幼林期不同桉樹葉片揮發(fā)性有機(jī)物分析

摘 要：【目的】研究幼林期不同桉樹Eucalyptus spp.葉片中揮發(fā)性有機(jī)物特征，為探索桉樹不同生長階段葉片含油量變化及桉樹葉油的綜合利用提供參考依據(jù)?！痉椒ā坎捎脷庀嗌V-質(zhì)譜法（GC-MS）對幼林期檸檬桉Eucalyptus citriodora、托里桉Corymbia torelliana、大花序桉Eucalyptus cloeziana、粗皮桉Eucalyptus pellita葉片的揮發(fā)性物質(zhì)成分進(jìn)行檢測，比較不同桉樹葉片的揮發(fā)性物質(zhì)成分及含量差異，研究不同桉樹葉片釋放揮發(fā)性物質(zhì)的種類及其相對含量。【結(jié)果】利用GC-MS對4種桉樹葉片進(jìn)行檢測，共檢測出44種揮發(fā)性成分，包括萜烯類16種，酯類2種，醛類2種，醇類19種，酮類1種，其他類4種，各類成分相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別占主要揮發(fā)性成分總量的19.76%、0.59%、24.88%、48.25%、0.57%、5.96%。其中，檸檬桉葉片中烯萜類物質(zhì)含量最多，為5種，大花序桉葉片中烯萜類和醇類物質(zhì)含量均較多，為7種，托里桉、粗皮桉葉片中醇類物質(zhì)含量最多，分別為7種、9種。檸檬桉葉片揮發(fā)性有機(jī)物組成以香茅醛為主，占78.18%；托里桉、大花序桉、粗皮桉葉片揮發(fā)性有機(jī)物主要為醇類，其中托里桉葉片中愈創(chuàng)醇含量較高占總含量的11.79%，大花序桉和粗皮桉葉片中α-松油醇含量較高分別占總含量的41.44%、24.57%。β-蒎烯、β-石竹烯2種揮發(fā)性物質(zhì)為4種桉樹葉片中共同檢測到的組分。【結(jié)論】不同桉樹葉片釋放的揮發(fā)性成分在物質(zhì)種類上差異較小，而其揮發(fā)性成分相對含量差異較大。托里桉和粗皮桉葉片間總揮發(fā)性物質(zhì)含量差異不顯著，但均與檸檬桉和大花序桉葉片間總揮發(fā)性物質(zhì)含量呈顯著性差異。

關(guān)鍵詞：氣相色譜-質(zhì)譜法；揮發(fā)性物質(zhì)；桉樹；幼林期

中圖分類號：S792.39 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-923X（2025）02-0053-08

基金項目：廣西林業(yè)科技推廣示范項目（桂林科研〔2021〕28號）； 廣西科技計劃項目（桂科計字〔2020〕325號）；廣西林業(yè)科技推廣示范項目（〔2021〕GT15號）； 廣西林科院基本科研業(yè)務(wù)費（林科202306號）。

Analysis of volatile organic compounds in different Eucalyptus spp. leaves during the young forest stage

WU Qi1，2， REN Shiqi1，2， WU Lujun3， GU Yao1， WEI Zhendao1，2， ZHU Hui1，2， ZHAO Ying3

（1. Guangxi Forestry Research Institute， Nanning 530002， Guangxi， China； 2. Nanning Eucalypt Plantation Ecosystem Observation and Research Station of Guangxi， Nanning 530002， Guangxi， China； 3. Guangxi Zhuang Autonomous Region State-owned Gaofeng Forest Farm， Nanning 530002， Guangxi， China）

