不同化學(xué)型黃樟不同部位的精油變化

周松松，李 江，何小三，盛亞晶，胡振興，邱鳳英

（1. 江西省林業(yè)科學(xué)院 國家林草局樟樹工程技術(shù)研究中心，江西 南昌 330032；2. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，江西 南昌 330045）

黃樟Cinnamomum parthenoxylon(Jack) Meisner，樟科樟屬常綠喬木，在我國主要分布于廣東、廣西、江西、湖南、福建、云南等地[1-2]，是我國南方重要的材用和特種經(jīng)濟林樹種。黃樟葉中富含精油，精油化學(xué)組成豐富多樣，是寶貴的天然精油植物資源，其葉精油被廣泛用于食品、醫(yī)藥和日用化工等行業(yè)。黃樟天然精油符合國際上對日化用品在純天然、營養(yǎng)和功能性等方面的需求，具有良好的開發(fā)利用價值和市場潛力。但黃樟天然更新繁殖能力差，資源呈瀕危趨勢，現(xiàn)有資源在我國主要分布于未受人為干擾的自然保護區(qū)或天然林中。由于資源獲取難度大，加之現(xiàn)有研究基礎(chǔ)薄弱，黃樟的資源保護和開發(fā)利用均受限。至今為止，國內(nèi)外對黃樟的資源保護與鑒定[3-6]、品種選育及利用[7-8]、育苗技術(shù)[9-14]、種群遺傳多樣性及分子生物學(xué)[15-16]、精油化學(xué)成分[17-21]及提取物活性[22-23]等方面做了一些研究。研究表明，黃樟的葉、皮、木材及根的提取物均具有抗氧化和抗菌作用[24-26]，具有較高的開發(fā)利用價值。目前對黃樟的精油研究主要集中在葉器官，關(guān)于不同化學(xué)型黃樟不同部位中的精油含量及成分研究少，制約了黃樟資源的綜合高效開發(fā)利用。鑒于此，本研究以芳樟醇型、桉葉油素型、檸檬醛型黃樟為材料，分析不同化學(xué)型黃樟不同部位的精油含量及成分，以期為黃樟精油的多方向綜合開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料于2022年3月采自江西省南昌市經(jīng)開區(qū)（N28°44′42″，E115°48′46″），分別采集 5 年生芳樟醇型、檸檬醛型和桉葉油素型黃樟，各化學(xué)型黃樟均隨機選擇3株樣株，每樣株分別取葉、枝、干、根樣品各3份新鮮樣品，樣品質(zhì)量為：葉200 g、根500 g、枝和干1 000 g左右，分別提取樣品的精油，并測定和鑒定各樣品精油的化學(xué)成分。

1.2 試驗方法

1.2.1 精油提取

黃樟的枝、干和根使用粉碎機將其粉碎成5 mm薄片，后將收集的葉片、粉碎后的枝、干、根采用水蒸氣蒸餾的方法提取揮發(fā)性精油，水蒸氣蒸餾時間2 h，精油收集稱重后，低溫下密閉保存。

1.2.2 精油分析

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用：采用島津QP2020 GC-MS儀進行GC-MS分析（色譜柱：SH-RXI-5SILMS，30 m×0.25 mm×0.25 μm）。GC-MS 程序：80 ℃保留2 min，8 ℃/min升至160 ℃，再以8 ℃/min升至250 ℃，保留2 min。每次進樣量1.0 μL，分流比20∶1。進樣口溫度280 ℃，EI離子源溫度230 ℃，連接線溫度200 ℃。MS掃描范圍（m/z）:50～650。每次取葉精油30 μL溶解于1 mL無水乙醇中上機檢測。

成分分析：采用GC-MS計算機聯(lián)用儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，檢索NIST-MS圖譜庫，通過與文獻或NIST 8.0標準的保留指數(shù)比較，確定在相同操作條件下，正構(gòu)烷烴（C9-C33）的保留指數(shù)。通過將兩個色譜柱上的質(zhì)譜與存儲在NIST 8.0庫中的質(zhì)譜或與現(xiàn)有文獻[27-31]中的質(zhì)譜進行檢索。

含量測定：采用GC-MS計算機聯(lián)用儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，按各樣品精油的色譜圖峰面積進行計算，分組對各化學(xué)成分含量進行校正，方法參照Zheljazkov等[32]和Naik等[33]相關(guān)文獻。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用軟件

