6种金缕梅科植物挥发性成分动态变化及抑菌效果研究.pdf

2023 年 6 月第 39 卷第 3 期676种金缕梅科植物挥发性成分动态变化及抑菌效果研究*吴玲1，2李珊珊2黄玉娟2郭微2李永泉2吴伟2张晖2(1.广东省林业事务中心,广东 广州 510173；2.仲恺农业工程学院，广东 广州 510225)摘要 为探究金缕梅科植物在森林康养中的应用价值，利用顶空固相微萃取结合 GC-MS 联用技术对6 种金缕梅科植物的挥发物进行连续 6 个月的动态检测和分析，探究其挥发性成分的月动态变化规律及挥发物抑菌特性。在检测的 712 月份期间，8 月份检测到的挥发性物质的数量高于其他月份。6 种金缕梅科植物挥发物主要由醇类、酯类、萜类、碳氢化合物和醛类组成。但是它们的主要优势挥发物种类差异明显，其中蕈树 Altingia chinensis 的主要优势挥发物是-水芹烯（23.42%），半枫荷 Semiliquidambar cathayensis 是 d-柠檬烯（50.94%），壳菜果 Mytilaria laosensis 是-石竹烯（48.19%），小叶蚊母树Distylium buxifolium 是乙酸叶醇酯（28.43%）、红花荷 Rhodoleia championii 是叶醇（22.01%），以及大果马蹄荷 Exbucklandia tonkinensis 是乙酸叶醇酯（22.60%）。挥发物抑菌试验表明 6 种金缕梅科植物鲜叶挥发物都表现出一定的抑菌效果，其中蕈树对于金黄色葡萄球菌（53%）、铜绿假单胞菌（78%）、白色念珠菌（51%）、黑曲霉（42%）的抑菌率均显著高于其余 5 种植物，综合抑菌能力最强。研究得出 6 种金缕梅科植物均具备多种对人体康养保健能力有益的挥发性化合物，且挥发物抑菌能力明显。关键词 金缕梅科；挥发性化合物；抑菌中图分类号：S71文献标志码：A文章编号：2096-2053（2023）03-0067-13Study on Dynamic Changes of Volatile Components and Antibacterial Study on Dynamic Changes of Volatile Components and Antibacterial Effects of Six Plants in the Hamamelidaceae FamilyEffects of Six Plants in the Hamamelidaceae FamilyWU Ling1,2LI Shanshan2HUANG Yujuan2GUO Wei2LI Yongquan2WU Wei2ZHANG Hui2(1.Guangdong Forestry Affairs Center,Guangzhou,Guangdong 510173,China;2.Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou,Guangdong 510225,China)Abstract This study aims to explore the application value of Hamamelidaceae family plants in forest health.The dynamic changes of volatile components and their antibacterial properties of six Hamamelidaceae plants were investigated continuously for six months using headspace solid-phase microextraction combined with GC-MS.The results showed that the number of volatile substances detected in August was higher than that in other months from July to December.The volatile components(VOCs)of the six Hamamelidaceae plants mainly consisted of alcohols,esters,terpenes,hydrocarbons,and aldehydes.The main dominant VOCs of the six plants were significantly different.For example,the dominant component in Altingia chinensis was-pinene(23.42%),in Exbucklandia tonkinensis was d-limonene(50.94%),in Rhodoleia championii was-caryophyllene(48.19%),*基金项目：广州市重点研发计划项目（2023B03J1264）。第一作者：吴玲（1969），女，主要从事自然教育等工作，E-mail：。通信作者：张晖（1983），男，助理研究员，主要从事植物资源利用与生态修复等工作，E-mail：。