塔柏叶及种子挥发油化学成分分析

刘应煊

(湖北民族学院 化学与环境工程学院，湖北 恩施445000)

塔柏(Sabina chinensisL．)，又名蜀桧、桧柏，为柏科，圆柏属常绿乔木或小乔木．其树冠为塔形，枝叶苍翠，四季常青，广泛用作行道树，也用于工厂、园林景观绿化．其挥发油有特殊香味，可用作熏香剂、抑菌剂及生物活性杀虫剂等．近年来，研究者对侧柏活性组分的研究较为广泛，主要集中在侧柏叶、种子、树皮和根挥发油组成以及抗肿瘤、抗菌活性分析等方面［1－4］，而对于塔柏挥发性物质的研究还很少，学术上主要研究了塔柏的种植及养护技术［5］、塔柏无性繁殖育苗技术及生长障碍因子［6－9］、塔柏叶片中金属元素和氮、硫元素含量分析［10］、塔柏的梨锈病及防治［11］等．本文基于常规水蒸气蒸馏法提取挥发油，采用GC－MS 联用技术，对塔柏叶及其种子的挥发性组分进行了鉴定和比较分析，为深入认识塔柏在城市绿化中的保健及生态功能，合理选择城市生态保健树种提供参考，并为合理利用和开发塔柏资源提供理论依据．

1 材料与方法

1．1 材料与试剂

分析样品于2013 年4 月采集于湖北民族学院桂花园校区，经湖北民族学院生物科学与技术学院鉴定为塔柏叶及其种子(青果)．

无水乙醚(分析纯)(上海国药集团化学试剂有限公司);无水硫酸钠(分析纯)(上海国药集团化学试剂有限公司);实验用水皆为二次蒸馏水．

1．2 仪器与设备

气相色谱(6890N)－质谱(5975C)联用仪(美国Agilent 科技有限公司);精密电子天平(瑞士Startorius 公司);色谱柱DB－5(30 m×0．25 mm，0．25 μm)(美国Agilent 科技有限公司);水蒸气蒸馏装置．

1．3 方法

1．3．1 挥发油的提取 取新鲜塔柏叶粉碎后置于2 L 三颈烧瓶中，加入800 mL 蒸馏水，蒸馏5 h，用无水乙醚萃取蒸出液3 次，合并萃取液，装入100 mL 的圆底烧瓶中，加入无水硫酸钠干燥，在冰箱中冷冻过夜．通入高纯氮气［ω(N2)= 99．99%］吹干乙醚，得1．0 mL 澄清透明的浅黄色挥发油;按同样的方法提取塔柏青果挥发油，得澄清透明的浅黄色挥发油1．5 mL，于4℃存储以待GC－MS 分析．

1．3．2 GC－MS 分析 气相色谱条件为色谱柱DB－5(30 m×0．25 mm，0．25 μm)毛细管柱;GC 进样口温度250℃，以分流模式进样，分流比为1 ∶40;程序升温:40℃等温保持5 min，5℃/min 升温至260℃，然后15℃/min 升温至280℃，保持1 min;气质联用仪接口温度280℃．质谱参数:电子轰击(electron impact，EI)离子源70 eV;电子倍增电压1253 V;质量扫描范围30～550 u;扫描速率1 scan/s．被分离化合物的总离子峰峰面积使用GC－MS 联用仪的工作站在设定积分阈值为19．0 时积分获得，用峰面积归一化法计算各组分的相对质量分数．

2 结果与分析

GC－MS 联用技术广泛用于植物挥发油和精油化学成分分析，按上述GC－MS 方法对塔柏叶及种子挥发油进行分析．挥发油的总离子流图(GC－TIC)见图1，总离子流图中各峰经质谱扫描后得到质谱图，经计算机检索同时与最新标准谱图库NIST08 谱库(1．91×105种化合物)和Wiley275 谱库(3．2×105种化合物)相匹配，对正反匹配度均大于800(最大值为1000)的结果进一步进行人工谱图解析，共鉴定出塔柏叶挥发油中相对质量分数大于0．028%的74 种化学成分，占挥发油总油量的97．364%;鉴定出塔柏种子挥发油中相对质量分数大于0．037%的61 个组分，占挥发油总油量的92．667% ，结果列于表1．

