植物挥发性有机化合物在环境信息交流中的作用研究进展

植物挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds, BVOCs)是参与植物生长发育的重要次生代谢产物,在抵御生物和非生物胁迫方面具有重要作用。但是由于种类多样和合成复杂,目前人们对BVOCs的认知往往集中在基础生理水平研究,缺乏对其在环境信息交流中作用的宏观概括。基于此,本文从BVOCs信息交流功能的角度,简要概述了BVOCs在植物内部、外部(植物-植物、植物-食草动物、植物-病原体、植物-授粉者)的生物信息交流及其感知机制的研究现状,并对其今后的研究方向进行了展望,提出要将实验环境从室内转向田间、深入研究BVOCs感知系统、利用分子生物学技术手段定向进化使BVOCs相关基因选择性表达,旨在为BVOCs的信息交流功能探索、植物释放和接收BVOCs的感知系统研究以及BVOCs在农业生产上的应用提供科学依据。

城市植物挥发性有机化合物排放与臭氧相互作用及其机制

近地面臭氧(O_(3))已成为继PM_(2.5)后影响我国空气质量的一种重要二次污染物。随着氮氧化物浓度的持续下降和气候变暖的加剧,城市O_(3)的形成对挥发性有机化合物的浓度更加敏感。近年来城市绿色空间显著增长,植物源挥发性有机化合物(BVOCs)排放和浓度逐年增加。针对BVOCs与近地面O_(3)之间复杂的交互作用,从植物BVOCs的特性与作用出发,综述了不同因素尤其是O_(3)浓度增加对树木生理状态及BVOCs排放速率的影响,定量分析了已有研究中O_(3)对不同植物异戊二烯和单萜烯排放速率的影响,以及BVOCs对O_(3)形成的贡献,总结了BVOCs与O_(3)相互作用研究领域存在的不足。未来亟需加强的研究包括:(1)城市树种BVOCs排放因子的实测,建立物种的排放速率数据库,优化模型参数,提升精细尺度BVOCs排放量估算模型精度;(2)多种环境因子,比如污染物浓度、温湿度等对城市植物BVOCs排放的交互作用和综合影响的研究;(3)植物BVOCs对O_(3)形成贡献的定量研究,及其对植物抗污染能力的影响,为城市建设中的树种选择及减轻城市O_(3)污染提供理论依据和借鉴。

大气二氧化碳和臭氧浓度升高对植物挥发性有机化合物排放影响的研究进展

对流层大气中CO2和O3浓度变化可对植物挥发性有机化合物(VOCs)的排放产生一定影响,而植物VOCs具有很高的化学活性,可影响低层大气的化学组成,促进光化学污染的形成,对温室效应和全球变化具有潜在的影响.文中总结了大气CO2和O3浓度单独及复合作用对植物VOCs排放规律的影响,并对今后植物VOCs排放规律及多重环境胁迫下城市树木VOCs释放机制的研究进行了展望.

中国植物挥发性有机化合物排放估算研究进展

植物挥发性有机化合物(BVOCs)因其排放量大、化学活性高,对大气环境质量、气候变化以及碳循环等方面均影响很大。主要从中国BVOCs的来源、组成、合成和排放机制,不同树种BVOCs排放速率,不同尺度BVOCs排放量的估算等方面对国内外相关研究进行了评述,并展望了BVOCs排放估算在今后的发展,以期在大气污染防治角度对植物的合理选择和配置提供一定的参考依据。

植物挥发性有机化合物在农业病害防控中的潜能与应用

植物病害对全球粮食安全造成严重威胁,而病原物对杀菌剂日益严重的抗药性问题和杀菌剂施用导致的环境暴露风险极大限制了传统杀菌剂的开发。植物释放大量挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)到大气中作为植物与周围环境交流互动的信号分子。植物VOCs可以保护自身免受食草动物的侵害,或吸引传粉者和种子传播者,它们还能够直接抑制病原菌的生长或者激活植物的防御系统。本文综述了植物VOCs在生物合成、收集分析、诱导释放、对病原微生物的活性和诱导植物免疫反应等方面的研究进展;总结了典型绿叶挥发物反-2-己烯醛的抑菌和抗性诱导机理;归纳和展望了植物VOCs在田间应用的局限性和今后的研究方向,可为该类化合物在可持续病害防控中的应用提供帮助。

