玫瑰香味玫红百合和橙香味紫红花滇百合的花香成分研究

郑冉冉，吴景芝，谷志佳，袁文斌，吴红芝*

（1.云南农业大学园林园艺学院，昆明650201；2.云南农业大学动物科学技术学院，昆明650201）

花香是植物最重要的观赏品质之一，被誉为“花卉的灵魂”[1]。花香还具有重要的商业价值和吸引力，可以有效刺激消费，激起消费者的购买欲望。SEXTON 等[2]研究表明，香豌豆花的香味比形状更容易得到消费者的青睐。近年来，众多学者对梅花[3]、桂花[4]、蜡梅[5]、兰花[6]、百合[7]、玫瑰[8]、玉簪[9]等植物花香展开了广泛的探索和研究，发现花香成分是由一系列低分子质量、低沸点、低极性的挥发性有机化合物（volatile organic compound,VOC）组成的混合物。目前，已鉴定出1 700多种VOC，主要包括萜类、苯型烃类与苯丙素类、脂肪酸及其衍生物和一些含氮含硫化合物等[10-12]。

百合（Lilium spp.）作为深受人们喜爱的世界著名鲜切花，栽培种系丰富；但目前其栽培种存在的主要问题是，亚洲百合栽培种系的花几乎没有香味，而东方百合（oriental hybrids,O）、东方百合和喇叭百合的杂交栽培种系（oriental×trumpet hybrids,OT）及麝香百合栽培种系（longiflorum hybrids, L）大多花香过于浓郁，特别是在较为封闭的环境中，其浓郁的花香使人头晕目眩，已成为影响人们购买百合的限制因素之一[13]。因此，改良现有栽培百合品种的花香特性，培育清香型百合新品种以丰富百合市场及满足人们的社会需求已成为当下百合育种的研究热点。张辉秀等[14]对香味浓淡不同的百合品种花香成分进行分析，初步确定β-罗勒烯和芳樟醇为百合花关键致香成分；回瑞华等[15]用蒸馏-萃取法测定百合花香成分，共检测到邻苯二甲酸二异丁酯、十二酸、十四烯酸、2-十四醇、邻苯二甲酸二丁酯等19种物质；DU等[16]依据主要香气成分，首次将41个百合栽培品种分成6种香型，即淡香型、清凉香型、果香型、麝香型、水果甜香型和百合花香型；JOHNSON 等[17]对4 个浓香型百合品种（OT）和1 个淡香型百合品种（O）的花香成分进行分析发现，有3个品种的花香成分以单萜烯烃、单萜烯醇和醛为主，2个品种的花香成分以单萜烯醇和醛及苯丙酸为主，其中淡香型百合品种花香物质总释放量约为浓香型百合的1/5。虽然已有不少关于百合花香类型和花香成分的研究报道，但目前关于具有玫瑰香味、橙香味等宜人香型百合及其花香成分的研究尚未见报道。为此，本研究以清香且香味独特的玫瑰香味的玫红百合、橙香味的紫红花滇百合为材料，以浓香型野生百合紫花百合及栽培百合‘西伯利亚’（‘Siberia’, O）和‘罗宾娜’（‘Robina’, OT）为对照，采用顶空固相微萃取（headspace-solid-phase microextraction, HS-SPME）和气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）联用技术探索这2种清香型百合与浓香型百合花香成分的差异及其关键致香成分，以期为培育清香型百合新品种奠定科学基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

清香型野生百合玫红百合和紫红花滇百合采自云南省昆明市小哨村，浓香型野生百合紫花百合（香味刺鼻）采自云南省迪庆藏族自治州，浓香型栽培百合品种‘Robina’和‘Siberia’（香味不刺鼻）购自昆明斗南花卉市场。

65 μm PDMS/DVB 型固相微萃取纤维头（美国SUPELCO 公司）；HP6890GC/5973MS 型气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent Technologies公司）。

1.2 试验方法

在2019 年7 月，选择晴朗的天气，采集盛花期长势良好的百合植株的花朵，立刻放入采样袋中，密封，备用。每次取1朵花，平行重复3次。

先将固相微萃取纤维头在气相色谱仪的进样口中250 ℃老化20 min，载气流量为0.9 mL/min，不分流。然后，将型号为65 μm PDMS/DVB的固相微萃取纤维头通过聚四氟乙烯隔垫插入到采样瓶中，推至花朵上方约1 cm 处，吸附50 min 后，取出纤维头并插入GC进样口，解析5 min。

