薄荷（Mentha × piperita L. 'Multimentha'）腺毛中多酚的谱分析

《EUROPEAN FOOD RESEARCH AND TECHNOLOGY》：Profiling of polyphenols in glandular trichomes of Mentha × piperita L. ‘Multimentha’

　　

摘要：薄荷是一种芳香和药用植物，广泛用作食品、药用香料、调味剂以及在制药工业中。除了其特有的感官特性外，薄荷主要因其精油而被种植，该精油在称为盾状腺毛（peltate trichomes）的特化腺体结构中生物合成。除了其芳香特性外，薄荷还具有多种非挥发性成分，包括酚酸（phenolic acids）和类黄酮（flavonoids），这些成分显著促进了其药理潜力。全叶提取物中检测到酚类化合物（phenolic compounds），它们在植物防御中起关键作用。研究人员的组织化学分析（histochemical assays）表明，盾状腺毛含有 polyphenols（多酚）。通过超高效液相色谱-质谱联用（ultra-high-performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry, UPLC-MS）分析证实了通过盖玻片（cover glass）磨擦叶表面并结合将磨擦后的叶片短暂浸入70%水甲醇（aqueous methanol）中提取从受损的腺皮下腔（glandular subcuticular space）释放的渗出物所分离的腺毛中存在黄酮（flavones）、黄烷酮（flavanones）和酚酸（phenolic acids）。这表明腺毛不仅是次级植物代谢物（直至苯丙烯类，phenylpropenes）的生物合成场所，还能进行迷迭香酸（rosmarinic acid）和类黄酮的后续生物合成。

**论文解读：薄荷（*Mentha × piperita* L. ‘Multimentha’）腺毛中多酚的谱分析**

**研究背景**
薄荷属（*Mentha*）植物是重要的芳香和药用植物，广泛应用于食品、调味品、制药等行业。其精油由特化的盾状腺毛（peltate trichomes）合成和储存，主要成分为单萜和倍半萜。然而，除了挥发性成分，薄荷叶片中还含有大量非挥发性多酚类化合物（如酚酸和类黄酮），这些物质具有抗氧化、抗炎等药理活性。过去的研究多聚焦于全叶或叶肉组织中的多酚，而对腺毛中非挥发性成分的分布和合成知之甚少。已知花部腺毛（如罗勒）中存在苯丙烷类（phenylpropanoids）生物合成途径，但薄荷腺毛是否也能生物合成酚酸（如迷迭香酸）和糖基化类黄酮尚不清楚。因此，本研究旨在通过组织化学染色和分离腺毛的化学分析，明确薄荷腺毛中是否含有及合成多酚类化合物。

**研究内容与结论**
研究人员以薄荷品种‘Multimentha’（MM）为材料，采用组织化学染色法检测盾状和头状腺毛中的多酚，并通过改良的盖玻片磨擦加短暂浸提法（方法B）分离腺毛渗出物，利用超高效液相色谱-二极管阵列检测-质谱联用（UHPLC-DAD-MS）及离子淌度质谱（IMS-QTOF-MS）对非挥发性化合物进行定性和定量分析。结果表明：组织化学染色（氯化铁、重铬酸钾、DMACA）证实盾状和头状腺毛中均存在多酚和类黄酮；UPLC-MS在腺毛渗出物中共鉴定出17种非挥发性化合物，包括酚酸（如咖啡酰奎宁酸、迷迭香酸、丹酚酸A、B及丹酚酸C衍生物）、黄酮（如木犀草素-7-O-二葡萄糖苷酸、木犀草素-7-O-芸香糖苷、香叶木素芸香糖苷、芹菜素芸香糖苷）和黄烷酮（如圣草酚-7-O-芸香糖苷、橙皮素-7-O-芸香糖苷）。定量分析显示，丹酚酸A是两种提取方法中含量最高的化合物；方法B（磨擦+浸提）获得的总酚浓度约为方法A（仅磨擦）的10倍，表明浸提步骤可有效释放腺皮下腔中的多酚。该研究发表在《EUROPEAN FOOD RESEARCH AND TECHNOLOGY》上，其重要意义在于首次系统证明薄荷盾状腺毛不仅是挥发性萜类的合成位点，也是非挥发性多酚（如酚酸和类黄酮）的积累场所，拓展了对腺毛代谢功能的认知。

