香精与香料(74)—梅花香-厦门金帝龙香精香料有限公司

香精与香料(74)—梅花香

梅的学名是Armeniacamume (以前称为Prunusmume)，是蔷薇科杏属（Armeniaca）植物，其学名来源于中文“乌梅”。梅原产于中国西南地区，在中国许多地方及邻近的东亚其他国家广泛栽培，至今已有三千多年的栽培历史。梅兼具观赏价值和实用价值，它拥有300多个不同的品种，如常见的宫粉梅、寒红梅、绿萼梅、黄香梅、白梅等等。国内有许多赏梅胜地，其中位于武汉市东湖磨山的中国梅花研究中心，就收集了340多个梅花品种，培育了50多个梅花新品种。

梅花先花后叶，红梅热情似火，白梅冷艳高雅。人们把松、竹、梅称作“岁寒三友”，也尊梅、兰、竹、菊为“四君子”，赞赏梅花的高洁、典雅、冷峭、坚贞，并将其视为知友和君子。

梅的果实可以食用，可盐渍、干制或熏制成乌梅入药，有止咳、止泻、生津、止渴之效。加工过的梅果也可以提取香料，用来给食品加香，在香料工业中时常应用。[1]

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梅花花色繁多、花香浓郁、花型极美，与松、竹并称「岁寒三友」是李属植物中唯一开花具有香味的植物，我们知道李属植物还包括桃、李、杏、樱等植物，但他们都不具有香味，唯有梅花有香味，这种香味在科学上也得到了证实，由北京林业大学张启翔教授领衔的国家花卉工程技术研究中心，与青岛华大基因研究院、深圳华大生命科学研究院以及宾夕法尼亚州立大学等单位通力合作完成了首个梅花全基因组重测序研究，研究也证明梅花所具有的香味，它是由一组基因构成的，这也左证了陈俊愉对梅花香味成分的研究结果，梅花香味的成分主要有乙酸苯甲酯、乙酸乙酯、4-甲基-1-庚酮等，这是不同类型梅花品种香气的共同的主要成分，但不同的梅花品种它的成分含量却不同。现在国内已经有企业先前根据陈俊愉对梅花的研究经验，已经制成了梅花香水。我们再选取一些古人描绘梅花的诗句，古人也早已体会到梅花的那种香味。[2]

卢梅坡：《雪梅》

梅雪争春未肯降，骚人搁笔费评章。

梅须逊雪三分白，雪却输梅一段香。

柳宗元：《早梅》

早梅发高树，回映楚天碧。

朔吹飘夜香，繁霜滋晓白。

林逋《山园小梅》

众芳摇落独暄妍，占尽风情向小园。

疏影横斜水清浅，暗香浮动月黄昏。

霜禽欲下先偷眼，粉蝶如知合断魂。

幸有微吟可相狎，不须檀板共金樽。

王安石《梅花》

墙角数枝梅，凌寒独自开，

遥知不是雪，为有暗香来。

陆游《卜算子。咏梅》

驿外断桥边，寂寞开无主。

已是黄昏独自愁，更着风和雨。

无意苦争春，一任群芳妒。

零落成泥碾作尘，只有香如故。[2]

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1、'南京晚粉'梅花香气成分的初步研究[3]

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别角晚水，属梅花品系中真梅系、直脚梅类、宫粉型。是由陈俊愉院士于1993年在南京梅山发现。并于1998年被国际园艺学会命名为＂梅品种国际登录权威＂。

梅花（Prunus mume Sieb.et Zucc.）为蔷薇科李亚科李属的落叶小乔木，因其色、香、姿、韵、神俱佳而为古今无数志士豪杰、文人墨客所歌颂。梅品种国际登录权威陈俊愉院士将梅花分成真梅种系、杏梅种系和樱李梅种系，仅真梅种系的成员开花时散发典型梅香。真梅种系又可分为直枝梅类、垂枝梅类和龙游梅类。在江梅型、宫粉型、玉蝶型、黄香型、绿萼型、洒金型和朱砂型等直枝梅类的主要类型和品种间，又有一定的差异。关于梅花的研究已取得许多成就，但关于其香味的科学研究却几近空白。

金荷仙等以南京梅花山真梅种系的各主要梅花品种为采气对象，重点分析真梅种系宫粉型的晚花品种'南京晚粉'，采样时间为2002年3月6日（阴转晴天，花正盛开）。将采样后的吸附管套上聚四氟乙烯套子，放在干燥器中低温保存，样品分析时间为4月。同时采集和分析空气对照。

