桂花不同組織器官揮發(fā)物質(zhì)特征

桂花不同組織器官揮發(fā)物質(zhì)特征摘要:采用固相微萃取結(jié)合氣相色譜(質(zhì)譜連用儀(SPME-GC-MS)分析桂花花冠、花蕊、花托、花萼及葉片揮發(fā)性物質(zhì)，其目的是評價桂花不同器官揮發(fā)性物質(zhì)的變化特征?；ü谥饕煞譃?-芳樟醇、反式-氧化芳樟醇、葉醛、?-紫羅蘭酮、?-紫羅蘭酮、薰衣草醇、己醛和(Z)-乙酸葉醇酯;花蕊主要成分為安息香醛、?-芳樟醇、?-紫羅蘭酮、薰衣草醇、反式-氧化芳樟醇、?-紫羅蘭酮、2-辛酮和己醛;花托主要成分為青葉醇、(Z)-乙酸葉醇酯、己醛、順式-羅勒烯、葉醛、?-芳樟醇、反式-氧化芳樟醇、薰衣草醇和?-紫羅蘭酮;花萼和葉片主要成分為已醛、葉醛和(Z)-乙酸葉醇酯，這些物質(zhì)在花冠、花蕊、花托、花萼及葉片中具有相對穩(wěn)定的組成、含量及比例關(guān)系，但在不同組織器官中存在差異。結(jié)果顯示不同組織器官中揮發(fā)性物質(zhì)的組成、含量及比例關(guān)系可能具有與其形態(tài)結(jié)構(gòu)特征相適應(yīng)的生理、生態(tài)和協(xié)同進(jìn)化的功能。關(guān)鍵詞:桂花;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS);揮發(fā)性物質(zhì);特征中圖分類號:O657．63文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A植物次生代謝產(chǎn)物在提高自身保護(hù)和生存競爭能力、協(xié)調(diào)與環(huán)境關(guān)系方面發(fā)揮重要作用。植物為了健康生長，次生代謝產(chǎn)物在其組織中保持一定組成、含量及相對穩(wěn)定的比例關(guān)系，但是，解釋目前植物次生代謝產(chǎn)物在組織中的分布格局的細(xì)微結(jié)構(gòu)及變化，還需進(jìn)一步認(rèn)識和完善植物次生代謝產(chǎn)物的組成、含量及比例關(guān)系以及它們之間的相互作用。揮發(fā)性物質(zhì)是重要的植物次生代謝產(chǎn)物，分布于植物不同組織器官中，具有包括化感，自我防衛(wèi)，與昆蟲協(xié)同進(jìn)化等重要的生理、生態(tài)及其協(xié)同進(jìn)化功能。花作為重要的植物生殖器官，其形態(tài)和結(jié)構(gòu)對物種繁衍具有重要作用，并且能代謝累積大量的揮發(fā)行物質(zhì)，如吸引昆蟲授粉，吸引天敵抵抗害蟲危害等，然而，這些物質(zhì)的組成、含量及比例關(guān)系是否在花各器官中均勻分布，還是與花器官形態(tài)結(jié)構(gòu)有某種適應(yīng)性，其相關(guān)的報道還十分有限。桂花Osmanthusfragrans是木樨科常綠灌木或喬木，主要分布于四川、云南、廣西、廣東、湖南、貴州、湖北、江西以及安徽等地。其含多種揮發(fā)性物質(zhì)使得香氣清可絕塵，濃能溢遠(yuǎn)而文明于世，并且用于化妝品、香料以及多種美食;也是傳統(tǒng)的中藥材，具有抗氧化、抗菌、抗炎、抗癌及抗免疫等多種生物活性。這些重要功能和作用促使人們聚焦在藥效及香精香料和化妝品等方面研究，從而推動桂花揮發(fā)性物質(zhì)的廣泛認(rèn)識，并取得一定研究成果。目前，桂花揮發(fā)性物質(zhì)研究主要聚焦在桂花品種、采花時間等因素對鮮花揮發(fā)性化學(xué)成分品質(zhì)的影響，其目的主要是基于桂花加工品質(zhì)。而其花各器官中揮發(fā)物質(zhì)的分布狀況以及與其相互聯(lián)系的相關(guān)研究未見報道。