5種黃檀屬植物揮發(fā)物成分分析

1、    5種黃檀屬植物揮發(fā)物成分分析    孔德龍 梁永嬋 曹春雷摘要：探究5種黃檀屬（dalbergia linn. f.）植物揮發(fā)性有機化合物的成分組成，以期為研究植物揮發(fā)物與昆蟲的關(guān)系提供理論基礎(chǔ)。采用動態(tài)頂空循環(huán)吸附采集法和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對黑黃檀（dalbergia fusca pierre）、降香黃檀（d. odorifera t. chen）、交趾黃檀（d. cochinchinensis pierre）、南嶺黃檀（d. balansae prain）、印度黃檀（d. sissoo dc.）的揮發(fā)物進行采集和分析，并結(jié)合峰面積歸一法

2、計算不同樹種各化合物的相對含量。結(jié)果表明，黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀的揮發(fā)性有機化合物分別有9類57種、8類60種、 8類61種、8類58種和8類55種;5種黃檀屬植物均含有烷烴類、芳烴類、醇類、酚類、酯類、醛類、酮類和萜烯類等8類化合物，其中萜烯類化合物的相對含量最高，均達到40%以上;5種樹揮發(fā)性化合物中有蒎烯、羅勒烯、3-蒈烯等33種共有成分。結(jié)果表明，5種樹木有機揮發(fā)物成分的種類及相對含量存在一定差異，但主要成分皆為萜烯類化合物。關(guān)鍵詞：黃檀屬;有機揮發(fā)物;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用;降香黃檀;成分分析降香黃檀（dalbergia odorifera t.chen）、印度黃

3、檀（d. sissoo dc.）、黑黃檀（d. fusca pierre）、交趾黃檀（d. cochinchinensis pierre）均是珍貴紅木樹種，也是名貴的高檔家具、工藝術(shù)雕刻的珍貴用材1-4。南嶺黃檀（d. balansae prain）枝條生長速度快、產(chǎn)量高，是云南紫膠蟲生長發(fā)育和繁殖的優(yōu)良寄主植物5。植物揮發(fā)性有機物是通過植物體內(nèi)的次生代謝途徑合成的低沸點、易揮發(fā)的小分子化合物6。這類化合物對植食性昆蟲的寄主選擇、取食、交配、產(chǎn)卵等方面有著重要的影響作用7。關(guān)于黃檀屬的微凹黃檀（d. retusa hesml）、交趾黃檀、越南香枝（d. spp.）、奧氏黃檀（d. oliver

4、i gamble）的化學(xué)特性已有報道8-12，部分研究是通過溶劑萃取或蒸餾等傳統(tǒng)提取方法收集植物揮發(fā)物，這些方法破壞了植物的自然生長狀態(tài)，收集的揮發(fā)性有機物難免缺失。因此，本研究采用活體植物動態(tài)頂空采集法收集黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀等5種黃檀屬植物的揮發(fā)物，用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析技術(shù)分析5種黃檀屬植物所釋放的揮發(fā)物組成成分，旨在為研究植物揮發(fā)物與昆蟲的關(guān)系提供理論依據(jù)。1 材料與方法1.1 試驗材料供試降香黃檀、印度黃檀、黑黃檀、南嶺黃檀、交趾黃檀均為二年生的盆栽樹。選擇長勢一致，無病蟲害的植株為測定株。1.2 儀器設(shè)備氣相色譜儀，型號為7890b，購自美國agilent

5、公司;質(zhì)譜聯(lián)用儀，型號為5977b，購自美國agilent公司;qc-1s型大氣采樣儀，購自南通東昌環(huán)保設(shè)備科技有限公司;采集帶微波爐加熱用袋（44.3 cm×55.8 cm），購自美國reynolds公司;吸附劑porapak q，購自鄭州譜析科技有限公司。1.3 試驗方法1.3.1 揮發(fā)物的采集方法 在通風(fēng)的實驗室內(nèi)，溫度為26 ，濕度為89%，光照度為1 500 lx，選取降香黃檀、印度黃檀、黑黃檀、南嶺黃檀、交趾黃檀等5種植物作為采樣標(biāo)準(zhǔn)株。參照kleinhentz等的方法8對5種植物枝葉揮發(fā)物進行收集。采用動態(tài)頂空氣體循環(huán)采集法采集揮發(fā)性有機化合物，采集過程中將枝葉放進密閉