Abstract：【Objective】This study aims to explore the characteristics of volatile organic compounds in different Eucalyptus spp. leaves during the young forest stage， so as to provide reference for the changes in oil content of Eucalyptus spp. leaves at different growth stages and the comprehensive utilization of Eucalyptus spp. leaf oil.【Method】Gas chromatography mass spectrometry （GC-MS） was used to detect the volatile components in the leaves of Eucalyptus citriodora， Corymbia torelliana， Eucalyptus cloeziana and Eucalyptus pellita during the young forest stage. The volatile compounds and content differences were compared， and the types and relative contents of volatile compounds released from different Eucalyptus spp. leaves were studied.【Result】A total of 44 volatile main components were detected by GC-MS in 4 types of Eucalyptus spp. leaves， including 16 terpenes， 2 esters， 2 aldehydes， 19 alcohols， 1 ketone， and 4 others. The relative mass fractions of each component accounted for 19.76%， 0.59%， 24.88%， 48.25%， 0.57%， and 5.96% of the total volatile components， respectively. Among them， the content of terpenoids in the leaves of Eucalyptus citriodora was the highest at 5 types， while the content of terpenoids and alcohols in the leaves of Eucalyptus cloeziana was higher at 7 types. The content of alcohols in the leaves of Corymbia torelliana and Eucalyptus pellita were the highest at 7 types and 9 types， respectively. Citronellal was the main component of volatile organic compounds in leaves of Eucalyptus citriodora （78.18%）. The volatile organic compounds in the leaves of Corymbia torelliana， Eucalyptus cloeziana and Eucalyptus cloeziana were mainly alcohols. Among them， the guaiacol content in Corymbia torelliana leaves accounted for 11.79% of the total content， the α-Terpineol content in the leaves of Eucalyptus cloeziana and Eucalyptus pellita accounted for 41.44% and 24.57% of the total content， respectively. β-pinene and β-caryophyllene were a component commonly detected in four types of Eucalyptus spp. leaves.【Conclusion】The volatile components released from different Eucalyptus spp. leaves have relatively small differences in substance types， while the relative content of volatile components varies greatly. The difference in total volatile matter content between the leaves of Corymbia torelliana and Eucalyptus pellita is not significant， but both show significant differences compared to the total volatile matter content between the leaves of Eucalyptus citriodora and Eucalyptus cloeziana.

Keywords： gas chromatography mass spectrometry； volatile substances； Eucalyptus spp.； young forest stage

根據(jù)全國第九次森林資源數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果，我國桉樹人工林面積已達(dá)546萬hm2[1-2]。桉樹年產(chǎn)木材占全國木材總產(chǎn)量的1/3以上，針對我國木材對外依存度保持在50%（2011—2021國家統(tǒng)計局和海關(guān)總署數(shù)據(jù)）這一現(xiàn)狀，桉樹人工林的健康發(fā)展對保護(hù)我國天然林資源、增加國內(nèi)木材自給能力、緩解木材供需矛盾等均具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實作用。從桉葉提取的桉葉油是醫(yī)藥、化工、化妝品等多個行業(yè)的重要原材料。我國桉葉油生產(chǎn)始于1958年[3]，20世紀(jì)60年代開始大規(guī)模生產(chǎn)。廣西、云南等地利用藍(lán)桉、檸檬桉等樹種生產(chǎn)桉葉油，云南保山市每年產(chǎn)桉葉油達(dá)16 t之多。全國桉葉油產(chǎn)量達(dá)3 000 t以上，中國已成為世界精油市場主要成員[4]。中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所曾與廣東雷州林業(yè)局合作，對桉樹樹葉的黃酮類化合物進(jìn)行研究，并在雷州林業(yè)局建廠，生產(chǎn)“EF”植物生長促進(jìn)劑，年產(chǎn)量達(dá)50 t，廣泛用于農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)[5]。另外，有研究者總結(jié)了桉葉油中化學(xué)成分的生物活性，包括抗菌作用、抗氧化活性、抗炎活性、促滲活性、殺蟲驅(qū)蚊活性等，并對桉葉油未來的發(fā)展方向進(jìn)行了概括[6-11]。桉葉油化學(xué)成分比較復(fù)雜，一種桉葉油中可能含有數(shù)十種甚至數(shù)百種不同的成分，大量研究表明芳香族、脂肪族、萜類化合物等是其基本組成成分，但不同品種不同產(chǎn)地的桉樹葉主要化學(xué)成分和含量均有所不同。例如，陳虹霞等[12]研究發(fā)現(xiàn)，采于非洲的尾葉桉、尾細(xì)桉、巨桉、尾巨桉4種桉樹葉，其1，8-桉葉素在3.9%～13%，α-蒎烯在0.2%～2.6%，這比大部分國內(nèi)報道的含量少得多；谷瑤等[13]研究發(fā)現(xiàn)檸檬桉揮發(fā)油含量隨季節(jié)變化呈不同趨勢，10月檸檬桉含油量最高，而1月含油量最低；李艷等[14]研究發(fā)現(xiàn)藍(lán)桉葉片含油率在不同生長發(fā)育階段存在顯著差異，且7—10月是提取藍(lán)桉葉油的適宜采葉時期。目前，提取桉樹葉揮發(fā)油的方法主要包括水蒸氣蒸餾法、蒸氣蒸餾法、索氏提取法、溶劑萃取法等[15-18]，其中水蒸氣蒸餾法是提取揮發(fā)油最主要的方法，不僅能避免揮發(fā)油中成分的分解，也能獲得較高的揮發(fā)油得油率[19]。