图1 塔柏叶(A)和种子(B)挥发油总离子流图Fig．1 Total ion chromatogram of the essential oil from leaves(A)and seeds(B)of Sabina chinensis

图1 显示了塔柏叶和种子中挥发油化学成分大体相似，但各组分相对含量存在较大差异．表1 中的数据清晰地表明了这一差异．塔柏叶挥发油中相对质量分数最高的化合物是水芹烯，占挥发油总量的13.713%，其余主要成分分别为L－醋酸冰片酯(10.490%)、L－4－萜品醇(10.163%)、柠檬烯(9.447%)、萜品烯(5.134%)、π蒎烯(4.397%)、萜基烯(3.424%)、萜品油烯(2.776%)、大根香叶烯(2.628%)、(+)－双环倍半水芹烯(2.342%)等．塔柏种子挥发油中相对质量分数最高的成分亦为水芹烯，占挥发油总量的20.281%，其余主要成分依次为L－4－萜品醇(11.190%)、大香叶烯(10.677%)、柠檬烯(8.750%)、π 蒎烯(6.865%)、萜品烯(3.481%)、黑松烯(3.141%)、萜品油烯(2.914%)、1R－π 蒎烯(2.652%)、萜基烯(2.164%)、1－异丙基－4－甲基双环［3.1．0］－2－己烯(2．017%)等．从鉴定出的化学成分的类别上看，萜类化合物、脂肪醇、脂肪酮、脂肪醛、酯类及烯烃为主要化合物．

表1 塔柏叶和种子香精油的化学组成Tab．1 Chemical composition of the essential oil from leaves and seeds of Sabina chinensis

续表1:

对比表1 中的数据，可以看到塔柏叶和种子挥发油中大部分化学成分相同，但在含量上差异较为显著，如水芹烯都是它们最主要的化学成分，在塔柏叶的挥发油中含量为13.713%，但在塔柏种子的挥发油中含量达到了20.281%;L－醋酸冰片酯也是它们的主要化学成分，在叶挥发油中含量为10.490%，而在种子挥发油中只占1.520%;柠檬烯，在叶挥发油中含量为9.447%，在种子挥发油中含量为8.750%;萜品烯，在叶挥发油中含量为5.134%，在种子挥发油中含量为3.481%;π 蒎烯，在叶挥发油中含量为4.397%，在种子挥发油中含量为6.865%;萜基烯，在叶挥发油中含量为3.424%，在种子挥发油中含量为2.164%等．此外，叶和种子的挥发油化学成分尽管大部分相同，但也存在差异，如叶的挥发油中含有正己醇、1－辛烯－3－醇、(+)－4－蒈烯、1，2－二甲基－4－苯乙烯、3－甲基－3－丁烯基丁酸甲酯、侧柏酮、1－异丙基－4－甲基－3－环己烯－1－醇、香荆芥酚、顺式－3－己烯基异戊酸酯、π 甲基萘、π 旁波烯、卡拉烯、氧化石竹烯、山达海松二烯、雄甾－5－烯－4－酮、迈诺醇、海松醛、桃柘酚、7，15－海松二烯－3－醇等等，这些是种子的挥发油中所没有的;而种子挥发油中含有的π 伞花烃、(E，Z)－1，3，5－十一烷三烯、乙酸葑酯、乙酸萜品酯、癸酸甲酯、(2E，4Z)－2，4－壬二烯酸乙酯、(Z)－π 法尼烯、π 甜没药烯、1－甲基－1－乙烯基－2，4－二异丙烯基环己烷、(2E，6E)－法呢醛、泪柏醚等，是叶挥发油中所没有的，这些成分上的差异，被认为是导致挥发油香气差异的主要原因．尤其是种子挥发油中的独有成分，使其药用价值较叶挥发油要高．