6、的采氣袋，迅速抽空袋內(nèi)空氣后充入過濾空氣，密閉系統(tǒng)進行循環(huán)采集活體枝葉揮發(fā)性有機化合物。為避免環(huán)境日變化引起的干擾，將采樣時間統(tǒng)一在09：00進行，每次采樣時長為24 h，以室內(nèi)空氣為對照。收集完成后，拔出吸附管，使用0.6 ml二氯甲烷溶劑進行洗脫，用2 ml色譜瓶裝集，處理完成后置于4 冰箱中保存?zhèn)溆谩?.3.2 揮發(fā)物成分的鑒定 用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀對上述收集到的植物揮發(fā)物二氯甲烷溶液進行分析和鑒定。工作條件：色譜柱為hp-5ms（30 m×250 m×0.25 m）;進樣口溫度為230 ，升溫程序：開始溫度為50 ，保持3 min，以 5 /min 增溫至120 ，

7、保持2 min，再以8 /min增溫升至 260 ，保持15 min。離子源溫度為 230 ;電離方式為電子電離（ei）;載氣為氦氣，流速為 1.0 ml/min。離子化能量為70 ev，電壓為350 v;數(shù)據(jù)通過全掃描，掃描范圍為50350 amu?；衔锿ㄟ^nist 14.l質(zhì)譜庫鑒定。進樣方式為自動進樣。2 結(jié)果與分析2.1 5種黃檀屬樹木揮發(fā)性有機化合物的氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析通過氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析，分別得到黑黃檀（圖1-a）、降香黃檀（圖1-b）、交趾黃檀（圖1-c）、南嶺黃檀（圖1-d）、印度黃檀（圖1-e）揮發(fā)物成分的總離子流色譜圖。通過分離鑒定并扣除本底空氣中的雜質(zhì)，由表1可知

8、，從5種黃檀屬植物揮發(fā)物氣體樣品中共檢測出包含萜烯類、醇類、酮類、醛類、酯類、酸類、酚類、烷烴、芳烴等9類在內(nèi)的95種化合物。其中，在黑黃檀中鑒定出57種化合物，主要成分為萜類化合物，包括蒎烯（25.87%）、右旋萜二烯（4.72%）、羅勒烯（3.51%）等11種化合物，占揮發(fā)性有機化合物總量的70.22%;在降香黃檀中檢測出60種化合物，主要成分是蒎烯（30.81%）、右旋萜二烯（11.58%）、對乙基苯乙酮（2.60%）等8種化合物;在交趾黃檀中檢測出61種化合物，主要成分為蒎烯（24.03%）、羅勒烯（17.73%）、右旋萜二烯（11.62%）等11種化合物;南嶺黃檀中含有58種化合物，

9、主要成分為蒎烯（18.28%）、羅勒烯（13.17%）、3，7，11-三甲基-1，3，6，10-十二碳-四烯（6.12%）等10種化合物;在印度黃檀中檢測出55種化合物，主要成分蒎烯（34.44%）、右旋萜二烯（7.07%）、左旋-蒎烯（2.19%）等10種化合物。5種黃檀屬植物揮發(fā)性有機化合物組分中，黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀中相對含量大于1.00%的化合物分別占揮發(fā)性有機化合物總量分別是70.22%、76.03%、82.44%、80.05%、80.61%。5種黃檀屬植物葉片揮發(fā)性有機化合物的共有成分是蒎烯、左旋-蒎烯、右旋萜二烯、3-蒈烯等33種化合物，分別占黑黃檀、降