因此，本文通過固相微萃取結(jié)合氣相色譜(質(zhì)譜連用儀(SPME-GC-MS)分析桂花不同組織器官中揮發(fā)性物質(zhì)的組成、含量及比例關(guān)系，闡明揮發(fā)性物質(zhì)在花不同器官中的分布狀況，探討揮發(fā)性物質(zhì)與器官的相互聯(lián)系。1、材料與方法1．1、儀器與材料手動固相微萃取進(jìn)樣器和二乙烯基苯-碳分子篩-聚二甲基硅氧烷(DVB-CAR-PDMS,75靘)萃取纖維頭均由美國Supelco公司制造;日本島津公司生產(chǎn)的GCMS-QP2010氣質(zhì)聯(lián)用儀;色譜柱：Fac-torFourTM:CapillaryColumnVF-5ms,30mX0.25mmX0.25靘。樣品采于貴州師范大學(xué)校園內(nèi)，經(jīng)貴州師范大學(xué)生命科學(xué)院余正文教授鑒定，將采集桂花的花冠、花托和花蕊分別置于樣品瓶中密閉，在4C下冰箱中保存。1.2、樣品的頂空固相微萃取(HS-SPME)萃取纖維頭在分析前，根據(jù)生產(chǎn)廠家使用說明，在分析條件下老化，老化溫度：220°C;時間為40min。根據(jù)實驗設(shè)計，取約0.1g樣品加入到4mL頂空瓶中密閉，然后置于水浴鍋中水浴，溫度為：60C，將萃取纖維頭插入頂空瓶中吸附，吸附平衡時間為：50min。然后立即把SPME注入到GC進(jìn)樣口中在220C下進(jìn)行解吸，解吸時間為3min。在每次取樣之前，纖維頭在220C下在GC進(jìn)樣口活化5min。1.3、GC-MS分析條件GC條件：色譜柱：FactorFourTM:CapillaryCol-umnVF-5ms，30mX0.25mmX0.25靘，Partnumber:CP8944;載氣：高純度氦氣(99.999%);流速：0.60mL?min—1;進(jìn)樣口溫度：230C;分流比：10：0;升溫程序：40C,保持5min，以6C?min—1升溫至210C,保持10min。MS條件：EI:70eV;離子源溫度：200C，離子源電壓：1.2KV;GC-MS傳輸線溫度：250C,掃描范圍m/z:33?450。定性和定量分析：揮發(fā)性物質(zhì)的定性主要通過其色譜峰與數(shù)據(jù)庫(NIST27及NIST147)檢索的可信度、文獻(xiàn)資料比較。離子流產(chǎn)生是依靠化合物的特征，以此定量是不完全真實，但是，GC-MS獲得的結(jié)果適用于研究植物生物變化特征以及不同組織的次生代揮發(fā)性物質(zhì)的比較。定量分析基于相對峰面積歸一法的百分比表示各組分的相對含量。4、統(tǒng)計分析所有分析樣品均3次重復(fù)實驗，數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS18.1軟件統(tǒng)計和分析。實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)數(shù)據(jù)的平均值。2、結(jié)果與分析結(jié)果表明花冠、花蕊和花托的揮發(fā)性化學(xué)成分有顯著的差異，花冠和花蕊中?-芳樟醇、反式—氧化芳樟醇、?-和?-紫羅蘭酮以及薰衣草醇為主要成分，這些物質(zhì)的釋放具有明顯的化感作用，安息香醛在花蕊具有較高的含量，在花冠和花托中含量很少?；ㄍ兄屑喝⑷~醛、順式—羅勒烯、葉烯醇和(Z)—乙酸葉醇酯具有較高的含量，而在花蕊含量很少。這些物質(zhì)的組成、含量及比例關(guān)系在花冠、花蕊和花托中的差異分布，說明其揮發(fā)性物質(zhì)的組成、含量及比例關(guān)系可能與花的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征具有相適應(yīng)的生理、生態(tài)以及協(xié)同進(jìn)化功能。