石斛属(Dendrobium)为兰科(Orchidaceae)第二大属，约有1 000种植物，我国记载的石斛共81种，产于秦岭以南诸省区，尤其云南南部为多^[1]。石斛兰因其花色艳丽多彩，姿态优美，观赏价值极高, 深受人们喜爱。近年来，随着石斛花的经济价值逐渐被开发，石斛的研究与开发也受到越来越多研究者关注。

花香是观赏植物重要的观赏性状之一，目前除叠鞘石斛(D. lohohense)、麝香石斛(D. parishii)、钩状石斛(D. aduncum)、鼓槌石斛(D. chrysotoxum)等具有可嗅挥发性成分外，大多数石斛不具备可嗅挥发性香气，因此有必要对其他石斛属植物资源的挥发性成分进行研究，以挖掘重要的香味育种资源。花的香气由植物散发出的挥发性低分子量混合物组成，不同种类的植物，产生出不同种类、含量及比例的挥发物，最终产生的香味具有植物个体特异性^[2]，测定花朵的挥发性成分能更真实地反映植物的花香。目前已对部分石斛花的挥发性成分进行了研究^[3–4]，但还有大量的香型石斛兰种质资源有待挖掘。吕素华等^[5]报道，壬醛、α-蒎烯是铁皮石斛鲜花的主要香气成分。王元成等^[6]的研究表明，环五聚二甲基硅氧烷及罗勒烯在肿节石斛、棒节石斛、玫瑰石斛和束花石斛中的含量均相对较高。宋小蒙等^[7]报道金钗石斛干燥花的挥发性成分有烯烃类、酯类、醇类、醛类等4类。

球花石斛(D. thyrsiflorum)、鼓槌石斛和扭瓣石斛(D. tortile)香味淡雅，密花石斛(D. densiflorum)气味较刺鼻，4种石斛株型紧凑直立，花色鲜艳，是观赏型盆栽石斛重要的亲本，关于这4种石斛的研究主要集中于所含化合物类别及含量、药用价值、栽培繁殖等方面，而对这几种石斛鲜花的香气品质和赋香成分的关注较少。本研究采用固相微萃取(SPME)结合气相色谱质谱联用(GC-MS)技术对顶叶组4种石斛花朵的挥发性成分及其含量进行分析比较，一方面比较不同品种石斛兰花朵的香味组分及其含量变化；另一方面评价和筛选有价值的芳香石斛兰种质资源，为香型石斛兰品种培育和资源开发利用提供参考。

4种带香味的石斛属盛花期新鲜花朵，包括球花石斛(Dendrobium thyrsiflorum)、扭瓣石斛(D. tortile)、鼓槌石斛(D. chrysotoxum)和密花石斛(D. densiflorum)，采自云南省农业科学院花卉研究所澄江兰花资源圃。

参照王珍珍等^[8]的方法提取花朵的挥发性成分，并稍加修改。先将萃取头插入GC-MS进样口, 250 ℃老化处理52 min。每个品种选择生长和开花正常的植株作为采集对象，取2~3朵盛花期石斛花, 并对其进行称重后，放入50 mL广口锥形瓶底部, 重复3次，加入2 µL 1‰ (4.325 μg/μL)癸酸乙酯, 迅速将萃取头插入锥形瓶中下部，瓶口用封口膜密封，35 ℃恒温萃取30 min。萃取完成后，取出SPME萃取头，插入GC-MS进样口，解析30 s后进行分析。

按照GC-MS总离子流色谱图，分析各个峰所对应的质谱图。获得的质谱数据用MSD ChemStation Data Analysis F.01.03版本软件与NIST14.L所给出的标准物质谱图库进行比对，得出挥发性化合物组分种类，以癸酸乙酯为内标，根据挥发物与内标的峰面积对比计算组分含量。组分含量[μg/(g·h)]=[组分峰面积/内标峰面积×内标的密度(μg/μL)×内标的体积(μL)]/样品重量(g)/萃取时间(h)。

