Component analysis of volatile organic compounds from branches and leaves in seven Acer species

以浙江农林大学东湖校区7种不同槭树苦茶槭Acer ginnala，鸡爪槭A.palmatum，三角槭A.buergerianum，樟叶槭A.cinnamomifolium，羊角槭A.yangjuechi，毛脉槭A.pubinerve和青榨槭A.davidii为材料。采集健康无损伤，树龄15 a左右植株枝叶释放VOCs。

于2013年7月10-20日上午10:00-11:00，采用动态顶空气体循环法^[11]采集7种槭树枝叶释放VOCs。选择生长一致的叶片，采集叶片40片·次^-1，3次重复。采气袋容积为0.1 m³，采气时间30 min，气体流量0.1 m3·min^-1。

VOCs分析采用TDS-GC-MS联用技术，仪器及参数设置条件参考文献[11]。TDS（德国GERSTEL公司TD3型）工作条件：系统载气压力20 kPa，进样口温度250 ℃，脱附温度250 ℃，10 min，冷阱温度-100 ℃，保持3 min，冷阱进样时温度骤然升至260 ℃。GC（7890A，Agilent安捷伦科技有限公司）工作条件：色谱柱为30.00 m×250.00 μm×0.25 μm的HP-5 MS柱；程序升温；初始温度40 ℃，4 min后以6 ℃·min^-1的速率升至250 ℃，保持3 min后以10 ℃·min^-1的速率升至270 ℃，保持5 min。MS（5975C，Agilent安捷伦科技有限公司）工作条件：电离方式为EI，电子能量为70 eV，质量范围为4.67×10^-27~75.02×10^-27，接口温度280 ℃，离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃。

采用NIST 2008谱图库兼顾色谱保留时间，同时结合手工检索确定VOCs成分，利用峰面积归一化法测定各组分的百分含量，数据处理采用Origin 8软件。

槭树科7种植物释放的VOCs通过TDS-GC-MS分析（图 1），扣除本底空气中的杂质后，共鉴定出48种化合物（表 1）。其中苦茶槭鉴定出17种化合物，主要是酯类、醛类和醇类，包括乙酸叶醇酯（63.0%），癸醛（6.5%）和2-乙基-1-己醇（5.6%）等10种化合物，占VOCs总量的89.7%；鸡爪槭检测出15种化合物，主要是酯类、萜类和醇类，包括乙酸叶醇酯（49.6%），长叶烯（9.7%），2-乙基-1-己醇（11.7%）等11种化合物，占VOCs总量的85.5%；三角槭检测出19种化合物，主要是萜类、醛类和酯类，包括罗勒烯（20.3%），长叶烯（10.6%），乙酸叶醇酯（13.0%），癸醛（11.3%）和壬醛（9.2%）等14种化合物，占VOCs总量的84.9%；樟叶槭检测出24种化合物，主要为罗勒烯（24.4%），α-蒎烯（15.6%）和3-蒈烯（11.9%）等18种萜类化合物，占VOCs总量的96.6%；羊角槭检测出25种化合物，主要是萜类、醛类和醇类，包括长叶烯（12.0%），石竹烯（10.1%），癸醛（14.9%），壬醛（8.6%）和2-乙基-1-己醇（11.8%）等17种化合物，占VOCs总量的81.1%；毛脉槭检测出23种化合物，主要为萜类和酯类，包括罗勒烯（11.4%），长叶烯（8.9%）和乙酸叶醇酯（18.3%）等18种化合物，占VOCs总量的79.0%；青榨槭检测出20种化合物，主要是醇类、酯类和醛类，包括乙酸叶醇酯（23.7%），癸醛（15.0%），壬醛（10.1%），（Z）-3-己烯-1-醇（11.1%）和2-乙基-1-己醇（7.7%）等11种化合物，占VOCs总量的80.9%。

Figure 1.  Total ion current of volatile organic compounds released from branches and leaves in 7 Acer species

槭树科7种植物释放VOCs的共有成分是α-蒎烯、长叶烯、长叶环烯、雪松烯、石竹烯、反式-2-十二烯-1-醇、壬醛和癸醛等8种化合物，分别占苦茶槭、鸡爪槭、三角槭、樟叶槭、羊角槭、毛脉槭和青榨槭各总量的20.5%，26.7%，46.2%，19.8%，57.2%，29.9%和38.0%。常绿树樟叶槭与落叶树苦茶槭、鸡爪槭、三角槭、羊角槭、毛脉槭和青榨槭共有成分分别为21.5%，32.6%，70.0%，67.4%，55.4%和43.9%。特有成分最多的是樟叶槭（24.4%），其次是青榨槭（12.7%）、毛脉槭（4.2%）、三角槭（3.9%）、羊角槭（3.3%）和鸡爪槭（1.3%）。

