植物香精揮發(fā)性香氣成分研究進展

植物花的香氣來源于各種釋放的香料（或花朵）。花香揮發(fā)物的釋放不僅是植物誘引昆蟲授粉、受精的重要表達(dá)信號,也是植物對食草生物主動防御的適應(yīng)機制。而且,植物的花香能使人的嗅覺產(chǎn)生愉悅的感覺,帶給人們美的享受,是觀賞植物的重要品質(zhì)指標(biāo)之一。近年來,隨著花香揮發(fā)物提取和檢測技術(shù)的不斷發(fā)展,許多植物花的揮發(fā)性香氣成分及特征物質(zhì)已被鑒定出來,其影響因素相關(guān)的研究也取得了較大的進展。現(xiàn)根據(jù)國內(nèi)外的文獻(xiàn)資料對植物花香揮發(fā)物的主要成分及花香揮發(fā)物形成的影響因素進行了簡要概述,旨在為觀賞植物花香的理論研究提供參考。1揮發(fā)油的提取大多數(shù)植物的花瓣(或整個花器官)都能散發(fā)出一系列的低分子量、低極性、低水溶性、高蒸汽壓以及高脂溶性的揮發(fā)物,這些揮發(fā)物混合在一起就形成了植物的花香。到目前為止,已有2000多種花香物質(zhì)從90個屬991種植物分類群中被鑒定出來,主要包括烷烴類、烯類、醇類、醛類、酮類、醚類、酯類和芳香族化合物等化合物,而通常按照生物合成途徑將其分為萜烯類化合物、苯丙酸類/苯環(huán)型化合物和脂肪族化合物等三大類。1.1玫瑰花揮發(fā)物主要成分萜烯類化合物對植物花香的貢獻(xiàn)較大,幾乎所有植物的花香揮發(fā)物中都含有萜烯類化合物,而且最常見的是單萜烯和倍半萜烯,如石竹烯、金合歡烯、橙花叔醇、雪松烯等,其中單萜烯主要有含氧單萜烯(如芳樟醇、香茅醇、香葉醇、橙花醇、松油醇等)、直鏈單萜烯(如月桂烯、羅勒烯等)、單環(huán)單萜烯(檸檬烯、傘花烴、紫羅酮等)及雙環(huán)單萜烯(蒎烯、香檜烯等)等。玫瑰每個花期花香揮發(fā)物的主要成分中均含有萜烯類化合物,在盛花期,含有較多的β?香茅醇、香葉醇、橙花醇和α?月桂烯。Jabalpurwala等對柑橘屬花香揮發(fā)物進行了主成分分析,結(jié)果表明,前2個主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)83%,而且芳樟醇、檸檬烯和月桂烯在第1主成分上具有最高的荷載值。香石竹花瓣中的石竹烯含量約為354.5μg/gFW;桂花花香揮發(fā)物的主要成分中有芳樟醇、α?紫羅酮、β?紫羅酮等;密密巴默萬帶蘭的主要香氣成分中也含有芳樟醇、羅勒烯、橙花叔醇等萜烯類物質(zhì)。1.2月季花的功效成分植物花香揮發(fā)物中廣泛含有苯丙酸類/苯環(huán)型化合物,如丁子香酚、異丁子香酚、苯甲醇、苯乙醇、乙酸苯甲酯、苯甲酸甲酯、乙酸苯乙酯、苯甲酸苯甲酯等。仙女扇的主要花香揮發(fā)物為丁子香酚、異丁子香酚及其甲基化產(chǎn)物;矮牽?；ㄖ泻斜郊姿峒柞ァ惗∽酉惴?、苯甲酸苯甲酯、苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇及苯乙醛等,其中苯甲酸甲酯的含量最高。苯乙醇是月季花香揮發(fā)物的特征成分之一,其含量超過月季總花香揮發(fā)物總組分的50%。許多觀賞植物花香揮發(fā)物中也含有苯乙醇,如萬帶蘭、牡丹、芍藥、玫瑰等。乙酸苯甲酯、丁子香酚是梅花花瓣香氣的重要成分。紫藤花瓣的特征香氣成分是6-甲氧基-4氫-1-苯并吡喃-7-醇和6,7-二甲氧基-4氫-1-苯并吡喃,它們賦予紫藤花特定的煙熏味;蠟梅花中的乙酸芐酯和水楊酸甲酯占總花香含量的50%以上。