不同施肥種類對桂花精油成分的影響

鄒晶晶　曾祥玲　楊潔

摘要：為了給通過改進農(nóng)業(yè)栽培措施提高桂花精油產(chǎn)量提供科學依據(jù)，采用復合肥、磷肥、餅肥對“波葉銀桂”（Osmanthus fragrans ‘Boye Yingui）進行施肥處理，以施肥和未施肥處理的桂花為原料，采用同時蒸餾萃取法提取桂花精油，結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用法分析桂花精油的物質(zhì)成分。結(jié)果表明，施肥處理降低了桂花精油中的物質(zhì)種類，施用復合肥、磷肥和餅肥的桂花精油分別檢測出了57、41、54種成分，而不施肥處理檢測出了72種成分。此外，施肥處理對桂花精油各成分的相對含量也產(chǎn)生了明顯影響。3種施肥處理顯著降低了桂花精油中醇類、酯類、醛類物質(zhì)的含量；而復合肥、餅肥顯著提高了對桂花香味有重要貢獻的酮類物質(zhì)的含量，分別為1805%、2906%；未施肥的桂花精油中酮類物質(zhì)含量僅為623%。復合肥、餅肥處理的桂花精油中烴類物質(zhì)相對含量較高；磷肥處理的桂花精油中酸類物質(zhì)相對含量較高。表明施肥對桂花精油成分和相對含量都有較大影響，不同種類肥料的影響效果也不同。

關(guān)鍵詞：桂花；施肥處理；同時蒸餾萃取；精油

中圖分類號： S6851306文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2017）16-0161-07

收稿日期：2016-12-22

基金項目：湖北省教育廳科學技術(shù)研究（編號：Q20162805）；湖北科技學院博士啟動基金（編號：BK1429）。

作者簡介：鄒晶晶（1985—），女，湖北武漢人，博士，講師，主要研究方向為園林觀賞植物栽培、采后生理及分子生物學。E-mail：xingxingzou@163com。

通信作者：陳洪國，教授，碩士生導師，主要研究方向為園藝栽培及采后生理。E-mail：573270235@qqcom。

桂花（Osmanthus fragrans Lour）為木犀科木樨屬常綠闊葉灌木或小喬木。作為我國十大傳統(tǒng)名花之一和重要的香花源經(jīng)濟植物，廣泛應(yīng)用于園林綠化和食品、化妝品行業(yè)[1-2]。桂花精油在市場上享有“液體黃金”的稱號，需求量大，但品質(zhì)和得率低一直是限制其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。前人在精油提取方法和品種間香氣成分比較方面進行了大量研究，以期通過提取工藝的改進和優(yōu)良品種的選育提高桂花精油品質(zhì)和得率。但是，通過改進農(nóng)業(yè)栽培措施改善桂花精油品質(zhì)和得率的研究還未曾報道。有研究表明，栽培措施可以改善煙葉、茶葉的口感和果實的風味[6-8]。因此，本研究通過施復合肥、餅肥、磷肥處理，以不施肥處理為對照，研究施肥及不同種類肥料對桂花精油成分的影響，以期為通過農(nóng)業(yè)栽培手段改善桂花精油品質(zhì)和得率提供科學依據(jù)。

1材料與方法

11試驗材料

本試驗材料取自湖北科技學院校園內(nèi)生長健壯的咸寧市主栽桂花品種波葉銀桂（Osmanthus fragrans ‘Boye Yingui）植株。將4組樹齡相同、其他栽培條件一致的桂花樹，于2013年5月一次性施肥，至2013年9月開花時取樣。第1組單株施復合肥4 kg，其中尿素05 kg，過磷酸鈣3 kg，氯化鉀05 kg；第2組單株施用菜籽餅25 kg；第3組單株施用過磷酸鈣25 kg，以不施肥作為對照。每組處理取5株桂花，取其平均值，3次重復。

