基于動態(tài)頂空套袋-吸附采集法與ad-gcms技術(shù)的麝香百合開花期香氣變化規(guī)律研究

基于動態(tài)頂空套袋-吸附采集法與ad-gcms技術(shù)的麝香百合開花期香氣變化規(guī)律研究

“白天堂”百合是“六月”范疇的一種常見木蘭種子。它像一把傘，長著長長的花筒，形狀像槍管。它的顏色是淺棕色的，而且很甜。是中國常見的百合花卉品種之一。花香是衡量切花品質(zhì)的重要指標。由于花香是由揮發(fā)性的次生代謝物組成,成分復(fù)雜,質(zhì)量水平低,隨著分析技術(shù)的進步,相關(guān)花香成分的分析研究逐漸受到重視。近年來,回瑞華等采用同時蒸餾-萃取法提取百合花揮發(fā)油,張繼等利用水蒸汽蒸餾法分別分析了“西伯利亞”百合和巴巴拉百合揮發(fā)油成分,沈文勝等和范燕萍等用頂空固相微萃取技術(shù)分析東方百合種系花香成分,這些研究是對離體百合精油和揮發(fā)性成分進行測定,不能完全反映自然狀態(tài)下百合花香成分的真實性。動態(tài)頂空套袋-吸附采集法與ATD-GC/MS(自動熱脫附-氣質(zhì)聯(lián)用)分析技術(shù),可進行活體植株揮發(fā)物成分分析,能較好的反映試驗材料的自然狀態(tài)。隨著花朵的發(fā)育、花朵的形態(tài)結(jié)構(gòu)以及內(nèi)在的生理代謝過程都會發(fā)生相應(yīng)的變化,花香釋放成分與強度也會相應(yīng)變化,但相關(guān)的研究不多見,因此,現(xiàn)以麝香百合雜種系列“白天堂”百合為試驗材料,采用活體植株動態(tài)頂空套袋-吸附采集法與ATD-GC/MS分析技術(shù),研究了百合花不同發(fā)育階段花香成分和釋放量的變化,以期了解百合花發(fā)育與花香釋放的關(guān)系。1材料和方法1.1日光溫室空氣條件對百合花發(fā)育階段的影響試驗材料為麝香百合品種“白天堂”,栽種在花盆內(nèi),選擇生長勢一致且健康的百合花植株進行采樣,重復(fù)采樣3次,并且采集日光溫室空氣作為對照。根據(jù)花被片張開程度和嗅覺狀況將百合花發(fā)育階段分為4個時期(初開期、半開期、盛開期和衰敗期)。①初開期:花被片略張開,顏色由綠變白。②半開期:花被片開放度更大,散發(fā)出較淡的香氣。③盛開期:花被片全部開放,散發(fā)濃郁的香氣。④衰敗期:花被片開始萎蔫,香氣變淡(圖1)。1.2通風降溫設(shè)備試驗在北京農(nóng)學(xué)院科技園日光溫室內(nèi)進行,溫室為東西走向,內(nèi)設(shè)風機、水簾和遮陽網(wǎng)等通風降溫設(shè)備,溫室內(nèi)溫度(25.8±2.10)℃,光照強度(418.5±39.2)μmol·m-2·s-1。1.2.1百合花香氣路的設(shè)計利用動態(tài)頂空套袋采樣技術(shù),將采樣袋(355mm×508mm,Reynolds,USA)套在活體百合花植株上,首先利用大氣采樣儀(北京市勞動保護科學(xué)研究所制的QC-1型)抽盡袋內(nèi)空氣,隨即向袋內(nèi)充入經(jīng)活性碳過濾的空氣,當袋內(nèi)氣體體積達到采樣袋近3/4體積時,停止充氣,接通裝有吸附劑—TenaxGR的吸附管采集百合花香,整個氣路用無味的硅膠管連接。采樣儀體積流速為0.3L/min,采樣時間為20min。1.2.2gc/ms工作條件ATD(AutoThermalDesorber,TurboMatrix650型號,PerkinElmer公司生產(chǎn))工作條件:一級熱脫附溫度260℃,冷阱溫度為-25℃,保持3min,二級冷阱溫度為300℃,保持5min,四通閥溫度230℃,傳輸線250℃。GC(GasChromatography,Clarus600型號,PerkinElmer公司生產(chǎn))工作條件:色譜柱為DB-5MS柱(30m×0.25mm×0.25μm),載氣為He。程序升溫過程為起始溫度40℃,保持2min,然后以4℃/min的速率升至160℃,保持0min;最后升溫至270℃,保持3min。MS(MassSpectrometry,Clarus600T型號,PerkinElmer公司生產(chǎn))工作條件:電離方式為EI;電子能量為70eV:質(zhì)譜掃描范圍為29~600amu;接口溫度為250℃;離子源溫度為220℃。1.2.3定性分析方法通過GC/MS分析可得到不同品種百合花香成分GC/MS原始數(shù)據(jù)-總離子流圖,圖中各峰代表的化學(xué)信息使用TurboMassVer5.4.2版本軟件,經(jīng)過計算機檢索NIST/WIELY標準譜圖庫兼顧色譜保留時間確認及篩選,對其花香成分進行定性分析。1.2.4gc/ms定性定量法試驗?zāi)M揮發(fā)物進樣條件,選用α-蒎烯(Fluka公司生產(chǎn),分子量136.23,密度為0.858g/mL,純度99%以上)為標準品,分別稀釋不同倍數(shù),通過GC/MS分析得到相應(yīng)的GC/MS總離子流圖,根據(jù)α-蒎烯標準品的峰面積和濃度繪制標準曲線,得到標準曲線方程式y(tǒng)=673826.17x-383429.61,相關(guān)系數(shù)R2=0.9904,建立外標定量法,用特征離子的質(zhì)量色譜(MassChromatography,MC)對各種化合物釋放量進行定量分析。