GC 条件：HP-5MS 石英毛细管柱（30 mm×0.25 mm×0.25 mm）；起始柱温40 ℃，程序升温按3 ℃/min至80 ℃，再5 ℃/min至280 ℃，保持20 min；柱流量1.0 mL/min；进样口温度250 ℃；柱前压100 kPa；分流比2∶1；载气为高纯氦气。

MS条件：采用电子轰击（electron impact,EI）离子源，电子能量70 eV，传输线温度250 ℃，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，扫描范围35～500 amu。

感官评价参照翟营营等[18]的方法，略有改进，具体如下：共3 组成员，每组10 人，男女各半；小组成员近距离嗅闻供试的5 种百合的花香（在测试之前小组成员不使用、食用和穿戴具有香味和刺激性味道的产品）后，分别对其花香浓郁程度打分（满分10分），其中，0分表示不香，1～5分表示怡人清香，6～8 分表示浓香，9～10 分表示浓香引起人的不适，总分为3组得分的平均值（取整）。

表1 百合花香浓郁程度感官评分表Table 1 Sensory score table of lily fragrance intensity

采用Wiley7n.l 和NIST98.L 标准谱库计算机检索并结合人工谱图及查阅相关文献对供试百合的挥发性物质成分进行定性分析，采用峰面积归一法对其进行定量分析。

2 结果与分析

将不同香型百合花香成分总离子流图（图1～图5）与Wiley7n.l和NIST98.L标准谱库比对，同时，采用保留指数定性的方法并辅助质谱检索，确定挥发性物质的主要成分。

2.1 不同香型百合的花香成分种类分析

如表2 所示，供试的5 种百合共被检测到95 种挥发性物质，可分为7大类，即烷烃类10种、芳香族类11种、萜烯类48种、醇类5种、醛类3种、酮类2种、酯类16种。清香型百合中，玫红百合共被检测鉴定出33 种花香物质，其中萜烯类（17 种）最多，烷烃类（8种）、酯类（6种）次之，醇类和酮类未被检测到；紫红花滇百合共被检测鉴定出26种花香物质，其中萜烯类（14种）最多，烷烃类（4种）、醛类（3种）次之，未检测到酮类。浓香型百合中，紫花百合共被检测鉴定出30 种花香物质，其中萜烯类（21 种）最多，醇类（3 种）、芳香族类和烷烃类（各2 种）次之，酯类未被检测到；‘Siberia’共被检测鉴定出27种花香物质，其中萜烯类（13 种）最多，酯类（8 种）、芳香族类（5 种）次之，醇类、醛类和酮类均未被检测到；‘Robina’共被检测鉴定出34种花香物质，其中萜烯类（15种）最多，其次是酯类（9种）和芳香族类（5种）。

图1 玫红百合挥发性香气成分的GC-MS总离子流图Fig.1 GC-MS total ion current diagram of volatile scent components in L.amoenum

图2 紫红花滇百合挥发性香气成分的GC-MS总离子流图Fig.2 GC-MS total ion current diagram of volatile scent components in L.bakerianum var.rubrum

从表2还可以看出：2种清香型百合有9种共有成分，分别为烷烃类4 种（十五烷、十六烷、十七烷、2，6，10，14-四甲基十五烷），萜烯类3 种（dl-柠檬烯、芳樟醇、α-金合欢烯），醛类1 种（壬醛），酯类1种（苯甲酸甲酯），二者都含有挥发量最高的单物质芳樟醇。2种清香型百合的萜烯类和烷烃类化合物种类数相近，但玫红百合酯类多，紫红花滇百合醛类多。3 个浓香型百合中，紫花百合与‘Siberia’含有芳樟醇和α-萜品烯2 种共有成分，而前者与‘Robina’除均含芳樟醇外，还有4 种共有萜烯类物质（α-蒎烯、β-月桂烯、dl-柠檬烯、桧烯），这4 种萜烯类物质占紫花百合萜烯类物质挥发总量的59.93%，却仅占‘Robina’萜烯类物质挥发总量的7.77%。2个浓香型栽培百合‘Siberia’和‘Robina’有13 种共有成分，分别为萜烯类6 种（β-蒎烯、反式-β-罗勒烯、顺式-β-罗勒烯、芳樟醇、别罗勒烯、α-金合欢烯），芳香族类3 种（丁香油酚、异丁香酚、对烯丙基苯酚），酯类物质4 种（苯甲酸甲酯、水杨酸甲酯、异戊酸苄酯、水杨酸苄酯）；二者花香香气成分种类差异较小。

