山东农业科学2010,6:35~39 Shandong Agricultural Sciences 大葱、洋葱远缘杂交后代及其亲本挥发性成分分析 杨天慧,魏佑营 ,王 超,王馨笙,刘莎莎,段 曦 (山东农业大学园艺科学与工程学院,山东泰安271018) 摘要:采用静态顶空(SHS)固相微萃取法提取5种类型大葱、洋葱远缘杂交后代及其亲本中的挥发性 成分,并用气相色谱一质谱(GC—MS)联用仪分析其化学组成。结果表明:一硫代有机物主要以1一丙硫醇、 甲基丙基硫醚为主,其中2号杂交种未检测到甲基丙基硫醚成分,3号材料中1一丙硫醇含量最高。二硫代有 机物主要是二丙基二硫醚、二甲基二硫醚和甲基丙基二硫醚,其中1号和2号杂交种二丙基二硫醚含量远远 高于亲本,甲基丙基二硫醚含量介于亲本之间。三硫代有机物主要是二丙基三硫醚、3,5一二乙基一1,2,4一 三噻吩,其中,二丙基三硫醚含量在5个试验材料间差别较小;2号杂交种中3,5一二乙基一1,2,4一三噻吩含 量远远高于亲本。 关键词:顶空固相微萃取;气质连用法;大葱;洋葱;远缘杂交种;挥发性成分;有机硫化物 中图分类号:s633.101;S633.201 文献标识号:A 文章编号:1001—4942(2010)06—0035—05 Analysis of Volatile Components in Welsh Onion,Onion and Their Interspeciifc Hybridization Progenies YANG Tian—hui,WEI You—ying ,WANG Chao,WANG Xin—sheng,LIU Sha—sha,DUAN Xi (College ofHorticulture Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Taian 271018,China) Abstract The volatile components in Welsh onion,onion and their interspeeific hybridization progenies were extracted by static headspace solid phase micro—extraction(SHS—SPME)method and hten determined by gas chromatography—mass spectrometry(GC—MS).The results indicated that 1一Pmpanethiol and Methyl pmpyl sulifde were hte major in mono—thiosulphinates,and the Methyl propyl sulifde was not identiifed in the interspeciifc hybridization progeny No.2,while the content of 1一Propanethiol was the highest in the progeny No.3.Dipropyl disulifde,Dimethyl disulifde and Methyl propyl disulfideare were mainly in di—thiosulphi— nates,and the contents of Dipmpyl disulfide in the hybridization progenies No.1 and No.2 were obviously higher than that in the parents,while the content of Methyl propyl disulifdeare was between the parents.The tri—thiosulphinates mainly included Dipropyl trisulflde and 3,5一Diethyl一1,2,4一trihtiolane.There were small differences between species in Dipropyl trisulifde;the content of 3,5一Diethyl一1,2,4一trithiolane in progeny No.2 was obviously hihger than that in the parents. Key words HS—SPME;GC—MS;Welsh onion;Onion;Interspeciife hybridization;Volatile compo— nent;Organo—sulfur compounds 大葱和洋葱是人们日常生活中常食的蔬菜和 肿瘤、抗氧化、保护心血管、降血压和提高人体免 调味品,除含碳水化合物和丰富的矿物盐、氨基 疫力等功效,有较高的医疗价值。对葱蒜类挥发 酸、维生素外,还含有特殊的挥发性香辛物质 , 性成分的提取和研究也日益成为新的研究热点。 具有调味、刺激食欲、消炎抑菌等作用。