5种绿篱植物挥发性有机化合物成分分析

为了探讨不同植物释放挥发性有机物(VOCs)组分和含量的差异,采用动态顶空采集法和热脱附-气相色谱-质谱(TDS-GC-MS)联用技术,分析了近自然状态下杭州地区常用绿篱植物金叶女贞Ligustrum quihoui var.aureaphylla,红花木Loropetalum chinese var.rubrum,瓜子黄杨Buxus sinica,龟甲冬青Ilex crenata‘Convexa’和无刺枸骨Iles cor-nuta var.fortunei释放VOCs的种类和相对含量。结果表明:瓜子黄杨释放的VOCs主要有乙酸-3-己烯酯(相对含量为27.10%),芳樟醇(19.70%),2-辛烯(7.20%);红花木释放的挥发性物质主要有乙酸-3-己烯酯(26.10%),α-蒎烯(6.70%),苯甲醛(6.50%);金叶女贞主要有乙酸-3-己烯酯(16.30%),苯甲醛(8.30%),壬醛(5.50%)和对甲基苯乙烯(5.10%);无刺枸骨主要有β-蒎烯(12.10%),癸醛(9.50%),2-壬烯醇(7.40%),月桂烯(7.20%),苎烯(6.50%),2-辛烯(6.10%)和6-甲基-5-庚烯-2-酮(6.01%);龟甲冬青主要有癸醛(21.60%),壬醛(13.60%),己内酰胺(6.80%)和苯甲醛(5.60%)。

陆地生态系统植物挥发性有机化合物的排放及其生态学功能研究进展

综述了国内外生物源挥发性有机化合物(Biologicalvolatileorganiccompounds ,BVOCs)研究现状及未来的研究方向,侧重介绍了陆地生态系统中植物排放BVOCs的种类、生物学功能及其对大气化学过程的影响。BVOCs按其化学结构以及在大气中的滞留时间可以分为4类:异戊二烯、单萜、其它活性BVOCs和其它次活性BVOCs。不同的植物类群排放不同的BVOCs种类并具有不同的排放特性,环境条件对植物不同BVOCs的排放影响也不同。BVOCs作为有机物质被排放到体外,从植物能量代谢的角度来讲要消耗一部分植物光合作用产物从而降低植物的生产力,因此推测植物排放BVOCs具有一定的生理学或者生态学的功能。其中比较成熟的假说是抗热胁迫假说,其次是抗氧化假说,也有一些其它假说例如促氮同化假说等。但这些假说都还缺乏直接的有力证据,有待更多的研究来支持。BVOCs被排放到大气中对大气化学过程的影响更是科学家关注的问题,BVOCs对大气的影响一方面是在大气对流层中促进臭氧(O3 )的形成,造成环境污染,另一方面BVOCs通过对大气中的OH自由基和臭氧等氧化物浓度的调整而影响到大气中甲烷等温室气体的平衡,对大气温室效应具有间接的贡献。我国在BVOCs的研究上也做了大量的工作,包括分析鉴定了一些植物排放的BVOCs。

植物挥发性有机化合物研究方法进展

植物产生的挥发性有机化合物在调节植物与周围环境间的信息交流中起着重要作用,是生态系统中重要的化学信号物质。植物挥发性有机化合物在植物间的化学通讯、植物化感作用,植食性昆虫的寄主选择及天敌对植食性昆虫的定位等生态过程中发挥着重要的作用,是植物和昆虫长期协同进化、互相适应的结果。文章主要介绍植物挥发性有机化合物的收集方法——固相微萃取法和固体吸附法的原理、方法和应用注意事项等,比较了不同收集方法的优缺点。同时介绍了植物挥发性有机物化合物常用的气相色谱或气相色谱-质谱联用分析测定方法及植物挥发性有机化合物对昆虫和天敌行为的影响等,并在此基础上展望了今后植物挥发性有机化合物研究方法方向,为下一步开展植物挥发性有机化合物研究方法提供参考依据。