2.2 不同香型百合花香成分相对含量分析

图3 紫花百合挥发性香气成分的GC-MS总离子流图Fig.3 GC-MS total ion current diagram of volatile scent components in L.souliei

图4 ‘Siberia’挥发性香气成分的GC-MS总离子流图Fig.4 GC-MS total ion current diagram of volatile scent components in‘Siberia’

如表3 所示，不同香型百合各类花香成分含量差异显著。5 种不同香型百合的主要花香成分中，萜烯类化合物是相对含量最高的一类物质，为53.95%～90.73%，其中芳樟醇为其共有成分，相对含量为6.92%～48.53%。清香型百合中，玫红百合花香成分中萜烯类物质总相对含量最高，达53.95%，其次为烷烃类（17.15%）和酯类（16.66%）；紫红花滇百合花香成分中萜烯类物质相对含量最高，达90.73%，远高于其他物质含量。浓香型百合中，紫花百合花香成分中萜烯类物质总相对含量最高，达86.50%，远高于其他物质含量；‘Robina’花香成分中萜烯类物质相对含量最高，达58.67%，酯类（26.37%）和芳香族类（11.23%）其次；‘Siberia’花香成分中萜烯类物质相对含量最高，达65.03%，酯类（27.60%）和芳香族类（7.00%）其次。

由表2 和表3 可以看出：清香型玫红百合的花香成分以萜烯类和酯类为主，萜烯类主要有芳樟醇（15.42%）、桉油精（7.54%）、α-金合欢烯（7.05%）、4-萜烯醇（4.70%）、γ-萜品烯（3.84%）等，酯类主要有乙酸叶醇酯（9.93%）等；紫红花滇百合的花香成分以萜烯类为主，主要为芳樟醇（46.38%）、顺式-β-罗勒烯（33.08%）、β-月桂烯（4.75%）等。浓香型紫花百合的花香成分以萜烯类和醛类为主，萜烯类主要有dl-柠檬烯（45.31%）、芳樟醇（13.57%）、α-萜品烯（3.92%）、香芹酮（3.57%）、β-月桂烯（3.32%）等，醛类主要有苯乙醛（4.01%）；‘Robina’的花香成分以萜烯类、酯类、芳香族类为主，萜烯类主要有顺式-β-罗勒烯（33.43%）、桉油精（11.93%）、芳樟醇（6.92%）等，酯类主要有苯甲酸甲酯（10.27%）、水杨酸甲酯（8.21%）、水杨酸苄酯（3.65%）等，芳香族类主要有异丁香酚（7.67%）等；‘Siberia’花香成分以萜烯类、酯类、芳香族类为主，萜烯类主要有芳樟醇（48.53%）、顺式-β-罗勒烯（13.99%）等，酯类主要有苯甲酸甲酯（23.24%）、水杨酸甲酯（2.91%）等，芳香族类主要有异丁香酚（6.12%）等。

图5 ‘Robina’挥发性香气成分的GC-MS总离子流图Fig.5 GC-MS total ion current diagram of volatile scent components in‘Robina’

2.3 不同香型百合中α-金合欢烯和β-月桂烯含量比较分析

α-金合欢烯具有清新花香并伴有香脂香气，主要存在于甜橙油、玫瑰油、依兰依兰油和橘子油等精油中，是玫瑰油香气成分中的主要物质[19]。α-金合欢烯在玫红百合、紫红花滇百合、‘Robina’和‘Siberia’这4类百合花香成分中均被检测到，但在不同百合中其相对含量差异明显。由表2 可知，α-金合欢烯在玫红百合中相对含量最高，达7.05%，而在其他3类百合中相对含量极低，且均未超过1%。因此，推测玫红百合的玫瑰香味可能来自α-金合欢烯。