色谱条件：色谱柱为HP-5MS石英毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，升温程序：初始温度为40 ℃，以3 ℃/min升温至80 ℃，然后以5 ℃/min升温至250 ℃，并维持5 min。载气为99.99%的高纯度氦气，隔垫吹扫流量为3.00 mL/min；总流量为9.00 mL/min；柱前压50 kPa，分流比10:1；3 min溶剂延迟。质谱条件：采用EI离子源，MS离子源温度230 ℃，MS四级杆温度150 ℃，传输线温度250 ℃，电子能量70 eV，数据采集模式：标准扫描，扫描范围为35~450 amu，阈值为0；柱压50 kPa。

采用GC-MS方法对4种香花石斛盛花期花朵的挥发性成分进行分析测定，得到挥发性物质的离子流峰图(图 1)，共鉴定出70种化合物，分别占总挥发性成分的97.10% (球花石斛)、96.82% (扭瓣石斛)、97.00% (鼓槌石斛)和99.55% (密花石斛)。

图 1(Fig. 1)

图 1 4种石斛盛花期花朵挥发性物质的GC/MS总离子流图 Fig. 1 GC/MS total ion flow diagram of volatile components in flowers of four Dendrobium species at full bloom stage

不同石斛间的挥发性物质存在显著差异，成分含量为扭瓣石斛 > 鼓槌石斛 > 密花石斛 > 球花石斛, 扭瓣石斛的总含量为19.20 μg/(g·h)，是球花石斛的7.56倍。从表 1可见，球花石斛共鉴定化合物14种, 其中β-石竹烯和六甲基环三硅氧烷含量较高, 分别为0.47和0.45 μg/(g·h)，其余还有八甲基环四硅氧烷、2-戊基环戊酮、环五聚二甲基硅氧烷等。扭瓣石斛共鉴定出挥发性物质46种，其中醋酸辛酯含量最高[6.11 μg/(g·h)]，占总含量的31.82%，其余还有β-罗勒烯、β-石竹烯、α-愈创木烯、δ-愈创木烯等。鼓槌石斛中共鉴定挥发性成分30种，其中β-罗勒烯含量最高5.23 μg/(g·h)，占总含量的49.34%, 其余还有蒎烯、苯乙醛等。密花石斛仅鉴定挥发性成分4种，以β-石竹烯含量最高[6.91 μg/(g·h)]，占总含量的78.34%，还有2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10,10-二甲基-6-二亚甲基二环[7.2.0]十一烷和六甲基环三硅氧烷。

表 1(Table 1)