1.3香石竹花苷類化合物脂肪族的直鏈烷烴、烯、醇、醛、醚、酯等化合物也是花香揮發(fā)物的部分組成成分,其中揮發(fā)性含氧化合物種類較多。Schade等在香石竹花瓣中檢測出13種花香揮發(fā)物,其中含有正己醛、(2E)-己烯醛、1-己醇、2-己醇、3-己烯-1-醇和壬醛等6種脂肪族化合物,其中(2E)-己烯醛是對香石竹的花香貢獻(xiàn)較大的成分之一。盛開的玫瑰花中含有較多的乙酸正己酯等脂肪族化合物。桂花花瓣中含有乙酸-4-己烯酯和γ?癸酸內(nèi)酯等脂肪族化合物。2花香提取物形成的影響因素2.1不同品種對玫瑰花揮發(fā)物的影響花的香氣成分是植物分類的重要標(biāo)記化合物,不同基因型的花香揮發(fā)物種類和含量具有較大的差異,能體現(xiàn)種屬和品種的差異性。Jabalpurwala等分析比較了不同柑橘屬花香揮發(fā)物的主要成分及其相對含量,結(jié)果表明,揮發(fā)物總含量在柚子中最多,葡萄柚和甜橙中較少之,酸橙、柑橘、檸檬中最少,而且需要昆蟲授粉品種的揮發(fā)物總量含量較高,同時需要蜜蜂授粉的花中1-正己醇和芳樟醇的含量最高。Georgieva等研究龍膽屬不同種間花香揮發(fā)物的差異結(jié)果表明,藍(lán)花的馬利筋龍膽花香揮發(fā)物中直鏈飽和脂肪烴含量較多,烷基苯含量較低,而黃色的黃龍膽及黃斑龍膽的花中不含上述2種花香揮發(fā)物。許多研究表明,不同品種間花香揮發(fā)物的差異也較大。如月季的花香揮發(fā)物總量與品種有關(guān),如芳香品種‘Savoy’和‘LovelyDream’揮發(fā)物含量最高,而非芳香品種‘PlazaRoja’、‘Peckoubo’和‘CoolWater’的揮發(fā)物總量含量低。曹慧等分別從金桂中鑒定出20種,銀桂中鑒定出13種,丹桂中鑒定出9種香氣成分,3種桂花有順式羅勒烯、乙酸-4-己烯酯、順式芳樟醇氧化物、反式芳樟醇氧化物、β?芳樟醇、α?紫羅酮、β?紫羅酮和γ?癸酸內(nèi)酯等8種共有物質(zhì),并指出對花香揮發(fā)物色譜指紋圖譜利用相似度評價法和主成分分析法可以對不同品種的桂花樣本進行歸類和鑒別。2.2花的衰老對玫瑰花揮發(fā)物成分的影響花香揮發(fā)物的釋放受植物發(fā)育調(diào)節(jié),一般花芽沒有花的香味,花的特征芳香氣味是隨著花瓣的展開在開花期顯現(xiàn)出來。Watanabe等從多花茉莉的開放花朵中制備粗酶提取液并處理花芽,結(jié)果花芽中的前體物質(zhì)形成了花香化合物,并指出參與花香化合物形成終反應(yīng)的各種酶或者是重新誘導(dǎo)形成的或者是開花后被激活的。將香石竹花朵按發(fā)育狀態(tài)分為4個階段,并分析各個階段花香揮發(fā)物的含量,結(jié)果表明,隨著整朵花的開放與衰老各種花香揮發(fā)物的百分含量變化明顯,苯環(huán)類物質(zhì)特別是安息香醛和苯甲醇以及類異戊二烯石竹烯的含量在花發(fā)育的各個時期均遠(yuǎn)高于脂肪酸衍生物的含量,但其峰值分別在盛花期、衰老期和盛花期出現(xiàn)。該研究還發(fā)現(xiàn)各種花香揮發(fā)物的含量水平在花發(fā)育過程中變化明顯而且相互之間不相關(guān),在香氣特征濃郁的盛開期時,10種花香揮發(fā)物中的1-己醛、(2E)-己烯醛、安息香醛、苯甲酸芐酯和石竹烯的含量達(dá)最高,其中(2E)-己烯醛和苯甲酸芐酯對香石竹的花香貢獻(xiàn)較大,而且隨著花的衰老在盛花期含量達(dá)峰值的上述5種化合物除1-己醛外其含量明顯降低,但也發(fā)現(xiàn)隨著花的衰老1-己醇和苯甲醇的含量出現(xiàn)上升趨勢,而其它花香揮發(fā)物成分特別是1-己醛和3-己烯-1-醇在整個花發(fā)育過程中含量變化不明顯。