，进样口温度250 ℃。升温程序：初始柱温35 ℃，保持2 min；以5 ℃·min-1升温至80 ℃，保持5 min；再以8 ℃·min-1升温至180 ℃，保持1 min至分析完成；以8 ℃·min-1升温至220 ℃，保持3 min。进样方式为不分流。载气为高纯度氦气(99.999%)，流速0.8 mL·min-1。

(2)质谱条件。离子源为电子轰击电离源，电子能量为70 eV，离子源温度达250 ℃，四级杆温度为150 ℃。采用全扫描采集模式进行数据采集，扫描速率为769 u· s-1，扫描范围为45～550 m·z-1。

1.3.3 挥发性成分分析 根据质谱数据和气相色谱—质谱联用仪标准图谱数据库的检索结果定性；根据离子流峰面积归一化法计算各组分在总挥发物中的相对含量。

2 结果与分析

2.1 文心兰挥发性成分比较

依据GC-MS条件对供试品种进行挥发性成分分析，依次得到6个文心兰品种挥发性成分的总离子流图。对总离子流图中各信号峰经质谱数据系统检索及NIST 2014标准质谱图数据库比对，并用峰面积归一化法进行定量分析，香气组分中的化合物名称及相对含量(质量分数)见表1。

表1 6个文心兰品种挥发性成分及其相对含量1)

由表1可见，6个文心兰品种共检测出46种挥发性成分。其中，‘白仙女’检测出33种挥发性成分，占比71.7%，主要为：Benzeneacetaldehyde(17.81%)、Pentanal(9.30%)、Benzaldehyde(7.46%)、Hexanal(6.90%)、D-Limonene(6.65%)、Nonanal(6.10%)等。‘百万金币’检测出11种成分，占比23.9%，主要为：Heptanal(17.07%)、Hexanal(14.34%)、α-Copaene(13.80%)、Benzaldehyde(9.73%)、Cyclotetrasiloxane, octamethyl-(6.24%)等。‘野猫’检测出12种，占比26.1%，主要为：(-)-α-Pinene(26.23%)、Benzaldehyde(16.51%)、β-Ocimene(13.46%)、Hexanal(8.36%)、Heptanal(6.44%)等。‘红香水’检测出12种，占比26.1%，主要为：3-Carene(17.15%)、Hexanal(15.01%)、Cyclotetrasiloxane, octamethyl-(10.26%)、Benzaldehyde(9.77%)、Heptanal(8.03%)、β-Ocimene(7.88%)等。‘南茜’检测出15种，占比32.6%，主要为：α-Copaene(23.62%)、Heptanal(15.40%)、Hexanal(11.69%)、Nonanal(7.89%)、Benzaldehyde(7.57%)等。‘红梦香’检测出9种成分，占比19.6%，主要为：Benzaldehyde(62.57%)、Acetophenone(9.68%)、3-Carene(7.35%)、Cyclotetrasiloxane, octamethyl-(7.07%)等。6个文心兰品种共有挥发性成分仅3种，分别为Benzaldehyde、Cyclotetrasiloxane, octamethyl-和Cyclopentasiloxane, decamethyl-，但相对含量差异明显。综合来看，6个文心兰品种挥发性成分差异显著。

2.2 文心兰香气成分分类

将文心兰的46种挥发性成分划分为酮类、醛类、萜烯类、醇类、烷烃类和其他等6类化合物组分，各类组分相对含量见表2。由表2可知，各类化合物相对含量差异明显。6个文心兰品种中，‘野猫’和‘红香水’均不含有酮类物质，‘百万金币’‘红香水’‘南茜’均不含有醇类物质，‘百万金币’‘红香水’‘南茜’和‘红梦香’均不含有其他类物质化合物。‘红梦香’香气成分以醛类和烷烃类为主，其他品种均以醛类和萜烯类为主。‘野猫’和‘红香水’萜烯类化合物相对含量最高；其他品种均以醛类物质相对含量最高。不同品种间，‘红梦香’醛类物质相对含量最高，为65.86%，‘红香水’最低，仅32.81%；‘野猫’萜烯类化合物相对含量最高，为39.69%，‘红梦香’最低，仅7.35%。

表2 不同文心兰品种香气成分分析

‘白仙女’的特征香气成分为苯乙醛，含量达17.81%，苯乙醛具有类似风信子的气味，稀释后具有水果的甜香气；‘百万金币’的特征香气成分是庚醛，含量达17.07%，庚醛呈强烈和不愉快脂肪气味；‘野猫’的特征香气成分为α-蒎烯和苯甲醛，含量分别达26.23%和16.51%，α-蒎烯具有松节油的气味，而苯甲醛具有特殊的杏仁气味；‘红香水’的特征香气成分是3-蒈烯和己醛，含量分别达17.15%和15.01%，3-蒈烯具有强烈的松木样香气，己醛则呈生的油脂和青草气及苹果香味；‘南茜’的特征香气成分是α-可巴烯，含量达23.62%，α-可巴烯呈蒿草味；‘红梦香’的特征香气成分是苯甲醛，含量高达62.57%，苯甲醛具有特殊的杏仁气味。

3 小结

本试验采用GC-MS对‘白仙女’‘百万金币’‘野猫’‘红香水’‘南茜’和‘红梦香’等6个文心兰品种进行挥发性成分检测，分别鉴定出33、11、12、12、15、9种化合物，主要为醇类、醛类、酯类和烷烃类等。‘野猫’‘红香水’和‘南茜’花中醛类和萜烯类成分较高；‘白仙女’‘百万金币’和‘红梦香’花中醛类成分最高；‘野猫’和‘红香水’花中不含有酮类成分；‘百万金币’‘红香水’和‘南茜’花中不含有醇类及其他化合物。6个文心兰品种挥发性成分在组成和相对含量上存在较大差异。其中，‘白仙女’花检测出的化合物种类最多，与其他5个文心兰品种检出成分的共有成分较少，但其花中含有的挥发性成分种类较为丰富。

本研究表明，6个文心兰品种的特征香气成分不一，花香各具特色，香味浓度不同。‘红梦香’文心兰醛类含量最高，达65.86%，烷烃类含量次之；其他品种均以醛类和萜烯类含量较高，其中‘野猫’萜烯类含量最高，占总香气成分的39.69%，醛类含量次之。因此，形成文心兰甜蜜香气成分中，醛类和萜烯类及其衍生物起到非常大的作用。GC-MS联用技术在香气成分分析方面具有快速、稳定、高效、全面的特点，在此基础上，可以进一步研究其生理活性，对研究文心兰芳香品种的选育以及香气形成机制具有重要意义。