陳品品,陳日忠,馬曉娟,劉 靚,蔡錦玲,莊衛(wèi)東
(1.泉州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,福建泉州 362212;2.福建泉州東潤(rùn)園農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司,福建泉州 362018)
芳香萬(wàn)壽菊(A.Gray)又名墨西哥龍蒿、檸檬萬(wàn)壽菊,為菊科萬(wàn)壽菊屬(L.)多年生草本亞灌木,原產(chǎn)于美洲中部以及墨西哥等地。芳香萬(wàn)壽菊花期較長(zhǎng),全年都有花朵,花盛期在9月中旬至次年3月上旬,花朵具有明亮的黃色,葉背有豐富的油腺點(diǎn)(圖1)。植株與花朵散發(fā)著濃郁的百香果清香,葉片和花朵皆可食用,嫩葉泡茶可作飲料,能降火去燥,還可用于廚房烹調(diào),也適合作插花材料,是建設(shè)香草觀光園和香化工程的優(yōu)秀品種,近幾年備受歡迎。
圖1 芳香萬(wàn)壽菊花和葉
萬(wàn)壽菊屬植物中萬(wàn)壽菊(L.)的研究報(bào)道較多。萬(wàn)壽菊葉、花均含精油,其主要化學(xué)成分有葉黃素、黃酮、α-三聯(lián)噻吩和萜類(lèi)等,具有抗氧化、抗菌、殺蟲(chóng)等多種生物學(xué)活性。萬(wàn)壽菊莖葉乙醇提取物具有鎮(zhèn)痛抗炎活性。但尚未有對(duì)芳香萬(wàn)壽菊精油成分進(jìn)行分析和抑菌效果研究的報(bào)道。
本文首次以泉州地區(qū)引進(jìn)種植的芳香萬(wàn)壽菊的花、葉為研究對(duì)象,利用水蒸氣蒸餾法提取精油,結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)分析比較其化學(xué)組成,并比較2種精油對(duì)匍枝根霉()、 鏈 格 孢()、灰葡萄孢菌()、粉紅單端孢()和意大利青霉()5種真菌的抑制效果,旨在為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用芳香萬(wàn)壽菊精油抑菌劑提供數(shù)據(jù)支持。
試驗(yàn)材料:采集自泉州市農(nóng)業(yè)科技園區(qū)(E118°38'~119°05',N24°29'~25°15')香藥植物資源引種圃?xún)?nèi)長(zhǎng)勢(shì)良好的芳香萬(wàn)壽菊的花和葉,整個(gè)田間隨機(jī)取樣。
供試菌種:匍枝根霉、鏈格孢、灰葡萄孢、粉紅單端孢和意大利青霉是從番茄中分離、純化和鑒定后得到。
儀器:SJ-HX001多功能植物萃取物(精油)生產(chǎn)機(jī)組,購(gòu)自福建世紀(jì)海峽農(nóng)業(yè)發(fā)展投資有限公司;7890B-5977氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,購(gòu)自美國(guó)安捷倫公司;CP2202C電子天平,購(gòu)自上海奧豪斯儀器有限公司;SW-CJ-2D超凈工作臺(tái),購(gòu)自蘇州凈化設(shè)備有限公司;TS2200945壓力蒸汽滅菌鍋,購(gòu)自日本株式會(huì)社平山制作所;Classic DI超純水機(jī),購(gòu)自德國(guó)ELGA公司。
1.2.1 芳香萬(wàn)壽菊精油提取與成分分析 水蒸氣蒸餾法提取芳香萬(wàn)壽菊精油,準(zhǔn)確稱(chēng)取1 000 g芳香萬(wàn)壽菊花(葉),洗凈剪碎,加入5 000 mL蒸餾水,振搖混勻后,隔水提取2.5 h,靜置分層后收集精油,于4℃冰箱避光保存?zhèn)溆谩? 000 g芳香萬(wàn)壽菊樣品提取得到精油的得率為0.52%(花)和0.50%(葉)。供試的2種芳香萬(wàn)壽菊的含油率均高于萬(wàn)壽菊的含油率(0.37%)。2種精油皆有特殊的百香果濃郁香味,呈淡金黃色。