β-月桂烯也称为香叶烯，具有清淡的香脂香气和柑橘甜香，主要存在于甜橙油、柠檬油中[20]。在紫红花滇百合、紫花百合、‘Robina’这3类百合花香成分中均被检测到，且在紫红花滇百合中相对含量最高，而在玫红百合和‘Siberia’花香成分中未被检测到（表2）。因此，推测紫红花滇百合的橙香味可能与β-月桂烯有关。

表2 5种百合挥发性香气成分及相对释放量Table 2 Volatile scent components and their relative release amounts from five types of lilies %

表2（续）Continuation of Table 2%

表2（续）Continuation of Table 2%

表2（续）Continuation of Table 2%

表3 5种百合挥发性香气成分种类及其相对释放量Table 3 Categories of volatile scent components and their relative release amounts from five types of lilies %

3 讨论与结论

本研究中，清香型百合即玫瑰香味玫红百合、橙香味紫红花滇百合花香浓淡适宜、香味独特。罗婧[19]研究表明，α-金合欢烯普遍存在于从甜橙、玫瑰、依兰依兰和橘子上提取的天然精油中，陈秋鹏等[21]在新疆大马士革玫瑰精油中检测到金合欢烯，丁成斌等[22]在毛叶蔷薇花精油的关键致香成分中也发现了金合欢烯，员梦梦[23]、徐艳等[24]的研究都表明α-金合欢烯是玫瑰的关键致香成分之一。因此，推测玫红百合的玫瑰香味可能与α-金合欢烯有关。本研究表明，紫红花滇百合花香物质主要成分为芳樟醇、顺式-β-罗勒烯、β-月桂烯等，花香味为橙香；李源栋等[20]和董丽等[25]研究发现，柠檬烯、月桂烯等为甜橙油关键致香成分。本研究结果与此大致相同。因此，推测紫红花滇百合独特的橙香味可能与β-月桂烯有关。

本研究从浓香型百合‘Siberia’中检测到其主要花香成分为芳樟醇、顺式-β-罗勒烯，这与张辉秀等[7]和范燕萍等[26]的研究结果基本一致；但本研究还发现，‘Siberia’花香成分中苯甲酸甲酯等酯类物质含量也较高，这可能是由于动态顶空吸附技术在洗脱时需用大量溶剂，导致带入或损失了某些组分[27]。浓香型栽培百合‘Siberia’和‘Robina’花香物质主要成分相同但挥发量不同，说明物质挥发量的差异会导致二者香味不同。此外，浓香型‘Siberia’‘Robina’和清香型紫红花滇百合主要香气成分中均含有芳樟醇和顺式-β-罗勒烯，但‘Siberia’‘Robina’花香成分中苯甲酸甲酯、水杨酸甲酯等酯类物质相对含量远高于紫红花滇百合。黄海涛等[28]研究发现，浓郁花香型绿茶的主要香气成分中含有酯类物质，而其在清香型绿茶香气成分中未被检测到。因此，推测苯甲酸甲酯、水杨酸甲酯等酯类物质是导致‘Siberia’‘Robina’这2个栽培百合花香浓郁的原因。本研究表明，紫花百合的主要香气成分为dl-柠檬烯（45.31%）、芳樟醇（13.57%）、苯乙醛（4.01%）、α-萜品烯（3.92%）等，未检测到顺式-β-罗勒烯和酯类物质。因此，推测其香味浓烈刺鼻是由于缺乏这2 类物质对香气的中和。

花香作为评价百合品质的重要指标之一，因香气成分及释放量差异，使得不同百合香味浓淡及特点不同，且近年来也越来越受到人们的重视。但是，目前关于百合花香特点，花香挥发性物质的释放规律、机制及不同香气成分嗅觉阈值还不清晰，在今后的研究中可结合不同香气成分嗅觉阈值对百合花香特点及花香浓淡进行深入的探讨并统一定义，从而为百合的花香育种提供理论依据。

本研究结果表明：5 种百合的花香物质均以萜烯类为主，其中芳樟醇是5 种百合共有的主要花香成分，苯甲酸甲酯、水杨酸甲酯等酯类在‘Siberia’和‘Robina’香气成分中相对含量较高。玫红百合的玫瑰花香味可能与其香气成分中的α-金合欢烯有关，紫红花滇百合的橙香味可能与其香气成分中的β-月桂烯有关。