10、香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀揮發(fā)性有機化合物總量的83.92%、88.90%、89.29%、80.48%、89.87%。黑黃檀以2-茨醇、-松油醇、8-甲基-十七烷等8種化合物為特有成分;降香黃檀特有成分為（e）-3-己烯-1-醇、乙基苯等4種化合物;交趾黃檀以間苯二甲醛、二苯甲酮、（+）-長葉蒎烯為特有成分;南嶺黃檀含有苯甲酸甲酯、-石竹烯等5種特有成分;印度黃檀特有成分有2，6，10，14-四甲基十七烷、（+）-芹子烯等8種化合物。其特有成分分別占黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀揮發(fā)性有機化合物總量的4.09%、1.13%、0.89%、1.81%、3.68%。2.2

11、5種黃檀屬植物葉片的揮發(fā)性有機化合物種類及差異性比較5種黃檀屬植物葉片的揮發(fā)性有機化合物種類及相對含量存在明顯差異（圖2）。黑黃檀共有9類化合物，其中萜烯類18種（66.93%）、醇類4種（2.78%）、酯類3種（2.35）、酮類3種（1.45%）、烷烴類11種（6.49%）、芳烴類13種（14.99%）、醛類2種（2.45%）、酚類2種（0.93%）、酸類1種（0.51%）;降香黃檀含有8類化合物，萜烯類20種（77.01%）、醇類4種（2.03%）、酯類3種（1.23%）、酮類4種（4.69%）、烷烴類7種（2.52%）、芳烴類16種（8.90%）、醛類4種（2.92%）、酚類2種（0.7

12、1%）;交趾黃檀含有8類化合物，萜烯類19種（77.45%）、醇類3種（1.48%）、酯類3種（0.55%）、酮類4種（4.32%）、烷烴類10種（1.63%）、芳烴類16種（12.30%）、醛類4種（2.31%）、酚類2種（0.44%）;南嶺黃檀檢測出有8類化合物，萜烯類18種（68.99%）、醇類3種（1.64%）、酯類4種（1.55%）、酮類4種（8.17%）、烷烴類8種（1.57%）、芳烴類16種（15.70%）、醛類4種（2.20%）、酚類1種（0.19%）;印度黃檀共有8種化合物，萜烯類18種（77.12%）、醇類2種（1.19%）、酯類3種（1.26%）、酮類6種（2.39%）、

13、烷烴類10種（2.80%）、芳烴類12種（10.90%）、醛類2種（3.55%）、酚類1種（0.12%）。萜烯類化合物含量最高的是交趾黃檀，其含量分別是黑黃檀、降香黃檀、南嶺黃檀、印度黃檀的1.38、1.14、1.22、1.15倍。芳烴類化合物含量最高的是南嶺黃檀，其含量分別是黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、印度黃檀的1.08、1.78、1.12、1.44倍。其他7類化合物的相對含量在5種黃檀屬植物中所占比例很小或未檢測到。3 結(jié)論與討論由5種黃檀屬植物的分析結(jié)果可以看出，黑黃檀、降香黃檀、交趾黃檀、南嶺黃檀和印度黃檀揮發(fā)物都含有萜烯類、醇類、酯類、酮類、烷烴類、芳烴類、醛類和酚類化合物，它們構(gòu)成

14、了這5種植物揮發(fā)性有機化合物的主要成分。5種黃檀屬植物的共有成分種類較多且在各個樹種的揮發(fā)物總量中所占比例較大，可能與5種植物有著較近的親緣關(guān)系有關(guān)。在對黃檀屬植物揮發(fā)物的研究中，楊柳等采用頂空/氣質(zhì)聯(lián)用法測定了交趾黃檀和微凹黃檀的可揮發(fā)性成分，發(fā)現(xiàn)苯甲醛與肉桂醛在微凹黃檀種相對含量之和可達到總的可揮發(fā)性成分的72%83%，而在交趾黃檀中僅為32%38%，由此可作為2種黃檀的鑒別方法9。姬國璽等采用乙醚浸漬法從新鮮印度黃檀花中提取揮發(fā)油成分，發(fā)現(xiàn)其中主要為酯類、脂肪酸、醛酮類等化合物10。楊柳等采用頂空/氣質(zhì)聯(lián)用法測定了降香黃檀和越南香枝可揮發(fā)性成分與脂溶性成分，發(fā)現(xiàn)2樹種均含大量的橙花叔醇、