采用活体植株动态顶空套袋采集法，其装置如图1～3所示。

具体操作步骤如下∶①用惰性塑料袋罩住适量带花的梅株后，立即将袋内的空气抽走（图1）;②用气泵泵入通过活性炭和 GDX-101 过滤后的净化空气，并密闭系统（图2）;③待密闭 30 min后，如图3所示开始循环采气。抽尽采样袋中的空气，充入过滤空气，接吸附管，循环采气，作为空白。

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1便携式真空泵;2活性炭（置于玻璃下燥塔内，用于过滤空气杂质）;3 GDX-101吸附剂（用于进一步过滤空气杂质）;4无臭脱脂棉;5惰性袋(美国Reynolds Company生产的 Reynolds Oven Bag，袋子的大小为482mm×596mm);6第一图中为空玻璃管，第二、三图中为 Chromopak吸附管，内填充有Tenax-GR吸附剂;7流量计。

TCT-CC/MS型号: CP-4010PTI/TCT (CHROMPA-CK公司)，TRACETMGC2000(CE INSTRUMENT 公司)，VOYACER MASS (FINNIGAN 公司)。

TCT的主要条件System Pressure:20kPa;Rod tempreture:250℃; Tube Desorption Temperature 250℃(10 min);Trap inject:260℃。GC的工作条件色谱柱∶CP-Si18Low Bleed/ms (60m× 0.25 mm×0.25μm)。程序升温:40℃(3min)-6℃/min-250℃(3min);Post run 270℃(5min)。

MS的工作条件Ionization Mode:EL; E-energy:70 eV; Mass range:29～350amu; I/F:250℃; Src∶200 ℃，EmissionCurrent∶150 μA。采用Xcalibur1.2版本软件，NIST98谱图库进行梅花香气成分的鉴定。

通过与空气对照气样的比较，可确定乙酸苯甲酯、β-蒎烯、乙酸乙酯、壬醛、癸醛、莰烯、甲醇、已醛等为'南京晚粉'梅花香气的主要挥发性有机成分。从'南京晚粉'梅花香气总离子流图（图4）可见，相对保留时间为4.40、5.04、6.80min 时，出现几个相对高峰。通过物质鉴定，可见这几种物质是二氯甲烷、己烷与庚烷。比较空气中的成分得知，花香中的这些物质明显是由于吸收空气中污染杂质所致。

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图4 '南京晚粉'梅花香气挥发物总离子流图

2、梅花花朵香气成分时空动态变化的研究[4]

观赏植物花朵释放的香气是构成观赏植物品质的重要因素。长期以来，观赏植物育种普遍关注花型、花色、瓶插寿命和抗性等性状的改良，花香性状被忽视，许多重要的观赏植物如现代月季（Rosa hybrida）、香石竹（Dianthuscaryophyllus）等原有的香气基本丧失，这种原因还不清楚。植物花朵香气成分是植物次生代谢产物，主要由芳香族化合物、萜烯类化合物和脂肪酸衍生物等分子量较低（30~300）、易挥发的化合物构成，它们在植物传粉过程中担任重要的角色。开花过程中，香气化合物的种类、强度和比例对引诱传粉者觅食非常重要，这使得近年来花香化合物的时空变化、昼夜节律等释放生理方面的研究成为关注的重点，并为花香化合物基因的代谢与调控提供理论依据。因此，植物花香化合物的时空变化研究具有园艺学和生物学两方面的意义。

梅花（Prunusmume Sieb.et Zucc.）属蔷薇科（Rosaceae）、李属（Prunus）早春开花的观赏植物，是我国的传统名花，具有怡人的香气，深受广大人民的喜爱，但梅花抗寒性较差，通过与紫叶李（Prunuscerasifera'Pissardii'）、杏（P.armeniaca）等近缘种杂交，选育出樱李梅系和杏梅系等众多抗寒性强的梅花品种，基本解决了梅花抗寒的问题，但这些杂交种丧失了真梅系品种具有香气的特点。国内外梅花香气的研究主要集中在花香成分的鉴定方面，对梅花香气成分的时空动态变化等方面的研究还未见报道。本研究以'三轮玉蝶'梅（P.mume'Sanlun Yudie'）为材料，通过顶空-固相微萃取（SPME）与气相色谱-质谱（GC-MS）联用，研究梅花开花进程中花香成分的时空动态变化，从而确定构成梅花花香的重要化合物，探寻这些化合物时空变化的规律，旨在为梅花重要花香化合物的分子调控机制提供理论依据。