植物挥发性有机化合物的研究进展

植物在生长发育过程中释放大量的挥发性有机化合物(Volatileorganiccompounds,VOCs),这类物质为亲脂性小分子化合物。VOCs参与植物信号交流、授粉、生物与非生物胁迫应答等过程;作为植物芳香形成的重要原因,VOCs还影响植物果实及植物加工产品的风味和品质。文章归纳总结了VOCs的合成途径分类、合成部位、催化特征和影响其合成的因素(遗传背景差异、不同的生长阶段和部位及外界环境因素),VOCs参与植物应对逆境胁迫中的作用和机制(直接防御、间接防御和提高植物应对胁迫能力)以及基因调控手段(导入外源基因、提高自身基因的表达量和抑制内源基因的表达),指出目前基因调控存在目的产物不稳定和效果不确定的问题。提出今后应加强减少非必需VOCs的合成、深入探讨VOCs与其他次级代谢产物相互影响的机制和重视合成后修饰对VOCs的影响等基础理论研究,以及VOCs改变对农产品品质的影响和有效利用VOCs提高植物应对胁迫能力的农业用途趋势研究,为深入研究VOCs及其应用提供理论参考。

不同肉酱比鹿肉酱中关键挥发性有机化合物的判别分析

目的探究不同肉酱比对鹿肉酱中挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)影响的差异性,并筛选不同肉酱比的关键性VOCs。方法利用电子鼻结合气相色谱-离子迁移谱法(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)检测不同肉酱比加工的鹿肉酱样品中的香气类别及VOCs成分,通过计算偏最小二乘法判别(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)和正交-偏最小二乘法判别(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)分析变量重要性因子(variable important for the projection,VIP),筛选可区分不同肉酱比的鹿肉酱样品中差异性影响最关键的变量敏感物质及VOCs(VIP>1)。结果电子鼻传感器S3、S7、S9和S10对应的氨类、芳香族、硫化物和萜烯类、芳香族、硫化氢类、烷烃类等敏感物质是不同肉酱比的鹿肉酱样品中最关键的挥发类特征性气味;利用GC-IMS共检测出82种主要VOCs,筛选出33种关键差异性特征VOCs(VIP>1),与电子鼻的关键特征性香气检测结果一致。结论基于电子鼻和GC-IMS的主要特征香气标志物的聚类分析能够有效、全面、客观地对不同肉酱比的鹿肉酱中关键挥发性性气味和VOCs进行区分和评价。

GC-MS/MS测定中药中13个挥发性有机化合物

目的:建立一种测定经大孔树脂制备提取的中药中正己烷、苯、1,2-二氯乙烷、甲基丙烯酸甲酯、甲苯、氯苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯、1,2-二乙苯、二乙烯苯、萘13个挥发性有机化合物的通用方法。方法:采用气相色谱-质谱法测定供试品中13个挥发性有机化合物,以多反应监测模式采集数据。结果:对1批三七总皂苷、2批蒺藜皂苷提取物、2批银杏叶提取物、2批到手香提取物、2批到手香糖足愈合膏、1批益心酮片,合计10批样品进行测定。其中检出部分挥发性有机化合物,检测指标合格,安全风险较低。结论:建立的方法便捷、准确度高、灵敏度强,可用于经大孔树脂提取制备的中药提取物或制剂中挥发性有机化合物残留量的快速筛查和检测,可为中药质量安全监管提供参考。

挥发性有机化合物对桃果实采后褐腐病控制及感官品质的影响

桃果实在采后贮藏物流过程中易受到果生链核盘菌(Monilinia fructicola)的侵染,导致褐腐病发生和果实品质劣变,有关的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)对褐腐病的调控效果尚不清楚。本研究分析了成熟桃果实中主要VOCs对果生链核盘菌的抑菌效果,结果表明,香芹酚、反-2-己烯醛等12种VOCs可以显著抑制病原菌在培养基上的生长。进一步开展上述12种VOCs对桃果实采后褐腐病的调控效应研究,结果表明,采用VOCs熏蒸处理可以有效抑制果生链核盘菌的生长,延缓褐腐病发生,其中挥发性醛类物质对果实品质的保持效果较好。采用25μL/L反-2-己烯醛熏蒸处理可以显著抑制果生链核盘菌生长,减轻褐腐病症状,同时不影响果实外观、乙烯释放速率、硬度、总可溶性固形物含量和感官品质指标,有效维持桃果实在采后贮藏过程中的商品性。综上所述,反-2-己烯醛具有开发为植物源抑菌剂的潜力,可为桃果实供应链提供品质保障。