運用SPSS 22.0軟件進行方差分析、Duncan多重比較及相關(guān)分析。

樣品精油含量計算公式：

樣品精油含量（mg/g）=樣品精油質(zhì)量（mg）/樣品鮮質(zhì)量（g）

2 結(jié)果與分析

2.1 不同化學(xué)型黃樟不同部位精油含量

不同化學(xué)型黃樟各部位精油含量見表1。由表1可知，3種化學(xué)型黃樟間葉、枝、干、根的精油含量均存在顯著差異，葉、枝和根的精油含量均以桉葉油素型顯著偏高（P＜0.05），而干的精油含量以芳樟醇型顯著偏高（P＜0.05）。

表1 不同化學(xué)型黃樟各部位精油含量?Table 1 Contents of essential oils in different parts of different chemical types C. parthenoxylon %

芳樟醇型黃樟葉、枝、干、根4個部位的精油含量均值為0.56%，高低順序為葉＞根＞干＞枝，其中葉精油含量顯著偏高（P＜0.05），枝精油含量顯著偏低（P＜0.05），干和根之間精油含量差異不顯著（P＞0.05）。桉葉油素型黃樟葉、枝、干、根4個部位的精油含量均值為0.84%，高低順序為葉＞根＞枝＞干，不同部位間的精油含量差異均達到顯著程度（P＜0.05）。檸檬醛型黃樟葉、枝、干、根4個部位的精油含量均值為0.38%，高低順序為葉＞根＞枝＝干，其中葉精油含量顯著偏高（P＜0.05），枝和干精油含量相同，且顯著低于葉和根精油含量（P＜0.05）。

2.2 不同化學(xué)型黃樟不同部位精油成分及其含量

2.2.1 芳樟醇型黃樟不同部位精油成分及其含量

芳樟醇型黃樟葉、枝、干、根4個部位精油成分檢測總離子流見圖1。經(jīng)檢索、解析和文獻查對，從4個部位中共鑒定出51種化學(xué)成分，葉、枝、干、根中分別有12、44、33和31種（表2）。葉精油中主要成分為芳樟醇（96.46%），枝精油中主要成分為芳樟醇（49.87%）、桉葉油素（19.44%）、L-α-萜品醇（12.38%）和4-萜品醇（4.72%），干精油中主要成分為桉葉油素（57.78%）、L-α-萜品醇（13.95%）、β-水芹烯（5.73%）、4-萜品醇（4.40%）和芳樟醇（3.34%），根精油中主要成分為黃樟油素（82.22%）和L-α-萜品醇（6.21%）。

圖1 芳樟醇型黃樟不同部位精油總離子流Fig.1 Total ion chromatogram of essential oil from different parts of linalool chemotype C. parthenoxylon

表2 芳樟醇型黃樟不同部位精油成分及其含量?Table 2 Components and contents of essential oils from different parts of linalool chemotype C. parthenoxylon

2.2.2 桉葉油素型黃樟不同部位精油成分及其含量

桉葉油素型黃樟葉、枝、干、根4個部位中精油成分檢測總離子流見圖2。經(jīng)檢索、解析和文獻查對，從4個部位中共鑒定出55種化學(xué)成分，葉、枝、干、根中分別有26、43、45和24種（表3）。葉精油中主要成分為桉葉油素（55.20%）、β-水芹烯（16.52%）和L-α-萜品醇（10.33%），枝精油中主要成分為桉葉油素（54.81%）、L-α-萜品醇（15.74%）和4-萜品醇（5.93%），干精油中主要成分為桉葉油素（32.43%）、L-α-萜品醇（24.95%）、4-萜品醇（8.25%）和黃樟油素（5.64%），根精油中主要成分為黃樟油素（90.75%）。

圖2 桉葉油素型黃樟不同部位精油總離子流Fig. 2 Total ion chromatogram of essential oil from different parts of eucalyptol chemotype C. parthenoxylon

表3 桉葉油素型黃樟不同部位精油成分及其含量?Table 3 Components and contents of essential oils from different parts of eucalyptol chemotype C. parthenoxylon

續(xù)表3Continuation of table 3

2.2.3 檸檬醛型黃樟不同部位精油成分及其含量

檸檬醛型黃樟葉、枝、干、根4個部位精油成分檢測總離子流見圖3。經(jīng)檢索、解析和文獻查對，從4個部位中共鑒定出65種化學(xué)成分，葉、枝、干、根中分別有51、39、44和33種（表4）。葉精油中主要成分有檸檬醛（58.35%）、芳樟醇（14.64%）和反式-橙花叔醇（6.92%），枝精油中主要成分有檸檬醛（45.03%）、β-香茅醛（6.26%）、香葉醇（5.14%）和桉葉油素（4.35%），干精油中主要成分有桉葉油素（26.81%）、樟腦（17.51%）、檸檬醛（14.58%）、芳樟醇（10.48%）、L-α-萜品醇（6.08%）和α-水芹烯（4.16%），根精油中主要成分有黃樟油素（73.015%）、樟腦（7.54%）和桉葉油素（4.82%）。