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三轮玉蝶梅着花中密，花期2月上旬至3月上旬，花径2.2-3.0cm，花蕾淡乳黄色，顶端洒肉红晕，花态蝶形，花瓣3层层层紧叠，花色正反面均纯白，花瓣14-20枚，花有清香，易结实。三轮玉蝶梅喜光，不耐阴，若种植于大树下或遮阴处则生长不良。

新鲜的'三轮玉蝶'梅花朵取自北京林业大学校园，试验在北京林业大学生物中心分析测试实验室完成，时间为2009年3月20-27日开花期。'三轮玉蝶'梅花朵采后立刻放入22 mL 的采样瓶，密封平衡10 min，温度为（20±5）℃。将型号为DVB-CAR-PDMS 50/30 μm 的SPME 纤维头通过聚四氟乙烯隔垫插入到采样瓶中，置于花朵上方1 cm 左右，吸附30 min，然后将纤维头插入GC 进样口，解吸5 min，首次使用的SPME 纤维头在进样口中270℃活化1 h，以后在每次进样后都活化5min。采集3次梅花花朵进行平行重复试验，同时吸附采样瓶空气作为空白对照。为了进行定性分析，将C8～C20的正构烷烃作为标准品，加入到有梅花花朵的采样瓶中收集后一同进样分析。手动采样器和采样瓶由美国Supelco公司生产。GC是CEInstruments 公司生产的 TraceTm2000 型仪器，MS是Finnigan Thermo-Quest公司生产的Voyager MS。色谱条件∶VF-5 ms（VarianInc，USA）毛细管色谱柱（5%苯基+95%二甲基聚硅氧烷），长30 m，内径0.25 mm，液膜厚0.25μm，载气 He，不分流，恒流0.8mL/min，进样口 250℃，接口 250℃，柱温起始温度40℃保持1 min，以10℃/min升温至280℃，最后以10℃/min保持5 min。质谱条件∶源温190℃，电离方式EI，电子能量70 eV，扫描质量范围29~540 amu，扫描每次0.5s，灯丝发射电流;150μA。采用Xcalibur 1.2 版本软件及Nist 98图谱库对香气成分进行检索，结合保留时间计算化合物的保留指数（Kovàtsretention indices）与资料进行定性。依据总离子流各色谱峰平均峰面积，并通过面积归一化法，计算各组分的相对百分含量进行半定量分析。

为了研究梅花开花过程中花香化合物的变化，按照开花进程将'三轮玉蝶'梅开花分为5个不同发育阶段;1）花瓣、尊片紧紧包裹;2）花瓣、花萼松动，可见雄蕊;3）花尊、花瓣半张开，花药未开裂;4）花尊、花瓣完全张开，花药开裂;5）花尊、花瓣反卷并开始脱落，花药皱缩。从'三轮玉蝶'梅开花的5个阶段共鉴定出 33 种化合物，从第1阶段到第5阶段依次是18、23、25、27和21种。来源于甲羟戊酸途径（mevalonicacid pathway）和甲基-赤藓糖醇-磷酸途径（methyl-erythritol-phosphat，MEP）的萜烯类化合物9种，包括α-蒎烯、莰烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、月桂烯、柠檬烯、樟脑、二氢-α-紫罗兰酮、反-香叶基丙酮和β-紫罗兰酮。来源于脂氧合酶途径（lipoxygenase pathway）的脂肪酸衍生物9种，包括乙酸异戊酯、乙酸戊酯、乙酸叶醇酯、乙酸己酯、乙酸-2-己烯酯、壬醛、乙酸庚酯、癸醛和乙酸辛酯。其他 15 种化合物为来源于莽草酸途径（shikimic acid pathway）的苯基/苯丙烷类芳香族化合物。所鉴定的花朵挥发物广泛分布于各种植物之中。

特征香气是由多种香气挥发物共同作用的结果，某种化合物对香气的作用取决于阈值和它的实际浓度，即香气值=实际浓度/阈值，只有较高的香气值才是这种香气的特征香气。乙酸苯甲酯具有甜的、新鲜的茉莉花香，是'三轮玉蝶'梅花朵香气成分中含量最高的化合物，较低阈值（2.6 mg/L），具有较高的香气值，是梅花香气构成的重要化合物。丁香酚具有浓郁的丁香气味，较高的相对含量，阈值为0.006~0.030 mg/L，也是梅花香气构成的重要成分。尽管乙酸己酯相对含量较低，但乙酸已酯的阈值很低（0.002 mg/L），乙酸己酯香气特点是甜的、令人愉快的水果香气，具有较高的香气值，对梅花的香气构成具有重要的作用。这些化合物是构成梅花花朵香气的重要组分。

