柚、柠檬和代代酸橙花的植物学性状及挥发性成分比较

李珊珊，杨 敏，吴维坚

(福建省农业科学院亚热带农业研究所，福建漳州，363005)

芸香科柑桔属(Citrus)植物包含柚(C.grandis)、柠檬(C.limon)、酸橙(C.Aurantium)等约20种，原产亚洲东南部及南部，在我国约有15种(含引进的)[1]。近年来，随着世界柑桔产业的调整和发展，我国柑桔类作物的栽培面积和产量已居世界首位，其中柚和柠檬做为柑桔属的重要种类，近年来产量也不断攀升。2018年，漳州市平和县琯溪蜜柚(C.grandis‘Guanximiyou’)种植面积和果实产量就分别达到4.6万hm2和176.6万t[2]。柠檬在我国同样分布广泛，长江以南均有栽培[1]。为保证着果率和果实品质，果农需要疏花[3]，但疏落的花多作为果园垃圾直接清理，不能为果农创造效益。代代酸橙(C.aurantium‘Daidai’)同为芸香科柑桔属植物，别名回青橙、春不老、玳玳圆等[1]，原产我国，叶、花、果均含挥发油，花油和叶油用于调配高级化妆品、皂用香精等，果皮油可做碳酸饮料、醇饮料、糖果等的食品添加剂[4]。在芳香疗法领域，橙花精油具有缓解神经紧张、压力、失眠和焦虑等功效[5]。在我国，代代花已经被《药食同源原料目录》收录[6]。可以说，代代花油是应用非常广泛的一种挥发油。但代代酸橙对栽培环境要求严苛，在我国目前主产区仅浙江省[1]。若能参考代代花油的加工和使用方式，对每年疏落的柚花和柠檬花加以利用，不仅可有效缓解代代花油市场的短缺，进一步丰富国内挥发油市场的品种，也可为柚和柠檬产品多元化开发及附加值的提升提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器

UPW-20N超纯水机(北京历元电子仪器有限公司)；美国赛默飞Trace1300/TSQ9000气相色谱/质谱联用仪。

1.2 材料

2017年从福建漳州引进琯溪蜜柚和尤力克柠檬(C.limon‘Eureka’)，从南平市引进代代酸橙，在福建省农业科学院亚热带农业研究所芳香药用植物资源圃栽培。待测鲜花均选择花瓣刚刚松开的初开放状态，均为晴天清晨(9：00之前)随机采样获得。

1.3 方法

1.3.1 植物学性状统计 采用田间五点式随机抽样调查，每个品种取5个重复，游标卡尺测量花苞长和宽，取花苞长和宽的平均值为花苞大小，用电子天平称质量。

1.3.2 挥发性成分分析 用顶空气相色谱-质谱法(GC-MS)对鲜花的挥发性成分进行分析研究：挥发性成分经气相色谱分离，质谱分析鉴定，再通过谱库检索和资料分析，结合文献进行人工谱图解析确定各化学成分，依据总离子流各色谱峰平均峰面积，运用峰面积归一化法求得各成分的相对含量。气相色谱条件：Thermo TG-5SilMS GC色谱极性柱(长度30 m，内径0.25 mm，膜厚0.25 μm)；炉温70 ℃，腔温80 ℃，平衡时间3 min，中等振摇，柱流量(恒流)1.2 mL/min；分流比为1∶10；载气为氮气，进样口温度220 ℃，程序升温(初始温度50 ℃保持5 min，以5 ℃/min升到160 ℃，以10 ℃/min上升到250 ℃，保持5 min)。质谱条件：传送线温度280 ℃，EI电离方式，电子倍增电压(EMV)为1 847 V；电离电压为70 eV；离子源温度为300 ℃；扫描质量范围(m/z)为30～550。

1.4 数据分析

采用Excel及Simca 14.1软件进行数据整理和分析。

2 结果与分析

2.1 花苞形态比较

因为柑桔属植物的花形和香气较为相似，代代花在国内栽培面积不大、辨识度不高，代代花油厂商在实际生产过程中有出现原材料混淆的情况。比较发现，从花朵大小来看，柚花最大，代代花最小，但代代花和柠檬花大小差异不大；从花瓣数来看，代代花的花瓣数为5瓣，柚花和柠檬花均为4瓣；从花色来看，柠檬花为淡紫红色，柚花和代代花为白色；从雌蕊大小来看，柚的雌蕊粗大突出，柠檬和代代的雌蕊均退化(见图1和表1)。