12試驗儀器及設(shè)備

同時蒸餾萃取儀，北京市朝龍玻璃儀器廠；SHZ-D（Ⅲ）型循環(huán)水式真空泵，鞏義市英峪予華儀器廠；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠；Sartorius BP221S電子天平，Sartorius公司；HWSY21-K4C型電熱恒溫水浴鍋，北京市長鳳儀器儀表公司；粉碎機，北京環(huán)亞天元機械技術(shù)有限公司；Thermo DSQⅡ單四極桿氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，Thermo Fisher Scientific公司，美國；圓底燒瓶、干燥器等，北京市玻璃儀器廠；30、40、60、80目篩，浙江上虞市勝飛試驗機械廠。

13試驗方法

131桂花精油的提取

分別準確稱取復合肥、餅肥、磷肥、無肥處理的新鮮盛花期桂花20 g放入圓底燒瓶中，用 500 mL 蒸餾水混合均勻，接在同時蒸餾萃取儀的一端。稱取一定量的石油醚溶劑加入50 mL圓底燒瓶中，接在同時蒸餾萃取儀的另一端，對裝有物料和蒸餾水的圓底燒瓶加熱，溫度保持在105 ℃。把裝有溶劑的圓底燒瓶一端放入恒溫槽中，溫度保持在55 ℃，兩端同時沸騰，進行同時蒸餾萃取。

132精油的濃縮

將裝有石油醚的圓底燒瓶放入-10 ℃的冰箱中冷凍除去水分，石油醚部分用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去，得到桂花精油。將不同處理下的桂花精油于華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院Thermo DSQⅡ單四極桿氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進行分析。

133GC-MS測定條件

GC-MS測定條件，參考蔡璇等的條件和方法[3]進行。

134數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的表示方式為3次測量的“平均值+標準誤”，數(shù)據(jù)處理方式參考蔡璇等的方法[3]進行。

2結(jié)果與分析

21不同施肥種類的桂花總離子流色譜

將不同處理下桂花芳香成分的總離子流色譜圖信息經(jīng)計算機譜庫檢索及分析，扣除空氣本底雜質(zhì)，得到桂花精油揮發(fā)物主要成分種類。結(jié)果表明，施復合肥的桂花精油中共鑒定出了57種化合物（圖1），施餅肥的桂花精油中共鑒定出了41種化合物（圖2），施磷肥處理的桂花精油中鑒定出54種化合物（圖3），不施肥處理的桂花精油中鑒定出72種化合物（圖4）。結(jié)果表明，在相同試驗條件下，3種施肥處理的桂花精油主要成分及相對含量都發(fā)生了一定的變化。

22不同施肥種類的桂花香氣成分分析

采用計算機軟件和人工解析各峰相應(yīng)的質(zhì)譜圖，根據(jù)總離子流色譜峰的峰面積法計算各香氣組分的相對質(zhì)量分數(shù)，鑒定出的化合物種類及其相對含量結(jié)果見表1。

不施肥處理的桂花共鑒定出了72種化合物，在這些組成香[CM（25]氣成分的化合物中，相對含量最高的是p-二氧己環(huán)-2，[CM）]

3-二醇，達235%；其次是4-（2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯基）-3-丁烯-2-醇，其相對含量為702%；再次是2，6，10，10-四甲基-1-氧雜螺-[45]癸-6-烯和壬醛，其相對含量分別為680%、605%。施用復合肥處理的金桂共鑒定出了57種化合物。其主要成分是4-[2，6，6-三甲基-1-環(huán)己烯基]-2-丁酮，相對含量達1008%；以及反-氧化芳樟醇，相對含量為999%；其次是2，6，10，10-四甲基-1-氧雜螺-[45]癸-6-烯，其相對含量為624%。施用餅肥處理的桂花共鑒定出了41種化合物，其主要成分為4-[2，6，6-三甲基-1-環(huán)己烯基]-2-丁酮，其相對含量為2191%；其次是壬醛和6-四氫苯基-2-2，6-三甲基-二氫-吡喃-3-醇，其相對含量分別為585%、569%。施用磷肥處理的桂花共鑒定出了54種化合物，其主要成分為反-氧化芳樟醇、p-二氧己環(huán)-2，3-二醇，其相對含量分別為 593%、561%；其次是2，2-二甲基-3-（2-甲基-1-丙烯基）-環(huán)丙甲醇，其相對含量為415%；再次是4-（2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯基）-3-丁烯-2-醇，其相對含量為316%。

