三種楝科植物的揮發物成分分析

摘要：為了探究紅椿（Toona ciliata Roem.）、毛麻楝[Chukrasia tabularis var. velutina （Wall） King]和非洲桃花心木[Khaya senegalensis （Desr.） A.Juss] 3種楝科植物揮發物組分，采用動態頂空采集法利用氣相色譜/質譜（GC/MS）聯用法分析了這3種植物揮發性有機物（Volatile organic compounds， VOCs）的主要成分。結果表明，3種楝科植物揮發物組分有萜烯類、芳香烴類、醇類、醛類、烷烴類、酮類、酯類、酸類和酚類，且均以萜烯類為主，以（1R）-（+）-α蒎烯為主要成分。紅椿釋放22種化合物，萜烯類含量占67.41%；毛麻楝釋放19種化合物，萜烯類含量占55.96%；非洲桃花心木釋放21種化合物，萜烯類含量占81.27%。

關鍵詞：植物揮發性有機物（VOCs）；紅椿（Toona ciliata Roem.）；毛麻楝[Chukrasia tabularis var. velutina （Wall） King]；非洲桃花心木[Khaya senegalensis （Desr.） A.Juss]；氣相色譜/質譜（GC/MS）聯用

中圖分類號：S763.3；S792.33；O657.7+1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）02-0461-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.02.050

植物揮發性有機物（Volatile organic compounds，VOCs）是通過植物體內的次生代謝途徑合成的低沸點、易揮發的小分子化合物，主要包括烴、醇、醛、酮、酯和有機酸等，含量雖低，但化學活性很高[1]。在生態系統中，植物VOCs具有重要的化學信息傳遞作用，如多數植食性昆蟲能通過嗅覺感知植物的揮發性氣味去尋找合適的寄主進行取食和產卵[2，3]。國內外對麻楝（C. tabularis）、大葉桃花心木（Swietenia macrophylla）、安哥拉非洲楝（Entandrophragma angolense）、良木非洲楝（Entandrophragma utile）、白卡雅楝（Khaya anthotheca）、紅卡雅楝（Khaya ivorensis）等楝科植物的化學成分研究有一些報道[4-6]，但其中大多數研究是通過溶劑提取、蒸餾等方法收集植物揮發物，這些方法破壞了植物的自然狀態。目前，對紅椿（Toona ciliata Roem.）、毛麻楝[Chukrasia tabularis var. velutina （Wall） King]和非洲桃花心木[Khaya senegalensis （Desr.） A.Juss]的研究較少，因此，本研究以上述3種植物為試材，采用動態頂空采集法和氣相色譜/質譜（GC/MS）聯用分析技術，鑒定了紅椿、毛麻楝、非洲桃花心木所釋放的揮發物組分。

1 材料與方法

1.1 供試植物

供試的紅椿、毛麻楝和非洲桃花心木為3年生的盆栽樹。

1.2 儀器設備

GC（型號7890A，美國 Agilent公司生產），MS（型號5975C，美國 Agilent公司生產），QC-1S型大氣采樣儀（北京市勞動保護科學研究所），采集袋（微波爐加熱用袋44.3 cm×55.8 cm，美國Reynolds公司生產），吸附劑Porapak Q（深圳市高比科技有限公司北京生物部）。

1.3 方法

1.3.1 揮發物的采集方法 在通風的試驗室內（溫度25 ℃、濕度60%、光照度1 500 lx），選取紅椿、毛麻楝和非洲桃花心木3種植物作為采樣標準株。參照Kleinhentz等[7]的方法對3種植物枝葉揮發物進行收集。使用自制推拉式循環裝置，依次按大氣采樣儀1→純凈水→活性炭→套袋植物→吸附管→流量計→大氣采樣儀2的順序連接。選取植株剛剛萌芽的枝條（約15片葉子），用微波爐袋套上并綁緊，在短時間內使用大氣采樣儀將袋內空氣抽出。然后把經過水和活性炭雙重過濾的潔凈空氣沖入袋中（大氣采樣儀泵入氣體流量為400 mL/min），待收集袋中充滿干凈空氣后，保持30 min，然后在袋的另一端連接吸附管和大氣采樣儀（大氣采樣儀泵出氣體流量為300 mL/min），開始采樣。收集5～6 h后，拔出吸附管，使用0.6 mL重蒸正己烷溶劑進行洗脫，用色譜瓶（2 mL）裝集，處理完后迅速放置于冰箱（-20 ℃）中保存。

