觀光木葉揮發(fā)油化學成分分析

羅 佳，梁志斌，馬若克，符韻林，韋鵬練

（1.廣西大學 林學院，廣西南寧 530004；2.廣西壯族自治區(qū)南寧樹木園，廣西南寧 530031）

觀光木（Tsoongiodendron odorum）又名觀光木蘭和宿軸木蘭，為木蘭科（Magnoliceae）觀光木屬珍稀瀕危樹種，是國家二級保護植物，主要分布于福建、廣東和廣西等地[1-2]。觀光木樹形通直、材質(zhì)優(yōu)良、紋理美觀，多用于建筑及制作家具和樂器等[3]；樹皮和根皮含有較多抗癌的化學成分，在醫(yī)療方面有重要價值[4]；枝葉可用于提煉香精，熏制香茶[5]；果實也有藥用價值，可用于治療消化不良和鼻炎等[6]。揮發(fā)油存在于植物體中，有芳香氣味，被廣泛應用于香料、化妝品及醫(yī)藥領域。研究顯示，大多數(shù)木蘭科植物的揮發(fā)油含有α-蒎烯、β-蒎烯、β-石竹烯、芳樟醇、檸檬烯和α-側柏烯等成分，這些化學成分的藥用價值較高，有抗炎、抗菌、祛痰和止咳等功效[7-8]。目前，對觀光木的利用主要是其木材，對其生物量較豐富且可再生的葉子資源的應用較少，不利于觀光木樹種的保護。因此，對觀光木葉揮發(fā)油進行開發(fā)與利用，有較大價值。

關于觀光木葉揮發(fā)油成分分析已有部分文獻報道[6，9-10]，但成分有一定差異。本研究采用水蒸氣蒸餾法提取觀光木葉片的揮發(fā)油，結合傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）和氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS），對揮發(fā)油的成分進行快速并準確地分析，可為觀光木在香料、醫(yī)藥及化妝品等領域的開發(fā)與利用提供一定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2019年11月，在廣西壯族自治區(qū)南寧市良鳳江國家森林公園試驗林（108°15'～108°22'E，22°34'～22°46'N）選取6 株生長良好且無病蟲害的觀光木，采集東、南、西和北各個方向的葉片，將所有葉片混合后自然風干，磨粉機磨碎，過40目篩備用。

1.2 儀器和試劑

IRTracer-100 型傅里葉變換紅外光譜儀（ATR附件，島津公司）、SCION 456-GC-TQ 型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（布魯克公司）、揮發(fā)油提取器、電熱套、BSA124S-CW 型電子天平（賽多利斯科學儀器有限公司）和DFT-200 型粉碎機（溫嶺市林大機械有限公司）。乙醚（成都市科隆化學品有限公司）和無水硫酸鈉（南寧市聚源儀器儀表有限公司）均為分析純，蒸餾水。

1.3 試驗方法

1.3.1 揮發(fā)油提取

采用水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油[11]。稱取100 g觀光木葉片粉末，置于2 000 mL 圓底燒瓶中；加入1 200 mL 超純水（Direct-Q5uv），攪拌均勻；連接揮發(fā)油提取器，加入5 mL乙醚于上層；電熱套加熱，提取10 h，提取器冷卻后，收集乙醚層樣品；經(jīng)無水硫酸鈉干燥和冷凍干燥得到揮發(fā)油，稱取揮發(fā)油質(zhì)量并計算得率，密封放入4 ℃冰箱遮光保存。

1.3.2 FT-IR圖譜測定

紅外衰減全反射（ATR）是一種新的無損檢測技術，與傳統(tǒng)透射法相比，具有制樣簡單、檢測速度快和準確的特點，能快速獲得樣品的化合物類別和官能團等結構信息，被廣泛用于中藥制劑等的研究。因此，本研究使用ATR 附件對揮發(fā)油進行測定，掃描范圍600～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描32 次。將樣品均勻覆蓋ATR的晶體凹槽。

