異樟葉精油及其主成分含量的動態(tài)變化研究

胡文杰，江香梅，楊海寬

(1.江西省林業(yè)科學院國家林業(yè)局樟樹工程技術研究中心，江西 南昌 330032；2.井岡山大學生命科學學院，江西 吉安 343009)

樟樹(Cinnamum camphora (L.)Presl.)為樟科(Lauraceae)樟屬植物，是常綠高大喬木，集藥用、用材和觀賞等多種價值于一身。樟樹精油是樟樹的一種主要次生代謝物。樟樹精油所含的化學物質(zhì)主要有芳樟醇、樟腦、1,8–桉葉油素、檸檬醛、龍腦、異橙花叔醇和黃樟油素等[1]。據(jù)文獻[2–3]記載，植物精油所含的化學成分大多數(shù)是化工、食品、醫(yī)藥和香料等工業(yè)的重要原料，具有重要的開發(fā)利用價值。按照葉精油中所含主成分的不同，可將樟樹劃分成腦樟(主含樟腦)、芳樟(主含芳樟醇)、油樟(主含桉葉油)、異樟(主含異橙花叔醇)和龍腦樟(主含右旋龍腦)5 種化學型[4]。目前，國內(nèi)外有關異樟的研究文獻非常少，僅見于異樟精油的抑菌活性[5]及其化學成分[5–7]的報道。筆者對異樟葉精油及其主要成分含量進行研究，探索異樟生長期葉精油及其主要成分含量的動態(tài)變化規(guī)律，以期為異樟的資源開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試異樟

采用聞香法，在異樟自由授粉群體中，按葉精油中主要化學成分的含量，對3 000余個單株進行初步化學分類，作好分類記錄。再從異樟中隨機選擇100個單株進行標記和編號，作為固定取樣株，繪出位置圖，同時建立取樣檔案。

1.2 樣品的采集

每個單株分別于1、3、5、7、9、11月(即不同生長期)的中旬，分別在同部位的東、西、南、北、中不同方位采集葉片，并充分混合，每棵樹每次采樣不少于500g。葉樣采集后做到隨采隨蒸餾，以免葉精油揮發(fā)。

1.3 葉精油的提取

準確稱取異樟新鮮葉200g，采用水蒸氣蒸餾法提取葉精油。提取按照優(yōu)化出的條件(預試驗結果，提取時間為65min，水料比為 2 500mL︰200g，加熱功率1 200 W 時提取率最大)進行，收集精油，并計算精油含量(以質(zhì)量分數(shù)計)。

1.4 葉精油主成分含量的檢測

采用Perkin Elmer Clarus 680 型氣相色譜儀和Perkin Elmer Clarus 600C 型質(zhì)譜儀對提取的葉精油進行主成分含量檢測。色譜柱為Elite–5 MS，石英毛細管柱 30 m × 0.25 mm，0.25 μm。色譜升溫程序為：進樣口溫度 280℃，柱溫 50℃保持 2min，以3 ℃/ min升至 140℃，保持 2min，再以 15℃/ min 升至 280℃，保持 10min，共運行 53min，載氣為He， 流速 1.0mL/min，進樣量 0.5 μL，分流比 10∶1。質(zhì)譜條件為：EI–MS，EI 離子源溫度 180℃，接口溫度260℃，掃描范圍(m/z) 50～600。

1.5 質(zhì)譜檢索及數(shù)據(jù)處理

采用Nist 譜庫、文獻檢索和人工解析等方法，鑒定精油中的各種成分；利用峰面積歸一法計算出各成分的相對含量；采用SPSS 軟件進行方差分析，得油率(%)作arcsin變換。

2 結果與分析

2.1 異樟葉平均含油量的動態(tài)變化

由表1 可以看出，異樟葉平均含油量年變化分為2個階段：一是3—9月呈逐漸增加的趨勢；二是9月后至下一個生長期到來之前的1月，呈逐漸下降的趨勢。9月葉平均含油量最高(0.51%)，是最低月份(1月)的1.89 倍，為最佳采集時期。不同月份異樟葉含油量方差分析結果(表2)顯示，異樟葉不同月份平均含油量差異極顯著(P＝0.000 1)，說明以葉含油量為指標進行最佳采收期的篩選，可以獲得顯著選擇效果。

表1 異樟葉不同月份的含油量 Table 1 The oil content from isonerolidol type leaves in different months

表2 異樟不同月份葉含油量的方差分析結果 Table 2 Result of variance analysis of oil content from isonerolidol type leaves in different months

2.2 異樟葉精油主成分相對含量的動態(tài)變化

通過 GC–MS 檢測，異樟葉精油中有9 種成分在6個批次樣品中都檢測為主成分(相對含量大于1%)，即異–橙花叔醇、三甲基–2–丁烯酸環(huán)丁酯、1,8–桉葉油醇、異丁香酚甲醚、α–松油醇、甲基丁香酚、檜烯、匙葉桉油烯醇和石竹烯氧化物。這9種固定主成分相對含量的月變化趨勢存在較大差異，且相對復雜，但呈現(xiàn)一定規(guī)律性(表3)。由表3可知，異–橙花叔醇相對含量從3月開始逐漸升高，至7月達到最大值(41.13%)，7月后開始逐漸下降；三甲基–2–丁烯酸環(huán)丁酯相對含量從5月開始逐漸升高，11月達最大值(24.39%)，之后開始降低，并在1—3月保持較穩(wěn)定水平的變化趨勢；1,8–桉葉油醇相對含量5—11月維持在相對穩(wěn)定的水平，在1月升到最大值(14.93%)后，又開始急速下降；異丁香酚甲醚的相對含量總體上相對穩(wěn)定，僅7月和11月相對較低，但變化幅度很??；α–松油醇相對含量從1月至5月呈逐漸升高趨勢，5月達到最大值(2.09%)，5月后又開始逐漸下降；甲基丁香酚相對含量從1—5月呈逐漸下降趨勢，5月后又開始升高，9月達到最高點(1.54%)，9月后相對含量變化趨勢相對平緩；檜烯相對含量從1月至3月呈逐漸升高趨勢，3月至5月呈急劇下降，5月后下降趨勢較平緩；匙葉桉油烯醇相對含量從1月至5月呈下降趨勢，5月至7月呈上升趨勢，7月后呈下降趨勢，各月份的差異沒有統(tǒng)計學意義；石竹烯氧化物相對含量的變化趨勢與匙葉桉油烯醇剛好相反，各月份的差異沒有統(tǒng)計學意義。