生长期施用GA_(4+7)对黄冠梨贮藏过程中挥发性有机化合物的变化影响

为了研究生长期赤霉素4+7(GA_(4+7))的施用对梨果贮藏期香气品质的影响,采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合全二维气相色谱/飞行时间质谱(GC×GC/TOFMS)进行分析。经分析发现在对照组和GA_(4+7)处理组中均检测到酯、烯烃、醇、醛、酮、烷烃、芳烃和硫化物8大类挥发性物质,其中,酯类、醇类、醛类和烯烃是主要的挥发性香气成分。在贮藏当天,GA_(4+7)处理组的挥发性物质总质量浓度和数量最高,是对照组的1.72倍,然而在贮藏50 d后,GA_(4+7)处理组中挥发性物质的质量浓度和数量便迅速下降。此外,主成分分析和热图分析表明,贮藏过程中GA_(4+7)处理组与对照组之间的香气变化有显著差异。进一步的香韵分析表明,GA_(4+7)处理可以增加果实贮藏当天的果味香型质量分数占比,但会降低贮藏期梨果的果味香型。上述研究全面阐明了在生长期施用GA_(4+7)对梨果实贮藏期间挥发性成分的影响,为梨贮藏期的确定和生产管理提供了重要的理论支持。

气相色谱法技术测定内墙涂料中挥发性有机化合物(VOC)含量的研究

本文一是研究用气相色谱法技术测定内墙涂料中挥发性有机化合物(VOC)的方法,将气相色谱仪的仪器参数进行优化处理,使色谱仪的稳定性、灵敏度和分离效果处于最佳分析状态,使用Rtx-VGC色谱柱,运用升温程序有效地分离出24种有机化合物和内标物,对其定性鉴定和计算相对校正因子,通过内标定量法准确测定各种化合物的浓度,并对检测结果进行加标回收验证,验证该方法可靠准确和适用;二是以上述气相色谱法对市场上流通的12种内墙涂料的挥发性有机化合物含量进行测试,主要从样品制备及前处理、数据处理及计算公式的理解等方面进行总结。

啤酒花挥发性有机化合物及感官特征分析

为明确不同品种啤酒花挥发性有机化合物(VOCs)及感官特征差异,采用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectroscopy,GC-IMS)、气相色谱-质谱(gas chromatography mass spectrometry,GCMS)及定量描述分析(quantitative description analysis,QDA)对德国马革努门(Magnum)、美国芭乐西(Palisade)、捷克萨兹(Saaz)及德国赫斯布鲁克(Hersbrucker)四种不同品种啤酒花进行挥发性有机化合物(VOCs)及感官特征分析。结果显示,啤酒花具有柑橘类水果香、非柑橘类水果香、木质香、花香、草本、辛辣及生青味的香气属性,且不同品种啤酒花感官特征存在差异。GC-IMS共解析出79种VOCs,包括萜类、醇类、酯类、醛类及酮类等化合物。GC-MS共解析出140种VOCs,包括萜类、醇类、酮类、酯类、酸类、醛类等化合物,其中萜类和酯类化合物为啤酒花中含量最高的化合物种类。对不同品种啤酒花VOCs进行主成分分析(principal component analysis,PCA),有效鉴别出啤酒花品种之间差异性。该研究为啤酒花挥发性有机化合物(VOCs)及感官特征差异分析提供了参考方法,并为啤酒花在啤酒中的精准应用提供了理论支持。

四种鱼感官品质、营养成分及挥发性有机化合物分析

为探究市售鱼鳔感官品质、营养成分及挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)的差异,本试验以鮰鱼、鲟鱼、大宗淡水鱼、黄鱼的鱼鳔干制品为研究对象,采用氨基酸自动分析仪、气相色谱-离子迁移谱(Gas chromatography-ion mobility spectroscopy,GC-IMS)和电感耦合等离子体质谱仪(Inductively coupled plasma source mass spectrometer,ICP-MS)等测定了四种市售鱼鳔的色泽(L*、a*、b*)、营养成分(水分、灰分、蛋白质、脂肪、矿物质和胶原含量)、氨基酸和VOCs组成。结果显示:鲟鱼鱼鳔的L*值最高,鮰鱼最低;鮰鱼鱼鳔的a*值最高,大宗淡水鱼最低,四种鱼鳔的b*值无显著差异;蒸煮后鮰鱼鱼鳔的形态保持最好,富有弹性;大宗淡水鱼鱼鳔的水分含量、鮰鱼鱼鳔的灰分和脂肪含量最高,分别为17.70%、0.86%和0.60%;四种鱼鳔的蛋白质含量为86.79%~88.65%,差异不显著;黄鱼鱼鳔的钙、铁、锌含量显著高于其他三种鱼鳔;鮰鱼鱼鳔具有最高的胶原蛋白含量(0.62 g/g);谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸和精氨酸为四种鱼鳔的优势氨基酸;四种鱼鳔中VOCs主要以酯类、醛类和醇类为主,其中大宗淡水鱼鱼鳔具有更高浓度的VOCs。结果表明:鱼鳔是一种高营养水产食品,不同来源鱼鳔的感官品质、营养成分和VOCs具有明显差异;四种鱼鳔的特性分析将为市场选择和深加工提供科学指导。

