Vo&.42 No.1
Jan.2021
第42卷 第1期
2021年1月
质谱学报
Journa&ofChinese MassSpectrometrySociety
罗倩，瞿国润，吕霁烊，孙伟，张薇，祝新德，石建新
（上海交通大学生命科学与技术学院，上海200240）
摘要：荷叶表面蜡质成分及其分布方式是荷叶效应的化学基础°本研究建立了气相谱-质谱法检测荷
叶表面蜡质成分，完成了荷叶中蜡质结构以及同系物和同分异构体含量的测定。本方法共鉴定出18种 长链直链二醇和18种长链次级醇的同系物及同分异构体&种伯醇及脂肪酸和烷烃。分析发现，荷叶
蜡质成分中C27〜C35的长链直链二醇和C27〜C38的长链直链次级醇的同系物及同分异构体分别占 荷叶表面蜡质总量的71%和20% ；直链二醇同系物中C29二醇占87%，直链次级醇同系物中C29次级 二醇占86% °该研究可为荷叶蜡质的生物调控机制研究提供方向，也可为荷叶效应的应用研究提供技 术支持°
关键词：荷叶；蜡质；荷叶效应；二醇；次级醇；气相谱-质谱（GC-MS ）
中图分类号:O657. 63
文献标志码:A 文章编号：1004-2997（2021）01-0056-09doi ：10. 7538/zpxb. 2019. 0134
开放科学（资源服务）标识码（OSID ）:
Determination of Wax Components on Lotus Leaves by GC-MS
LUO Qian , QU Guo-run , LYU Ji-yang , SUN Wei ,
ZHANG Wei , ZHU Xin-de , SHI Jian-xin
(.School of Life Sciences and Biotechnology , Shanghai Jiao Tong University , Shanghai 200240, China )
Abstract : Lotus (6elumbonucifera) , a perennial aquatic herb has been cultivated for a
long time in China/or not only ornamental but also medicinal and edible purposes.One
unique/eatureo/lotuslea/istheLotusLea/E /ect (LLE )"whichischaracterizedbyits per/ectwaterblocking/unctionandsel-cleaning/unction.ItisknownthatLLEstems /romthespecialsur/acestructureo/thelotuslea/"while waxcompositionsandtheir depositionpa t ernsonthelotuslea/sur/ace/orm the chemical basis o/LLE.Thus "
studieselucidatingthechemicalbasiso/theLLEhasgreatpotential/ormultiplepracti-
calapplications.Nevertheless "previousstudiesrevealedwaxychemicalcompositionson
thesur/aceo/lotusleaves "buthardly mentioned the detailed detection methods "let alonethein-depthanalyseso/homologsandisomers.Inthisstudy "a methodo/gas
chromatography-massspectrometry (GC-MS ) wasestablished/orthedeterminationo/
收稿日期20191014#修回日期：2020-04-15
基金项目：国家自然科学基金面上项目（1971907）上海交通大学实验室创新研究课题（17SJ-16）资助
作者简介：罗 倩（1968—），女（汉族），吉林延吉人，高级实验师，从事生物学研究° E-mail ： qluo@sjtu. edu. cn
通信作者：石建新（1966—），男（汉族），江苏如皋人，副研究员，从事生化与分子生物学研究。E-mail : jianxin. shi@sjtu. edu. cn
第1期罗倩等：气相谱-质谱联用法测定荷叶表面蜡质成分57
wax components on lotus leaf surface,which was approved to be effective in the identification of the structure and contents of various wax molecules,homologues and isomers oflotusleafsurface.Intotal"18homologuesand2somerseachoflong-cha2nstra2ght-chain diols and long-chain secondary alcohols,6primary alcohols,and several fatty acids and alkanes were identified in the extract of lotus leaf surface.Among them,the homologuesandisomersofC27-C35long-chains9raigh9-chaindiolsand C27-C38long-chain straight-chain secondary alcohols accounted for71%and20%of the t
otal wax contents,respectively,while C29diols accounted for87%of the total long-chain straight-chain diols and C29secondary alcohols accounted for86%of long-chain straight-chainsecondaryalcohols respectively.Altogether theresultsprovidenotonly afuturestudydirectiononregulatorymechanismsoflotusleafwax butalsoatechnical supportforthepotentialapplicationofLLEsuchasinhydrophobic bionicandtextile materials.