表 1 4种石斛属植物花的挥发性成分含量[μg/(g·h)] Table 1 Contents of volatile [μg/(g·h)] in four Dendrobium flowers 序号 No. 保留时间(min) Retention time 化合物 Compound CAS号 CAS No. 球花石斛 D. thyrsiflorum 扭瓣石斛 D. tortile 鼓槌石斛 D. chrysotoxum 密花石斛D. densiflorum 酯类Esters 1 6.08 氯甲酸正己酯Hexyl chloroformate 006092-54-2 - 0.04±0.00 - - 2 11.61 乙酸-4-己烯酯4-Hexen-1-ol, acetate 072237-36-6 - 0.40±0.19 - - 3 11.91 乙酸正己酯Acetic acid, hexyl ester 000142-92-7 - 0.21±0.09 - - 4 16.20 乙酸庚酯Acetic acid, heptyl ester 000112-06-1 - 0.28±0.06 - - 5 17.17 乙酸菊烯酯Chrysanthemin acetate 050764-55-1 - - 0.04±0.03 - 6 19.19 Butyl tiglate 2-methyl-1- 1000383-67-9 - - 0.01±0.01 - 7 19.73 醋酸辛酯Acetic acid, octyl ester 000112-14-1 - 6.11±1.75 0.27±0.09 - 8 20.71 3-甲基-2-丁烯酸-3-甲基丁-2-烯酯 3-Methyl-2-butenoic acid, 3-methylbut-2-enyl ester 1000299-30-9 - - 0.11±0.90 - 9 22.28 (Z)-3-壬烯-1-醇乙酸酯 Acetic acid, non-3-enyl ester, cis- 013049-88-2 - 0.03±0.01 - - 10 22.77 乙酸正壬酯Acetic acid, nonyl ester 000143-13-5 - 0.02±0.00 - - 11 23.15 癸酸甲酯Decanoic acid, methyl ester 000110-42-9 - - 0.02±0.06 - 12 23.15 (E)-己-3-烯基(E)-2-甲基丁-2-烯酸酯 (E)-Hex-3-enyl (E)-2-methylbut-2-enoate 1000373-74-1 - 0.39±0.15 - - 13 24.70 反-4-癸烯酸乙酯Ethyl trans-4-decenoate 076649-16-6 - 0.05±0.02 - - 14 27.88 丁二酸二异丁酯Diisobutyl succinate 001816-06-4 0.04±0.01 - - - 合计Total 0.04 7.53 0.45 0.00 醇类Alcohol 15 4.09 4-甲基-2-戊醇2-Pentanol, 4-methyl- 000108-11-2 0.07±0.04 - - - 16 5.63 反式-3-己烯-1-醇3-Hexen-1-ol, (E)- 000928-97-2 - 0.07±0.00 - - 17 12.56 桉叶油醇Eucalyptol 000470-82-6 - - 0.11±0.08 - 18 14.45 正辛醇Octanol 000111-87-5 - 0.29±0.13 0.35±0.11 - 19 15.63 芳樟醇Linalool 000078-70-6 - 0.26±0.00 - - 20 16.10 2-苯乙醇2-Phenethyl alcohol 000060-12-8 - - 0.02±0.02 - 合计Total 0.07 0.62 0.48 0.00 酚类Phenols 21 28.16 2,6-二叔丁基对甲酚 2,6-Ditert-butylp-cresol 000128-37-0 0.09±0.02 0.08±0.02 - - 22 28.16 2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚 2,6-Ditert-butyl-4-methylphenol 000128-37-0 - - - 1.09±0.23 合计Total 0.09 0.08 0.00 1.09 酮类Ketone 23 13.78 2-戊基环戊酮2-Pentylcyclopentanone 1000191-05-3 0.26±0.16 - - - 24 10.69 3-辛酮3-Octanone 000106-68-3 - 0.06±0.01 - - 25 14.13 苯乙酮Acetophenone 000098-86-2 - 0.09±0.03 - - 26 20.70 苄基丙酮Benzyl acetone 002550-26-7 - 0.05±0.01 - - 合计Total 0.26 0.20 0.00 0.00 烷类Alkane 27 4.70 六甲基环三硅氧烷 Cyclotrisiloxane, hexamethyl- 000541-05-9 0.45±0.02 0.19±0.04 0.08±0.05 0.31±0.16 28 10.77 2,2,4,6,6-五甲基庚烷 Heptane, 2,2,4,6,6-pentamethyl- 013475-82-6 0.15±0.08 0.05±0.01 0.02±0.01 - 29 11.46 八甲基环四硅氧烷 Cyclotetrasiloxane, octamethyl- 000556-67-2 0.35±0.11 0.13±0.03 0.16±0.08 - 30 15.63 1,3,3-三甲基三环[2.2.1.02,6]庚烷 Tricyclo[2.2.1.0(2,6)]heptane, 1,3,3-trimethyl- 000488-97-1 - - 0.05±0.04 - 31 17.96 环五聚二甲基硅氧烷 Cyclopentasiloxane, decamethyl- 000541-02-6 0.20±0.07 0.07±0.01 0.05±0.02 - 32 23.36 十二甲基环己硅氧烷 Cyclohexasiloxane, dodecamethyl- 