不同時間同株桂花花冠、花蕊和花托的揮發(fā)性物質(zhì)分析，結(jié)果顯示花冠、花蕊和花托揮發(fā)性物質(zhì)的含量在不同時間呈現(xiàn)差異，并且有些物質(zhì)的含量差異顯著。花冠中?-芳樟醇、反式—氧化芳樟醇和葉醛在早上和下午的含量分別為37.69和44.10%、18.29和14.15%以及8.99和11.19%，其差異顯著，并且葉醛和？-芳樟醇的含量為：下午>早上，而反式－氧化芳樟醇則相反，其他物質(zhì)含量差異不顯著;花蕊中葉醛、安息香醛、?-芳樟醇、反式－氧化芳樟醇、薰衣草醇、？-紫羅蘭酮和？-紫羅蘭酮在上午和下午其含量分別為0.23和16.31%、20.76和26.00%、18.59和23.22%、6.71和8.39%、10.30和13.43%、3.36和8.85%以及12.36和15.44%，差異顯著，并且其含量均為：下午>下午，安息香醛在上午和下午的含量變化差異極顯著；花托中葉醛和（Z）-乙酸葉醇酯在上午和下午的含量分別為10.18和33.32%、13.56和18.81%，差異顯著，其含量為：下午>上午，而其他物質(zhì)的含量差異不顯著。植物中揮發(fā)性物質(zhì)的產(chǎn)生與植物生長的環(huán)境因素（如水、光、化學(xué)物質(zhì)、營養(yǎng)、溫度等）密切相關(guān)，由于桂花的生長受到溫度、濕度、紫外線等外界環(huán)境、生態(tài)因素變化的影響以及由于生理需要受到生理因素的調(diào)控，可能導(dǎo)致這些揮發(fā)性物質(zhì)在不同時間其含量差異，并且有些物質(zhì)其含量差異顯著，因而表現(xiàn)出在花冠、花蕊和花托中揮發(fā)性物質(zhì)的分布差異。不同株桂花的花冠、花蕊和花托的揮發(fā)性物質(zhì)的含量統(tǒng)計分析見圖2，統(tǒng)計分析花冠、花蕊和花托的揮發(fā)性物質(zhì)的組成、平均含量及比例關(guān)系分別與單株的揮發(fā)性物質(zhì)組成好、含量及比例關(guān)系的分布趨勢基本一致，如？-芳樟醇在花冠和花蕊為主要成分，而在花托中含量較少，安息香醛在花蕊中為主要成分，花托中己醛、葉烯醇和（Z）-乙酸葉醇酯為主要成分，在花冠和花蕊中含量較少。在花冠、花蕊和花托中揮發(fā)性物質(zhì)分別形成相對穩(wěn)定的組成、含量及比例關(guān)系，表明是受遺傳因素的調(diào)控，而外界因素（包括環(huán)境、生態(tài)和生理等）誘導(dǎo)這些成分含量顯示一定的差異，揮發(fā)性物質(zhì)在花冠、花蕊和花托表現(xiàn)出分布差異的狀況，這可能暗示受遺傳環(huán)境以及生態(tài)因素影響的揮發(fā)性物質(zhì)在花冠、花蕊和花托中具有相對穩(wěn)定的組成、含量及比例關(guān)系是與桂花不同組織器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征所具有的功能相適應(yīng)。導(dǎo)致其揮發(fā)性物質(zhì)的分布差異。不同植株桂花花萼和葉片的揮發(fā)性物質(zhì)分布的統(tǒng)計分析，其花萼和葉片中已醛、葉醛和（Z）-乙酸葉醇酯的含量占主要成分并且有含量分別為11.21和6.04%、57.49和40.6%以及29.34和26.7%，而其他揮發(fā)性物質(zhì)含量較少，與花冠和花蕊含量差異顯著，這表明葉片和花萼揮發(fā)性物質(zhì)相對一致的組成，含量及相對穩(wěn)定的比例關(guān)系，與花冠和花蕊揮發(fā)性物質(zhì)組成、含量及比例關(guān)系的顯著差異，也可能暗示在葉片和花萼中的揮發(fā)性物質(zhì)具有與花冠和花蕊不同生理生態(tài)功能?；ㄍ械膿]發(fā)性物質(zhì)的