由此可見，3種施肥處理都顯著降低了桂花精油中p-二氧己環(huán)-2，3-二醇、4-（2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯基）-3-丁烯-2-醇的含量。施用復合肥和磷肥處理顯著提高了桂花精油中反-氧化芳樟醇的含量；磷肥處理顯著提高了桂花精油中其他3個處理都未出現(xiàn)的物質(zhì)2，2-二甲基-3-（2-甲基-1-丙烯基）-環(huán)丙甲醇（415%）的含量；餅肥、磷肥處理顯著降低了2，6，10，10-四甲基-1-氧雜螺-[45]癸-6-烯的含量。此外，在施用復合肥和餅肥處理條件下，桂花精油中4-（2，6，6-三甲基-1-環(huán)己烯基）-2-丁酮的含量分別為1008%、2129%，而不施肥處理中該物質(zhì)相對含量僅為203%。

23不同施肥種類對桂花香氣成分的影響

通過桂花揮發(fā)性成分分析可以看出，在相同的試驗條件下，施用復合肥、餅肥、磷肥、不施肥4種處理桂花的香氣成分發(fā)生了變化（表2）。

從表2可以看出，不施肥處理的桂花鑒定出來的72種成分，分別是醇類、烴類（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等）、酮類、酯類、酸類、醛類和其他物質(zhì)。其中，醇類物質(zhì)20種，相對含量在所有物質(zhì)中最高，達5242%；烴類物質(zhì)16種，相對含量占1177%；酮類物質(zhì)13種，相對含量占623%，其中紫羅蘭酮類物質(zhì)相對含量為117%；酯類物質(zhì)有8種，相對含量占 639%；酸類物質(zhì)3種，相對含量占069%；醛類物質(zhì)9種，相對含量占1122%；其他物質(zhì)有3種，相對含量占055%。烴類物質(zhì)中，烯烴有4種，相對含量為718%；烷烴有5種，相對含量為251%；芳香烴有6種，相對含量為194%；炔烴有1種，相對含量為015%。

注：同行數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著（P<005）。

施用復合肥處理的桂花鑒定出來的57種成分，醇類物質(zhì)19種，相對含量為2330%；烴類物質(zhì)14種，相對含量為 1285%；酮類物質(zhì)9種，相對含量為1805%，其中紫羅蘭酮類物質(zhì)相對含量為482%；酯類物質(zhì)7種，相對含量為 179%；酸類物質(zhì)1種，相對含量為020%；醛類物質(zhì)4種，相對含量為657%；其他物質(zhì)有3種，相對含量占057%。烴類物質(zhì)中，烯烴有7種，相對含量為830%；烷烴有4種，相對含量為366%；芳香烴有2種，相對含量為063%；炔烴有1種，相對含量為027%。

施用餅肥處理的桂花鑒定出來的41種成分，醇類物質(zhì)14種，相對含量為1637%；烴類物質(zhì)12種，相對含量為 487%；酮類物質(zhì)8種，相對含量為2906%，其中紫羅蘭酮類物質(zhì)相對含量為534%；酯類物質(zhì)有2種，相對含量為 112%；醛類物質(zhì)3種，相對含量為637%；其他物質(zhì)有2種，相對含量為047%。烴類物質(zhì)中，烯烴有5種，相對含量為151%；烷烴有5種，相對含量為202%；芳香烴有2種，相對含量為134%。