截至2023年，廣西林地上桉樹面積達(dá)253.33萬hm2以上，居全國第1位。自1890年廣西引種桉樹至今，廣西已選育出54個良種，主要包括尾巨桉、檸檬桉、托里桉、大花序桉、粗皮桉等，除無性系尾巨桉外，檸檬桉、托里桉、大花序桉、粗皮桉等幼林期葉片揮發(fā)性成分研究鮮見報道。本研究通過水蒸氣蒸餾法提取不同桉葉油，測定并對比分析4種桉樹幼林期葉片揮發(fā)性物質(zhì)成分及含量差異，研究不同桉樹葉片釋放揮發(fā)性物質(zhì)種類及其相對含量，為探索桉樹不同生長階段葉片含油量變化及桉樹葉油的綜合利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品來源

檸檬桉、托里桉、大花序桉、粗皮桉葉片均采自廣西壯族自治區(qū)國有七坡林場。所選樹種造林時間為2021年4月，葉片采集時間為2022年10月。每個樹種隨機(jī)選10株健康株體，將葉片混合，備用。試驗地具體情況如表1所示。

1.2 試劑與儀器

揮發(fā)油測定器，廣西南寧藍(lán)天儀器公司；三重四級桿氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（島津GCMSTQ80150NX），具電子轟擊（EI）電離源，日本島津公司；DNC3002電子天平，北京朗科興業(yè)稱重設(shè)備有限公司。AL204萬分之一分析天平，梅特勒-托利多科技（中國）有限公司。

1.3 揮發(fā)油提取及計算

將采集的葉片用抹布清理干凈，分別稱取檸檬桉、托里桉、大花序桉、粗皮桉鮮葉500 g，切碎至1～2 cm，裝入2 L單口圓底燒瓶中，與揮發(fā)油收集裝置及冷凝管連通，保持微沸狀態(tài)，回流速率控制在1滴/s，蒸餾至精油層高度不再增加，停止加熱，靜置，冷卻至室溫后分離出上層精油，進(jìn)行稱量。密封避光保存?zhèn)溆?。桉樹葉揮發(fā)油測定參照《中華人民共和國藥典》（2020年版）四部通則2204揮發(fā)油測定法（甲法）[20]。

1.4 氣相色譜-質(zhì)譜檢測條件

色譜柱：SH-Rxi-5Sil MS色譜柱（0.25 mm×30 m×0.25 μm），日本島津公司；載氣為高純氮氣，載氣流量1.0 mL/min，進(jìn)樣口溫度250 ℃，檢測器溫度280 ℃，接口溫度250 ℃，分流比1∶40。程序升溫：初始溫度為50 ℃，保持3 min，然后以20 ℃/min的速率升至120 ℃，再以2 ℃/min的速率升至180 ℃，保持2 min，繼續(xù)以50 ℃/min的速率升至250 ℃/min，保持5 min。

