四种茶花品种花朵的香气挥发物分析.pdf

以 C37（Camellia japonica C37）、甜 凯 特（Camellia japonica Sweet Emily Kate）、姬（Camellialutchuensis Hime）、烈香（Camellia japonica Liexiang）4种香花型茶花品种为材料，采用顶空固相微萃取-气相色谱联用（SPME/GC-MS）技术，分析4种茶花品种在盛花期花朵的香气挥发物成分及相对含量。结果表明，在C37、甜凯特、姬、烈香中检测出香气挥发物，分别为27、10、19、27种，主要包括醇类、酯类、醛类、芳香族化合物、酚类、醚类、萜类、酮类、烷烃、脂肪酸10类化合物。正己醇、苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯甲酸甲酯、苯乙醇、萘、水杨酸甲酯为4种茶花品种主要的挥发物成分，这些化合物分别占C37、甜凯特、姬、烈香总挥发物含量的86.84%、90.32%、93.81%、82.20%，苯环类化合物为主要花香成分。苯甲酸甲酯在C37和姬中的相对含量最高，分别为39.37%和42.00%；而苯乙醇（31.60%）在烈香中的相对含量最高；正己醇（70.22%）为甜凯特的主要挥发物。4种茶花品种花朵中酯类及醇类物质的相对含量远高于其他化合物，是茶花主要的挥发物。关键词：茶花；花朵；香气挥发物；顶空固相微萃取-气相色谱联用（SPME/GC-MS）中图分类号：S685.14文献标识码：A文章编号：0439-8114（2023）07-0137-06DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2023.07.024开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Analysis of aroma volatiles in flowers of four camellia varietiesYANG Min1，2，XIE Yan-feng1，XU Lin1，XIANG Cong-lin1，2，FU Shao1，CHEN Bao-lin1，WEI Ming1，CHEN Xiao-gui1，2，LI Qing-yuan1（1.Institute of Forestry and Pomology，Wuhan Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430075，China；2.College of Horticulture and Forestry Sciences，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）Abstract：Four fragrant camellia varieties，namely C37（Camellia japonica C37），Sweet Emily Kate（Camellia japonica Sweet EmilyKate），Hime（Camellia lutchuensis Hime），and Liexiang（Camellia japonica Liexiang），were used as materials to analyze the volatiles components and relative content of the flowers of these four camellia varieties during their blooming period using headspace solid-phase microextraction gas chromatography（SPME/GC-MS）technology.The results showed that aroma volatiles compounds were detected in C37，Sweet Emily Kate，Hime，and Liexiang，with 27，10，19，and 27 types，mainly including alcohols，esters，aldehydes，aromatic compounds，phenols，ethers，terpenoids，ketones，alkanes，and fatty acids.N-hexanol，Benzaldehyde，Benzyl alcohol，Phenylacetaldehyde，Methyl benzoate，Phenethyl alcohol，Naphthalene，and Methyl salicylate were the main volatiles components of the four camellia varieties.These compounds accounted for 86.84%，90.32%，93.81%，and 82.20%of the total volatiles content of C37，Sweet Emily Kate，Hime，and