2香辛料花開花期香道求解和釋放量測定由圖2可知,在相同的試驗條件下,比較不同開花期的“白天堂”動態(tài)頂空揮發(fā)性成分的GC-MS及總離子流色譜圖的相對強度可知,隨著“白天堂”花從初開期、半開期到盛開期的變化過程中,其揮發(fā)性香氣成分增多,濃度逐漸增大,在盛開期達到最大,隨后成分減少,含量逐漸降低。從保留時間看,花香成分主要在8min與14min左右集中出現(xiàn),經(jīng)計算機譜庫(NIST/WILEY)檢索及資料分析,且扣除空氣本底雜質(zhì),得到“白天堂”百合花香主要成分,通過外標定量法初步確定每種成分的釋放量(表1)。由表1可知,“白天堂”百合花發(fā)育4個時期共鑒定出37種化合物,檢測出的成分主要有萜烯類、醇類、醛類、酮類、酯類、芳香烴類和烷烴類七大類,但不同發(fā)育期各類香氣成分釋放量變化很大(圖3)。初開期香氣成分較少,半開期逐漸增加,盛開期最多,隨后下降。在38種花香成分中,2-乙基-1-己醇釋放量最大,在盛開期達10.39μg,其次為乙苯、鄰二甲苯、己醛、2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯、3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯、三甲基環(huán)氧乙烷、甲苯、2-乙基-1-癸醇等,可能是“白天堂”主要揮發(fā)性香氣成分,是香氣的主要來源。初開期共檢測出14種化合物,且各種化合物濃度釋放量都較小。半開期共鑒定出25種化合物,主要是芳香族類、萜烯類、醇類和醛類化合物,其主要成分有乙苯、鄰二甲苯、1,3-二甲基苯、2-乙基-1-己醇、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇(芳樟醇)、己醛和順烏頭酸酐等;盛開期共鑒定出38種化合物,主要為烷烴類、芳香族類、萜烯類、醇類和醛類化合物,其主要成分有三甲基環(huán)氧乙烷、乙苯、鄰二甲苯、1,3-二甲基苯、2-乙基-1-己醇、己醛、β-月桂烯、2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯和3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯等;衰敗期共鑒定出12種化合物,主要為芳香族類和醇類化合物,主要成分有乙苯、鄰二甲苯、1,3-二甲基苯和2-乙基-1-己醇等。綜上可知,“白天堂”在不同開花期花香成分不同。進一步對”白天堂”百合花不同發(fā)育期香氣成分的質(zhì)量分數(shù)進行分析可知(表1),在開花的4個階段,38種化合物釋放量變化幅度基本在1.00~11.00μg之間,其中釋放量最高的為醇類2-乙基-1-己醇,釋放量從0.23~10.39μg,增加了近50倍,其次為芳香族類乙苯和鄰二甲苯,分別增加了近3倍和10倍。乙苯釋放量從(2.32±0.15)μg到(7.17±0.05)μg,鄰二甲苯釋放量從(0.62±0.06)μg到(6.87±0.11)μg。而某些化合物如順烏頭酸酐和萘等物質(zhì)釋放量較低,基本都低于(1.00±0.00)μg。隨著開花的進程,3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇(芳樟醇)、壬醛等物質(zhì)變化情況基本一致,在半開期釋放量最高;鄰二甲苯、3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯(羅勒烯)、2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯、2-乙基-1-己醇和己醛等隨著花的不斷開放,釋放量逐漸增大,盛開期最高,隨后釋放量減少。由此可見,“白天堂”在開花過程中的各種揮發(fā)性香氣成分的釋放規(guī)律是不一致的。3不同開花期的玫瑰花總花總果該研究從“白天堂”百合花香中共鑒定出萜烯類、醇類、醛類、酮類、酯類、芳香烴類和烷烴類七大類,共37種化合物,與鄭洲翔用頂空固相微萃取技術(shù)測定麝香百合香氣成分比較,多檢測出如乙苯、鄰二甲苯、2-乙基-1-己醇、己醛以及2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯等化合物。“白天堂”百合在不同開花期花香成分和釋放量存在很大差異,在初開期、半開期、盛開期和衰敗期分別鑒定出14、25、37、12種花香成分,花香總量分別為11.83、33.82、79.56和13.00μg,顯然,隨著花朵發(fā)育不斷成熟,花香成分逐漸增多,釋放量逐漸增大,在盛開期花香釋放達最高值,這與在水仙花、玫瑰花與紫藤不同開花期花香變化結(jié)果一致。在38種花香成分中,乙苯、鄰二甲苯、2-乙基-1-己醇、己醛、2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯和3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯等物質(zhì)變化趨勢和花香的嗅覺變化基本一致,由此可推斷它們可能是“白天堂”致香的關(guān)鍵化合物。花香