其中的有 目前,对大葱和洋葱的研究主要集中于其含硫化 机硫化物是一类具有保健作用的物质 ,具有抗 合物和类黄酮化合物 引。 收稿日期:2010-03-23 作者简介:杨天慧(1983~),女,硕士研究生,研究方向:蔬菜遗传育种与生物技术。E—mall:yangtianhui1983@163.corn }通讯作者:魏佑营,副教授,硕士生导师。E—mail:weiyouying911@163.con 36 山东农业科学 2010年 Peffley于2000年首次报道了洋葱×大葱后 行正反杂交获得。其中,1号为红皮洋葱×大葱; 代与洋葱反复回交的F BC,群体,该群体形似洋 2号为大葱×黄皮洋葱;3号为黄皮洋葱;4号为 葱,育性正常,且拥有大葱的优良基因 。同年 大葱;5号为红皮洋葱。 Khrustaleva也首次报道了以A.roylei为中间材 1.2挥发性物质提取 料,利用染色体组原位杂交的方法(CISH)将大葱 将样品洗净,用吸水纸擦干。称取样品假茎/ 的优良基因渐渗入洋葱的染色体组中(洋葱×大 鳞茎相同部位6 g,室温下切碎,迅速将其装入25 葱×A.roylei) J。迄今,已获得洋葱×大葱、大 ml样品瓶内,上部留有约2 cm左右的空间,用硅 葱×洋葱、洋葱×A.oschaninii、洋葱×实葶葱的杂 胶隔垫密封,铝盖封口,放人自动顶空进样仪中, 种后代。 45 ̄C下预热并平衡30 min后取样进行GC/MS分 目前,采用固相微萃取、气质连用法分析大葱 析。 和洋葱挥发性成分的研究已有报道 ¨,但对大 1.3 GC—MS条件 葱、洋葱远缘杂交后代挥发性成分的比较研究至 毛细管柱(Rtx一5MS):30 m×0.32 mm× 今未见报道。本研究利用顶空固相微萃取与气相 0.25 ;进样El温度200℃;起始温度40℃,保持 色谱一质谱联用技术对大葱、洋葱远缘杂交后代 2 min,以5℃/min升至110oC,再以8 ̄C/min的速 及其亲本挥发性成分进行分析,旨在通过测定其 度上升到230℃,保持5 min;载气为He 挥发性成分,为进一步开发利用新的种质资源提 (99.999%);柱流量2.20 ml/min。 供科学依据。 质谱条件:电离方式EI,电子能量70 eV,离 1材料与方法 子源温度200℃,接口温度l80℃。扫描质量范围 45—500 U 1.1仪器与材料 仪器:日本岛津公司GC—MS QP2OlO Plus气 2结果与分析 相色谱一质谱联用仪;美国PE公司的TurboMa— 对5个试验材料样品萃取气进行GC—MS测 trix 40HS顶空进样器;Rtx一5MS(30 ITI×0.32 mm 定,其总离子流图见图1。通过对总离子流图进 x0.25 )色谱柱;25 ml PE顶空进样瓶,铝制 行处理,峰面积归一化法测量各组分的百分含量, 瓶盖和硅橡胶垫。 各组分的谱图在NIS,m5谱库中自动检索后选用 材料:大葱、洋葱远缘杂交后代是本课题组利 高相关的检索结果,初步分离确定出各化合物成 用大葱雄性不育系与不同皮色洋葱雄性不育系进 分、相对含量,其结果列于表1。 图1五个试验材料GC—MS测定总离子流图 第6期 ●杨天慧等:大葱、洋葱远缘杂交后代及其亲本挥发性成分分析 2 3 4 5 6 7 8 9 m n 挖 H巧 ” 幻姐 笱 ∞ 37 驺 甲硫醇Methanethiol CH4S 1.46 —4.53 一 一 二甲基硫醚Dimethyl sulifde C2H6S 一0.4 一 一 一 1一丙硫醇1一Propanethid C3H8S 61.03 57.96 70.98 69.5l 67.44 亚胺基硫代氨基甲酸甲酯Methyl imidothincarbamate C2H6N2S 0.04 0.03 0.1l 0.04 一 1一甲基硫代丙烷Propane,1一(methylthio) C4Hl0S 一0.82 一 一 一 甲基丙基硫醚Methyl propyl sulifde C4Hl0S 0.61 —0.58 0.22 1.58 羟基乙酸甲酯Glycolic acid,methyl esler C3H603 —0.02 一 一 一 二硝基一1,4一丁二醇1,4一Butanediol,dinitrate C4H8N206 0.O2 一 一 一 一 2一甲氧基一2一乙氧基丙烷2一Ethoxy-2一mehtoxypropane C6H1402 一 0.02 O.0l 一 一 2,3一二异丙基一1,4一二氧环己烷1,4一Dioxane,2,3一bis(isopmpyloxy)一 C1oH20O4 一 一 一 一0.03 1一甲基硫代一1一丙烯1一Propcne,1一(methyl ̄io)一 C4H8S 0.05 —0.Ol 0.Ol 一 丙酸一2一羟基一2一异丁基酯Propanoic acid,2・一hydroxy一,2一methylpropyl es- C7Hl403 一 一 一0.04 一 ter 1,6一庚二烯一3一炔1,6一Heptadien-3一yne C7H8 一 一 0.05 一 一 丙烯酸缩水甘油酯aycidyl acrylate C6H803 一 0.0l 一 一 一 二甲基二硫醚Dimethyl disulifde