7种槭树科植物释放VOCs种类和相对含量存在显著差异（图 2）。苦茶槭共有5类化合物，萜类6种（8.6%），醇类4种（11.0%），酯类4种（67.6%），醛类2种（11.2），烃类1种（1.6%）；鸡爪槭含有萜类、烃类、醛类等5类化合物，萜类7种（20.1%），醇类1种（11.9%），酯类3种（52.9%），醛类2种（9.6%），含氮化合物1种（3.1%）；三角槭包括萜类、酮类、醛类等6类化合物：萜类8种（46.1%），醇类2种（10.3%），酯类3种（17.0%），醛类3种（21.9%），酮类2种（2.6%），含氮化合物1种（2.2%）；樟叶槭含有萜类、醇类、醛类等5类化合物：萜类18种（96.6%），醇类1种（0.4%），醛类3种（2.3%），酮类1种（0.3%），含氮化合物1种（0.5%）；羊角槭含有萜类、醇类、酯类等6类化合物，萜类9种（36.7%），醇类5种（19.3%），酯类3种（9.6%），醛类3种（25.1%），酮类3种（7.2%），烃类2种（2.1%）；毛脉槭含有萜类、醇类、酯类等4类化合物，萜类15种（54.9%），醇类3种（11.3%），酯类3种（24.1%），醛类2种（9.7%）；青榨槭含有萜类、醇类、脂类等6类化合物，萜类6种（14.4%），醇类6种（27.2%），酯类2种（27.1%），醛类3种（26.6%），酮类2种（3.2%），烃类1种（1.5%）。萜类化合物含量最高的是樟叶槭，其相对含量分别是苦茶槭、鸡爪槭、三角槭、羊角槭、毛脉槭和青榨槭的14.6倍、4.8倍、2.1倍、2.6倍、2.8倍和6.7倍。在苦茶槭VOCs中脂类化合物相对含量最高，其相对含量是鸡爪槭、三角槭、羊角槭、毛脉槭和青榨槭的1.3倍、4.0倍、7.1倍、2.8倍和2.5倍，在樟叶槭中未检测到。

Figure 2.  Relative contents of VOCs from branches and leaves in 7 Acer species

Figure 3.  Constituents of VOCs from branches and leaves in 7 Acer species

本研究对华东地区生长的7种槭树释放VOCs研究表明：同属不同种间植物释放VOCs种类和相对含量差异明显。常绿树樟叶槭与落叶类释放VOCs差异较大，说明槭树中常绿类与落叶类释放VOCs差异可能不完全反应组系差异。落叶类槭树间释放VOCs差异较小，共有成分较高（占63.0%~96.0%），其中鸡爪槭在落叶类中共有成分最高（占91.0%~94.0%），可能为所测落叶类槭树释放VOCs的核心类型。本研究中苦茶槭和鸡爪槭主要成分是酯类物质（50.0%以上），与张风娟等^[16]测定华北地区生长的4种落叶类槭树释放成分一致；羊角槭释放的α-蒎烯、β-蒎烯、乙酸叶醇酯、长叶烯、长叶环烯和石竹烯等物质，在宋秀华等^[19]测试的元宝枫7月释放VOCs中也检测到。这可能与采集方法、发育节律^[19]、外界条件^[20]、生长地域及亲缘关系等因素有关，槭树释放VOCs调控规律还需深入研究。

萜类化合物在药剂预防和治疗心血管疾病、癌症以及抗菌、抗炎、抗病毒、抗氧化剂、抗高血糖等生物活性方面扮演着一定角色^[21]。石竹烯具有镇静、抗焦虑、抗抑郁^[22]，抗炎^[22]和抗肿瘤活性^[23]；α-蒎烯^[24]、3-蒈稀^[25]、β-蒎烯^[26]能抗炎镇痛；罗勒烯是重要信号分子，抗菌杀虫^[27]，抗白血病肿瘤细胞增殖^[28]；萜品油烯能有效抑制低密度脂蛋白氧化^[29]。槭树均释放α-蒎烯、石竹烯等萜类物质，樟叶槭富含罗勒烯、α-蒎烯、3-蒈烯、β-蒎烯和萜品油烯，三角槭和毛脉槭主要释放罗勒烯，羊角槭主要释放石竹烯，推测所测槭树有不同程度的保健功能，可作为保健型园林植物材料。苦茶槭和鸡爪槭富含的乙酸叶醇酯（63.1%，49.6%）是一种具有香蕉气味的高级香料，推测其还可种植提取香精。萜类及C6~C10醇醛类物质对细菌、真菌和放线菌有抑制作用^{[11, 18, 21]}，说明槭树具有良好杀菌价值。建议在公园或小区的林荫步道、锻炼区、保健区等活动场所适量配置槭树，以抑制微生物、改善空气质量、预防疾病，发挥槭树资源优势，构建优美人居环境。