1.3.3 GC-MS分析

色譜條件：BR-5MS 色譜柱，毛細管柱（30 m ×0.25 mm × 0.25μm）；程序升溫：色譜柱初始溫度為70 ℃，以5 ℃/min 升至200 ℃，再以2 ℃/min 升至250 ℃，保持5 min；載氣為高純氦氣，流量1.0 mL/min，進樣量1.0μL；分流比1∶50。

采用EI 離子源，電子能量為70 eV，掃描范圍為50～500 amu。

所得成分經(jīng)NIST05 譜庫檢索并結合相關文獻進行分析，確認揮發(fā)油中的化學成分，采用峰面積歸一法獲得各化學成分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 觀光木葉揮發(fā)油含量

揮發(fā)油呈淡黃色油狀；得油率較低，100 g 觀光木葉片粉末提取出0.19 g揮發(fā)油，得油率為0.19%。

2.2 觀光木葉揮發(fā)油紅外光譜分析

紅外掃描圖譜顯示，3 391 cm-1附近為O-H 伸縮振動吸收峰，1 199～1 013 cm-1處為醇類化合物C-O 伸縮振動吸收峰，說明揮發(fā)油中含有醇類化合物;3 076 cm-1附近為烯類化合物C-H伸縮振動吸收峰，1 375、993 和887 cm-1附近為烯類化合物C-H 彎曲振動吸收峰，1 632 和1 649 cm-1處為C=C 伸縮振動吸收峰，920和804 cm-1處為烯類化合物C-H面外搖擺振動吸收峰，說明揮發(fā)油中含有烯烴類化合物；1 707 cm-1處為C=O 伸縮振動吸收峰，說明揮發(fā)油中含有醛類或酮類化合物；2 725 cm-1處為醛基C-H 特征吸收峰，951 cm-1附近為醛基C-H 彎曲振動吸收峰，說明揮發(fā)油中含有醛類化合物（圖1）。二階導數(shù)圖譜顯示，1 590～1 551 cm-1處為酮C=O骨架伸縮振動吸收峰，說明揮發(fā)油中含有酮類化合物；1 557～1 460 cm-1處為苯環(huán)骨架伸縮振動吸收峰，887 cm-1處為苯環(huán)C-H 彎曲振動吸收峰，說明揮發(fā)油中含有苯環(huán)類化合物；1 782 和1 725 cm-1附近為酯內(nèi)C=O 伸縮振動吸收峰，1 271 和1 252 cm-1處為酯內(nèi)C-O-C 伸縮振動吸收峰，說明揮發(fā)油中含有酯類化合物（圖2）。經(jīng)以上光譜分析，確定觀光木葉揮發(fā)油中含有烯烴類、醇類、醛酮類和酯類等化合物。二階導數(shù)圖譜檢測出了紅外圖譜不能直接觀測到的微弱特征峰，為后續(xù)構建觀光木葉揮發(fā)油的紅外圖譜提供了重要依據(jù)。

圖1 觀光木葉揮發(fā)油紅外光圖譜Fig.1 Infrared spectra of volatile oil of T.odorum leaves

圖2 觀光木葉揮發(fā)油二階導數(shù)圖譜Fig.2 Second derivative species of volatile oil of T.odorum leaves

2.3 觀光木葉揮發(fā)油成分分析

共鑒定出55種成分，占觀光木葉揮發(fā)油總含量的89.030%（表1）。相對含量大于0.5%的化合物有18 種，包括石竹烯氧化物（50.950%）、環(huán)氧異香樹烯（8.370%）、β-桉葉醇（6.479%）、4-異丙烯基-環(huán)己酮（2.517%）、桉油烯醇（1.836%）、全順式二十碳五烯酸（1.444%）、β-杜松烯（1.128%）、反式-橙花叔醇（0.938%）、芳樟醇（0.897%）、A-二去氫菖蒲烯（0.849%）、β-石竹烯（0.825%）、十五烷酸（0.820%）、（6E）-3,7,11-Trimethyl-6,10-dodecadien-1-yn-3-ol（0.735%）、α-松油醇（0.723%）、植物醇（0.577%）、肉豆蔻酸（0.575%）、T-杜松醇（0.553%）和α-蒎烯（0.501%）。