C2H6S2 0.22 O.1l O.32 0.o8 一 2一甲基硫代丁烷Butane,2一(methylhtio)一 C5Hl2S 一 一0.06 一 一 1一甲氧基一2一丁酵1一Metho ̄一2一butanol C5H1202 一 一 0.Ol 一 一 5一甲基一1己醇5一Methyl一1一hexanol C7H16O 一 一0.01 一 一 1,3一环丙琉醇1,3一Propanedithiol C3H8s2 一 一 O.05 n o3 — 2一氧化苯甲基甲基呋喃糖苷Methyl 2一O—benzyl—d—arablnofuranoside C13Hl805 0.0l 一 一 一 一 二甲基氨基二硫醚Dimethylaminodisulifde C4H12N2s2 一 O.o2 一 一 一 2一羟乙基甲基硫醚2一Hydroxyethyl pmpyl sulfide C5H12OS 一 一0.02 一 一 二丙三醇四硝酸酯Diglycerol tetranitrate C6Hl0N4013 0.01 一 一 一 一 1一乙烯基硫代丙烷Plopane,1一(cthenylthio) C5HloS 0.02 0.04 0.02 0.46 0.07 二丙基硫醚Dipmpyl sulifde C6H14S 一 一 0.93 0.71 一 4一甲基一2一硝基一l,3一戊二醇1,3一Pentanediol,4一methyl一2一nitro一 C6H13N04 一 一 0.1l 一 一 3,4一二甲基噻吩3,4一Dimethylthiophene C6H8S 一0.02 0.02 n 03 一 1一氧化一1。2一二噻吩1,2一Dithiolane一1一oxide C3H6OS2 O.Ol 一 一 一 O.09 烯丙基异丙基硫醚Allyl isopmpyl sulfide C6Hl2S 一 一 一0.11 0.11 烯丙硫醇Allyl mereaptan C3H6S —0.02 一 一 0.Ol 硫代乙酸异丙酯Acetic acid,thio一,s—isopmpyl ester C5HlOOS 0.53 0.48 一 一 一 丙酸酐Propanoic anhydride C6Hio03 一 0.03 一 一 一 3一羟丙基硫代乙酸S一(3一Hyclroxypmpy1)thioaeetate C5Hlo02S 0.Ol 一 一 一 一 乙醛二乙基硫醇缩醛Acetaldehyde,diethyl memaptal C6H14S2 一 O.02 一 一 一 甲基丙基二硫醚Methyl pmpyl disulifde C4Hl0S2 O.29 0.13 0.62 0.32 0.08 2一甲基一5一硝基一3一己醇3一Hexanol,2一methyl一5一nitro一 CTHl5NO3 一 一 一 0.o6 一 2,2一二甲基硫代丙烷Propane,2,2一his(methylthio)一 CsH12S2 O.03 — 0.O1 一 O.11 二丙基二硫醚Dipmpyl disulifde C6Hl4S2 33.95 33.55 14.4l 18.28 22.35 4一异丙基一2,3一二氢呋哺4一Isopmpyl一2,3一dihydrofuran C7H120 —. .—.0.04—. 2,5一二氢过氧化一2,5一二甲己烷2。5一Dimethylhexane一2,5一dihydmperoxide C8Hl804 一 一 一0.04 一 3一氨基一2一硫酮一4一噻唑烷酮4一Thia ̄olidinone,3一amino一2一thioxo一 C3H4N2OS2 O.03 —0.03 一 一 2一乙氧基乙基磺酰乙酸[(2一Ethoxyehty1)sulfany1]aceitc caid C6Hl203S 一 O.O1 O.O1 一 一 丙基半胱氢酸L—Cysteine,S—pmpyl C6H13NO2S 一 O.09 一 一0.18 丙酸Propanoic acid C3H602 0.02 一 一 一0.04 1,2一二噻吩1,2一Dithiolane CsH6s2 0.04 0.07 0.06 0.07 0.02 二异丙基二硫醚Disulfide。bis(1一methylethy1) C6Hl4s2 O.01 一 一 一 一 二丙基硫代甲烷Bis(n—pmpylthio)methane C7H16S2 O.06 一 一 一 一 丙酸硫代丙酯Propanethioic acid,S—propyl ester C6H12OS 一 一0.06 0.1 一 1,3一二噻烷1,3一Dihtiane C4H8S2 一 一 一0.02 — 2,2一二甲基.一1,3一二噻烷1,3一Dithianc,2,2一dimcthyl一 C6Hl2S2 0.04 1,3一二硫环戊二烯一2一硫酮1,3 Dithiole一2一thione C3H2S3 0.32 0.15 O.08 O.o6 O.32 ”38 山东农业科学 2010年 由表1可以看出,5个试验材料的挥发性成 质是有机硫化物,主要是硫代化合物 。