表3 異樟葉精油主成分含量不同生長期差異顯著性分析 Table 3 Significant analysis of main components contents of isonerolidol type leaves oil during thegrowing periods

進一步對異樟葉精油中方差分析差異顯著的7個固定主成分進行不同生長期差異顯著性檢驗，結果(表4)表明，第一主成分異–橙花叔醇相對含量最高的月份為7月(41.13%)，其次為5月(41.07%)，這2個月的異–橙花叔醇相對含量之間的差異不顯著，而與其他月份之間的差異達到顯著或極顯著水平。由此認為，異–橙花叔醇的最佳采收期為5—7月。第二主成分是三甲基–2–丁烯酸環(huán)丁酯，其相對含量最高的月份為11月(24.39%)，其次為9月(22.80%)，兩者之間的差異不顯著，與其他月份之間的差異則達到顯著或極顯著水平，說明三甲基–2–丁烯酸環(huán)丁酯的適宜采收期為11月。第三大主成分是1,8–桉葉油醇，其相對含量最高的月份為1月(14.93%)，與其他月份之間的差異均達到極顯著水平，認為1,8–桉葉油醇的最佳采收期為1月。第四大主成分是異丁香酚甲醚，其相對含量最高的月份為3月(10.68%)，與其他月份之間的差異達到顯著或極顯著水平，因此，認為異丁香酚甲醚的最佳采收期為3月。α–松油醇、甲基丁香酚和檜烯3 種主成分在異樟葉精油中的相對含量均低于5%，但其相對含量在不同生長期有著顯著差異，其中α–松油醇相對含量最高的月份為5月(2.09%)，與其他月份之間的差異達到顯著或極顯著水平；甲基丁香酚相對含量最高的月份為1月(1.54%)，與其他月份之間的差異達到顯著或極顯著水平；檜烯相對含量最高的月份為3月(2.41%)，與其他月份之間的差異達到極顯著水平，因此，α–松油醇、甲基丁香酚和檜烯3 種主成份的最佳采收期分別為5月、1月和3月。

表 4 異樟葉精油主成分相對含量生長期方差分析 Table 4 Variance analysis of main components contents of isonerolidol type leaves oil during thegrowing periods

3 結論與討論

本研究結果表明，全年中不同生長期的異樟葉平均含油量存在一定的差異，呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，即最高值出現(xiàn)在生長季節(jié)，最低值出現(xiàn)在非生長季節(jié)或休眠期。異樟葉平均含油量3—9月呈逐漸增加的趨勢，9月葉平均含油量達到最高峰(0.51%)，隨后至下一個生長期到來之前的1月，呈逐漸下降的趨勢，這與張國防[3]對化學型芳樟葉片含油率季節(jié)變化的研究得出的結果相似，而與張國防[3]、胡文杰[8]分別對不同化學型腦樟、油樟不同生長期葉片含油率的變化趨勢有所不同。這可能與樟樹不同化學型、氣候、栽種地域等不同有關。在芳香植物中，精油是次生代謝的產(chǎn)物，也是光合作用的最終產(chǎn)物[9]，在7—8月高溫時，光合作用受到抑制，影響了精油的合成。分析原因主要有3個：一是受環(huán)境脅迫，導致精油分解加快[10]；二是在高溫季節(jié)光合作用不理想，直接導致精油的合成下降[11]；三是幼葉所占的比例較低[12]，幼葉的量較少，而成長的老葉較多。由于9月平均含油量較高，因此，較適宜在這個時期采收。

異樟葉精油中9 種固定主成分相對含量的月變化趨勢存在較大差異，且相對復雜，但呈現(xiàn)一定規(guī)律性。異樟葉精油的主成分相對含量也受到環(huán)境溫度變化的影響。有學者認為，在環(huán)境脅迫下，植物次生代謝往往生成更多的穩(wěn)定的化合物[13–15]。筆者在研究中發(fā)現(xiàn)，在 5月和7月，有更多的異–橙花叔醇、石竹烯氧化物和α–松油醇，說明異樟葉精油的主成分相對含量與月平均氣溫有一定關系。

樟樹異樟葉精油的形成、轉(zhuǎn)化和積累是一個動態(tài)的復雜的過程，受植物所處的生長條件、土壤的理化性質(zhì)和氣候等諸多因素的影響。氣候因子決定植物的生長發(fā)育過程，一年中不同季節(jié)氣候表現(xiàn)出節(jié)律性的變化，各種植物的生長發(fā)育也表現(xiàn)出規(guī)律性的生長節(jié)律，其體內(nèi)的次生代謝產(chǎn)物的含量、主成分及其含量也必然會發(fā)生相應的變化[3]，因此，了解和掌握異樟葉精油的主成分及其含量的變化規(guī)律，對異樟的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營和管理具有重要的意義。

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