質(zhì)譜電離源：電子轟擊（EI）離子源，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，接口溫度250 ℃，溶劑延遲時間5 min，質(zhì)量掃描范圍35～550 m/z，全掃描方式，進(jìn)樣量：1.0 μL。檢索數(shù)據(jù)庫為NIST02. L標(biāo)準(zhǔn)譜庫，采用面積歸一化法計算各成分的相對含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同桉樹葉片揮發(fā)性物質(zhì)成分及含量差異

室溫條件下，對不同桉樹（檸檬桉、托里桉、大花序桉、粗皮桉）葉片進(jìn)行揮發(fā)性成分檢測，由圖1和表2可知，4種桉樹葉片中共檢測出44種揮發(fā)性成分，其中萜烯類16種，酯類2種，醛類2種，醇類19種，酮類1種，其他類4種，6類成分相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別占主要揮發(fā)性成分總量的19.76%、0.59%、24.88%、48.25%、0.57%、5.96%。

不同桉樹葉片在幼林期其揮發(fā)性成分差異較大。檸檬桉葉片中香茅醛、香茅醇含量較高，分別占總含量的78.18%、13.43%，除了異胡薄荷醇（2.55%）和β-石竹烯（1.24%），其他成分如α-蒎烯、芳樟醇、月桂烯、羅勒烯、γ-松油烯、香葉醇、乙酸香茅酯等相對含量均小于1%。托里桉葉片中β-石竹烯、愈創(chuàng)醇含量較高，分別占總含量的14.87%、11.79%，含量在1%～7%的成分包括α-蒎烯（3.91%）、γ-桉葉醇（6.62%）、α-松油醇（4.51%）、α-律草烯（1.51%）、藍(lán)桉醇（2.25%）、植物醇（2.95%）、乙酸香葉酯（1.14%）、香樹烯（2.11%）、石竹素（2.33%）、4-萜烯醇（1.24%）、桉油烯醇（1.32%），而β-蒎烯、茴香腦、苯甲醛、β-羅勒烯等相對含量均小于1%。大花序桉葉片中α-松油醇含量較高，占總含量的41.44%，其他成分有α-蒎烯（6.08%）、茴香腦（1.31%）、桉葉烯醇（2.60%）、γ-桉葉醇（2.57%）、愈創(chuàng)醇（2.59%）、β-欖香烯（2.23%）、長葉環(huán)烯（3.24%）、苯甲酸（4.52%）、異丁香烯（1.61%）、四甲基十六烷醇（1.75%）、異植物醇（5.52%），而β-蒎烯、β-石竹烯、植物醇、萜二烯等相對含量均小于1%。粗皮桉葉片中α-蒎烯、α-松油醇含量較高，分別占總含量的10.65%、24.57%，另外還包括異龍腦（9.68%）、反式-松油芹醇（8.49%）、β-蒎烯（2.88%）、檸檬烯（4.52%）、葑醇（5.87%）、桃金娘烯醇（4.41%）、香芹醇（2.01%）、β-石竹烯（3.19%）、松油芹酮（1.78%），而葉醇、芳樟醇、α-律草烯、藍(lán)桉醇、植物醇、左旋-β-蒎烯、萜品油烯等相對含量均小于1%。

2.2 不同桉樹葉片揮發(fā)性物質(zhì)成分定量分析

幼林期檸檬桉、托里桉、大花序桉、粗皮桉葉片揮發(fā)性物質(zhì)總含量如圖2所示。從圖2可以看出，檸檬桉葉片揮發(fā)性物質(zhì)含量最高，為0.48%，其次是大花序桉葉片（0.15%）、粗皮桉葉片（0.084%），托里桉葉片揮發(fā)性物質(zhì)含量最低，為0.043%。將不同桉樹葉片揮發(fā)性物質(zhì)成分含量進(jìn)行方差分析發(fā)現(xiàn)，托里桉和粗皮桉葉片間總揮發(fā)性物質(zhì)含量差異不顯著，但均與檸檬桉和大花序桉葉片間總揮發(fā)性物質(zhì)含量呈顯著性差異。