Liexiang，respectively.Benzene ring compounds were the main floral components.The relative content of Methyl benzoate in C37 and Hime was the highest，39.37%and 42.00%，respectively；the relative content of Phenethyl alcohol（31.60%）in Liexiang was the highest；N-hexanol（70.22%）was the main volatiles compound of Sweet Emily Kate.The relative content of esters and alcohols in the flowers of four camellia varieties was much higher than that of other compounds，makingthem the main volatiles of camellia.Key words：camellia；flowers；aroma volatiles；headspace solid-phase microextraction gas chromatography（SPME/GC-MS）湖北农业科学2023 年花香是评价观赏植物和切花的重要性状之一1。近 年 来，众 多 学 者 对 桂 花（Osmanthus fragrans）2、晚香玉（Pollinates tuberosa）3、月季（Rosachinensis）4、百合（Lilium amoenum）5等植物花香展开广泛的探索和研究，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6，这些化合物不仅是昆虫与植物通信和传粉的媒介7，还会对种群遗传结构产生影响8。花香物质大多属于 3 大类，即萜烯类化合物、苯丙酸类化合物/苯环型化合物和脂肪酸衍生物9。茶花花色艳丽，枝繁叶茂，为中国十大名花之一。怡人香气是观赏植物的重要园艺性状10，茶花虽品种众多，但芳香型品种却很少，因此，分析不同茶花品种的香气特征，对进一步开展茶花香气评价和香花型茶花新品种选育具有重要意义。国内外学者已从多个茶花资源中鉴定出香气挥发物。怒江红山茶（Camellia saluenensis Inokuchi-Kaori）、香太阳（Camellia japonica cv.Scented Sun）、克瑞墨大牡丹（Camellia japonica Kramer s supreme）等11-13茶花的主要香气物质为单帖类物质中的芳樟醇。多个茶花品种花朵的主要挥发物为苯乙酮、顺式-芳樟醇氧化物和芳樟醇14，不同品种茶花的香气组分也存在特异性。本研究利用顶空固相微萃取-气相色谱联用（SPME/GC-MS）技术，鉴定不同茶花品种中的挥发物成分及相对含量，对比他们之间的差异。为了更好地开展芳香型茶花育种工作，本研究以 C37（Camellia japonica C37）、甜 凯 特（Camellia japonicaSweet Emily Kate）、姬（Camellia lutchuensis Hime）、烈香（Camellia japonica Liexiang）4 种香花型茶花品种为研究对象，对其盛花期花朵的挥发物进行时空分析，旨在前人研究的基础上进一步探究茶花香气形成与释放机理，进而为茶花育种提供理论依据。1材料与方法1.1材料2019年3月取样于湖北省武汉市农业科学院林业果树研究所茶花资源圃，4 种茶花品种分别为C37、甜凯特、姬、烈香；4种茶花均具有香气，2010年武汉市农业科学院林业果树研究所将烈香作为良种引进湖北省15。1.2仪器气相色谱质谱联用仪DSQII，美国Thermo fisher公司；HP-5MS 毛细管柱，美国 Agilent 公司；65 mPDMS/DVB SPME萃取头及 SPME手动进样器，美国Supelco 公司；10 L N 型液相进样针，上海 Truelab有限公司；玻璃顶空进样瓶；甲醇试剂；内标溶液：癸酸乙酯（纯度99.6%），德国CNW technologies gmbH。标准品：C9C40 正构烷烃标样，美国 Thermo fisherscientific。1.3方法1）取样。分别于 C37、甜凯特、姬、烈香的盛花期采摘新鲜花朵称重并记录，立即将 4种茶花样品分别置于50 mL顶空进样瓶。利用手动进样器加入1 L 0.86 g/mL 的癸酸乙酯作为内标，室温下，用65 m PDMS/DVB SPME 的萃取头萃取 30 min 后进样5 min，取下萃取头。首次进样的萃取头需要先在270 高温下进行老化处理。每个材料设置 3个生物学重复。2）GC-MS条件。载气：高纯氦气（99.999%）；流速：1.0 mL/min；进样口温度：250；升温程序：起始温度 50 保持 2 min，按 3/min 升温至 110，然后以 5/min 升温至 220，保持 2 min。