甜胶树杂交群体及其他枫香属植物叶片挥发性化合物的综合分析：开拓精油产业新契机

《BMC Plant Biology》：Comprehensive analysis of volatile compounds in hybrid sweetgum population and other Liquidambar species by HS-SPME-GC-MS

为解决枫香属植物叶精油利用不足及成分差异不明确的问题，研究人员开展了利用 HS-SPME-GC-MS 技术分析枫香属植物叶片挥发性化合物的研究。结果发现不同枫香属植物叶片挥发性化合物有差异，杂交甜胶树群体有高精油产量潜力。该研究为其精油产业应用提供理论基础。

　　在植物的奇妙世界里，枫香属植物宛如一座隐藏着巨大宝藏的矿山，其富含的精油在化妆品、香水和制药等领域有着广阔的应用前景。然而，传统的工业利用方式主要聚焦于从树脂中提取精油，对叶片中丰富的精油资源却开发不足。市场上，枫香属叶精油的份额被薰衣草、薄荷等植物精油挤压，应用范围也局限于芳香疗法和香水制作等小众领域。为了深入挖掘枫香属植物叶片精油的潜力，北京林业大学和平顶山学院的研究人员开展了一项极具价值的研究，相关成果发表在《BMC Plant Biology》上。

研究人员运用了顶空固相微萃取结合气相色谱 - 质谱联用技术（HS-SPME-GC-MS） ，对枫香属中的苏合香树（Liquidambar styraciflua）、枫香树（Liquidambar formosana）、胶皮枫香树（Liquidambar orientalis）以及杂交甜胶树的叶片挥发性化合物进行了系统分析。

在研究过程中，研究人员首先精心采集了各类样本。杂交甜胶树的种子来自 2019 年苏合香树（母本）与枫香树（父本）杂交所得的 110 个后代，这些种子于 2020 年在温室中播种，叶片采集自北京；而苏合香树、枫香树和胶皮枫香树的叶片分别采集自河南、云南和江西。

接着，研究人员采用 HS-SPME-GC-MS 技术对样本进行分析。在挥发性化合物分析环节，他们先对挥发性化合物进行定性和定量分析，通过与美国国家标准与技术研究院（NIST 14）质谱数据库中的参考光谱匹配来鉴定化合物，同时利用化合物峰面积进行定量，并且每种枫香属植物都进行了三次生物学重复实验。

感官分析方面，30 位经过严格训练的参与者组成评判小组，通过描述性感官测试来获取不同枫香属植物叶片的香气特征。评判小组针对辛辣味、肉桂味、草本味、柑橘味、甜味和薄荷味这六种感官描述词达成共识，并使用 9 分制量表对每种香气属性的强度进行整体评分。

研究结果显示，在挥发性化合物特征上，共检测出 44 种挥发性化合物。苏合香树、枫香树和杂交甜胶树的挥发性成分相似，主要成分有 d - 柠檬烯、α- 蒎烯和 β- 蒎烯；而胶皮枫香树的挥发性成分差异显著，主要物质为 d - 莰烯。所有样本共有 9 种挥发性化合物。

在杂交甜胶树群体叶片精油含量上，研究人员通过建立内标法，选取 α- 蒎烯、β- 蒎烯、d - 柠檬烯和月桂烯 4 种物质作为目标物质进行绝对定量。结果发现，苏合香树和枫香树叶片精油含量约为 3 - 4（mg/g），杂交甜胶树群体多数在 3 - 5（mg/g），但有 7 个后代的精油含量超过 10（mg/g），最高达 12.3（mg/g）。

通过比较挥发性化合物的总离子色谱图（TIC），发现可以利用 HS-SPME-GC-MS 技术检测枫香属幼苗叶片来区分其品系，但不能仅依靠此方法进行品种分类。

在香气特征方面，感官分析表明，杂交甜胶树和苏合香树的叶片最受欢迎，苏合香树叶片因高含量的 d - 柠檬烯而具有强烈的柑橘和草本香气；杂交甜胶树叶片的甜味、柑橘味和草本味则得益于 d - 柠檬烯、α- 蒎烯和 β- 蒎烯的平衡；胶皮枫香树叶片因高含量的 d - 莰烯而具有刺鼻的辛辣味和肉桂味；枫香树叶片表现较为中庸。

气味活性值（OAV）分析确定了 4 种对香气有显著贡献的挥发性化合物（OAV>1），分别是 α- 蒎烯、β- 蒎烯、d - 柠檬烯和 d - 莰烯。此外，主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）等多元分析显示，不同枫香属植物的挥发性化合物存在显著差异，并确定了 8 种关键挥发性化合物（VIP>1） 。

研究结论表明，杂交甜胶树群体是高精油产量的潜在遗传资源，其部分后代在挥发性化合物含量上表现出明显的杂种优势。不同枫香属植物的挥发性化合物特征揭示了该属植物的代谢多样性，关键化合物如 β- 蒎烯、α- 蒎烯、d - 柠檬烯和 d - 莰烯在决定香气特征方面起着关键作用。

该研究为未来旨在提高枫香属植物精油产量的育种计划提供了有价值的数据，同时也展示了 HS-SPME-GC-MS 结合精确量化方法在鉴定和表征挥发性化合物方面的实用性。不过，目前的研究主要集中在挥发性化合物特征上，未来的研究应深入探索香气化合物变异背后的遗传和代谢途径，这将为枫香叶精油的工业利用开辟新方向，也为深入研究香气遗传机制奠定基础。