2种杜英科植物花挥发性有机化合物成分分析
摘要：杜英科植物毛果杜英和水石榕是广东地区重要的园林景观植物，因其树形优美，开花时期花朵散发幽香，深受人们的喜爱。通过动态顶空采集法分别收集毛果杜英和水石榕植物花朵的挥发性有机化合物（VOCs）成分，利用热解析-气相色谱-质谱联用技术（TDU-GC-MS）检测2种植物的花挥发性有机化合物成分差异。结果表明，毛果杜英花挥发物由2种酯类（32.64%）、4种醛类（5.63%）、1种萜烯类（7.40%）、1种酮类（49.29%）、1种酚类（4.66%）组成；水石榕的挥发物中检测到2种酮类，萜烯类、醛类和酯类各1种，相对含量分别为74.68%、6.77%、2.91%、15.64%。酮类中的茶香酮是毛果杜英和水石榕花的主要挥发性化学成分。研究结果可为2种杜英科植物综合开发利用和园林配置提供参考。
花器官中的花瓣、雄蕊、蜜腺、花粉、花蜜等不同结构均能释放挥发性有机化合物（Volatileorganiccom-pounds，VOCs），其主要成分包括脂肪酸衍生物、苯环类化合物、萜类化合物等。目前花器官中已鉴定出的挥发性有机化合物1700余种[1]。人们对不同植物花气味的感受除了个人感知能力的差别以外，主要取决于VOCs的种类和丰度的差异。按照有机化合物的代谢途径和结构的不同可将VOCs分为：萜类、脂肪酸衍生物、氨基酸衍生物和苯/苯系化合物以及少数的特殊化合物[2-3]。在观赏植物的评价标准中，能否散发花香是一项重要的品质指标[4]。有研究表明，植物花VOCs中某些成分对人的身心健康可产生一定影响，如人在嗅闻月桂烯、柠檬烯等萜类物质后，会感觉到身体轻松、呼吸顺畅[5]。然而，有研究发现，在吸入珍珠梅花挥发物一段时间后，部分人群会出现呼吸不适的症状[6]。因此，从植物花气味化合物成分组成和功能的角度为功能性园林设计与植物配置提供参考意见具有重要价值和意义。
毛果杜英（ElaeocarpusrugosusRoxburgh）和水石榕（ElaeocarpushainanensisOliver）属于杜英科（Elaeo-carpaceae）杜英属（ElaeocarpusL.）植物，两者都为常绿乔木。毛果杜英在我国分布于海南和云南南部，在广东等华南地区常见栽培。水石榕主要分布在我国广东、海南、广西南部及云南东南部，在越南和泰国也有分布。这2种植物在我国华南和华东地区适应能力较强，同时其花型漂亮、散发幽香，令人愉悦，因此，在庭院设计、道路绿化、园林造景中都被广泛使用，也达到了不俗的景观效果[7]。国内已有关于桂花、茶梅、二乔玉兰等著名园林景观植物花VOCs成分差异的报道，并探究其决定芳香特性的化合物[11-13]。然而，目前仍未见关于毛果杜英和水石榕花香挥发物的组成以及何种化合物主导其花香的相关报道。本研究通过动态顶空采集法与热解析-气相色谱-质谱联用技术（TDU-GC-MS）收集并分析毛果杜英和水石榕花挥发性有机化合物，从花香成分的角度为这2种植物在园林景观植物配置的选择和资源的综合利用提供科学依据。
1材料与方法
1.1试验材料与花气味采集
于2023年6月上旬选择晴天的10:00－12:00采集毛果杜英和水石榕当天新开放的无病虫害的花朵，每种植物分别采集3棵植株，每个植株采集20朵花，分别装入无味透明的特氟龙采样袋（25cm宽×20cm长）中，然后用封条密封采集袋。每种植物共采集3个重复样品，同时采集同种植物的20个花梗作为对照，之后立即带回实验室抽气。实验室的抽气装置连接如下：活性炭管—采集袋—热脱附管—便携式QC-1B大气采样仪（北京市劳动保护科学研究所制造），中间用特氟龙管连接。其中活性炭管用降低空气中的水分和灰尘对吸附管的吸附效果的影响，热脱附管中填有TENAXTA多孔合成填料（适用于C7~C26分析，莱创科技应用有限公司制造），用于吸附挥发性有机化合物，每次使用前用LAB-T210热脱附管老化仪老化2h。实验室内将QC-1B大气采样仪调至300mL/min的稳定气流连续抽气2h，按此顺序通入经活性炭管的空气，经过采集袋，将花中的挥发性有机化合物泵入热脱附管中。
1.2色谱柱条件