這種復(fù)雜的發(fā)育調(diào)節(jié)模式導(dǎo)致花香揮發(fā)物成分混合量的變化,花發(fā)育過程中香味的微小變化正是由此引起的。Shang等研究了白玉蘭鮮花盛花期與萎蔫后的花香揮發(fā)物成分,結(jié)果表明,萎蔫白玉蘭花中仍然含有鮮花揮發(fā)物的主要成分,但單萜烯類和倍半萜烯類含量遠(yuǎn)低于盛花期的含量,氧化產(chǎn)物如烯醇類、烯酮類只有痕量或已不存在,而且烷烴類含量也低。密密巴默萬帶蘭花朵在初開期花香揮發(fā)物中芳樟醇和羅勒烯的含量高;然而,與萜烯類化合物相反,盛花期的苯環(huán)類/苯丙烷類如苯甲酸甲酯、乙酸苯甲酯和乙酸苯乙酯的含量高于初開期。2.3外源乙烯非敏感基因?qū)γ倒寤〒]發(fā)物合成的影響激素會影響花香揮發(fā)物的產(chǎn)生,但對各種植物的影響差異較大。Underwood等研究表明,矮牽牛(Petunia×hybrida)花瓣在授粉后36h內(nèi),隨著內(nèi)源乙烯生成的加快,花瓣中苯甲酸甲酯、苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇、異丁香酚及苯甲酸芐酯等7種主要花香揮發(fā)物的合成及釋放均明顯減少,而且外源乙烯處理花瓣10h后,所有花香揮發(fā)物的含量都有所減少,而轉(zhuǎn)乙烯非敏感基因etr-1的花香揮發(fā)物含量不受外源乙烯處理的影響,但對于切花香豌豆花而言,外源乙烯和內(nèi)源乙烯處理均使花香揮發(fā)物含量減少。研究表明,乙烯主要在3個水平上對苯丙環(huán)類花香揮發(fā)物生物合成進行負(fù)調(diào)控。如乙烯能降低苯丙環(huán)類物質(zhì)形成時限速前體物質(zhì)反式肉桂酸和苯甲酸的合成;在矮牽花衰老過程中,乙烯會在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控BSMT、BPBT和PAL的生物合成;乙烯還能在翻譯后水平上降低BSMT的活性。2.4影響矮牽牛玫瑰花特性的因素Barkman等指出許多環(huán)境條件的不同會使不同種群體間花香揮發(fā)物的種類和含量差異擴大化,即環(huán)境條件對花香揮發(fā)物有影響。許多光暗試驗證明光周期和能量供應(yīng)是影響苯環(huán)類揮發(fā)物生物合成規(guī)律的主要影響因素,受光周期的影響矮牽牛Mitchell只在夜間釋放苯環(huán)類物質(zhì),如苯甲酸甲酯、異丁子香酚、苯甲酸苯甲酯、苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇及苯乙醛等。Nakamura等在眾多矮牽牛品種中選擇出了白天釋放香味(揮發(fā)物成分主要是異丁子香酚)的藍(lán)色矮牽牛品種‘CelebrityBlue’,并推測與該品種花瓣組織的高pH和大量二甲花翠素的積累有關(guān)。低溫也是影響花香揮發(fā)物的關(guān)鍵因子之一,Shang等報道白玉蘭鮮花冷凍樣品只含有幾種主要揮發(fā)物,大多數(shù)含氧化合物及單萜烯類與倍半萜烯類還有烷烴類含量均為痕量或不存在。此外,花香揮發(fā)物的采集方法及采集條件不同也會影響花香揮發(fā)物的組分及含量。3植物葉片功效表征花香揮發(fā)物是植物次