1.3.2 揮發物成分的鑒定 用氣相色譜/質譜（GC/MS） 聯用儀對上述收集到的植物揮發物正己烷溶液進行分析和鑒定。工作條件：色譜柱為DB-5ms（30 mm×0.25 mm×0.25 μm）；進樣口溫度230 ℃，程序升溫：開始溫度50 ℃保持1 min，以7.5 ℃/min的速率增溫至220 ℃保持10 min。離子源溫度230 ℃；電離方式為EI；載氣：氦氣，流速1.0 mL/min。離子化能量70 eV、350 V；數據獲得通過全掃描，掃描范圍35～335 amu。化合物鑒定通過NIST2008和Willey質譜庫。反復潤洗進樣針（10 μL）后，取1 μL重蒸正己烷進樣，待圖譜結果顯示雜質峰較少時，吸取1 μL樣品進樣分析。

2 結果與分析

2.1 三種楝科植物揮發物成分

利用氣相色譜/質譜（GC/MS）聯用分析技術對這3種楝科植物揮發物進行分析，獲得色譜圖（圖1）扣除本底空氣雜質，工作站數據處理系統對數據進行面積歸一化法處理，經分析確定出3種植物的化合物成分及其相對百分含量（表1）。由表1可知，紅椿VOCs含有22種化合物，主要成分有（1R）-（+）-α蒎烯、檸檬烯、4-萜烯醇、苯甲醛，2，4-雙（三甲基硅氧基）-和Thiosalicylic acid，S-（tert-butyld imethylsilyl）-，tert-butyldimethylsilyl ester，共占總相對含量的73.52%。毛麻楝VOCs含有19種化合物，主要成分有（1R）-（+）-α蒎烯、α-松油醇、Thiosalicylic acid，S-（tert-butyld imethylsilyl）-，tert-butyldimethylsilyl ester、長葉烯和2，6-二叔丁基對甲酚，共占總含量的68.16%。非洲桃花心木VOCs含有21種化合物，主要成分有1，3-二甲基苯、（1R）-（+）-α蒎烯、苯甲醛，2，4-雙（三甲基硅氧基）-和Thiosalicylic acid，S-（tert-butyld imethylsilyl）-，tert-butyldimethylsilyl ester，共占總含量的88.28%。

從表1還可以看出，雖然紅椿、毛麻楝、非洲桃花心木VOCs的成分及相對含量都存在差異，但是這3種楝科植物含有共同成分，它們是（1R）-（+）-α蒎烯、1-甲基-2-異丙基苯、左旋樟腦、α-松油醇、長葉烯、十五烷和Thiosalicylic acid，S-（tert-butyld imethylsilyl）-，tert-butyldimethylsilyl ester。

2.2 3種楝科植物釋放的揮發物種類

3種楝科植物的揮發物組分總體來說有萜烯類、芳香烴類、醇類、醛類、烷烴類、酮類、酯類、酸類和酚類。紅椿VOCs中，萜烯類5種，占總含量的67.41%；芳香烴類1種，占總含量的1.40%；醇類3種，占總含量的6.14%；醛類3種，占總含量的3.70%；酮類2種，占總含量的0.64%；酯類4種，占總含量的8.42%；烷烴類3種，占總含量的1.42%；酸類1種，占總含量的2.58%。毛麻楝VOCs中，萜烯類4種，占總含量的55.96%；芳香烴類1種，占總含量的0.48%；醇類3種，占總含量的4.54%；醛類2種，占總含量的2.49%；酮類2種，占總含量的1.28%；酯類3種，占總含量的8.43%，烷烴類2種，占總含量的1.04%；酸類1種，占總含量的3.28%；酚類1種，占總含量的6.18%。非洲桃花心木VOCs中，萜烯類6種，占總含量的81.27%；芳香烴類4種，占總含量的2.28%；醇類5種，占總含量的1.93%；醛類2種，占總含量的4.84%；酮類2種，占總含量的0.25%；烷烴類2種，占總含量的0.30%。