图1 尤力克柠檬、琯溪蜜柚和代代酸橙的花苞

表1 尤力克柠檬、琯溪蜜柚和代代酸橙花的性状

2.2 挥发性成分相对含量

GC-MS分析结果表明，漳州地区栽培的柚花含21种挥发性成分，其中含量较多的为β-蒎烯[43.74%(指相对含量，下同)]、桧烯(20.69%)、反式-β-罗勒烯(12.78%)、芳樟醇(9.84%)及d-柠檬烯(9.15%)。同地区栽培的柠檬花含24种挥发性成分，其中含量较多的为β-蒎烯(53.42%)、桉叶油醇(19.65%)、d-柠檬烯(7.55%)、芳樟醇(2.92%)及十七烷(2.78%)。同地区栽培的代代花含20种挥发性成分，其中含量较多的为芳樟醇(41.16%)、d-柠檬烯(30.54%)、桧烯(15.19%)、3-蒈烯(3.84%)及β-蒎烯(2.76%)。对比可知，3种花的主成分接近，且相对含量在5%以上的成分均为单萜类化合物(见表2)。嗅吸比较，3种花的香气接近，区别在于柚花苦味更突出一点、代代花略香甜、柠檬花较清爽。已知单萜类化合物具有较强的香气[7]，造成3种花香气有差别的原因也许是由于β-蒎烯、桧烯、反式-β-罗勒烯、芳樟醇和d-柠檬烯的含量波动。

2.2.1 醇类成分 柚花的挥发物中醇类成分有4种，含量占挥发物的10.42%，全部均为单萜醇类化合物。柠檬花的挥发物中醇类成分有8种，含量占挥发物的26.62%：其中，单萜醇类化合物有6种，含量占挥发物的24.58%；倍半萜醇类化合物仅1种，含量占挥发物的1.97%。代代花的挥发物中醇类成分有3种，含量占挥发物的41.18%：其中，单萜醇类化合物2种，含量占挥发物的41.17%；未发现倍半萜醇类化合物。此外，柚花含有4-侧柏醇这种单萜醇类化合物；柠檬花含有桉叶油醇和2-(4-亚甲基环己基)丙-2-烯-1-醇2种单萜醇类化合物，以及蓝桉醇这种倍半萜醇类化合物。结果表明，漳州产代代花挥发物的芳樟醇含量符合QB/T 4232—2011标准要求(芳樟醇含量39%～53%)，但柚花和柠檬花挥发物的芳樟醇含量却明显不足(见表2)。已知芳樟醇具有镇痛、抗焦虑、镇静助眠等药理活性[8]。可以推测，若要将柚花油和柠檬花油应用于芳香疗法中，其镇痛、抗焦虑和镇静助眠方面的功效将远不及代代花油。

2.2.2 烯类成分 柚花的挥发物中烯类成分有13种，含量占挥发物的87.83%：其中，单萜烯类有10种，含量占挥发物的87.63%；倍半萜烯类化合物有3种，含量占挥发物的0.20%。柠檬花的挥发物中烯类成分有8种，含量占挥发物的63.44%：其中单萜烯类有5种，含量占挥发物的62.56%；倍半萜烯类化合物有2种，含量占挥发物的0.75%；二萜烯类化合物有1种，含量占挥发物的0.13%。代代花的挥发物中烯类成分有14种，含量占挥发物的55.29%：其中，单萜烯类有11种，含量占挥发物的55.10%；倍半萜烯类化合物有3种，含量占挥发物的0.19%。比较发现，柚花、柠檬花和代代花的挥发物中相同成分有7种，含量各有不同。其中，反式-β-罗勒烯在柚花挥发物中的含量最高，约是在柠檬花挥发物中含量的11倍、在代代花挥发物中含量的8倍；β-蒎烯在柠檬花挥发物中的含量最高，与在柚花挥发物中含量接近，约是在代代花挥发物中含量的20倍；d-柠檬烯在代代花挥发物中的含量最高，约是在柚花挥发物中含量的3倍、在柠檬花挥发物中含量的4倍(见表2)。按QB/T 4232—2011标准的要求，在代代花(精)油的代表性和特征性成分中，β-蒎烯含量范围为1.5%～6%，柠檬烯(在QB/T 4232—2011标准中为苧烯)含量范围为14%～25%，反式-β-罗勒烯含量范围为1%～5%。结果表明，漳州产代代花挥发物的烯类成分符合相应要求；但柚花和柠檬花挥发物中β-蒎烯含量远高于标准，柠檬烯含量则均不足。经证实，β-蒎烯对白色念珠菌具有很强的杀灭作用，还可以使小鼠巨噬细胞存活率降低57.7%[9]，d-柠檬烯具有包括抗肿瘤在内的重要免疫调节特性，并具有潜在的抗氧化作用[10]。可推测，若将柚花油和柠檬花油应用于芳香疗法中，其杀菌效果将明显优于代代花油，在抗氧化及抗肿瘤方面不如代代花油。