'三轮玉蝶'梅花朵主要的挥发物由芳香族化合物构成，相对百分含量从开花第1阶段的88.83%到第5阶段的 98.17%，不同开花阶段化合物组分及含量存在一定的变化。'三轮玉蝶'梅花香化合物在开花过程中有4 种释放趋势，在开花的5个阶段，乙酸苯甲酯贡献总花香的相对百分含量从67.03%至88.52%，随着开花的进程，乙酸苯甲酯的相对百分含量呈现低-高-低的动态变化。苯甲醛相对百分含量在 1.13% ~3.17%波动，与乙酸苯甲酯的变化规律相反，随着开花的进程，苯甲醛相对百分含量呈现高-低-高的动态变化。α-蒎烯、莰烯、柠檬烯和樟脑4个单萜类化合物的相对百分含量在花朵发育第1阶段达到最高峰，随着开花的进程，其含量逐渐减少，直到未检测到这些化合物的存在。与单萜类化合物释放的趋势相反，丁香酚相对百分含量随着开花的进程逐渐升高，到第5阶段达到最高。

为了确定梅花花香成分释放的部位，参照Dobson 等方法，将'三轮玉蝶'梅花朵分成3个部分，即花瓣、雄蕊和其他部位（包括花萼、花盘和雌蕊群）。从'三轮玉蝶'梅不同花器官中检测出27 种化合物，其中花瓣检测出18 种，雄蕊11种，花萼、花盘和雌蕊群检测出 17种。

总体来讲，乙酸苯甲酯是花器官释放的主要化合物，花瓣相对百分含量为 63.18%，雄蕊为94.77%，花尊、花盘和雌蕊群为58.20%。不同的部位释放化合物的种类和相对含量有很大的差异，花瓣主要释放芳香族化合物和脂肪酸衍生物，不释放萜烯类化合物，含量大于1%的化合物有苯甲醛、乙酸-2-己烯酯、苯甲醇、乙酸苯甲酯、丁香酚和反异丁香酚。雄蕊主要释放芳香族化合物，相对含量高达99.87%，主要由乙酸苯甲酯（94.77%）和工香酚（4.81%）构成，此外还含有微量的二氢-α-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮和葵醛。花萼、花盘和雌蕊群释放的化合物类型较广，含量较高的有α-蒎烯、莰烯、苯甲醛、乙酸己酯、乙酸苯甲酯、乙酸-2-己烯酯、苯甲醇和乙酸苯甲酯。与花朵、花瓣和雄蕊相比，花尊、花盘和雌蕊群释放的乙酸已酯相对百分含量较高，达4.88%。大多数的萜烯类化合物如α-蒎烯、莰烯、柠檬烯和樟脑等单萜类化合物仅在花萼、花盘和雌蕊中发现。

乙酸苯甲酯、丁香酚和乙酸己酯是构成三轮玉蝶'梅花朵香气的重要成分，不同部位释放的香气成分的种类和相对含量有很大的差异;花瓣主要释放芳香族化合物和脂肪酸衍生物，不释放萜烯类化合物;雄蕊主要释放芳香族化合物;花尊、花盘和雌蕊群释放的化合物分布种类较广，单萜化合物仅在花萼、花盘和雌蕊群发现。梅花开花的不同阶段香气成分的种类和相对含量也有一定差异，主要的化合物释放有4 种趋势。

乙酸苯甲酯是许多植物、成熟的水果和香水的重要香气成分。在梅花开花的不同阶段，乙酸苯甲酯的相对百分含量从67.03%至88.52%，动态变化呈现低-高-低的过程。乙酸苯甲酯在完整的花朵中最高相对含量达 88.52%，花瓣为63.18%，雄蕊为94.77%，花尊、花盘和雌蕊群为58.20%。在仙女扇（Clarkiabreweri）中，乙酸苯甲酯释放也是低-高-低趋势，受到苯甲醇乙酰转移酶（benzylalcohol acetyltransferse，BEAT）基因的调控，与BEAT基因的mRNA 表达量呈正相关。苯甲醛贡献的花香相对百分含量从1.13%至3.17%，，与乙酸苯甲酯释放动态变化过程相反，呈现高-低-高的过程;苯甲醇没有很明显的变化规律。但在开花最后阶段相对百分含量最高。研究表明，在植物体内，苯甲醛、苯甲醇和乙酸苯甲酯三者之间通过两步反应完成，在 NADP/NAD 依赖的脱氢酶作用下，苯甲醛作为底物通过可逆的脱氢氧化反应形成苯甲醇，苯甲醇在苯甲醇乙酰转移酶催化下，通过酰基化作用形成乙酸苯甲酯，表示苯甲醛、苯甲醇和乙酸苯甲酯三者的含量存在某种联系。本研究结果也表明∶当乙酸苯甲酯相对含量最高时，苯甲醛和苯甲醇相对含量最低或者次低；当乙酸苯甲酯相对含量最低时，两者的含量最高。