施用磷肥處理的桂花鑒定出來54種成分，其中醇類物質(zhì)16種，含量為2249%；烴類物質(zhì)13種，含量為382%；酮類物質(zhì)12種，含量為473%，其中紫羅蘭酮類物質(zhì)相對含量為159%；酯類物質(zhì)3種，含量為05%；酸類物質(zhì)2種，含量為121%；醛類物質(zhì)5種，相對含量為071%；其他物質(zhì)有3種，含量為039%。烴類物質(zhì)中，烯烴有4種，相對含量為 202%；烷烴有6種，相對含量為152%；芳香烴有3種，相對含量為029%。

3討論與結(jié)論

桂花作為我國十大傳統(tǒng)名花和特有香花經(jīng)濟樹種，除了在園林造景中應(yīng)用廣泛外，在深加工產(chǎn)業(yè)中也備受關(guān)注。桂花中含有大量的維生素和人體必需氨基酸、多種微量元素和黃酮類物質(zhì)，有百花營養(yǎng)之王的美譽，常用于制作桂花糕點、蜜餞、桂花香茶及其他各種食品。此外，桂花浸膏和精油是我國的特產(chǎn)，目前，天然的桂花香精產(chǎn)品在國際上十分暢銷，桂花浸膏價格在4元/g，而桂花精油更是價格不菲，價格高達10元/g。桂花精油對疲勞、頭痛等都有一定減緩功效，是極佳的情緒振奮劑，因此，在市場上享有液體黃金稱號，產(chǎn)品出口供不應(yīng)求[9-10]。然而，制約桂花深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要問題即桂花精油提取率低，一般在01%左右。

前人對桂花精油提取進行了大量研究，比較不同提取方法對桂花精油成分及提取效率的影響[4，11]，探索不同桂花品種間的精油成分差異[12-13]，分析桂花不同開花時期釋放的芳香物質(zhì)成分和含量上的差異[14-15]，希望通過優(yōu)化提取方法和工藝、篩選優(yōu)良桂花品種來提高桂花精油品質(zhì)和得率。通過施肥等農(nóng)業(yè)栽培措施來改善桂花精油品質(zhì)和得率的研究還未見報道。

本研究使用同時蒸餾萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法，提取和分析不同施肥處理的桂花精油成分，該方法有利于減少試驗步驟，縮短分析時間，對多數(shù)芳香化合物精油提取有較高的得率[11]。本研究結(jié)果，施肥處理顯著降低了桂花精油中的物質(zhì)種類，施用復合肥、磷肥、餅肥的桂花精油分別檢測出57、41、54種成分，而不施肥處理檢測出72種成分，這可能與肥料中營養(yǎng)元素的種類和含量影響前體物向芳香成分的轉(zhuǎn)化有關(guān)[16]。施肥處理對桂花精油各成分的相對含量影響明顯。3種施肥處理顯著降低了醇類、酯類、醛類物質(zhì)的相對含量，而施用復合肥、餅肥處理顯著提高了桂花香味有重要貢獻的酮類物質(zhì)的相對含量，施用復合肥、餅肥處理的桂花精油中酮類物質(zhì)相對含量分別為1805%、2906%；而未施肥的桂花精油中酮類物質(zhì)相對含量僅為623%。前人研究表明，桂花中芳樟醇及其氧化物和紫羅蘭酮類物質(zhì)是其揮發(fā)性油中的重要香氣成分[17-18]。本研究結(jié)果，施用復合肥使桂花精油中重要的揮發(fā)性成分芳樟醇及其氧化物相對含量為1172%，為不施肥處理中該成分相對含量的18倍；施用復合肥、餅肥、磷肥處理使桂花精油中紫羅蘭酮類物質(zhì)相對含量分別為482%、534%、159%，而不施肥處理中該成分相對含量為117%，表明施肥處理后的桂花香氣更加甜潤馥郁。