3 小結與討論

由3種楝科植物的分析結果可以看出，3種楝科植物VOCs都以萜烯類為主，且都以（1R）-（+）-α蒎烯為主要成分，紅椿、毛麻楝、非洲桃花心木VOCs中，（1R）-（+）-α蒎烯分別占總相對含量的59.35%、50.59%、79.94%。紅椿VOCs中，萜烯類（67.41%）占總相對含量最多，其次是酯類（8.42%）和醇類（6.14%）；毛麻楝VOCs中，萜烯類（55.96%）占總相對含量最多，其次是酯類（8.43）、酚類（6.18%）和醇類（4.54%）；非洲桃花心木VOCs中，萜烯類（81.27%）占總相對含量最多，其次是醛類（4.84%）。3種植物VOCs中雖然含有相同的成分，但其相對含量差異較大。

在對楝科植物的研究中，周靜等[4]采用揮發油提取法從麻楝葉中分離出78種化學組分，主要成分為石竹烯、δ-畢澄茄烯、δ-欖香烯、α-欖香烯、γ-欖香烯等。Marisis[5]采用揮發油提取法從大葉桃花心木的頂芽、新葉子、老葉中分離出germacrene D、γ-himachalene、germacrene A、cadina-1，4-diene、hexadecanoic acid和ethyl hexadecanoate等成分。John等[6]采用Closed-loop-stripping-analysis（CLSA）方法從安哥拉非洲楝、良木非洲楝、白卡雅楝、紅卡雅楝4種楝科植物中提取到29種揮發物成分，主要成分有（Z）-β-ocimene、（Z）-3-hexen-1-yl acetate、hexan-1-ol、nonanal、（Z）-3-hexen-1-yl butanoate、2-ethyl hexan-1-ol、decanal、β-caryophyllene、（Z）-3-hexen-1-yl hexanoate和germacrene D。這與本研究結果有明顯的差異，其原因可能是由于供試植物種類和研究方法上的差異引起的。

近年來，對植物揮發物防治害蟲方面的研究報道越來越廣泛，而大量關于楝科植物揮發物的報道顯示，其防治害蟲的方式主要是以忌避作用、拒食作用、毒殺作用為主。劉奎等[8]對大葉桃花心木的花和葉乙醇抽提物的研究顯示，大葉桃花心木花抽提物對斜紋夜蛾的拒食活性高于葉抽提物；曾憲儒等[9]通過廣西12種野生楝科植物提取物對蘿卜蚜觸殺活性篩選，發現其中紅楝子（樹皮）、香椿（樹皮）、地黃連（全株）和老虎楝（枝葉）的提取物24 h觸殺死亡率均在70%以上；李曉東等[10]研究報道，11種楝科植物對中華稻蝗大多具有拒食、毒殺及抑制生長發育的生物活性。本研究主要是為找到3種楝科植物中對害蟲具有引誘作用的植物VOCs成分提供基礎，從而利用其引誘特性來監測、誘捕和迷向害蟲。

參考文獻：

[1] 蔣冬月，李永紅.植物揮發性有機物的研究進展[J].黑龍江農業科學，2011（11）：143-149.

[2] 莫圣書，趙冬香，陳 青.植物揮發物與昆蟲行為關系研究進展[J].熱帶農業科學，2006，26（6）：84-90.

[3] 杜家緯.植物-昆蟲間的化學通訊及其行為控制[J].植物生理學報，2001，27（3）：193-200.

[4] 周 靜，周 波，譚穗懿，等.麻楝葉揮發油成分的GC-MS分析[J].中藥材，2004，27（11）：815-817.

[5] MARISIS G S. Electrophysiological responses of female and male Hypsipyla grandella （Zeller） to Swietenia macrophylla essential oils[J]. J Chem Ecol， 2003，29（9）：2143-2151.

[6] JOHN A，EMMANUEL O，BERNHARD W，et al. Olfactory cues of mahogany trees to female Hypsipyla robusta[J]. B Insectol， 2014，67（1）：21-30.

[7] KLEINHENTZ M，JACTEL H，MENASSIEU P. Terpene attractant candidates of Dioryctria sylvestrella in maritime pine （Pinus pinaster） oleoresin，needles，liber，and headspace samples[J].J Chem Ecol，1999，25（12）：2741-2756.

[8] 劉 奎，符悅冠，彭正強，等.大葉桃花心木的花、葉抽提物對斜紋夜蛾的拒食作用研究[J].植物保護，2004，30（2）：72-74.

[9] 曾憲儒，陳海珊，劉 演，等.廣西野生楝科植物提取物對蘿卜蚜的殺蟲作用初步研究[J].廣西植物，2005，25（5）：494-496.

[10] 李曉東，趙善歡.楝科植物葉抽提物對中華稻蝗的活性研究[J].華南農業大學學報，1997，18（4）：47-51.