Bestimmung von flüchtigen Bestandteilen in verschiedenen Arten von Paulownia-Blüten mittels kombinierter HS-SPME- und GC-MS-Technologie
Paulownia ist ein Sammelbegriff für Pflanzen aus der Familie der Scrophulariaceae, die zur Gattung der Paulownia gehören. Derzeit gibt es 11 Arten, 2 Sorten und 6 Formen, die in 24 Provinzen, Gemeinden und autonomen Regionen natürlich verbreitet sind. Als wichtige schnell wachsende Holzbaumart aus China hat sie eine lange Geschichte des Anbaus und der Nutzung. Zu den wichtigsten Anbaumethoden gehören schnell wachsende und ertragreiche Wälder, Schutzwälder für landwirtschaftliche Flächen, Baumpflanzungen auf allen Seiten und Landschaftsbau. Aufgrund ihres gut entwickelten Wurzelsystems, ihrer Toleranz gegenüber Unfruchtbarkeit und ihrer hohen Anpassungsfähigkeit kann die Paulownie Schwermetalle in ihren Blättern, Stämmen und Wurzeln absorbieren. Daher hat sie auch in ökologischen Bereichen wie der ökologischen Wiederherstellung und Aufforstung an schwierigen Standorten Aufmerksamkeit erregt. Paulownia-Blüten, -Blätter, -Früchte, -Wurzeln und -Rinde können als Medizin verwendet werden und haben eine gute therapeutische Wirkung bei Infektionen der oberen Atemwege, Bronchitis, Mumps und anderen Krankheiten. Die Erforschung ihrer chemischen Zusammensetzung sowie ihrer biologischen und pharmakologischen Aktivitäten hat sich allmählich zu einem wichtigen Thema entwickelt. Im Rahmen früherer Forschungen wurden über 130 Bestandteile aus Paulownia-Pflanzen isoliert und die biologische Aktivität einiger Verbindungen nachgewiesen. In den Blüten der Paulownia elongata wurden fünf Verbindungen, Rutin, Apigenin, Luteolin, Ursolsäure und Kaempferol, identifiziert, die den Blutdruck senken, die Blutgefäße erweichen und die Vermehrung von Tumorzellen hemmen. Der Methanolextrakt aus Paulownia-Blüten hat eine gewisse therapeutische Wirkung auf die durch das Enterovirus EV71 verursachte Hand-, Fuß- und Mundkrankheit. Der Ethanolextrakt hat eine starke hemmende Wirkung gegen gängige Lebensmittelkonservierungsmittel wie Aspergillus niger, Aspergillus oryzae und Staphylococcus aureus. Neben der medizinischen Verwendung hat die Paulownie einen starken blumigen Duft und ist reich an natürlichen Aromastoffen. Sie kann weiterhin als rein natürlicher Zusatzstoff in Lebensmitteln, Getränken und chemischen Produkten des täglichen Bedarfs verwendet werden.
Die Ressourcen an Paulownia-Blüten sind in unserem Land sehr reichhaltig. Im Vergleich zu anderen Geweben und Organen der Paulownie sind sie leichter zu ernten und haben weniger Einfluss auf das Ernährungswachstum des Baumes nach der Ernte, was sie für Forschung und Entwicklung wertvoller macht. Derzeit gibt es Berichte über die flüchtigen Bestandteile von Paulownia-Blüten. Zhang et al. identifizierten 67 flüchtige Verbindungen aus Lankao Paulownia, darunter Olefine (41.54%), Alkohole (23.92%) und Ester (14.82%); Zheng et al. identifizierten 58 Verbindungen, darunter Anisen (25.83%), 3-Octanon (14.08%) und p-Methylanisol (12.06%) aus Paulownia tomentosa; Wang et al. extrahierten durch Wasserdampfdestillation das ätherische Öl der Paulownia-Blüten und identifizierten seine chemische Zusammensetzung mit Hilfe der GC-MS-Technologie. Es wurden insgesamt 69 Komponenten gewonnen, wobei die Hauptkomponenten Benzylalkohol (13,276%), 1,2,4-Trimethoxybenzol (8,342%) und Tricosan (3,682%) waren.