采用Agilent8890/7000D三重四极杆GC/MS分析挥发物。GC-MS系统（AgilentTechnologiesInc.，Cali-fornia,USA）配备HP-5MS色谱柱（Agilent,30m×0.25mm×0.25μm）。TDU的参数：解吸程序以30℃保持1min，并以120℃/min的速率提高到290℃（保持6min），不分流模式。冷却注入系统（GerstelCIS-4PTVinjector）保持在-30℃（使用酒精）。挥发物解吸附后，将CIS4温度以10℃/s的速度从-30℃提高到300℃（保持3min）。气相色谱柱温度程序如下：40℃维持0.1min；以6℃/min时上升到310℃，并保持10min。
1.3花气味有机化合物定性与半定量
由气质联用仪计算机自带的标准谱库（NIST20）进行检索，选择谱库检索结果相似度大于80%的峰并在3个重复中至少连续出现2次，认定其归属，再进一步参考相关文献来确定。定量：运用离子流峰面积归一化法计算出每个重复挥发有机物组分的相对百分比含量，再取3个重复的平均值。
2分析与结果
2.12种杜英科植物花挥发物色谱图
TDU-GC-MS）对毛果杜英和水石榕花VOCs进行分析，获得色谱图。由图1可知，采自同一时段毛果杜英和水石榕花朵VOCs，其组成和相对含量存在一定的差异。
2.22种植物挥发性有机化合物的相对含量
将2种植物的VOCs鉴定结果分别与其对照组比较，删除与对照组相同的物质，共鉴定出11种化合物（表1），其中毛果杜英花挥发性有机化合物共9种，分别为乙酸甲酯（2.23%）、苯甲醛（0.48%）、苯乙醛（0.48%）、4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯(E)（7.40%）、茶香酮（49.65%）、3-甲氧基苯甲醛（0.52%）、丁香酚（4.68%）、异香草醛（4.31%）、乙酸丁香酚（30.41%）。水石榕花挥发性有机化合物共5种，分别为苯甲醛（2.91%）、茶香酮（69.52%）、丁酸丁酯(15.64%)、3-蒈烯（6.77%）、2,2,6-三甲基-1,4-环己二酮（5.16%）。其中2种杜英科植物花VOCs的共有成分是苯甲醛和茶香酮2种化合物，茶香酮为二者的主要特征挥发物质，分别占毛果杜英和水石榕VOCs总量的49.65%和69.52%。
2.3挥发性有机化合物的类型
对毛果杜英和水石榕2种植物花VOCs分类，2种植物花VOCs共包含了4类相同类型挥发物（图2），但相对含量存在显著差异。毛果杜英花VOCs包含5类化合物，分别是酯类（32.64%），醛类（5.63%），萜类（7.40%），酮类（49.65%），酚类（4.68%）；水石榕花（7.40%），酮类（49.65%），酚类（4.68%）；水石榕花VOCs包含4类化合物，分别是酯类（15.64%），醛类（2.91%），萜类（6.77%），酮类（74.68%）。毛果杜英花VOCs中主要成分是酯类和酮类，而水石榕花VOCs中主要成分是酮类。
3结论与讨论
目前，我国关于植物花挥发性有机化合物的成分及含量方面的研究越来越多，但大多数研究主要关注像月季、百合、茉莉等颜色鲜艳且美观的观赏类植物，而对少数虽然具有园林价值但还未完全开发的，尤其是乔灌木的植物如毛果杜英和水石榕等研究较少。
本研究中使用热解析-气相色谱-质谱联用技术（TDU-GC-MS）测定挥发性有机化合物，可以直接给出化合物的比对结果，从而节省大量的人工分析比对时间，同时该检测方法灵敏度高，可以检测到微量的有机化合物，使得检测结果更加可靠和真实。
本研究通过对毛果杜英和水石榕花VOCs进行动态顶空吸附和TDU-GC-MS技术分析，没有在毛果杜英VOCs与水石榕VOCs中检测到有毒有害的挥发性有机化合物。这2种植物中酮类和酯类相对含量均高于其他类化合物，并且二者花VOCs中含量最高的都是茶香酮，分别占总挥发物质含量的49.65%、69.52%。已有研究表明，酮类化合物具有镇痛、抗凝血、抗真菌、抗炎症、愈伤、促进消化、祛痰、提高免疫机能、使人放松等功能[9]。
茶香酮是毛果杜英与水石榕花VOCs中含量最高的化合物。茶香酮是一种天然产物，具有抗氧化和抗菌作用，同时具有浓甜的茶叶香味，不仅可用作调味料或香料，还能用于制备多种维生素、类胡萝卜素等[10]。毛果杜英花VOCs中另外1种具有芳香气味的化合物乙酸丁香酚酯相对含量也较高（30.41%），该物质也具有抑制细菌生长和抗氧化的作用，且酯类物质能够抵抗炎症、治疗皮肤发疹瘙痒等[9]。
因此，从花挥发性有机化合物的功效上看，毛果杜英和水石榕的花VOCs均能抑制微生物，同时在净化空气方面具有一定价值。鉴于从2种杜英科植物花VOCs中检测到对人体有益的茶香酮等化合物，建议在城市园林规划和景观设计中，可结合其他观赏植物推广栽种毛果杜英与水石榕。