氣相色譜條件:色譜柱為HP-5 MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm);進(jìn)樣口溫度為230℃;載氣為高純氦氣(99.999%);恒定流量0.8 mL·min;分流比50∶1;溶劑延遲3 min;進(jìn)樣量1.0 μL。
升溫程序:初始溫度為45℃,保持2 min,以20℃·min升至150℃,以4℃·min升至250℃,保持5 min,總時(shí)長(zhǎng)37.25 min。
質(zhì)譜條件:四級(jí)桿溫度150℃,離子源溫度250℃,電離方式EI電離,電子能量70 eV,掃描范圍50~600 m·z,溶劑延遲時(shí)間5 min;采集方式SCAN掃描。
數(shù)據(jù)處理與質(zhì)譜檢索:各峰經(jīng)質(zhì)譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及NIST 2014標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì),參閱有關(guān)文獻(xiàn),并采用峰面積歸一化法確定組分的相對(duì)百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),用SPSS 27.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
1.2.2 芳香萬(wàn)壽菊精油最低抑菌濃度(MIC)的測(cè)定精油的制備:用0.002%吐溫-80將精油配制成10 μL·mL濃度,超聲波超聲5 min備用。
菌懸液的制備:用接種環(huán)取5種供試菌分別裝入有10 mL無(wú)菌水的試管中,配制成1×10cfu·mL的懸浮液,振蕩器使其混合均勻備用。
用二倍稀釋法配制濃度為0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.4、12.8、25.6 μL·mL的精油培養(yǎng)基,每個(gè)濃度3個(gè)重復(fù),無(wú)菌對(duì)照組不添加,28℃培養(yǎng)48 h,觀察真菌生長(zhǎng)情況,測(cè)定菌落直徑,以無(wú)供試菌生長(zhǎng)平板對(duì)應(yīng)的最低濃度為最低抑菌濃度(MIC)。
1.2.3 芳香萬(wàn)壽菊精油抑菌圈直徑(DIZ)的測(cè)定采用濾紙片法測(cè)定。通過(guò)測(cè)定抑菌圈直徑的大小來(lái)判斷芳香萬(wàn)壽菊精油的抑菌效果。取100 μL菌液均勻涂布于平板培養(yǎng)基表面,制成含菌平板。取10 μL精油(對(duì)照組:取10 μL吐溫-80)于5 mm的圓形濾紙片上,濾紙朝下貼于平板,靜置10 min,28℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)72 h,采用十字交叉法測(cè)定抑菌圈的直徑,3個(gè)重復(fù),取平均值。以放置無(wú)菌濾紙片的培養(yǎng)皿作為空白對(duì)照。