表2 尤力克柠檬、琯溪蜜柚和代代酸橙花挥发物中各成分相对含量 %

2.2.3 其他微量成分 3种花的挥发物中均含有微量的甲基庚烯酮、吲哚及邻氨基苯甲酸甲酯。香茅醛、十六烷和十七烷仅在柠檬花中检出。柠檬花和代代花挥发物的微量成分较为接近但含量略有不同(见表2)。

2.3 PCA分析

分析结果看出，3种花的挥发物主成分虽然均存在一定差异，但代代花与柚花更为相似，与柠檬花的差距较大(见图2)。此结果也印证了代代花和柚花的香气更接近，与柠檬花的香气相差较大的嗅觉感受。

图2 尤力克柠檬、琯溪蜜柚和代代酸橙花挥发性成分PCA分析

分析结果看出，在3种花的挥发物中，桧烯、α-蒎烯、苯乙醛、邻氨基苯甲酸甲酯、苯乙醇和香芹醇对第一主成分的差异贡献率较大，其中，桧烯和α-蒎烯的含量与第一主成分呈正相关，苯乙醛、邻氨基苯甲酸甲酯、苯乙醇和香芹醇的含量与第一主成分呈负相关；4-亚甲基-1-甲基-2-(2-甲基-1-丙烯-1-基)-1-乙烯基环庚烷-、3-蒈烯、d-柠檬烯、(3E)-4，8-二甲基-1，3，7-壬三烯、顺式-β-金合欢烯、甲基庚烯酮和马鞭草烯醇对第二主成分的差异贡献率较大，其中，4-亚甲基-1-甲基-2-(2-甲基-1-丙烯-1-基)-1-乙烯基环庚烷-、3-蒈烯、d-柠檬烯、(3E)-4，8-二甲基-1，3，7-壬三烯和顺式-β-金合欢烯的含量与第二主成分呈正相关，甲基庚烯酮和马鞭草烯醇的含量与第二主成分呈负相关(见图4)。这些成分是影响3种花香气差异的潜在因素，若想在香气方面提升柚花油或柠檬花油的商业价值，可考虑通过改变栽培海拔、盐胁迫或改变水肥管理等常规栽培手段谋求改变，当然也可通过研究目标成分的合成通路探索实现靶向变量的途径。

图3 尤力克柠檬、琯溪蜜柚和代代酸橙花挥发性成分因子载荷量对比

3 讨论

代代花油的香气是目前全球范围内普遍认可的高档香氛之一，但目前国内代代酸橙主产区种植面积太小，无法大量获得。因代代花和柚花的香气相近，容易被大众认可，可参考代代花油的部分用法将柚花油加工成香水、天然香薰、芳香蜡烛或添加入洗沐产品、精华乳、化妆品等高级日化产品中，进行柚花油的推广。此外，因为柚花和柠檬花中芳樟醇和d-柠檬烯的含量较低，比代代花油更适合应用于车载香氛。

此次分析的3种花的挥发性成分均以单萜类化合物为主。已知单萜类化合物具有抗氧化、抗菌、抗炎等生理活性，是医药、食品和化妆品工业的重要原料[7]，同时是重要的医药中间体[11]。从成分看，代代花油在抗肿瘤、抗氧化、助眠安神方面的功效具有深入研究的价值，而柚花油和柠檬花油的抗菌消炎方面更为突出，可考虑进行内服或外用抗菌消炎类药剂的研发。

目前已知反式-β-罗勒烯可作为引诱假眼小绿叶蝉天敌的互利素[12]。本试验结果表明，漳州产柚花的挥发物中反式-β-罗勒烯含量最高。可考虑从柚花精油中提取反式-β-罗勒烯，用作天敌的诱集剂，为柚花的开发利用提供更多的路径；亦可考虑在茶园套种蜜柚来增加假眼小绿叶蝉天敌的种群数量，从而实现茶园假眼小绿叶蝉的绿色防控。

从挥发性成分来看，漳州产柚花、柠檬花和代代花均为优秀的挥发油原料，可从食品、日化产品的加工及医药研发领域进行深入研究，为柚花和柠檬花的开发提供科技支撑。