**主要关键技术方法**
1. **组织化学染色（Histochemical assay）**：使用氯化铁（ferric chloride）、重铬酸钾（potassium dichlorate）检测多酚，DMACA（1%对二甲氨基肉桂醛溶于1-丁醇与1.5 N硫酸）检测类黄酮。
2. **腺毛分离与多酚提取**：采用盖玻片磨擦叶表（abaxial surface）单独收集腺毛（方法A），或磨擦后短暂浸入70%水甲醇2秒以释放腺皮下腔渗出物（方法B），全叶提取（方法C）作为阳性对照。样品来源：德国波恩大学农作物科学与资源保护研究所（INRES）提供的‘Multimentha’植株，温室培养4周后取样。
3. **UHPLC-DAD-MS和LC-IMS-QTOF-MS分析**：使用HSS T3 C18色谱柱（2.1×150 mm，1.8 μm），流动相为0.1%甲酸水/乙腈梯度；MS采用负离子模式电喷雾电离（ESI），离子阱质谱（IT-MS）和离子淌度-四极杆-飞行时间质谱（IMS-QTOF-MS）进行定性和精确质量鉴定。

**研究结果**

*显微镜与组织化学分析*
数字显微镜观察表明薄荷叶背面（abaxial surface）富含盾状腺毛。氯化铁和重铬酸钾染色使盾状和头状腺毛呈棕色，DMACA染色呈蓝紫色，证实腺毛中存在多酚和类黄酮。

*挥发性化合物的鉴定*
通过HS-SPME-GC-TOF MS在叶片中共鉴定出10种单萜，主要成分为薄荷醇异构体B（35.52%）、(?)-薄荷酮（30.75%）和薄荷醇异构体A（6.36%），符合‘Multimentha’的薄荷醇途径特征。

*非挥发性化合物的鉴定*
从腺毛渗出物中鉴定出17种非挥发性化合物（见表2、3），包括5种酚酸（咖啡酰奎宁酸、迷迭香酸、丹酚酸A、丹酚酸B、丹酚酸C衍生物）及多种黄酮（木犀草素苷、香叶木素苷、芹菜素苷）和黄烷酮（圣草酚苷、橙皮素苷）。化合物通过标准品、UV光谱、MSⁿ碎片、精确质量和碰撞截面（CCS）值确认。

*定量分析*
方法B提取的总酚浓度（每100 g鲜叶约含数μg）显著高于方法A，但仅为全叶多酚含量的<1%。主要化合物为丹酚酸A，其次为迷迭香酸、丹酚酸B等。酚酸类在总酚中占比最高，方法A中黄烷酮比例较高，方法B中黄酮比例更高。

**讨论与结论**
研究表明，薄荷盾状腺毛不仅是萜类的合成位点，还能积累和可能合成多酚（包括迷迭香酸和糖基化类黄酮）。组织化学与质谱分析一致证实了多酚在腺毛中的存在。研究人员推测，浸提法（方法B）通过破坏腺皮下腔释放了更多渗出物，从而获得更高浓度。然而，由于多酚也可能存在于表皮细胞和叶肉细胞中，腺毛中的多酚仅占全叶总酚的一小部分。结论部分翻译如下：
**结论**：总之，盾状腺毛并非仅负责单萜和倍半萜的合成与积累。组织化学分析表明薄荷盾状腺毛中存在酚类化合物。应用浸提法（方法B）揭示，在已充分表征的精油成分之外，酚类物质也在盾状腺毛中生物合成并积累。这一结果佐证了近期对薄荷（*Mentha haplocalyx* Briq.）的研究——该研究通过激光显微切割技术证明盾状腺毛能积累非挥发性多酚和挥发性精油成分。需要进一步研究参与多酚生物合成的酶，以验证腺毛不仅是储存场所，也是酚酸和类黄酮的生物合成位点。已有研究表明，育种和光照处理可增加腺毛密度，因此类似方法可用于提高叶片中的酚浓度。