本研究結(jié)果，施用餅肥、磷肥、復合肥處理的桂花精油中烴類物質(zhì)分別為487%、382%、1285%，施用復合肥處理相對含量較高；磷肥處理的桂花精油中酸類物質(zhì)的相對含量最高，為121%；復合肥處理顯著提高了桂花精油中反式氧化芳樟醇的含量，為999%。表明施肥對桂花精油的成分和含量都有很大的影響，并且不同種類的肥料影響的效果也不同。相關(guān)研究報道，不同施肥處理能造成蘿卜風味種類及數(shù)量的變化[16]；改變施肥措施能改善煙葉香氣，有機肥處理明顯增加了煙葉中2-呋喃甲醛、苯乙醛等10種物質(zhì)的含量[19]。綜上所述，本研究首次提出，通過施肥措施可改變桂花的精油成分，為進一步通過改進農(nóng)業(yè)栽培措施提高桂花精油產(chǎn)量提供了科學依據(jù)。

[HS23]參考文獻：

蔡璇，蘇蘩，金荷仙，等 四季桂花瓣色素的初步鑒定與提取方法[J] 浙江農(nóng)林大學學報，2010，27（4）：559-564

王振啟，陳洪國 咸寧桂花品種分類調(diào)查研究[J] 北方園藝，2012（17）：101-105

[3]Cai X，Mai R Z，Zou J J，et al Analysis of aroma-active compounds in three sweet osmanthus （Osmanthus fragrans） cultivars by GC-olfactometry and GC-MS[J] Journal of Zhejiang University- Science B，2014，15（7）：638-648

[4]李發(fā)芳，胡西亮 不同提取方法對桂花精油品質(zhì)的影響[J] 氨基酸和生物資源，2012，34（2）：59-62

[5]孫寶軍 中國部分桂花品種芳香成分研究[D] 鄭州：河南大學，2011

[6]李吉進，張青，鄒國元，等 施肥對番茄風味成分影響的GC-MS分析[J] 中國農(nóng)學通報，2009，25（24）：244-248

[7]劉心澤，王慶 施肥對煙葉香氣品質(zhì)的影響[J] 南方農(nóng)業(yè)，2008，2（6）：20-22

[8]趙和濤，游小清，黃建琴，等 茶園施肥對祁門紅茶香氣品質(zhì)的影響[J] 茶葉科學，1996（2）：105-110

[9]陳洪國，汪華 我國桂花資源的研究和利用及咸寧桂花發(fā)展現(xiàn)狀[J] 咸寧學院學報，2004，24（3）：116-118

[10]原玲芳 桂花精油緩釋型香水及抗齲齒含片的研制[D] 武漢：華中科技大學，2013

[11]張堅 桂花精油的提取與成分分析的研究[D] 杭州：浙江工業(yè)大學，2006

[12]陳虹霞，王成章，孫燕 不同品種桂花揮發(fā)油成分的GC-MS分析[J] 生物質(zhì)化學工程，2012，46（4）：37-41

[13]胡春弟，梁逸曾，曾茂茂，等 不同品種桂花揮發(fā)油成分的分析研究[J] 化學試劑，2010，32（3）：231-234

[14]Wang L M，Li M T，Jin W W，et al Variations in the components of Osmanthus fragrans Lour essential oil at different stages of flowering[J] Food Chemistry，2009，114（1）：233-236

[15]李祖光，曹慧，朱國華，等 三種桂花在不同開花期頭香成分的研究[J] 林產(chǎn)化學與工業(yè)，2008，28（3）：75-80

[16]王萍，魏珉，劉賢嫻，等 不同施肥處理對蘿卜風味物質(zhì)影響的GC-MS分析[J] 山東農(nóng)業(yè)科學，2014，46（9）：74-77

[17]Deng C H，Song G X，Hu Y Application of HS-SPME and GC-MS to characterization of volatile compounds emitted from Osmanthus flowers[J] Annali di Chimica，2004，94（12）：921-927

[18]曹慧，李祖光，沈德隆 桂花品種香氣成分的GC/MS指紋圖譜研究[J] 園藝學報，2009，36（3）：391-398

[19]王瑞新，馬常力，韓錦峰，等 烤煙香氣物質(zhì)及不同施肥類型對其主要成分的影響[J] 河南農(nóng)業(yè)大學學報，1990，24（2）：159-164