沉水樟與牛樟不同器官的精油化學成分分析

符 潮，袁佛根，劉 倩，章 挺，周松松，邱鳳英，劉 球

(1.江西省林業科學院，江西 南昌 330013； 2. 中南林業科技大學林學院，湖南 長沙 410004；3.全南縣林業局，江西 全南 341800； 4.湖南省林業科學院，湖南 長沙 410004)

沉水樟(Cinnamomummicranthum)是樟科(Lauraceae)樟屬(Cinnamomum)常綠闊葉喬木，是我國瀕危保護樹種，其樹形優美，樹干通直，木材質地堅硬，是良好的材用與景觀樹種，主要分布于廣東、福建、江西、湖南等省，多為零散分布，極少為天然群落[1-2]。據中國植物志[3]記載，沉水樟與臺灣地區特有的牛樟(Cinnamomumkanehirae)為同一種，并進行了異名合并處理，僅保留沉水樟作為唯一種名。然而，關于沉水樟與牛樟分類的問題還存在較大爭議，也有植物分類研究者認為兩者在形態學與分子生物學上具有差異性，應劃分為兩個種[4-5]。

樟屬植物的根、莖、葉多富含天然精油，其化學成分種類多樣，具有抗菌、消炎、抑制腫瘤等功效，廣泛應用于香精香料、工業原料、醫療藥品等領域[6-7]。其中樟樹(Cinnamomumcamphora)、黃樟(Cinnamomumporrectum)、油樟(Cinnamomumlongepaniculatum)、少花桂(Cinnamomumpauciflorum)等樟屬植物已形成了一條包括種植、采收、提取、加工的完整產業鏈[8-9]。目前，針對沉水樟與牛樟的研究主要集中在其瀕危機制[10-11]、繁育技術[12-14]以及牛樟芝的功能[15-17]等方面，對于其精油的研究極少，而對于其不同器官精油化學成分含量的研究暫未見相關報道。因此，本研究以沉水樟與牛樟的根、莖、葉為材料，對比兩者不同器官的精油含量變化規律，旨在為沉水樟與牛樟的分類、引種與資源利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

沉水樟材料來源于福建省建甌市萬木林自然保護區(118.156474°E，27.051409°N；海拔319m)；牛樟材料來源于臺灣地區，于2015年引種種植于江西省林業科學院樟科植物資源保存圃中(115.812934°E，28.743841°N；海拔12m)。隨機選擇3～5年生沉水樟與牛樟各10株，分別采集根、莖、葉各3份新鮮樣品，其質量分別為：根800～1000g，莖1000～1500g，葉300～400g。采集的鮮葉直接保存至樣品袋中，根、莖分別使用粉碎機將其粉碎成薄片裝入樣品袋中。

1.2 試驗方法

1.2.1 精油提取

將所采集的根、莖、葉樣本分別放入回流式水蒸氣蒸餾裝置內蒸餾2h，使用油水分離器分離、收集精油；收集到精油后，使用無水硫酸鈉去除水分，然后測量精油質量，并計算精油含量。其計算公式為：精油含量=精油質量(mg)/根(莖或葉)鮮質量(g)。將提取的精油溶于無水乙醇(精油與乙醇的體積比為30∶970)配制成1ml混合液注入進樣瓶中備用。

1.2.2 化學成分鑒定

(1)精油化合物成分鑒定。使用GC-MS分析鑒定精油化合物成分。分析用設備為日本島津生產的GCMS-QP2020質譜儀，配備SH-Rxi-5Sil MS石英毛細管柱(30m×0.25mm×0.25μm)。使用氦氣作載氣，流速為1.0mL·min-1。在280℃的檢測器溫度下，將體積為1.0μL的樣品以1∶20的分流比注入GC。執行GC-MS程序：初始溫度為60℃，持續2min；然后以5℃·min-1的速度逐漸升高，直到220℃，并在此溫度下保持20min。EI 離子源溫度為200℃，連接線溫度為230℃，電離能量為70eV，掃描速度為1000u·s-1，掃描間隔為0.50個·s-1碎片，質量掃描范圍為50～600m·z-1。將精油化合物的質譜與數字質譜數據庫(NIST 8.0)中可用的質譜進行比較，然后用正構烷烴混合標準品(C8-C32)標定，鑒定精油化合物成分[18]。

(2)精油化合物定量分析。利用6個濃度梯度的β-派烯、桉樹醇、2-十二烷酮和丁香酚生成各標準化合物的校準曲線，按照報告的程序計算并確定各自標準品的響應因子和精油中每種化學成分的百分比[19-20]。

2 結果與分析

2.1 沉水樟與牛樟不同器官精油含量

統計分析結果(圖1)表明：沉水樟的精油平均含量為1.11mg·g-1，牛樟的精油平均含量為2.78mg·g-1；沉水樟不同器官的精油含量大小排序為根的(2.46mg·g-1)>葉的(0.59mg·g-1)>莖的(0.28mg·g-1)；牛樟不同器官精油含量的大小排序為葉的(4.91mg·g-1)>根的(2.72mg·g-1)>莖的(0.72mg·g-1)。沉水樟與牛樟根的精油含量差異較小，莖、葉的精油含量差異較大；牛樟莖、葉的精油含量分別為沉水樟的12.00、8.32倍。

圖1 沉水樟與牛樟不同器官精油含量Fig.1 Essential oil content in different organs of submerged Cinnamomum micranthum and Cinnamomum kanehirae