000540-97-6 0.06±0.02 - - - 33 25.23 正十四烷Tetradecane 000629-59-4 - 0.10±0.01 - - 34 26.03 10,10-二甲基-6-二亚甲基二环[7.2.0] 十一烷10,10-Dimethyl-2,6- dimethylenebicyclo[7.2.0]undecane 357414-37-0 - 0.08±0.01 - 0.51±0.05 合计Total 1.21 0.62 0.36 0.82 烯类Alkenes 35 8.09 α-侧柏烯α-Thujene 002867-05-2 - - 0.15±0.11 - 36 8.40 蒎烯Pinene 007785-70-8 0.10±0.04 - 1.21±0.78 - 37 9.18 1-异丙基-4-亚甲基二环[3.1.0]己-2-烯 Bicyclo[3.1.0]hex-2-ene, 4-methylene-1-(1-methylethyl)- 036262-09-6 - - 0.04±0.03 - 38 9.99 桧烯Sabinene 003387-41-5 - - 0.09±0.08 - 39 10.12 β-蒎烯β-Pinene 018172-67-3 - - 0.23±0.17 - 40 10.86 月桂烯Myrcene 000123-35-3 - 0.06±0.02 0.15±0.13 - 41 12.45 δ-柠檬烯δ-Limonene 005989-27-5 - 0.03±0.01 0.43±0.25 - 42 12.98 (E)-β-罗勒烯(E)-β-Ocimene 003779-61-1 - 0.04±0.00 0.11±0.05 - 43 13.44 β-罗勒烯β-Ocimene 013877-91-3 - 2.96±1.21 5.23±3.97 - 44 13.81 Cyclopropane, 1,1-dimethyl-2- (3-methyl-1,3-butadienyl)- 1000162-25-4 - 0.02±0.00 - - 45 13.84 γ-松油烯γ-Terpinene 000099-85-4 - - 0.26±0.10 - 46 15.11 萜品油烯Terpinolene 000586-62-9 - - 0.14±0.07 - 47 16.31 (3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯 (3E)-4,8-Dimethylnona-1,3,7-triene 019945-61-0 - 0.09±0.04 - - 48 16.77 别罗勒烯Alloocimene 007216-56-0 - 0.05±0.01 0.23±0.22 - 49 19.63 环辛烯Cyclooctene 000931-88-4 - 0.19±0.11 - - 50 24.80 3-蒈烯3-Carene 013466-78-9 - 0.11±0.05 - - 51 25.80 β-石竹烯β-Caryophyllene 000087-44-5 0.47±0.21 2.74±0.56 - 6.91±0.10 52 26.29 α-愈创木烯α-Guaiene 003691-12-1 - 1.43±0.31 - - 53 26.69 α-石竹烯α-Caryophyllene 006753-98-6 - 0.16±0.03 - - 54 27.53 β-芹子烯β-Selinene 017066-67-0 - 0.24±0.10 - - 55 27.59 Bicyclo[5.3.0]decane, 2-methylene-5- (1-methylvinyl)-8-methyl- 1000159-39-3 - 0.14±0.01 - - 56 27.85 Guaia-9,11-diene 1000374-19-8 - 0.17±0.01 - - 57 28.01 δ-愈创木烯δ-Guaiene 003691-11-0 - 1.25±0.08 - - 合计Total 0.57 9.68 8.27 6.91 醛类Aldehydes 58 4.03 正己醛Hexanal 000066-25-1 - 0.03±0.01 - - 59 9.46 苯甲醛Benzaldehyde 000100-52-7 - - 0.03±0.02 - 60 13.14 苯乙醛Benzeneacetaldehyde 000122-78-1 - - 0.92±1.04 - 61 16.51 2,5-二[(三甲基甲硅烷基)氧基]-苯甲醛 2,5-Dihydroxybenzaldehyde, 2TMS derivative 056114-69-3 - 0.02±0.01 - - 合计Total 0.00 0.05 0.95 0.00 其他Other 62 7.34 甲氧基苯基肟Oxime-, methoxy-phenyl- 1000222-86-6 0.05±0.01 0.02±0.01 - - 63 6.07 对二甲苯p-Xylene 000106-42-3 0.09±0.05 - - - 64 12.26 邻-异丙基苯O-Cymene 000527-84-4 - - 0.04±0.02 - 65 18.23 邻氯苯腈Benzonitrile, 2-chloro- 000873-32-5 - - 0.02±0.01 - 66 18.23 3-氯苯腈Benzonitrile, 3-chloro- 000766-84-7 - 0.03±0.01 - - 67 18.58 萘Naphthalene 000091-20-3 0.16±0.06 0.06±0.01 0.03±0.02 - 68 22.18 吲哚Indole 000120-72-9 - 0.17±0.01 - - 69 26.41 (1R, 3aS, 8aS)-7-Isopropyl-1,4-dimethyl- 1,2,3,3a,6,8a-hexahydroazulene 036577-33-0 - 0.11±0.00 - - 70 24.86 2-Quinoxalinamine, 3-chloro-N-ethyl- 1000400-56-1 - 0.03±0.00 - - 合计Total 0.30 0.42 0.09 0.00 -：未检测到。 -: Not detected.