α-蒎烯、莰烯、柠檬烯和樟脑 4 个单萜类化合物在梅花开花进程中的释放动态变化基本同步，随着开花的进程相对百分含量逐渐减少。这种同步的变化可能与单萜类化合物拥有共同的前体物质——香叶基焦磷酸（geranyl pyrophosphate，GPP）有关，这些单萜化合物的含量与GPP合成酶基因的mRNA 和蛋白水平呈正相关。本研究同时也发现，4 种单萜类化合物仅在花萼、花盘和雌蕊群释放，表明调控这些化合物的基因可能具有器官的特异性。

丁香酚有强烈的丁香气味，是很多植物的香气成分，具有抗虫、杀菌的作用。在仙女扇、矮牵牛（Petunia hybrida）等植物的花器官中，丁香酚主要在雄蕊和花瓣产生，丁香酚合成酶（eugenol synthase，EGS）在雄蕊和花瓣表达。在梅花开花过程中，丁香酚相对百分含量随着开花的进程逐渐升高，到第 5 阶段达到最高。丁香酚在完整的花朵含量为1.36%，花瓣为 3.24%，雄蕊为4.81%，而在花尊、花盘和雌蕊群中，相对含量仅为0.44%，明显低于花朵、花瓣和雄蕊，表明丁香酚在花瓣和雄蕊释放强度更高。

乙酸己酯释放香甜的气味，在开花的第4 阶段含量为0.60%，高于其他4 个开花的阶段。梅花的花尊、花盘和雌蕊群中释放的乙酸已酯相对含量比其他部位高得多，相对含量高达 4.88%，而完整的花朵为0.60%，花瓣为0.31%，雄蕊中没有检测到。意大利蜜蜂（Apis mellifica）通常在梅花开花的第 3～4阶段，以花盘部位产生的蜜露为食，此部位产生香甜气味的乙酸己酯含量最高，而抗虫作用的丁香酚含量最低，可能是引诱蜜蜂觅食的重要信号。

总体来说，梅花开花的不同部位和不同阶段，释放香气成分的种类和相对含量有很大的差异。梅花在开花过程中花香化合物具有多样的释放趋势，复杂的花香调节模式致使不同开花时期的香气成分和含量产生变化，并能够被传粉的觅食者觉察。此外，花器官释放化合物的生物合成途径和积累模式的差异可能也是导致这些差异的原因。通过分子生物学手段克隆梅花花香相关重要基因，分析其功能和表达模式、解析花香基因的生物合成途径的网络调控，为梅花花香的分子育种提供理论基础是梅花花香育种研究重要的方向之一。

梅花的香气别具神韵，清逸淡雅，飘渺幽远，完全契合了中国文人对香的追求。与其它浓烈的花香相比较，显得与众不同，给人更广阔的想象空间，被历代文人墨客称为暗香。

梅花香气因简单纯粹而受到人们的喜爱，其化学成分主要由一些具有芳香环的醇、醛和酯类化合物组成，如乙酸苯甲酯、苯甲醇、苯甲醛、苯乙醇、乙酸己酯、丁子香酚、紫罗兰酮等等。不同品种的梅花在这些化合物的组成和含量占比上都不尽相同，因而香气有所不同，但绝对含量都不是很高，这决定了梅花香气的淡雅。也正因为如此更显清爽怡人，特别适合喜爱淡雅香气的识香人士。

在香精香料工业中，由于梅花所含香气成份的特点，相较于梅花香原料的生产，更多的则是以不同梅花品种散发的天然香气为参照，进行各种创香。与梅花有关的深厚文化背景和故事传说，可以为调香师们带来丰富的创香灵感。[1]

需要说明的是，蜡梅科蜡梅（Chimonanthus praecox），色黄如蜡，香气浓郁，只因它的花也是先花后叶且花期与梅接近，人们常常把它与梅相提并论，甚至混淆。但蜡梅与梅在植物学上相距甚远，二者并无干系。[1]

香精与香料(74)—梅花香