Bei den bisherigen Forschungen und Versuchsmaterialien handelte es sich jedoch ausschließlich um einzelne Paulownia-Arten, ohne dass die wichtigsten Paulownia-Sorten einbezogen und die Unterschiede zwischen den verschiedenen Arten analysiert wurden. Die Extraktionsmethoden für die flüchtigen Bestandteile waren ebenfalls uneinheitlich, und eine systematische Bewertung der flüchtigen Bestandteile von Paulownia-Blüten wurde noch nicht durchgeführt. Aus diesem Grund wurden in dieser Studie fünf Haupt-Paulownia-Arten ausgewählt, die am gleichen Standort angebaut werden, und die kombinierte Headspace-Festphasen-Mikroextraktionstechnologie (HS-SPME) und Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) verwendet, um die flüchtigen Bestandteile und ihre relativen Gehalte in den Blüten der Paulownia zu bestimmen und systematisch zu analysieren, wodurch eine Referenz für die genaue Bewertung und effiziente Nutzung der flüchtigen Bestandteile in den verschiedenen Paulownia-Arten geschaffen wird.

Die Headspace-Festphasen-Mikroextraktionstechnologie zur Extraktion flüchtiger Substanzen ist einfach, schnell und effizient, mit minimalem Probenverbrauch und Verlust flüchtiger Substanzen, und erfordert keine Vorbehandlung durch Lösungsmittelextraktion. Sie wird in großem Umfang bei Pflanzen wie Gemüse, Obst und in der traditionellen chinesischen Medizin eingesetzt. In dieser Studie wurden die Headspace-Festphasen-Mikroextraktion und die Gaschromatographie-Massenspektrometrie zur Identifizierung von 45 flüchtigen Verbindungen aus fünf verschiedenen Arten von Paulownia-Blüten verwendet, die hauptsächlich in der Produktion angebaut werden. Darunter wurden 24, 17, 27, 23 und 19 flüchtige Verbindungen aus weißblütiger Paulownie, Lankao-Paulownie, Catalpa-blättriger Paulownie, Mao-Paulownie bzw. weißblütiger Paulownie-Naturhybride identifiziert. Darüber hinaus wurden aus den Blüten der Naturhybriden von Catalpa Leaved Paulownia und White Flowered Paulownia als erste flüchtige Verbindungen extrahiert. Dieses Ergebnis kann als Referenz für die genaue Bewertung und Entwicklung verschiedener Arten von Paulownia-Blüten dienen. Die Naturhybride der weißblütigen Paulownie weist keine einzigartigen flüchtigen Substanzen auf, was möglicherweise mit ihren Hybrideigenschaften zusammenhängt. Li et al. extrahierten 8 Verbindungen aus weißblütigen Paulownia-Blüten, die in Lanzhou gesammelt wurden und keine gemeinsamen Komponenten mit den weißblütigen Paulownia-Blüten aus Sanming City, Provinz Fujian, in diesem Experiment aufwiesen; Zhang et al. verwendeten drei verschiedene Extraktionsmethoden, um insgesamt 10 flüchtige Verbindungen aus den Blüten von Paulownia grandiflorum zu extrahieren. Darunter waren 2 Verbindungen (1-Octen-3-ol, p-Dimethoxybenzol), die mit den Ergebnissen dieser Studie übereinstimmten und hohe Gehalte aufwiesen; Zheng et al. verwendeten Festphasenmikroextraktion und Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Technologie, um 58 Verbindungen aus den Blüten von Paulownia-Bäumen zu extrahieren, die 7 Komponenten mit den Paulownia-Bäumen in diesem Experiment gemeinsam hatten, darunter hauptsächlich 2 Terpene, 2 Alkohole, 2 Ester und 1 Benzol. Obwohl es sich bei den in der oben genannten Studie verwendeten Versuchsmaterialien um dieselbe Art von Paulownia handelte, waren die extrahierten flüchtigen Substanzen nicht ganz identisch. Es wird vermutet, dass dies hauptsächlich auf unterschiedliche Extraktionsmethoden und Versuchsbedingungen zurückzuführen ist. Obwohl es sich um dieselbe Art von Paulownia handelt, gehören sie zu verschiedenen Sorten und Varianten, und der Sammelort ist unterschiedlich.