運(yùn)用GC-MS分析技術(shù)對(duì)芳香萬(wàn)壽菊花、葉精油成分進(jìn)行分析(總離子流圖TIC,圖2),精油組成成分及其相對(duì)百分含量見(jiàn)表1。從芳香萬(wàn)壽菊花精油中共鑒定出相對(duì)含量在0.1%以上的主要成分共49個(gè),占比98.17%;從葉精油中鑒定出45種化學(xué)成分,占總量的96.45%?;ň偷闹饕煞钟笑?大西洋酮(33.85%)、α-大西洋酮(12.20%)、(Z)-羅勒烯酮(9.02%)、(E)-羅勒烯酮(6.85%)、(Z)-萬(wàn)壽菊酮(3.89%)、二氫萬(wàn)壽菊酮(3.29%)、β-石竹烯(3.01%)和3-蒈烯(2.58%)等;枝葉精油的主要成分有γ-大西洋酮(31.07%)、(Z)-羅勒烯酮(9.82%)、α-大西洋酮(9.57%)、(E)-羅勒烯酮(7.06%)、(Z)-萬(wàn)壽菊酮(4.47%)、二氫萬(wàn)壽菊酮(3.90%)、3-蒈烯(3.57%)、大根香葉烯D(3.16%)和β-石竹烯(2.93%)等。
圖2 芳香萬(wàn)壽菊花、葉精油成分總離子流圖
從表1可知,2種精油成分中共有成分39種,特異性成分14種,其中花精油的特異性成分有10種,β-崖柏烯(2.24%)、氯代十八烷(1.01%)、木香醇(0.35%)、油酰氯(0.29%)和雙環(huán)[3.2.0]庚烷-2-酮,5-(乙氧羰基甲基)-6-羥基-3,3-二甲基-6-(氧?;缺?.22%)等;葉精油的特異性成分有6種,β-月桂烯(1.60%)、D-檸檬烯(0.38%)、4-甲?;?3,5-二叔丁基苯甲酸(0.37%)、玫瑰呋喃(0.24%)、t-杜松醇(0.22%)和β-水芹烯(0.21%)。2種精油的共有成分所占比例大,總相對(duì)百分含量分別為93.36%、93.43%;特異性成分相對(duì)含量所占比率很小,僅為4.81%、3.02%。
表1 芳香萬(wàn)壽菊精油主要特征性化合物的比較
通過(guò)對(duì)其主成分進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其中主要為酮類(lèi)(18種,占比分別為78.03%、73.76%),其次是萜烯類(lèi)(11種,占比分別為12.54%、15.59%)和醇類(lèi)(占比分別為3.79%、4.73%)。
芳香萬(wàn)壽菊與萬(wàn)壽菊同屬萬(wàn)壽菊屬,兩者精油成分差異明顯,萬(wàn)壽菊精油中檸檬烯、異松油烯、β-羅勒烯和石竹烯等成分的含量較高。李健等研究萬(wàn)壽菊葉精油成分,主要有異松油烯(37.025%)、2-異丙基-5-甲基-3-環(huán)己烯-1-酮(14.08%)、檸檬烯(13.08%)、β-羅勒烯(8.78%)和石竹烯(4.18%)等?;厝鹑A等研究萬(wàn)壽菊不同器官的精油成分,發(fā)現(xiàn)葉精油的檸檬烯含量高達(dá)15.73%。
續(xù)表1芳香萬(wàn)壽菊精油主要特征性化合物的比較
通過(guò)測(cè)定的DIZ和MIC來(lái)判斷芳香萬(wàn)壽菊花、葉精油對(duì)匍枝根霉、鏈格孢、灰葡萄孢、粉紅單端孢和意大利青霉5種真菌的抑制效果,結(jié)果如表2所示,2種精油對(duì)供試菌的抑制效果差異顯著,由強(qiáng)到弱分別為灰葡萄孢菌>匍枝根霉>鏈格孢>意大利青霉>粉紅單端孢,其中對(duì)灰葡萄孢的抑制效果最好(DIZ分 別 為63.52±0.45、65.49±0.50 mm,MIC為0.4、0.4 μL·mL),其次為匍枝根霉(DIZ分別為62.25±0.18、62.43±0.13 mm,MIC為0.4、0.4 μL·mL)和鏈格孢(DIZ分別為56.77±0.41、57.15±0.37 mm,MIC為0.4、0.4 μL·mL)。
表2 芳香萬(wàn)壽菊精油抑菌效果
