3種百合科植物揮發(fā)物成分分析

3種百合科植物揮發(fā)物成分分析

植物提取物（vocs）是植物通過次生代謝途徑合成的低聚合物。近年來,隨著對植物VOCs研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)它們在生態(tài)系統(tǒng)中的作用越來越突出,已經(jīng)引起了極大的關(guān)注。在生態(tài)系統(tǒng)中,植物VOCs具有重要的化學(xué)信息傳遞作用;在人體健康方面,植物VOCs是具有調(diào)節(jié)精神、消除疲勞、強(qiáng)身健體、祛病保健之功效;在凈化空氣上,植物釋放的萜類化合物可使周圍環(huán)境空氣增加清新,并且具有抑制微生物生長的作用。因此,不同植物釋放VOCs的差異在居室植物的選擇和配置方面具有重要意義。百合科Liliaceae植物大多數(shù)為草本,花朵通常艷麗,葉片濃綠光亮,整體觀賞效果好,是常用于室內(nèi)綠化的主要植物種群之一。國內(nèi)外對百合Liliumbrownii,蔥Alliumfistulosum,大蒜Alliumsatiuvm,觀音草Reineckiacarnea,卷葉貝母Fritinariacirrhosa和麥冬Ophiopogonjaponicus等百合科植物的化學(xué)成分有諸多報道[7,8,9,10,11,12,13,14],但這些研究均是通過溶劑提取、蒸餾等方法收集植物揮發(fā)物。這種方法破壞了植物的自然狀態(tài),影響了揮發(fā)物的真實性。目前,對吊蘭Chlorophytumcomosum,一葉蘭Aspidistraelatior和文竹Asparagusplumosus僅限于其殺菌和吸收甲醛、苯、二氧化硫等功能的研究,而對其揮發(fā)物的成分和含量研究未見報道。本實驗以室內(nèi)最常見的植物吊蘭屬Chlorphytum的吊蘭、蜘蛛抱蛋屬Aspidistra的一葉蘭和天門冬屬Asparagus的文竹為試材,采用活體植物動態(tài)頂空套袋采集法與熱脫附-氣相色譜/質(zhì)譜(TDS-GC/MS)聯(lián)用分析技術(shù),分析了吊蘭、一葉蘭和文竹所釋放的揮發(fā)物,為闡釋其殺菌、保健和凈化空氣的機(jī)理提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1ocs與檢測供試植物為吊蘭、一葉蘭和文竹。植物VOCs采集與檢測在浙江農(nóng)林大學(xué)林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院實驗室內(nèi)進(jìn)行,揮發(fā)物樣品采集過程確保在無損傷天然活體狀態(tài)下進(jìn)行。1.2地上部分樣品的采集和富集從2009年9月4-6日上午9:00-10:00,選取吊蘭、一葉蘭和文竹等3種植物1年生地上部分植株為采樣標(biāo)準(zhǔn)株。利用QC-1型大氣采樣儀(北京市勞動保護(hù)科學(xué)研究所)采集植物VOCs,采氣袋容積為0.1m3,流量0.1m3·min-1,用GDX-101填充柱富集植物VOCs20min。室內(nèi)空氣為對照。1.3儀器和工作條件本實驗組分分離鑒定采用熱脫附(TDS)-氣相色譜(GC)/質(zhì)譜(MS)聯(lián)用法分析。TDS(TDS-3型,德國Gerstel公司生產(chǎn))工作條件:系統(tǒng)載氣壓力20kPa;進(jìn)樣口溫度250℃;脫附溫度250℃(10min);冷阱溫度-120℃(保持3min);冷阱進(jìn)樣時溫度驟然升溫至260℃。GC(GC7890A,美國Agilent公司生產(chǎn))工作條件:色譜柱為30m×250μm×0.25μm的HP-5MS柱;程序升溫:初始溫度40℃,保持4min后以6℃·min-1的速率升至250℃,保持3min后以10℃·min-1的速率升溫到270℃,保持5min。MS(MS5975C,美國Agilent公司生產(chǎn))工作條件:電離方式為EI,電子能量為70eV,質(zhì)量范圍為28~450,接口溫度為280℃,離子源溫為230℃,四級桿溫度為150℃。數(shù)據(jù)處理與質(zhì)譜檢索:采用氣質(zhì)聯(lián)用儀計算機(jī)的NIST2008譜庫,自動檢索分析組分的質(zhì)譜數(shù)據(jù),并對全部檢索結(jié)果參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行核對和補(bǔ)充檢索,對各揮發(fā)物成分進(jìn)行定性,用總離子流峰面積歸一化法計算各成分在總揮發(fā)物中的相對百分含量。2結(jié)論與分析2.13植物中vocs的組成利用熱脫附-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用分析技術(shù)對這3種百合科植物揮發(fā)物進(jìn)行分析,獲得色譜圖(圖1)?？