电离源：EI，其电离能量为 70 eV，MS 四级杆温度为 260，离子阱温度为230，质量扫描范围为30500 amu。进样方式为分流进样。3）定性定量分析。参考并完善冯楠16的方法，使用内标法对茶花的主要成分进行定量分析。2结果与分析2.14种茶花品种花朵挥发物图 1 为 4 种茶花品种盛花期的总离子流。经GC-MS 分析，C37、甜凯特、姬、烈香中分别检测出27、10、19、27种香气挥发物。其中，C37、烈香的香气挥发物较复杂，而甜凯特的香气挥发物则较单一。4种茶花品种花朵共检测出48种主要香气挥发物。由表1可知，4种茶花品种花朵香气挥发物主要成分具有较大差异。由图 2 可知，4 种茶花品种中C37 特有的香气挥发物有 11 种（22.9%），甜凯特特有的香气挥发物最少，只有1种（2.1%），姬特有的香气挥发物有6种（12.5%），烈香特有的香气挥发物有13种（27.1%）；4种茶花品种共有的香气挥发物有 7种（14.6%），主要包含 2种醇类（苯甲醇、苯乙醇）、2种醛类（苯甲醛、癸醛）、2种酯类（苯甲酸甲酯、水杨酸甲酯）、1种芳香烃（萘）。进一步分析发现，苯甲酸甲酯为 C37和姬中相对含量最高的成分，分别为 39.37%和 42.00%；烈香中相对含量最高的香气挥发物为苯乙醇（31.60%）；而甜凯特中相对含量最高的香气挥发物为正己醇（70.22%）。与其他 3种茶花品种相比，烈香的香气挥发物组成成分更复杂，共检测到 13种特有成分：138第 7 期a.C37；b.甜凯特；c.姬；d.烈香图 14种茶花品种花朵挥发物的GC-MS总离子流杨敏等：四种茶花品种花朵的香气挥发物分析051015202530354045时间/mina1.594.777.039.4112.4117.3923.6519.6426.6829.8928.4631.6034.7736.4538.1039.2342.1244.7215.2605101520253035404550时间/minb1.624.486.219.43 12.4415.6118.8321.9727.5430.2432.5437.3239.6042.17 45.9148.3228.8005101520253035404550时间/minc1.613.927.089.4412.8917.4519.6421.0826.7428.7930.7534.4136.9839.5941.4942.8315.2845.91 49.2305101520253035404550时间/mind1.624.427.079.4412.8717.4419.6124.7227.5228.7930.9033.2839.0041.4815.9645.9248.72139湖北农业科学2023 年表 14种茶花品种花朵主要挥发物及相对含量编号123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748保留时间/min5.755.776.128.449.419.7710.1110.7611.1311.2911.8812.3112.4112.8413.5314.1914.7114.8715.1915.5815.7015.9317.4417.8918.2219.1719.6420.1820.3924.1924.8024.8425.7025.9726.5026.6527.4227.6528.5428.9428.7929.8929.9530.7831.6038.1042.1246.00化合物反式-3-己烯-1-醇反式-2-己烯醛正己醇-蒎烯苯甲醛均三甲苯1，2，4-三甲基苯仲丁基苯正辛醛（E）-3-己烯-1-醇乙酸酯邻-异丙基苯2-乙基己醇苯甲醇苯乙醛5-乙基间二甲苯顺式芳樟醇氧化物1，2-二甲基-4-乙基苯反式芳樟醇氧化物（呋喃类）苯甲酸甲酯十一烷壬醛苯乙醇邻苯二甲醚2-苯基丙烯醛苯甲酸萘水杨酸甲酯十二烷癸醛-甲基萘十三烷-甲基萘癸酸甲酯2-甲氧基苯甲酸甲酯异丁酸辛酯丁子香酚2-乙基-3-羟基己基2-甲基丙酸酯醇酯-12十四烷异丁子香酚十二醛异丁香酚香叶基丙酮反式异丁香酚正十五烷苯甲酸苄酯棕榈酸acid硬脂酸英文名3-Hexen-1-ol，（E）2-Hexenal，（E）1-Hexanol-PineneBenzaldehydeMesityleneBenzene，1，2，4-trimethylBenzene，（1-methylpropyl）Octanal3-Hexen-1-ol，acetate，（E）o-CymeneEthylhexanolBenzyl alcoholBenzeneacetaldehydeBenzene，1-ethyl-3，5-dimethylCis-Linalool oxideBenzene，4-ethyl-1，2-dimethyl-Trans-Linalool oxide（furanoid）Benzoic acid，methyl esterUndecaneNonanalPhenylethyl alcoholBenzene，1，2-dimethoxy2-PhenylpropenalBenzoic acidNaphthaleneMethyl salicylateDodecaneDecanalNaphthalene，2-methyl-TridecaneNaphthalene，1-methyl-Decanoic