本研究采用水蒸氣蒸餾法結(jié)合GC-MS技術(shù)對(duì)芳香萬(wàn)壽菊花、葉精油成分進(jìn)行分析,共鑒定出55種化合物,2種精油以酮類(lèi)和萜烯類(lèi)物質(zhì)為主,主要成分有:西洋酮、羅勒烯酮、萬(wàn)壽菊酮等?;ň丸b定出49種成分,主要成分有大西洋酮(47.21%)、羅勒烯酮(15.87%)、萬(wàn)壽菊酮(6.43%)、二氫萬(wàn)壽菊酮(3.29%)、β-石竹烯(3.01%)和3-蒈烯(2.58%)等;葉精油鑒定出45種化合物,主要成分有大西洋酮(41.13%)、羅勒烯酮(16.88%)、萬(wàn)壽菊酮(7.28%)、二氫萬(wàn)壽菊酮(3.90%)、3-蒈烯(3.57%)、大根香葉烯(3.16%)和β-石竹烯(2.93%)等。2種精油的主要成分相同,含量略有差異。此外,2種精油成分中共有成分39種,特有成分14種,特異性成分總相對(duì)百分含量較低,僅為4.81%、3.02%。
芳香萬(wàn)壽菊花和葉的主要賦香成分有:大西洋酮、羅勒烯酮、萬(wàn)壽菊酮、3-蒈烯和大根香葉烯等。這些賦香成分和相對(duì)百分含量差異較小。大西洋酮,是一種倍半萜酮,有3種同分異構(gòu)體,具有淡淡的木質(zhì)香味,具有抗氧化、抗腫瘤作用,能夠誘發(fā)癌癥細(xì)胞(淋巴癌、白血?。┛焖俚蛲?。羅勒烯酮和萬(wàn)壽菊酮,有萬(wàn)壽菊香氣,并有青香韻;3-蒈烯具有香甜的花果香氣,嗅感閾值低,具有殺菌、抗炎和抗焦慮等作用;β-石竹烯具有淡淡的丁香香氣;大根香葉烯,具有木香和薄荷香。
酯類(lèi)化合物大部分呈現(xiàn)水果香、花香,具有果香型的感官特征,(-)-乙酸桃金娘烯酯,具有甜香、花香、柏木香;乙酸龍腦酯,又名乙酸冰片酯,有清涼的松木香氣和樟腦氣息。3個(gè)酯類(lèi)化合物可能是芳香萬(wàn)壽菊精油具有百香果香味的特征賦香成分。
通過(guò)抑菌圈大小和最低抑菌濃度值的測(cè)定,筆者發(fā)現(xiàn)芳香萬(wàn)壽菊精油對(duì)5種供試菌有不同程度的抑制作用,對(duì)灰葡萄孢的抑制效果最好(DIZ分別為63.52、65.49 mm,MIC為0.4、0.4 μL·mL),其次為匍枝根霉和鏈格孢。葉精油的抑菌效果略微好于花精油的抑菌效果,這一結(jié)果與葉精油中的3-蒈烯、檸檬烯等成分的相對(duì)含量較高有關(guān),這些成分具有較強(qiáng)的抗氧化和抑菌作用。芳香萬(wàn)壽菊精油對(duì)采后病原菌有很好的抑制作用,以期為精油在果蔬采后保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
綜上所述,本研究分離鑒定芳香萬(wàn)壽菊花、葉精油共55種化合物,2種精油以酮類(lèi)和萜烯類(lèi)物質(zhì)為主,主要成分有大西洋酮(47.21%、41.13%)、羅勒烯酮(15.87%、16.88%)、萬(wàn)壽菊酮(6.43%、7.28%)和二氫萬(wàn)壽菊酮(3.29%、3.90%)等。2種精油的主要化學(xué)成分相同,含量略有差異。此外,2種精油成分中共有成分39種,特有成分14種,特異性成分總相對(duì)百分含量較低,僅為4.81%、3.02%。
芳香萬(wàn)壽菊精油抑菌活性的研究結(jié)果表明:芳香萬(wàn)壽菊精油對(duì)灰葡萄孢、匍枝根霉、鏈格孢具有很好的抑制效果;葉精油的抑菌效果略微好于花精油的抑菌效果。
本研究初步探討芳香萬(wàn)壽菊精油成分和抑菌活性,后期將深入研究不同采收期的精油成分差異,并結(jié)合減壓分餾的方法對(duì)精油進(jìn)行分餾,提高目標(biāo)成分含量,以獲得品質(zhì)更好的精油,旨在為其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供數(shù)據(jù)支持。