鄢镜卓諝怆s質(zhì),并通過化學(xué)品安全技術(shù)(MSD)工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行面積歸一化法處理,經(jīng)分析確定出3種植物的化合物成分及其相對百分含量(表1)。吊蘭VOCs共鑒定出34種化合物,主要成分有二氫香茅醇、4-丁酸十三酯、異十二醇、2-乙基己酸、對傘花烴和壬醛,共占總相對含量的64.73%;一葉蘭VOCs共鑒定出25種化合物,主要成分有4-丁酸十三酯、2-甲基-1-庚烯-6-酮、異十二醇、壬醛、癸醛和己醛,共占總相對含量的71.7%;文竹VOCs共鑒定出38種化合物,主要成分有牻牛兒醇、(+)-異薄荷酮、二氫香茅醇、trans-香葉基丙酮、α-畢澄茄烯、α-桉葉醇、薄荷酮,共占總相對含量的73.56%。從表1還可知,吊蘭、一葉蘭、文竹VOCs的成分及相對含量上都存在顯著差異,每種植物都含有其特有成分。吊蘭獨有辛醛、2-乙基己酸等成分;一葉蘭獨有2-甲基-1-庚烯-6-酮、癸醛等成分;文竹則以β-蒎烯、α-依蘭油烯、α-桉葉醇等萜類化合物為其特有成分。但是,這3種百合科植物還含有共同成分:α-蒎烯、檸檬烯、己醛、二氫香茅醇、壬醛、α-松油醇、異十二醇、D-長葉松萜烯、trans-香葉基丙酮和4-丁酸十三酯。2.23兩大種類酯、酮類、總相對含量的t3種百合科植物VOCs中有7類揮發(fā)物,分別是:醇類化合物、萜類化合物、醛類化合物、酯類化合物、酸類化合物、酮類化合物和烴類化合物(圖2)。吊蘭VOCs中有5類化合物,萜類22個,占總相對含量的53.01%;酯類1個,占總相對含量的13.75%;醇類5個,占總相對含量的12.65%;醛類5個,占總相對含量的合物12.60%;酸類3個,占總相對含量的7.99%。一葉蘭VOCs中有6類化合物,彼此相對含量之間相差不大,醛類6個,占總相對含量的26.30%;酯類2個,占總相對含量的21.74%;酮類1個,占總相對含量的15.53%;醇類3個,占總相對含量的14.80%;萜類10個,占總相對含量的13.32%;烴類3個,占總相對含量的8.31%。文竹VOCs中有4類化合物,萜類32個,占總相對含量的96.07%;酯類2個,占總相對含量的2.06%;醇類2個,占總相對含量的1.08%;醛類2個,占總相對含量的0.78%。3植物揮發(fā)物成分由3種百合科植物的分析結(jié)果可以看出:吊蘭、一葉蘭和文竹揮發(fā)物都含有醇類、萜類、醛類和酯類化合物,這4類化合物共分別占這3種植物的92.71%,76.16%和100%,它們構(gòu)成了這3種植物VOCs的主要成分(圖2)。其中,吊蘭VOCs以萜類化合物為主,二氫香茅醇為其主要成分,占了萜類化合物的54.50%;一葉蘭VOCs以醛類化合物略占優(yōu)勢,壬醛為其主要成分,占了醛類化合物的46.10%;文竹VOCs萜類化合物占了最高的比例,其主成分為牻牛兒醇,占萜類化合物的29%。因此,3種植物VOCs中雖然含有相同的成分,但其主成分類型和相對含量差異很大。在對百合科植物的研究中,段秀君等采用乙醇提取法從百合中分離出正三十四烷醇、二十烷酸、二十一烷酸和豆甾醇等成分;何洪巨等采用蒸餾-萃取方法提取大蔥Alliumfistulosum和細(xì)香蔥Alliumtuberosum揮發(fā)物成分,發(fā)現(xiàn)這2種植物以二硫醚和三硫醚為主要成分;王希麗等采用蒸餾-萃取方法提取大蒜揮發(fā)物成分,發(fā)現(xiàn)其中主要為含硫有機(jī)化合物和皂苷類成分;王藝純等采用蒸餾水提取法從觀音草中分離出二十六烷酸、白樺脂酸甲酯、薯蕷皂苷元、谷甾醇等成分;嚴(yán)忠紅等采用提取和分離從卷葉貝母中鑒定出(22R,25S)-solanidane-3β-醇、胸苷和腺苷3種成分。這些與本實驗的研究結(jié)果有一定的差別,這可能是由于研究方法上的差異引起的。本實驗采用活體植物動態(tài)頂空套袋采集法與TDS-GC/MS聯(lián)用分析技術(shù),這是一種采集-吸附-分析相結(jié)合的活體植物揮發(fā)物成分分析的實驗技術(shù),可以有效排除外界揮發(fā)物的干擾,較真實地反映花香成分及其釋放量,適合于近自然狀態(tài)下植物揮發(fā)物的定性、定量分析。沈宏林等研究了百合科植物麥冬Ophiopogonjaponicus的VOCs成分中含有α-蒎烯、β-欖香烯、莰烯、石竹稀等。這些均與本研究的研究結(jié)果相似。近年來,對植物揮發(fā)物作用方面的研究日益廣泛。鄭華對北京市部分綠化樹種所做的人體腦波測定的初步結(jié)果顯示:揮發(fā)性酯類、萜烯類化合物有利于緩解緊張情緒;高巖等在對5種針葉植物的抑菌實驗的研究中發(fā)現(xiàn),檸檬烯、β-蒎烯和醛類均能明顯抑制細(xì)菌的生長;異戊二烯和單萜類化合物有利于新鮮空氣的增長率增加;單萜類的檸檬油精與香葉醇類具有抗癌性,水芹烯、萜品油烯、羅勒烯有提神作用。Viljoen等對南非藥用香草植物Osmitopsisasteriscoides進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)薄荷精油的主要成分薄荷醇和薄荷酮具有抗真菌作用。本實驗顯示,吊蘭VOCs以萜類物質(zhì)為主,含有α-蒎烯、羅勒烯、D-檸檬烯、β-欖香烯、薄荷酮、二氫香茅醇等成分,說明