acid，methyl esterBenzoic acid，2-methoxy-，methyl esterPropanoic acid，2-methyl-，octyl esterEugenolPropanoic acid，2-methyl-，2-ethyl-3-hydroxyhexyl esterComponent of texanolTetradecaneCis-IsoeugenolDodecanalCis-IsoeugenolGeranyl acetoneTrans-IsoeugenolPentadecaneBenzyl Benzoaten-HexadecanoicOctadecanoic acid保留指数（RI）8528548689379629729909941 0031 0051 0221 0301 0361 0451 0581 0701 0851 0861 0941 1001 1041 1161 1481 1501 1701 1821 1921 2001 2061 2981 3001 3071 3251 3411 3461 3571 3731 3801 4001 4081 4091 4501 4531 4541 5001 7621 9682 172分子式C6H12OC6H10OC6H14OC10H16C7H6OC9H12C9H12C10H14C8H16OC8H14O2C10H14C8H18OC7H8OC8H8OC10H14C10H18O2C10H14C10H18O2C8H8O2C11H24C9H18OC8H10OC8H10O2C9H8OC7H6O2C10H8C8H8O3C12H26C10H20OC11H10C13H28C11H10C11H22O2C9H10O3C12H24O2C10H12O2C12H24O3C12H24O3C14H30C10H12O2C12H24OC10H12O2C13H22OC10H12O2C15H32C14H12O2C16H32O2C18H36O2相对含量/%C377.366.260.528.240.510.4739.372.040.801.040.2823.780.330.400.100.050.460.142.150.340.350.121.430.340.132.870.12甜凯特5.7970.222.332.933.870.903.223.486.590.67姬4.180.343.9511.090.220.2742.001.7024.700.030.190.387.510.130.260.590.160.481.82烈香1.721.770.193.380.420.622.200.540.510.111.835.980.380.332.1810.003.4431.602.736.4021.240.760.410.450.190.320.30注：”为未检测出。下表同140第 7 期反式-3-己烯-1-醇（1.72%）、-蒎烯（0.19%）、均三甲苯（0.42%）、1，2，4-三甲基苯（0.62%）、仲丁基苯（2.20%）、（E）-3-己烯-1-醇乙酸酯（0.54%）、邻-异丙基苯（0.51%）、2-乙基己醇（0.11%）、5-乙基间二甲苯（0.38%）、1，2-二甲基-4-乙基苯（0.33%）、-甲基萘（0.41%）、-甲基萘（0.19%）、醇酯-12（0.30%）。姬甜凯特6（12.5%）1（2.1%）3（6.3%）0（0%）1（2.1%）13（27.1%）7（14.6%）0（0%）0（0%）0（0%）0（0%）11（22.9%）2（4.2%）1（2.1%）3（6.3%）C37烈香图 24种茶花品种花朵挥发物的维恩图2.24种茶花品种花朵主体特征挥发物表 2 列出了 4 种茶花品种花朵的挥发物，正己醇、苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯甲酸甲酯、苯乙醇、萘、水杨酸甲酯为4种茶花品种主要的挥发物成分，这些化合物多数属于苯环类化合物，分别占C37、甜凯特、姬、烈香总挥发物的86.84%、90.32%、93.81%、82.20%，苯环类化合物为 4种茶花品种主要花香成分6，在8种化合物中，有7种为苯环类化合物（苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯甲酸甲酯、苯乙醇、萘、水杨酸甲酯）。其中，苯甲酸甲酯在C37和姬中相对含量最高，分别为 39.37%和 42.00%；而苯乙醇在烈香中的相对含量最高，为31.60%。与其他3个品种不同，甜凯特中主要的挥发物为非苯环类化合物（正己醇），相对含量为70.22%。表 24种茶花品种花朵主要挥发物及相对含量保留时间min6.129.4112.4112.8415.1915.9319.1719.64化合物正己醇苯甲醛苯甲醇苯乙醛苯甲酸甲酯苯乙醇萘水杨酸甲酯保留指数（RI）8689621 0361 0451 0941 1161 1821 192相对含量/%C3786.84甜凯特90.32姬93.81烈香82.202.34种茶花品种花朵挥发物分类将4种茶花品种花朵挥发物分为醇类、酯类、醛类、芳香族化合物、酚类、醚类、萜类、酮类、烷烃类9类。