这类物 分多是由含硫有机化合物和一些酯类、烷烃类化 质如甲基丙基硫醚、二甲基二硫醚、甲基丙基二硫 合物组成的,在所确定的成分中,绝大多数物质为 醚、二丙基二硫醚、二甲基三硫醚、二丙基三硫醚 含硫有机化合物。其中,1号(红皮洋葱×大葱) 等,具有浓郁的气味,稍带有硫磺气息。其中对大 所确定的28种挥发性成分中,含硫有机化合物 葱风味有较大贡献的二丙基二硫醚,是一种散发 21种,相对百分含量为98.71%;酯类6种,相对 出辛辣的洋葱和大蒜香气的物质,含有甲硫基基 百分含量为0.66%;醇类2种。2号(大葱X黄皮 团的物质是一种具有强冲击力硫磺气味的物质, 洋葱)所确定的27种挥发性成分中,含硫有机化 它带有洋葱的香气。另外3,4一二甲基噻吩、I,2 一合物20种,相对百分含量为94.53%;酯类7种, 二噻吩、1,3一二噻烷、3,5一二乙基一1,2,4一 相对百分含量为0.68%;烷烃类3种;醇类1种。 三噻吩等都具有葱蒜类的香气。这些物质对品种 3号黄皮洋葱所确定的32种挥发性成分中,含硫 风味都有一定的贡献。 有机化合物27种,相对百分含量为93.12%;烷 5个试验材料的GC—MS分析结果表明,一 烃类8种,相对百分含量为0.22%;酯类4种;醇 硫代有机物主要以1一丙硫醇、甲基丙基硫醚、1 一类2种。4号大葱所确定的31种挥发性成分中, 乙烯基硫代丙烷为主,其中,2号材料不含甲基 含硫有机化合物l9种,相对百分含量为 丙基硫醚成分;3号材料中I一丙硫醇含量最高, 相对百分含量为70.98%;4号材料中1一乙烯基 90.13%;烷烃类6种,相对百分含量为0.57%; 硫代丙烷相对含量较高,相对百分含量为 酯类4种;醇类3种。5号红皮洋葱所确定的2O 0.46%,1号和2号杂交种1一丙硫醇含量均低于 种挥发性成分中,含硫有机化合物l5种,相对百 二者亲本。二硫代有机物主要是二丙基二硫醚、 分含量为92.48%;烷烃类5种,相对百分含量为 甲基丙基二硫醚和二甲基二硫醚,其中,二丙基二 0.44%;酯类1种。 硫醚在5个试验品种中相对含量普遍较高,1号 3讨论与结论 和2号杂交种二丙基二硫醚含量远远高于亲本, 相对百分含量分别高达到33.95%和33.55%;3 相关资料表明,葱蒜类中具有保健作用的物 号材料中甲基丙基二硫醚和二甲基二硫醚含量均 第6期 杨天慧等:大葱、洋葱远缘杂交后代及其亲本挥发性成分分析 39 较高,但二丙基二硫醚含量较其它材料较低,相对 百分含量为l4.41%;1号和2号杂交种甲基丙基 二硫醚含量介于亲本之间;5号材料不含二甲基 【2 j Xiao H,Parkin K L Antioxidant funotions of selected AUium Thiosulifnates and S—alk(en)yl—L—eysteine sulfoxides[J]. J.Agr.Food Chem.,2002,50:2488—2493. [3]刘丽娟,刘银燕,杨晓虹.葱属植物甾体化合物及黄酮类化 合物的研究进展[J].中国药学杂志,2000,35(6):367— 369. 二硫醚成分。三硫代有机物主要是二丙基三硫 醚、3,5一二乙基一1,2,4一三噻吩和】,3~二硫 环戊二烯一2一硫酮,其中,二丙基三硫醚含量在 5个实验品种间差别较小;2号材料中3,5一二乙 基一1,2,4一三噻吩含量远远高于亲本,相对百分 含量为0.44%;1号杂交种1,3一二硫环戊二烯 2一硫酮含量与5号母本含量相同,是4号父本 一[4]PeffleyE B,HouA.Bulb—type onionintrogressants possessing Allium ifa ̄losum L genes recovered from interspeciifc hybrid backcrosses between A.cepa L and A.fistulosum L.[J]. eo- retieal&Applied Genetics,2000,100(3~4):528—534. [5] Khmstaleva L I,Kik C.Introgression of AUium ̄tutosum into A.cepa mediated by A.roylei[J].Theoretical&Applied Ge・ netics,2000,100(1):17—26. 含量的5倍多。 试验表明,不同类型材料间所含的挥发性成 分差别较大,形成特有气味的成分不一致 ¨,远 缘杂交种所含挥发性成分与亲本在含量与种类上 存在差异,这为今后改良品种的风味和品质,开发 利用新的葱蒜类品种资源,进一步研究和提取葱 蒜类保健物质提供一定的科学依据。各试验材料 中挥发性成分的精确含量和各物质之间的相互关 系,还需要通过大量的试验加以验证,进一步深入 探索。 参考文献: [6]何洪巨,王希丽,张建丽,等.GC—MS法测定大葱、细香葱、 小葱中的挥发性物质[J].分析测试学报,2004,Z1:98— 101. [7]魏永生,杨振.GC—MS研究洋葱挥发油的化学成分 [J].西北农业学报,2006,15(5):195—197. 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