表 1 4种石斛属植物花的挥发性成分含量[μg/(g·h)] Table 1 Contents of volatile [μg/(g·h)] in four Dendrobium flowers

4种石斛花挥发性物质中的共有成分仅六甲基环三硅氧烷，在除鼓槌石斛外的其余3种石斛中的含量均高于0.1 μg/(g·h)；β-石竹烯在除鼓槌石斛外的另外3种石斛中均存在且含量较高，环五聚二甲基硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十二甲基环己硅氧烷和萘在除密花石斛以外的3种石斛中共有；仅醋酸辛酯、β-罗勒烯、正辛醇等11种物质存在于2种石斛中，其中β-罗勒烯在扭瓣石斛和鼓槌石斛中的含量均高于1 μg/(g·h)。球花石斛中特有的挥发性成分有5种，其中仅2-戊基环戊酮和2,2,4,6,6-五甲基庚烷的含量高于0.1 μg/(g·h)；扭瓣石斛中特有挥发性物质有30种，仅α-愈创木烯和δ-愈创木烯的含量高于1 μg/(g·h)；鼓槌石斛特有的挥发性成分有17种，含量均低于1 μg/(g·h)；密花石斛中特有挥发性物质为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，含量为1.09 μg/(g·h)。

4种石斛鉴定出的70种挥发性成分，根据化学结构可分为8类(表 2)。扭瓣石斛、鼓槌石斛和密花石斛均以烯类化合物的含量最高，分别占其挥发性化合物总量的50.42%、78.02%和78.34%，其次分别为酯类(39.22%)、醛类(8.96%)和酚类(12.36%)。球花石斛挥发性化合物含量最高的为烷类化合物, 占总含量的47.64%，烯类化合物次之(22.44%)。

表 2(Table 2)

表 2 石斛属植物花朵的挥发性化合物组成 Table 2 Composition of volatiles in Dendrobium species 类型 Type 球花石斛 D. Thyrsiflorum 扭瓣石斛 D. tortile 鼓槌石斛 D. chrysotoxum 密花石斛 D. densiflorum 数量 Number 含量Content [μg/(g·h)] 数量 Number 含量Content [μg/(g·h)] 数量 Number 含量Content [μg/(g·h)] 数量 Number 含量Content [μg/(g·h)] 酯类Esters 1 0.04 9 7.53 5 0.45 0 0.00 醇类Alcohol 1 0.07 3 0.62 3 0.48 0 0.00 酚类Phenols 1 0.09 1 0.08 0 0.00 1 1.09 酮类Ketone 1 0.26 3 0.20 0 0.00 0 0.00 烷类Alkane 5 1.21 6 0.62 5 0.36 2 0.82 烯类Alkenes 2 0.57 16 9.68 12 8.27 1 6.91 醛类Aldehydes 0 0.00 2 0.05 2 0.95 0 0.00 其他Other 3 0.30 6 0.42 3 0.09 0 0.00 合计Total 14 2.54 46 19.20 30 10.60 4 8.82

表 2 石斛属植物花朵的挥发性化合物组成 Table 2 Composition of volatiles in Dendrobium species

花香是由各种挥发性成分共同作用形成的，主要包括萜烯类、酯类、醇类、烷类、酮类以及醛类等。蝴蝶兰(Phalaenopsis aphrodite)^[9]、睡莲属(Nymphaea)^[10]、栀子(Gardenia jasminoides)^[11]、细茎石斛(D. moniliforme)^[12]等花的挥发性成分主要以萜烯类物质的含量最高；藏红花(Crocus sativus)^[13]、报春石斛(D. polyanthum)^[14]、美花石斛(D. loddigesii)^[15–16]等花香的主要挥发性成分为酯类；榆叶梅(Amygdalus triloba)^[17]、云南细茎石斛^[18]等花以烷类物质为主要挥发性成分；重唇石斛(D. hercoglossum)^[19]、麝香石斛^[20]、檀香石斛(D. superbum)^[21]花的主要香味成分为酮类；文心兰(Oncidium hybridum)^[22–23]的香气主要由醛类和萜烯类物质决定；紫花苜蓿(Medicago sativa)^[24]花中挥发性成分以酮类和醇类为主。