圖3 檸檬醛型黃樟不同部位精油總離子流Fig. 3 Total ion chromatogram of essential oil from different parts of citral chemotype C. parthenoxylon

表4 檸檬醛型黃樟不同部位精油成分及其含量Table 4 Components and contents of essential oils from different parts of citral chemotype C. parthenoxylon

續(xù)表4Continuation of table 4

3 結(jié)論與討論

3.1 討 論

不同樹種不同部位的精油含量及成分存在差異，如鼠尾草（Salvia japonicaThunb.）葉片中精油含量最高，而花器官中的精油成分種類最多[34]；福建柏（Fokienia hodginsii）葉片精油含量高且主要含α-蒎烯、刺柏烯醇，而干精油主含τ-依蘭油醇、τ-杜松醇和α-杜松醇[35]；龍腦樟（Cinnamomumcamphora(L.) presl）的葉和干精油主要含龍腦，根精油主要含黃樟油素[36]。本研究發(fā)現(xiàn)，芳樟醇型、桉葉油素型和檸檬醛型3種化學(xué)型黃樟間的精油含量及其主要化學(xué)成分存在顯著差異，同一化學(xué)型黃樟不同部位中的精油含量及成分也存在顯著差異。導(dǎo)致精油差異的主要原因可能是不同化學(xué)型的黃樟精油合成相關(guān)酶種類及活性存在差異[37]。另外，同一化學(xué)型黃樟不同器官的油細胞大小、密度及各種萜類合成酶表達峰度不同也會導(dǎo)致其精油含量及成分存在差異。

黃樟各部位中的精油含量均以葉片最高，其次為根，干和枝相對較低，可見黃樟適合以獲取葉生物量為主要目標的矮林作業(yè)模式作為香料樹種種植。3種化學(xué)型黃樟中，桉葉油素型黃樟的精油含量最高，并且精油主成分成分均為桉葉油素，特別是枝、葉、根精油中的桉葉油素占比達到或超過了55%；桉葉油素具有抗菌、殺蟲功效，是世界十大精油品種之一，在醫(yī)藥、香料和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，故桉葉油素型黃樟可作為桉葉油素精油生產(chǎn)的新興植物源種植樹種。特別是3種化學(xué)型黃樟的根精油中黃樟油素含量均達到了70%以上，在種植經(jīng)營后期黃樟根可成為黃樟油素精油的重要生產(chǎn)材料。除桉葉油素外，黃樟中富含的芳樟醇和檸檬醛均具有重要的經(jīng)濟開發(fā)價值，芳樟醇是香水及日化產(chǎn)品使用頻率最高的香料，還具有鎮(zhèn)痛[38]、抗炎[39]、抗腫瘤[40]的功效，而檸檬醛廣泛用作食品添加劑，還具有顯著抑菌作用[41]。經(jīng)綜合分析，黃樟是適合多種重要精油開發(fā)利用的木本植物樹種，規(guī)模化產(chǎn)業(yè)種植生產(chǎn)和利用前景廣闊。

本研究由于工作量考慮只研究了5年生的3種化學(xué)型黃樟不同部位精油變化情況，未涉及其他林齡及其他化學(xué)型的黃樟不同部位精油變化研究，致使其精油含量及成分變化規(guī)律研究不全面，后續(xù)將補充開展不同化學(xué)型和不同林齡黃樟精油含量及成分變化規(guī)律研究，以期更好地為黃樟精油開發(fā)利用提供理論支撐。

3.2 結(jié) 論

不同化學(xué)型黃樟不同部位的精油含量和主要化學(xué)成分均存在顯著差異。3種化學(xué)型黃樟不同部位精油含量高低順序為葉＞根＞干＞枝。芳樟醇型黃樟葉和枝精油成分均以芳樟醇為主，干和根精油成分分別以桉葉油素和黃樟油素為主。桉葉油素型黃樟葉、枝和干精油成分均以桉葉油素為主，根精油成分以黃樟油素為主。檸檬醛型黃樟葉和枝精油成分以檸檬醛為主，干和根精油成分分別以桉葉油素和黃樟油素為主。黃樟不同部位精油成分豐富多樣，適合分部位開展精油綜合開發(fā)利用。