Phyton, das ein krautiges und holziges Aroma hat, ist ein charakteristischer flüchtiger Bestandteil des Ziegeltees aus Eucommia ulmoides-Blättern. Die terpenoide Substanz, Orangenblütentertiäralkohol, hat ein blumiges und baumartiges Aroma, das an Rosen und Äpfel erinnert. Cinnamomum camphora und β-Veilchenketon sind wichtige Aromabestandteile von Osmanthus, und Farnesol trägt ebenfalls zum Aroma vieler aromatischer Pflanzen bei. Die oben genannten fünf Komponenten sind wichtige Aromastoffe der Paulownia-Blüten. Es wird vermutet, dass die Unterschiede in der Zusammensetzung und im relativen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen die Hauptgründe für die unterschiedlichen Aromen der verschiedenen Paulownia-Arten sind. Als eines der traditionellen chinesischen pflanzlichen Arzneimittel enthalten sowohl das "Compendium of Materia Medica" als auch das "Handbook of Chinese Herbal Medicine in Henan" relevante Informationen über die Paulownia-Blüte. Sie hat die Wirkung, Wind und Hitze zu vertreiben, die Leber zu reinigen und die Sehkraft zu verbessern, Hitze zu beseitigen und zu entgiften, Feuchtigkeit auszutrocknen und Dysenterie zu stoppen. Sie wird hauptsächlich zur Behandlung von Infektionen der oberen Atemwege, Bronchitis, akuter Plattpfirsichentzündung, akuter Bindehautentzündung und anderen Krankheiten verwendet. Darüber hinaus hat die Paulownienblüte noch antioxidative, alterungshemmende, blutdrucksenkende, krebshemmende und entzündungshemmende Wirkungen. Die Forschung hat gezeigt, dass die phenolische Substanz Eugenol antibakteriell und blutdrucksenkend wirkt und eine starke bakterientötende Wirkung hat; die terpenoide Substanz Linalool hat pharmakologische Aktivitäten wie antibakterielle, entzündungshemmende, schmerzstillende, beruhigende, hypnotische und tumorhemmende Wirkungen; Citral, ein Aldehyd, wird neben seiner antibakteriellen und entzündungshemmenden Wirkung auch häufig als Zusatz zu Essenzen und Düften verwendet. Es wird vermutet, dass Eugenol, Linalool und Citral die wichtigsten wirksamen Inhaltsstoffe der Paulownia-Blüten für die antibakterielle und entzündungshemmende Wirkung sein könnten. Der relative Gehalt an Eugenol ist in weißblütigen Paulownienblüten am höchsten, was mit der Annahme von Chu et al. übereinstimmt, dass sich Eugenol unter warmen Bedingungen stärker anreichert, und Linalool ist eine einzigartige Substanz in weißblütigen Paulownienblüten. Daher wird vermutet, dass die antibakterielle und entzündungshemmende Wirkung der weißblütigen Paulownia-Blüten bedeutender sein könnte. Die phenolische Substanz 2,6-Di-tert-butyl-p-Kresol (auch bekannt als BHT) ist ein wichtiges Antioxidans, das in verschiedenen Lebensmitteln und als Stabilisator für synthetischen Kautschuk, Polypropylenfasern usw. verwendet werden kann. 1-Octen-3-ol, eine alkoholische Substanz, wird häufig als Duftzusatz und Mückenlockstoff verwendet und hat erhebliche toxische und schädliche Auswirkungen auf das Nervensystem von Tieren. Obwohl Paulownia-Blüten seit langem medizinisch verwendet werden und verschiedene flüchtige Bestandteile aus verschiedenen Arten von Paulownia-Blüten extrahiert wurden, sind die chemische Zusammensetzung und der relative Gehalt der verschiedenen Arten von Paulownia-Blüten unterschiedlich, und es gibt keinen systematischen Bericht über die pharmakologischen Wirkungen der verschiedenen Arten von Paulownia-Blüten und ihre Korrelation mit den chemischen Bestandteilen, was noch eingehender untersucht werden muss.