15、反式-橙花叔醇、6，7-環(huán)氧-蛇麻烯等3種脂溶性成分，三者之和均可達脂溶性成分總量的40%以上。越南香枝中有5種含量較高的脂溶性成分，即3，3，4，4-四甲氧基二苯乙烯、松屬素、3-（2，4-二甲氧基苯基）-7-甲氧基苯并二氫吡喃、3，4-二氫-7-甲氧基-3-（2，3，4-三甲氧基苯基）-2h-1-苯并吡喃、n-2-（3，4-二甲氧基苯基）乙基-3-甲氧基-苯甲酰胺，這5種脂溶性成分在越南香枝中含量之和占總脂溶性成分的20%40%，而在降香黃檀中不足1%11。朱友飛等采用熱裂解-氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析了降香黃檀心材、邊材在中溫快速裂解條件下的產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)在降香黃檀心材裂解產(chǎn)物中含有一定量的抽提物

16、成分，以橙花叔醇為主，而在邊材裂解產(chǎn)物中沒有發(fā)現(xiàn)抽提物成分12。劉喜明等對奧氏黃檀苯醇和甲醇2種溶劑抽提液進行氣質(zhì)聯(lián)用分析，結(jié)果表明，在奧氏黃檀中共檢測出32種成分含量大于1%的化合物13。本試驗結(jié)果與上述研究均有明顯差異，其原因可能是供試植物種類的不同和研究方法上的差異引起，另外采用活體植物動態(tài)頂空采集法也有著未考慮采集室籠罩對植物溫度的影響進而造成揮發(fā)性有機化合物排放的影響和收集的化合物量少等不足14。近年來，化學(xué)殺蟲劑的濫用導(dǎo)致了嚴重的3r（抗性，殘留，再猖獗）問題，而基于生態(tài)保護和長期有效的控制害蟲危害，通過植物揮發(fā)性信息化合物調(diào)控昆蟲行為，控制害蟲蟲口密度成為目前害蟲治理研究中的重要

17、措施15-16。朱寧等采用動態(tài)頂空吸附法結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析了垂柳（salix babylonica）、苦楝（melia azedarach linn.）、復(fù)葉槭（acer negundo l.）等3種光肩星天牛的寄主植物揮發(fā)物成分，推測3-蒈烯和壬醛可能是對光肩星天牛具有產(chǎn)卵引誘作用的植物源成分17。馬艷粉等在室內(nèi)利用選擇性產(chǎn)卵試驗方法分別測定了馬鈴薯塊莖蛾phthorimaea operculella（zeller）寄主的-蒎烯、-蒎烯等10種揮發(fā)物，發(fā)現(xiàn)供試的10種揮發(fā)物均對馬鈴薯塊莖蛾有產(chǎn)卵引誘效果15。楊立軍利用固相微萃取和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、昆蟲觸角電位技術(shù)、昆蟲行為測

18、定等研究方法，研究了木棗揮發(fā)物對棗鐮翅小卷蛾（ancylis sativa）寄主選擇的影響，發(fā)現(xiàn)在棗鐮翅小卷蛾寄主選擇中，乙酸正丁酯、羅勒烯、反-2-己烯醇、3-蒈烯和反-3-己烯醇起著重要作用18。李思翰等以5齡蝗蝻為材料，測試整株小麥苗和棉花苗的氣味及2種單個揮發(fā)物所引起的趨向性反應(yīng)和觸角電位反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)1-辛烯-3-醇和庚醇均可以引起顯著的觸角電位反應(yīng)19。本研究的結(jié)果可以為找到5種黃檀屬植物中對害蟲具有引誘作用的植物揮發(fā)性有機化合物成分提供理論基礎(chǔ)，從而可利用其成分誘捕害蟲和干擾害蟲的寄主識別、寄主定位及尋找產(chǎn)卵場所等行為。參考文獻：1馬艷萍，徐呈祥，崔鐵成，等. 基于cnki的我國黃檀

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