如表3所示，C37和姬中酯类化合物的相对含量最高，分别为 67.13%和 51.33%；而甜凯特和烈香中醇类化合物的相对含量最高，分别为 74.05%和39.21%，其 次 为 酯 类，相 对 含 量 分 别 为 10.46%、32.40%。总体上看，4种茶花品种花朵中酯类及醇类物质的相对含量远高于其他化合物，是茶花主要的挥发物。此外，烈香中芳香族化合物的相对含量（11.46%）远高于其他 3 个茶花品种。值得注意的是，烈香中检测到了少量的萜烯类化合物，而在其他3个茶花品种中没有检测到类似化合物。3小结与讨论植物花朵的花香物质是由一系列低分子量的挥发物组成，并形成其特有的特征。花香化合物主要由萜类、苯类/苯丙素类、脂肪酸衍生物和一些含氮或硫化合物等组成17。不同植物的香气挥发物差异较大，如大花栀子的主要香气挥发物为-法呢烯、3-蒈烯18；刺槐的主要香气挥发物为-罗勒烯和芳樟醇19；腊梅的主要香气挥发物则为罗勒烯、苯甲醇、乙酸苄酯、丁香酚等20。不同茶花品种之间香气挥发物也存在巨大差异。如克瑞墨大牡丹中表34种茶花品种花朵主要挥发物的相对含量及种类化合物醇类酯类醛类芳香族化合物酚类醚类萜类酮类烷烃类英文名AlcoholsEstersAldehydesAromaticphenolsEthersTerpenesKetonesAlkanesC37相对含量/%17.1167.138.610.283.580.342.95种类/种4761215甜凯特相对含量/%74.0510.468.793.483.22种类/种32311姬相对含量/%29.1451.3315.900.571.231.83种类/种425232烈香相对含量/%39.2132.4010.1211.462.730.193.89种类/种6539112杨敏等：四种茶花品种花朵的香气挥发物分析141湖北农业科学2023 年的主要挥发物为芳樟醇、顺-芳樟醇氧化物、水杨酸甲酯等13；-萜品醇、L-芳樟醇为滇茶花的主要香气挥发物21；芳樟醇等是茶梅、茶花、油茶、茶树花朵的主要香气挥发物22，23。而本研究中 C37、甜凯特、姬、烈香的主要香气挥发物分别为苯甲酸甲酯（39.37%）、正己醇（70.22%）、苯甲酸甲酯（42.00%）、苯乙醇（31.6%）。不同山茶属植物花朵挥发物组分存在较大差异。醇类是西南红山茶（Camellia Pitardii）、怒江山茶（Camellia saluenensis）、滇山茶（Camellia riticulata）、红山茶（Camellia japonica）24、茶梅冬星（Camellia sasanqua Dongxing）25、茶梅冬玫瑰（Camellia sasanqua Dongmeigui）26等山茶品种的主要挥发物。与前人研究结果类似，C37和姬中酯类化合物的相对含量最高，甜凯特和烈香中醇类化合物的相对含量最高，分别为 74.05%和 39.21%，其次为酯类，相对含量分别为10.46%、32.40%。本研究仅检测了盛花期整花的挥发物，如需进一步确认释香的花器官，需要检测花器官不同部分释放的香气挥发物。苯环类化合物作为苯丙素/苯环类挥发物三大类之一，具有挥发性，是植物花香的主要成分27。苯环类化合物的生物合成途径在仙女扇28、矮牵牛29等植物中被相继报道。本研究中苯环类化合物在 4种茶花中相对含量均较大，说明苯环类化合物是茶花的重要挥发物。香气阈值是香味物质在一定的介质中被人的感官所感受到的最低浓度值30。在衡量某一挥发性组分的作用时应同时考虑其相对含量和该物质的阈值浓度。通过香气值确定特征香气成分，香气值为某种化合物的浓度与该化合物香气阈值的比值，香气值大于 1的为特征香气成分31。大量研究显示，香气的影响因素除化合物的相对含量外，也由该香气成分的阈值决定32，33。因此，4种茶花的特征香气化合物还需进一步验证。参考文献：1PICHERSKY E，DUDAREVA N.Scent engineering：Toward thegoal of controlling how flowers smell J.Trends in biotechnology，2007，25（3）：105-110.2邹晶晶，蔡璇，曾祥玲，等.桂花不同品种开花过程中香气活性物质的变化 J.园艺学报，2017，44（8）：1517-1534.3林榕燕，钟淮钦，黄敏玲，等.晚香玉花香成分时空动态变化的研究 J.核农学报，2017，31（12）：2434-2442.4李晋华，晏慧君，杨锦红，等.香水月季复合群（Rosa odorata Complex）花香成分分析 J.西南农业学报，2018，31（3）：587-591.5郑冉冉，吴景芝，谷志佳，等.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 J.浙江大学学报（农业与生命科学版），2021，47（1）：32-42.6KNUDSEN J T，ERIKSSON R，GERSHENZON J，et 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