2.3 不同桉樹葉片揮發(fā)性物質(zhì)種類分析

不同桉樹葉片檢測到的揮發(fā)性物質(zhì)種類情況見圖3。4種桉樹葉片釋放的揮發(fā)性物質(zhì)種類均以烯萜類和醇類為主，另外含有少量酯類、醛類和酮類等，這與前人的研究結(jié)果一致[21-25]。檸檬桉葉片中烯萜類物質(zhì)種類最多（5種），包括β-蒎烯、月桂烯、羅勒烯、γ-松油烯、β-石竹烯，醇類物質(zhì)種類次之（4種）。托里桉、粗皮桉葉片中含量最高的均為醇類物質(zhì)，分別為7種（α-松油醇、藍(lán)桉醇、植物醇、γ-桉葉醇、愈創(chuàng)醇、4-萜烯醇、桉油烯醇）和9種（葉醇、葑醇、反式-松油芹醇、芳樟醇、α-松油醇、桃金娘烯醇、香芹醇、藍(lán)桉醇、植物醇），烯萜類物質(zhì)次之，分別為6種、7種。而大花序桉葉片中烯萜類（7種）和醇類（7種）物質(zhì)含量均較多，烯萜類主要包括α-蒎烯、β-蒎烯、β-石竹烯、萜二烯、β-欖香烯、長葉環(huán)烯、異丁香烯等；醇類包括α-松油醇、植物醇、桉葉烯醇、γ-桉葉醇、愈創(chuàng)醇、四甲基十六烷醇、異植物醇等，其他種類較少。

由圖4可知，醛類化合物是檸檬桉葉片揮發(fā)性有機(jī)物的主要組成物質(zhì)，相對含量達(dá)到78.18%（香茅醛），醇類化合物次之，占總成分的16.20%，主要包括芳樟醇、異胡薄荷醇、香茅醇、香葉醇。托里桉、粗皮桉葉揮發(fā)性有機(jī)物的主要組成物質(zhì)是醇類化合物，相對含量分別占總成分的30.67%（4-萜烯醇、α-松油醇、桉油烯醇、藍(lán)桉醇、愈創(chuàng)醇、γ-桉葉醇、植物醇）、47.66%（葑醇、反式-松油芹醇、芳樟醇、α-松油醇、桃金娘烯醇、香芹醇、藍(lán)桉醇、植物醇），烯萜類化合物次之，分別為23.13%、23.14%。大花序桉葉揮發(fā)性有機(jī)物也是以醇類化合物為主，其相對含量占總成分的57.11%（α-松油醇、桉葉烯醇、γ-桉葉醇、愈創(chuàng)醇、四甲基十六烷醇、異植物醇、植物醇），烯萜類和其他類各占14.10%和14.85%。檸檬桉和托里桉葉片均含有少量酯類，分別占0.70%和1.14%。

3 結(jié)論與討論

3.1 討 論

通過對檸檬桉、托里桉、大花序桉、粗皮桉葉片及其揮發(fā)性成分檢測，發(fā)現(xiàn)在幼林期檸檬桉葉片中香茅醛、香茅醇含量分別占總含量的78.18%、13.43%，這比文獻(xiàn)報道的25年生檸檬桉葉香茅醛（58.19%）、香茅醇（12.96%）含量更高[26]，可見同一樹種在不同林齡階段主要成分含量不同。香茅醛具有驅(qū)蟲、抗真菌、抗氧化、抗炎和鎮(zhèn)痛等效果，具有廣泛應(yīng)用價值。幼林期的托里桉葉片中揮發(fā)性有機(jī)物種類與陳婷婷等[27]研究發(fā)現(xiàn)的廣東托里桉葉揮發(fā)油成分種類相似，但各成分含量相差較大，如本研究中α-松油醇（4.51%）、苯甲醛（0.01%）、4-萜烯醇（1.24%）等含量均小于文獻(xiàn)中α-松油醇（35.77%）、苯甲醛（5.48%）、4-萜烯醇（2.18%）等，這可能是因為桉樹生長條件和環(huán)境不同，導(dǎo)致了成分含量的差異。幼林期大花序桉葉片中α-松油醇含量較高，占總含量的41.44%，這與田玉紅等[28]對大花序桉葉油檢測的主要成分為α-蒎烯、β-桉葉醇、γ-桉葉醇、α-桉葉醇、檸檬烯，以及呂必文等[29]對2年生大花序桉葉片檢測發(fā)現(xiàn)α-蒎烯、白樺脂醇、高根二醇和正二十七烷的相對含量占優(yōu)勢均不相同，可見種植地點不同、林齡不同對大花序桉葉揮發(fā)性物質(zhì)成分均有影響。α-松油醇在農(nóng)用殺蟲、殺菌、衛(wèi)生除菌、驅(qū)蟲驅(qū)避等方面均具有較好的功效。另外，田玉紅等[30]對廣西東門林場粗皮桉葉精油化學(xué)成分分析時發(fā)現(xiàn)主要化合物包括1，8-桉葉油素（62.24%）、α-蒎烯（15.99%）、乙酸松油酯（3.75%）、α-松油醇（2.88%）、γ-松油烯（2.74%）、β-石竹烯（2.49%）、異戊醛（2.02%），其他物質(zhì)含量均低于1%，其揮發(fā)性化合物種類與本研究中的粗皮桉葉相似，但各成分相對含量存在差異。