Key words:lotus leaf；cuticular wax；lotus effect；alkanediol；secondary alcohol；gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)
原生种荷花(6elumbonucifera)在中国有着悠久的栽培历史。荷花是莲科(N e lmb o n o e)莲属CNelumbo)多年生水生宿根草本植物，不仅有独特的观赏功能，还具有药用和食用价值。
荷叶正面拥有阻水功能和表面自清洁功能，称为荷叶效应+12］-该功能源于荷叶表面的特殊结构、蜡质成分及其分布。荷叶的气孔位于叶片的正面，其周边表面是由微米到纳米级的乳突状小丘铺成，上面覆盖有管状的蜡质成分。这些管状结构是直链二醇(diols)和直链次级醇(secondary alcohol)因其结构特点发生弯折围拢而成的［24］。该密集结构造就了荷叶独特的阻水功能，形成了荷叶效应。
蜡质是覆盖在植物表面最外层的一层脂类保护物质，主要由长链脂肪酸、烷烃、醛、酮、长链脂肪醇(伯醇)、次级醇、长链双醇等成分组成。植物叶片表面蜡质的组成及含量因植物种类而异，而不同的蜡质组
合构成了植物叶片丰富多样的表面形态和性质，荷叶效应就是其中的典型代表。一直以来，荷叶效应的研究是材料、纺织、防腐甚至军事等领域的关注点。有研究者提取荷叶表面蜡质成分进行自组装，开发新型疏水材料还有学者模仿荷叶表面张力特性进行仿生材料研究［67］-因此，更好地了解荷叶蜡质化学成分组成能够为这些研究提供理论依据和基础数据。国外对荷叶效应的早期研究涉及到荷叶表面的细胞结构及覆盖其上的蜡质类型和分布+34。这些研究对荷叶表面蜡质化学成分进行了描述，但是均未对其检测方法，尤其是鉴定方法进行说明，且对同系物和同分异构体的分析不够深入。
本实验拟采用气相谱-质谱法检测荷叶表面蜡质成分，结合成分鉴定手段对蜡质成分中的同系物和同分异构体及其相对百分含量进行测定和比较，以期为荷叶生长发育相关机理研究和荷叶效应的应用研究提供方法支持。
1实验部分
1.1主要仪器与试剂
TSQ8000气相谱-质谱联用仪(GC-MS)，GC-Orbitrap TM高分辨气相谱-质谱联用仪(GC-HRMS)：美国Thermo Fisher公司产品。
正构烷烃标准品混合液(C7〜C40)，内标物正二十四烷烃(C24ALK)，衍生化试剂BSTFA (bis-'N,N-(trime
thylsilyl)trifluoroacetamide)，吡啶(Pyridine)：美国Sigma公司产品；氯仿(谱纯)：美国Tedia公司产品。
实验使用的器皿和移液器等均为玻璃制品，使用前需用氯仿冲洗。
1.2标准品制备
准确称取一定量的C24ALK标准品于容量瓶中，用氯仿溶解并配制成浓度为0.2g/L
58质谱学报 第42卷
的标准品母液，密封后置于4 °C 冰箱保存。1.3实际样品处理
新鲜成熟荷叶采摘自上海交通大学捭阖塘
中，每次摘取3片荷叶。剪取每片荷叶的中间 部分(2 cmX2 cm)，每个叶片取5个样品，分别
置于5个玻璃瓶内用于分析。加入2 mL 氯 仿、50 "L 内标，提取1 min，再重复提取1次，
收集2次的提取液至玻璃反应瓶中，使用氮吹 仪将其吹干至100 "L，加入20 "L 毗啶、20 "L
BSTFA ，密封后于70 C 衍生40 min 。反应结
束后，将降至常温的反应液转移至GC 样品瓶, 准备上样。1.4仪器条件
仪器的实验条件参考文献，具体条件为:
DB-5ms 毛细管气相谱柱(30 mX 0. 25 mmX
0.25 "m)；脉冲不分流进样，压力275.8 kPa ,
保持0. 7 min ； Agilent 分流衬管；进样体积
1 "L ；进样口温度300 C ；炉温箱起始温度 50 C ，保持 1 min，以40 C/min 升温至 200 C ,
保持1 min ，以3 C /min 升温至300 C ，保持
15 min ；传输线温度300 C ；离子源温度300 C ； EI 电离能70 eV ；全扫描模式，质量扫描范围
m /z 50〜650。
1.5高分辨气相谱-质谱参数
采用与1.4节相同的气相谱采集条件和
离子源条件，分辨率60 000 FWHM ；质量扫描
范 围 m /z 5)〜65)。
2结果与讨论
2.1蜡质成分的鉴定
荷叶蜡质成分的总离子流图示于图1。其
主要成分是直链伯醇(primary alcohol, 1-ol) A 直链次级醇(secondary alcohol , sec-ol)和直链
二醇(alkanediol, diol)，此外，还有直链脂肪酸
(fatty acid , FA )、直链烷烃(alkane , ALK )等,
详情列于表1。该检测结果与文献［34］报道的 荷叶蜡质组分基本一致。
蜡质成分的鉴定包括可能的结构组成、碳
链长度和羟基功能团位置等。基于GC-MS 联 用检测到的离子峰和特征离子碎片，以及二醇
和次级醇的质谱碎裂规律，结合相关文献3门, 鉴定得到GC-HRMS 对碎片精确质量数的验
证(结构精确质量偏差在1 ppm 以内)，结果示 于图2。
2・1・1直链伯醇同系物系列 硅烷化后的长 碳链伯醇同系物共同的特征是含有m/z 57、
71、73、85、103和M-15系列碎片(M 是指硅烷
化后的产物分子质量,5为失去CH 3 )0其中
m/z 73是硅烷化特征碎片m / 103碎片丰度较
显著，示于图2a 。
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m 图1荷叶表面蜡质成分的总离子流谱图
Fig. 1 Total ion chromatogram of wax components on lotus leaf surface
第1期 罗倩等：气相谱-质谱联用法测定荷叶表面蜡质成分59
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质谱学报 第42
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