挥发油中质量分数最高的水芹烯属单环单萜类化合物，是一种无色至微黄色的油状液体，具有新鲜柑橘或胡椒香气，也是存在于桉树油、小茴香油、肉桂叶油、松节油等多种挥发油中的天然成分．水芹烯有令人愉快的香气，可用于食用香料，主要用于配制柑橘类和香辛料类人造精油，另外它还可以直接用于生物活性杀虫剂，在精细化学领域也有独特的应用前景．由于其对支气管有温和的刺激作用，还可制成吸入剂用作祛痰剂［12－13］．L－醋酸冰片酯具有强烈的松树样的气味和森林的新鲜香气，天然含于针叶油中，特别是在冷杉油中为多．广泛用于肥皂、化妆品以及室内消毒杀菌的芳香清洁剂，也是室内喷雾香精、浴用香精、爽身粉的重要组分，也少量用于食品香料，笔者认为，L－醋酸冰片酯是柏树叶特征香味的主要来源．

柠檬烯又称苧烯，是一种无色淡黄色液体，具有令人愉快的柠檬样香气，是广泛存在于植物中的单环单萜，是除哌烯外，自然界分布最广的萜类．柠檬烯具有药理活性，有利胆溶石、理气开胃、消炎止痛的功效，可用于治疗胆结石，胆囊炎及胆道术后综合征等．此外，柠檬烯有具抗肿瘤，抑菌功效，还有祛痰、止咳、平喘作用，也可以作为杀虫剂使用［14－15］．而萜品烯，具有柑橘和柠檬香气，可做香料，主要用以配制人造柠檬和薄荷精油，遇空气易氧化，可做抗氧化剂，主要存在于芫荽子油、柠檬油、枯茗油和香旱芹油等中．L－4－萜品醇属单环单萜类化合物，具有丁香味，有杀菌功效，可做消毒剂．大香叶烯有抗菌抗氧化作用．π 蒎烯在空气中能自动氧化，可用做抗氧化剂，在工业上可用于矫正一些工业产品的香味，并可做涂料溶剂、杀虫剂和增塑剂等，它也是一种重要的工业原料，可用于合成樟脑和香料等．萜品油烯也称异松油烯，无色或淡琥珀色液体，有柠檬气味，用作香料的原料．由于这些组分在叶和种子的挥发油中都有较高含量，使得塔柏挥发油除了可用于香精的调配之外，还具有较高的药用价值．

3 结论

采用水蒸气蒸馏法分别提取塔柏叶及其种子的挥发油，通过GC－MS 分析挥发油的化学组成，对叶挥发油中相对质量分数大于0.028%的成分进行了鉴定，共鉴定出74 种化合物，占挥发油总量的97.364%. 其挥发油主要成分为水芹烯，占挥发油总量的13.713%，其余主要成分分别为L－醋酸冰片酯(10.490%)、L－4－萜品醇(10.163%)、柠檬烯(9.447%)、萜品烯(5.134%)、π 蒎烯(4.397%)、萜基烯(3.424%)、萜品油烯(2.776%)、大根香叶烯(2.628%)、(+)－双环倍半水芹烯(2.342%)等．对种子挥发油中相对质量分数大于0.037%的成分进行了鉴定，共鉴定出61 种化合物，占挥发油总量的92.667%. 其挥发油主要成分为水芹烯，占挥发油总量的20.281%，其余主要成分分别为L－4－萜品醇(11.190%)、大香叶烯(10.677%)、柠檬烯(8.750%)、π 蒎烯(6.865%)、萜品烯(3.481%)、黑松烯(3.141%)、萜品油烯(2.914%)、1R－π 蒎烯(2.652%)、萜基烯(2.164%)、1－异丙基－4－甲基双环［3.1．0］－2－己烯(2．017%)等．本文塔柏叶及其种子挥发油化学成分研究，对深入了解塔柏在城市绿化中的保健功能及生态功能，合理选择城市生态保健树种提供了参考，并为合理利用和开发塔柏资源提供理论依据．

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