對不同桉樹葉片揮發(fā)性物質(zhì)成分進(jìn)行定量分析發(fā)現(xiàn)，除檸檬桉葉片外，其他3種與盛雙等[31]研究發(fā)現(xiàn)的1年生、2年生的8個桉樹無性系葉片揮發(fā)性物質(zhì)含量0.09%～0.28%和0.07%～0.25%相似，均高于李奧欣等[8]采用水蒸氣蒸餾法提取的尾葉桉葉片揮發(fā)性物質(zhì)含量（0.04%）。谷瑤等[26]研究發(fā)現(xiàn)15年生檸檬桉葉蒸油1.0 h揮發(fā)性物質(zhì)含量為1.156%，高于本試驗幼林期檸檬桉葉揮發(fā)性物質(zhì)含量，這可能是幼林期和中齡林期葉片揮發(fā)性物質(zhì)含量差異大造成的。

3.2 結(jié) 論

本研究采用GC-MS技術(shù)，對檸檬桉、托里桉、大花序桉、粗皮桉葉片進(jìn)行檢測，共檢測出44種揮發(fā)性成分，包括萜烯類16種，酯類2種，醛類2種，醇類19種，酮類1種，其他類4種，其中β-蒎烯、β-石竹烯是4種桉樹葉片中共同檢測到的組分。4種桉樹葉片釋放的揮發(fā)性成分在物質(zhì)種類上差異較小，均以烯萜類和醇類為主；托里桉和粗皮桉葉片間總揮發(fā)性物質(zhì)含量差異不顯著，但均與檸檬桉和大花序桉葉片間總揮發(fā)性物質(zhì)含量呈顯著性差異，檸檬桉葉片揮發(fā)性物質(zhì)含量最高為0.48%。同時4種桉樹葉片釋放的揮發(fā)性成分相對含量存在較大差異，檸檬桉葉片揮發(fā)性有機(jī)物組成以香茅醛為主，占78.18%；托里桉、大花序桉、粗皮桉葉片揮發(fā)性有機(jī)物主要為醇類，其中托里桉葉片中愈創(chuàng)醇含量較高占總含量的11.79%，大花序桉和粗皮桉葉片中α-松油醇含量均較高，分別占總含量的41.44%、24.57%。

本研究初步獲得幼林期檸檬桉、托里桉、大花序桉、粗皮桉葉片揮發(fā)性有機(jī)物成分，可為不同桉樹葉油的篩選及綜合開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。然而，對于同一種桉樹中齡林、近熟林、成熟林和過熟林等不同齡組桉樹葉油的成分變化未進(jìn)行研究。下一步，將按時間序列方式對目標(biāo)樣本進(jìn)行長期監(jiān)測分析，確定其動態(tài)變化規(guī)律，以期為桉樹葉油的高值化應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考。

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[本文編校：吳 彬]