表1 觀光木葉揮發(fā)油成分分析Tab.1 Analysis on chemical components of volatile oil of T.odorum leaves

續(xù)表1 Continued

續(xù)表1 Continued

3 討論與結論

采用水蒸氣蒸餾法提取觀光木葉揮發(fā)油，得油率為0.19%，提取率較低，比郝小燕等[6]采用水蒸氣蒸餾法提取新鮮觀光木葉揮發(fā)油的得油率（0.136%）略高，遠低于何開躍等[10]采用有機溶劑提取新鮮觀光木葉揮發(fā)油的得油率（9%），但采用有機溶劑提取的揮發(fā)油通常含有較多難揮發(fā)性雜質(zhì)。李軍集等[12]采用水蒸氣蒸餾法提取廣西白玉蘭（Magnolia denudata）新鮮葉片和風干葉片的揮發(fā)油，發(fā)現(xiàn)風干葉片揮發(fā)油得油率為新鮮葉片的兩倍。因此，推測得油率與提取溶劑及葉片是否風干有較大關系。

采用傅里葉變換紅外光譜，證明了揮發(fā)油中含有烯烴類、醇類和酮類等物質(zhì)。紅外光譜在1 709～809 cm-1處有特征峰，可為快速篩選觀光木葉揮發(fā)油提供依據(jù)。利用GC-MS 對觀光木葉揮發(fā)油進行分析，共鑒定出55 種成分，占觀光木葉揮發(fā)油總含量的89.030%；相對含量大于0.5%的化合物有18種，多為烯烴類和醇類；含有石竹烯氧化物（50.950%）、芳樟醇（0.897%）和α-石竹烯（0.209%）等藥用價值較高的成分。石竹烯氧化物具有抗衣原體、抗菌、抗腫瘤和殺蟲等活性[13-15]；α-石竹烯和芳樟醇均具有抗炎活性，芳樟醇還具有較強的抗菌和鎮(zhèn)靜作用，對于淋巴細胞和白血病細胞增殖有較強的抑制作用，也可用作食用香料、香水香精和皂用香精等[16]。郝小燕等[6]研究了觀光木葉精油的化學成分，所得化學成分與本研究結果相近，主要包含烯烴類和醇類，主要成分有β-桉葉醇（20.82%）、α-芹子烯（14.16%）、β-石竹烯（12.83%）、γ-雪松烯（6.96%）、α-石竹烯（4.31%）和芳樟醇（2.60%）等，β-桉葉醇相對含量最高；本研究也發(fā)現(xiàn)β-桉葉醇有較高的相對含量，但并未檢測出α-芹子烯和γ-雪松烯，α-石竹烯和芳樟醇相對含量差別較大。何開躍等[10]對觀光木葉揮發(fā)油進行鑒定，共檢測出38 種化合物, 主要成分有酯類（33.396%）、萜類（18.313%）、醇類（12.065%）和芳香族化合物（9.484%），與本研究所得主要化學成分差異較大，僅有兩種共同化合物（石竹烯氧化物和石竹烯）。樊二齊等[9]研究發(fā)現(xiàn)觀光木葉精油的化學成分大多為單萜類和蓓半萜類，主要成分有牛兒烯（21.404%）、β - 欖香烯（12.824%）、石竹烯（10.861%）、α-杜松醇（4.597%）和α-石竹烯（4.367%）；本研究也發(fā)現(xiàn)了β-欖香烯、石竹烯和α-石竹烯，但相對含量差別較大。本研究中的觀光木葉揮發(fā)油與已報道的揮發(fā)油在主要成分和相對含量上有較大差異，可能是受品種、產(chǎn)地、氣候條件、干燥方式及提取方式的影響。本試驗將葉子進行自然風干處理，在風干過程中，某些化合物可能會有不同程度的揮發(fā)，可從不同產(chǎn)地和不同季節(jié)的新鮮和風干觀光木葉片中提取揮發(fā)油，對其化學成分進行綜合分析。