本研究中扭瓣石斛、鼓槌石斛、密花石斛盛花期花朵挥发性物质中含量最高的均为烯烃类，说明烯烃类物质对石斛属的花香有重要的贡献。清香的球花石斛中烯烃类物质的含量仅次于烷烃。

崔娟等^[25]采用水回流法对球花石斛干燥花进行挥发性成分分析，共鉴定出22种挥发物，以酸类为主，主要成分包括亚油酸、亚麻酸以及棕榈酸等；李文静等^[4]采用水蒸气蒸馏法从干燥的球花石斛花中鉴定出26种挥发性成分，其中烷类和酸类化合物含量相当，主要成分为亚油酸、二十三烷、棕榈酸、二十五烷等，从鼓槌石斛中提取挥发性成分18种，以酸类为主，主要成分包括棕榈油酸、亚油酸等；黄昕蕾等^[26]采用顶空固相微萃取法，40 ℃萃取30 min，从鼓槌石斛盛花期花朵中检测到挥发性成分31种，以酯类和萜烯类为主，主要香味成分为乙酸辛酯、α-蒎烯等；夏科等^[27]同样采用顶空固相微萃取法对鼓槌石斛的挥发性成分进行分析，仅获得17种，其中萜烯类的含量占绝对优势, 主要为顺式-β-罗勒烯、(1R)-(+)-α-蒎烯等；李崇晖等^[28]采用顶空固相微萃取法于室温(25 ℃)下萃取45 min, 从鼓槌石斛中得到20种挥发性成分，同样以萜烯类为主，其中3-蒈烯含量最高，从密花石斛中鉴定出15种，其中2-亚甲基-4,8,8-三甲基-4-乙烯基-双环[5. 2.0]壬烷含量高达82%。

研究表明，品种、花色、生理发育时期、植物材料类型、环境条件、萃取条件等因素均会导致挥发性成分的种类和含量出现显著差异^[29–32]。本研究采用固相微萃取技术获得的球花石斛的挥发性成分与前人研究存在显著差异，可能是提取方式、植物材料的类型不同导致的；鼓槌石斛的挥发性物质类别与前人研究相似，主要挥发性物质存在显著差异可能是萃取头、萃取温度及时间、栽培条件不同导致的；密花石斛的挥发性物质与前人研究存在极显著差异，未见共有成分，可能与采集时间、萃取温度及时间的不同有关。

花的香味与挥发性成分的组成和含量有关，由释放量与香气阈值的比值决定，释放量高且阈值较低的成分对香味的贡献最大^[33]。β-石竹烯的阈值相对较低，为64 μg/kg，具有淡淡的类似于丁香的香气，同时还具有木香、辛香、柑橘以及草药的气味，常被用于配制精仿制品和定香剂，属于天然等同香料和人造香料^[34–36]，在球花石斛和密花石斛中的释放量最高，被认为是二者主要的赋香成分，但密花石斛香味比较刺鼻而球花石斛香味较清淡，可能是由于密花石斛β-石竹烯的释放量达到了球花石斛的14.70倍，同时对扭瓣石斛的香味产生一定的影响。醋酸辛酯的阈值为12 μg/kg，在扭瓣石斛中的释放量最高，同时也是报春石斛主要的呈香物质^[6]，具有果香、花香和草木香^[37]。β-罗勒烯作为鼓槌石斛的主要赋香成分，香气阈值为34 μg/kg，是一种非常常见的植物挥发性物质，具有花香、草本植物清香、甜香味并伴有橙花油的气息，能够吸引植食性昆虫的天敌以及传粉者^[38–39]。同时作为扭瓣石斛的次要挥发性成分对其花朵的香味做出一定的贡献。蒎烯作为鼓槌石斛花的次要挥发性成分，嗅感阈值较低，具有强烈的松木样香气^[19]，对其花朵的香味产生一定的影响。

石斛花香物质成分组成十分复杂，本研究通过对4种香花型石斛挥发性成分测定分析，有助于认识香花型石斛挥发性物质并加以利用，为石斛产品开发和香花型石斛品种栽培育种及资源开发利用提供参考。