林 业 与 环 境 科 学2023 年6 月第 39 卷第 3 期68in Mytilaria laosensis was ethyl acetate(28.43%),in Semiliquidambar cathayensis was linalool(22.01%),and in Distylium buxifolium was ethyl acetate(22.60%).The antibacterial tests of the VOCs showed that the fresh leaves of the six Hamamelidaceae plants exhibited certain antibacterial effects,and A.chinensis had the strongest comprehensive antibacterial ability against Staphylococcus aureus(53%),Pseudomonasae ruginosa(78%),Candida albicans(51%),and Aspergillus niger(42%).This study concludes that the six Hamamelidaceae plants contain various VOCs that are beneficial for human health and have obvious antibacterial properties.Keywords Hamamelidaceae；volatile；antibacterial现有的研究证据从不同的角度，包括环境心理学1-2、生态心理学3-4和园艺疗法5-6等方面，对自然景观为什么能够缓解人们的压力并改善人们的心情进行了解释。健康保护植物是指对人体健康具有一定保健功效的植物，其中大多数含有抗菌和抗病毒作用的化学物质。除此之外，一些植物会释放大量绿叶挥发物，这些挥发物通过人体呼吸系统或皮肤毛孔进入体内后，可以起到防病、强身健体、延年益寿的作用。芳香植物正成为景观设计师的研究热点。芳香植物兼具观赏性和保健作用的双重特点，其挥发物可以在空气中消毒杀菌，也可以以吸入的形式调节人体情绪，缓解压力，愉悦心情。因此，芳香植物被广泛应用于特殊公园、健康公园、康复花园等7-8。金缕梅科 Hamamelidaceae 是一个重要的植物科类，包括 28 个属和约 120 种灌木和树种，原产于热带和暖温带地区9-10。金缕梅化石发现于上白垩世-早第三纪地层，主要分布于东亚，也广泛分布于美洲、非洲和大洋洲11。它是一种理想的植物材料，可以应用于城市健康景观12-13。金缕梅科的植物都是木质的，包括枫香、蕈树 Altingia chinensis、大 果 马 蹄 荷 Exbucklandia tonkinensis、壳菜果 Mytilaria laosensis、半枫荷 Semiliquidam-bar cathayensis 等，这些植物常用于建筑以及家具行业14。枫香、蕈树、金缕梅、牛鼻栓和蜡瓣花等金缕梅科植被因其具备多种独特的次级代谢产物以及各类内生菌，能够产生大量的药理活性物质15-22，所以通常被用作药材使用。此外，金缕梅科植被中的大部分属都具有较高的观赏价值，尤其是红花荷和蜡瓣花，因此目前也将其作为康养景观植物造景的重点选材之一。迄今为止，已从 90 多个植物科中分离出总共约 1700 种挥发性化合物。这些挥发物被植物从叶片、花朵和果实等器官中向大气环境进行释放。研究表明植物挥发物能够影响人类的情绪，对人体有一定的治疗作用23。植物挥发物对于人类情绪变化有一定影响24。有学者对几种药用植物进行了研究，并将其应用于康养花园中7,25。但目前还缺乏对森林康养植物的挥发性成分动态变化的研究，这方面的研究可为森林康养景观设计以及康养医院建筑设计等提供参考。因此，本研究选择了 6 种乡土金缕梅科植物蕈树、大果马蹄荷、红花荷 Rhodoleia championii、壳菜果、半枫荷和小叶蚊母树 Distylium buxifolium 作为试验材料，分析这 6 种植物在 2021 年 712 月期间的挥发性化合物成分动态变化，并对鲜叶挥发物进行病原菌的抑菌试验测试。研究结果将为金缕梅科植物在森林康养景观建设中提供一定的理论依据。1材料与方法1.1试验材料1.1.1供试植物材料 供试材料包括蕈树、大果马蹄荷、红花荷、壳菜果、半枫荷和小叶蚊母树，均采自华南国家植物园。小叶蚊母树则采自中山大学南方学院。在 2021 年 712 月期间每月检测叶挥发物。挥发物检测的取材时间为每月下旬16:00 时，从植物的同一位置摘取向阳侧上、中、下部位的叶片，选择生长状况一致、无虫害的健康成熟叶片作为试验材料。采样信息见表 1。1.1.2供试菌株 供试菌株为大肠杆菌 Escherich-ia coli、金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus、铜绿假单胞菌 Pseudomonasae ruginosa、白色念珠菌 Candida albicans、黑曲霉 Aspergillus niger，均由广东省微生物研究所提供。1.1.3供试培养基 胰酪大豆胨琼脂培养基（TSA），马铃薯葡萄糖琼脂培养基（PDA）。TSA 培养基用于培养大肠杆菌、金黄色葡萄球、铜绿假单胞菌和白色念珠菌，PDA 培养基用于培养黑曲霉。69吴玲等：6 种金缕梅科植物挥发性成分动态变化及抑菌效果研究1.2试验方法1.2.1 供试植物挥发物收集及测定 本研究中用于提取样品中 VOCs 的 SPME 纤维，即聚二甲基硅氧烷/羧基/二乙烯基苯（PDMS/CAR/DVB，50/30 m），以及用于手工取样的 SPME 支架，均购自 Supelco（Bellefonte，PA，USA）。将 1.0 g 植 物叶子切碎后放入密封的 20 mL 玻璃瓶中进行VOCs 顶空微萃取。将装有植物材料的密封玻璃瓶置于铝制加热块（高 4 cm，直径 14 cm）中，再置放于温控加热板上进行萃取。经过优化，按照以下条件从样品顶空进行 SPME 萃取。CAR-PDMS（75 m）纤维，提取时间 45 min，提取温度 30。在 VOCs 提取和预浓缩之后，将纤维直接插入 GC 进样器中 3 min。每种植物挥发物的收集均遵循 3 个生物学重复原则。气相色谱-质谱分析是在Agilent 7890A-5975C 系列气相色谱仪（Agilent Technologies，USA）上进行的，该仪器与同一公司的 5975B 质量选择检