大果榕不同花期释放挥发性有机化合物的特点

榕属(Ficus)植物具有独特的隐头花序结构,雌花开放时将释放出特定的挥发性有机化合物(VOCs),吸引专一的传粉榕小蜂为其传粉;特定的化学信号对于榕小蜂寻找、准确定位和进入雌花期隐头花序起关键性作用,然而雌花期吸引榕小蜂传粉的信号物质仍然不清楚。本研究选择雌雄异株的大果榕(Ficus auriculata),使用顶空固相微萃法提取隐头花序雌花前期、雌花期和间花期释放的VOCs,通过气相色谱质谱仪(GC-MS)分析,使用峰面积归一法计算相对含量。结果显示,3个花期共鉴定出化合物62种,其中雌花前期有33种,以单萜类为主;雌花期释放56种,以倍半萜类为主;间花期有31种,以脂肪酸衍生物为主。经主成分分析,3个花期释放的VOCs组成明显不同,表明大果榕雌花期及其传粉前后的挥发性成分组成发生了变化,进一步比较发现,雌花期变化最为显著的成分是倍半帖香根草酮类似物,其含量在雌花期最高,可能是雌花期吸引其传粉榕小蜂的活性化合物。研究结果将为深入研究榕-蜂化学通讯及互作机制提供科学依据。

顶空/气相色谱-质谱联用法测定塑胶跑道面层中46种挥发性有机化合物

建立了测定塑胶跑道面层中46种挥发性有机化合物(VOCs)的顶空/气相色谱-质谱联用(HS/GC-MS)法。样品剪碎后加入三乙酸甘油酯,顶空进样,目标物经DB-624UI毛细管色谱柱分离后,在电子轰击源(EI)下进行选择离子扫描(SIM)定性分析,外标法定量。分别对色谱柱、升温程序、顶空参数和分散溶剂进行了优化。结果表明,在最优条件下,46种VOCs在各自质量浓度范围内线性关系良好,相关系数(r^(2))均大于0.995,方法检出限(LOD)和定量下限(LOQ)分别为0.05~0.60μg/g和0.10~1.20μg/g,在3个不同加标水平下的平均加标回收率为82.9%~114%,相对标准偏差(RSD,n=6)为1.1%~5.6%。该方法前处理简单、检出限低、准确度高,满足塑胶跑道面层中VOCs快速定性定量分析的要求。

低挥发性有机化合物抗氧剂

据“European Rubber Journal”网站2023年12月22日报道,德国BASF公司日前推出了用于多元醇和聚氨酯泡沫的低挥发性有机化合物抗氧剂Irgastab PUR71,其配方中不含芳香胺,有效解决了传统抗烧焦添加剂的局限性,有助于改善环境及保障人体健康和安全,还可满足行业内日益严苛的物质分类和可持续监管要求。

南方某市公租房室内挥发性有机化合物的污染特征及健康风险研究

为了解新装修公租房室内空气中的污染特征及评估其环境健康风险,本研究对南方某市公租房室内挥发性有机化合物(VOCs)的多组分化学物质(33项指标)进行了分析,在此基础上筛选出检出频繁、毒性较高、含量较高的典型VOCs,并讨论了其在不同功能区域、不同楼层、不同装修时间的污染特征,最后,对典型VOCs的致癌和非致癌风险进行评估。结果表明,筛选得到5种典型有毒有害化学物质,分别是苯、乙苯、间,对-二甲苯、1,1,2,2-四氯乙烷、甲醛;公租房装修程度越低、楼层升高、装修时间延长,污染物浓度越来越低;不同年龄人群的致癌风险评估可知,1,1,2,2-四氯乙烷、甲醛的致癌风险均超过1×10^(-6),该风险值不可忽略,且年龄越小、致癌风险越大;非致癌风险评估可知,苯、乙苯、间,对-二甲苯、甲醛的非致癌风险分别为3.3×10^(-3)、9.8×10^(-4)、4.7×10^(-4)、1.99,即甲醛存在非致癌健康风险。