2.2 沉水樟與牛樟不同器官精油成分

表1結果表明：沉水樟與牛樟的根精油主要成分均為黃樟油素，含量分別為92.73%和87.75%。牛樟葉的精油成分主要為桉葉油素(56.88%)、α-松油醇(8.89%)、β-水芹烯(8.74%)、α-蒎烯(1.98%)；莖與葉精油成分相似，主要成分為桉葉油素(44.24%)、β-水芹烯(11.46%)、α-松油醇(7.94%)、α-蒎烯(2.68%)。沉水樟莖精油主要成分為：τ-木羅烯(16.25%)、菖蒲烯(14.1%)、氧化石竹烯(9.41%)、反式-橙花叔醇(3.81%)、杜松腦(3.71%)、香芹酮(3.60%)、芳樟醇(3.24%)；葉精油主要成分為：菖蒲烯(19.80%)、τ-木羅烯(17.70%)、氧化石竹烯(11.0%)、杜松腦(4.66%)、藍桉醇(3.43%)、β-檸檬醛(3.21%)。

表1 沉水樟與牛樟根、莖、葉中精油成分含量Tab.1Composition and relative content of essential oils from different organs of submerged Cinnamomum micranthum and Cinnamomum kanehirae%精油成分名稱精油成分含量沉水樟根沉水樟莖沉水樟葉牛樟根牛樟莖牛樟葉3-側柏烯0.000.000.000.000.360.33α-蒎烯0.000.110.000.002.681.98β-水芹烯0.000.000.000.0011.468.74β-蒎烯0.000.150.000.021.891.48月桂烯0.000.120.000.011.000.70α-水芹烯0.000.100.000.000.320.24α-松油烯0.000.000.000.000.120.16桉葉油素0.050.000.000.4444.2456.88反式-氧化芳樟醇0.000.060.000.000.771.61芳樟醇0.173.240.210.750.260.44β-松油醇0.000.000.000.010.430.54

2.3 沉水樟與牛樟不同器官精油化學成分分類

將沉水樟與牛樟不同器官精油中共鑒定出的65種化學成分(見表1)進行分類統計。結果(表2)表明：沉水樟根精油中含有33種化學成分，主要以碳氫倍半萜與含氧倍半萜為主，占比分別為36.36%與27.27%；莖精油中含有44種化學成分，主要以碳氫倍半萜與含氧單萜為主，占比分別為40.90%與25.00%；葉精油中含有40種化學成分，主要以碳氫倍半萜與含氧倍半萜為主，占比分別為40.00%與37.5%。牛樟根、莖、葉精油中分別含有41、41、34種化學成分，化學成分均以含氧單萜與碳氫倍半萜為主；葉與莖精油中的碳氫單萜種數均為7種，較根精油中的種數多，分別占比20.59%與17.07%。綜合分析表明，沉水樟的根、莖、葉精油中均主要以倍半萜類化學成分為主，而牛樟的精油中除根精油以外，莖、葉精油中的化學成分均主要以單萜類化學成分為主。

表2 沉水樟與牛樟不同器官精油成分分類Tab.2Classification of essential oil components of different organs of submerged Cinnamomum micranthum and Cinnamomum kanehirae樹種化學成分種類根精油莖精油葉精油種數占比/%種數占比/%種數占比/%碳氫單萜00.0049.0900.00含氧單萜824.251125.00717.50沉水樟碳氫倍半萜1236.361840.901640.00含氧倍半萜927.27613.641537.50非萜412.12511.3725.00總計33100.0044100.0040100.00碳氫單萜24.88717.07720.59含氧單萜1331.711536.591235.30牛樟碳氫倍半萜1331.711024.39823.53含氧倍半萜921.95614.63411.76非萜49.7537.3238.82總計41100.0041100.0034100.00

3 結論與討論

(1)沉水樟的精油平均含量為1.11 mg·g-1，牛樟的精油平均含量為2.78 mg·g-1；沉水樟與牛樟根的精油含量分別為2.46 mg·g-1和2.72 mg·g-1，兩者差異較小。牛樟莖、葉的精油含量明顯高于沉水樟的，牛樟莖、葉的精油含量分別為沉水樟莖、葉的12.00、8.32倍。

(2)沉水樟和牛樟根精油的主要化學成分為黃樟油素，其含量分別為92.73%和87.75%。這一特點與其他樟屬植物的相似，如黃樟、樟樹、油樟等樟屬植物根精油化學成分均為黃樟油素[21-23]。牛樟莖、葉精油有明顯的主要成分(桉葉油素)，其含量分別為44.24%、56.88%，并含有較多的β-水芹烯、α-松油醇等成分。沉水樟莖、葉精油的主成分不明顯，相對含量較高的菖蒲烯，其含量分別為14.10%、19.80%；τ-木羅烯的含量分別為16.25%、17.70%。

(3)沉水樟根、莖、葉精油的化學成分均以碳氫倍半萜為主，而牛樟根、莖、葉精油的化學成分均以含氧單萜為主。已有研究[24-25]表明，牛樟葉精油的成分較為復雜，有芳樟醇型、桉葉油素型、肉豆蔻醛型等多種主成分占優勢的化學類型，而本研究中的沉水樟葉精油均為主成分不明顯的雜合化學類型。

(4)沉水樟與牛樟的分類問題是樟屬植物系統發育研究的重要關注點，目前針對其分類地位的探討依然存在較大爭議。由于兩者的形態學差異不明顯，在精油工業原料林種植、牛樟芝培育等產業中應用較為混亂。本研究結果表明，沉水樟莖、葉的精油含量極低，并且主要成分不明顯，沉水樟的莖、葉精油含量及化學成分與牛樟的均有較大差異，此差異可為其分類與系統發育的研究提供參考。牛樟是臺灣地區特色經濟樹種，近年來，已作為精油原料林在臺灣地區與福建省沿海地區栽培，而沉水樟由于其精油含量低，不適宜作為精油工業原料林進行推廣種植，因此，在牛樟推廣種植過程中使用穩定可靠的種質資源是其精油產業發展的關鍵。