互叶白千层不同部位油细胞分布及显微拉曼光谱研究

司民真，李家旺，杨永安，张德清，李 伦，张川云

1. 楚雄师范学院云南省高校分子光谱重点实验室，云南 楚雄 675000 2. 楚雄师范学院光谱应用技术研究所，云南 楚雄 675000

引 言

互叶白千层(Melaleuca alternifolia)又名茶油树,是桃金娘科(Myrtaceae)白千层属(Melaleue)的一种小灌木，原产于澳大利亚东部昆士兰州和新南威尔士北海岸[1]。

互叶白干层是一种经济价值很高的作物，可以通过其新鲜枝叶提取一种名贵的茶树精油。它们的化学成分基本相同，但主成分含量变化较大。Homer等研究了澳大利亚651颗互叶白千层树发现互叶白千层油可划分为6种生化类型,其中的三种为1,8桉油精型、4-萜烯醇型、异松油烯型[2]。对白千层精油的检测方法有气相色谱法(GC)、气相色谱-质谱法(GC-MS)、顶空-气相色谱/质谱法。然而，这些方法都存在前期制样繁杂、检测时间长、检测温度高、在样品分离提取和分析过程中可能存在生物活性分子结构改变的问题。本文利用显微拉曼光谱直接检测互叶白千层油细胞中的主要成分，其特点是仅需取一片叶子即可进行拉曼光谱检测、无需繁杂制样、检测时间短，在常温下进行，可在不影响植物细胞中成分的情况下检测每一植株不同部位精油的化学主成分。

1 实验部分

互叶白千层于2019年10月采集于云南双柏县丫口村的同一植株，软枝干、老叶、新叶分别制作成水装片[3]待用。测量仪器使用美国Thermo Fisher公司的DXR 激光共焦显微拉曼光谱仪，其中所用的激发波长为785 nm，测定功率为15 mW，曝光时间为30 s，样品连续曝光3次,进行拉曼光谱测量时，显微镜物镜倍数为10。

2 结果与讨论

图1是互叶白千层的不同部位图及10倍显微镜下对应的软枝干图。从图中可见，互叶白千层的软枝干为枝叶的杆，老叶为深绿色的叶，新叶为刚发出的翠绿色嫩叶。

仔细搜索检测，在软枝干切片上，未发现油细胞，说明互叶白千层枝干没有提取精油的价值。

2.1 互叶白千层老叶

图2是10倍显微镜下互叶白千层老叶油细胞及在该油细胞上获得的拉曼光谱。

图1 互叶白千层的不同部位及显微镜下 互叶白千层软枝干图(10倍)

图2 10倍显微镜下互叶白千层老叶油细胞及其拉曼光谱

图3给出了互叶白千层老叶油细胞拉曼光谱与标样4-萜烯醇、γ-松油烯的对比图，图中老叶油细胞拉曼光谱上标注的峰位为相应标样的峰位。

可见互叶白千层老叶油细胞中的主要成分有γ-松油烯、4-萜烯醇、α-松油烯、β-胡萝卜素。

为考察油细胞拉曼光谱的检测是否具有可重复性、稳定性，图4给出同一植株不同老叶上油细胞的拉曼光谱。从图中可见5条光谱峰形、峰位，峰的相对强度都非常相似，说明了该方法具有可重复性、稳定性。

2.2 互叶白千层新叶

图5是10倍显微镜下互叶白千层新叶油细胞及其在该油细胞上获得的拉曼光谱。

图3 拉曼光谱对比图a： 油细胞； b： 4-萜烯醇； c： γ-松油烯Fig.3 Comparing Raman spectruma： Oil cell； b: Terpinen-4-ol； c: γ-terpinene

图4 同一植株不同老叶上油细胞的拉曼光谱Fig.4 Raman spectrum of different matureleafoil celin same plant

图5 10倍显微镜下互叶白千层新叶油细胞及其拉曼光谱

比较图2与图5可见，新叶上单位面积上的油细胞数多于老叶，这意味着在提取精油时，新叶的提取率应高于老叶，且老叶、新叶油细胞上获得的拉曼光谱明显的不同。

图6 互叶白千层拉曼光谱a： 老叶油细胞； b： 新叶油细胞； c： 软枝干Fig.6 Raman spectrum of Melaleuca alternifoliaa： Mature leaf oil cell； b： New leaf oil cell；c： Soft branches

为便于比较，图6给出老叶、新叶油细胞及软枝干白点处的拉曼光谱对比图。

从图6可见，三者的拉曼光谱明显不同，c中的谱峰来自于木质素。

可见互叶白千层新叶油细胞中的主要成分为： 顺香桧烯水合物、α-松油烯、β-胡萝卜素，而老叶的主成分为γ-松油烯、4-萜烯醇、α-松油烯、β-胡萝卜素。老叶、新叶的共有物为： α-松油烯、β-胡萝卜素。

3 结 论

利用显微拉曼光谱仪，可以方便的观察并检测到经济作物互叶白千层同一植株不同部位的油细胞的分布及细胞中的主成分，在软枝干中未寻找到油细胞，老叶中的油细胞没有新叶中的多，老叶油细胞中的主成分与新叶中的主成分不完全相同，除共有成分β-胡萝卜素、α-松油烯外，新叶中含有丰富的顺香桧烯水合物，而老叶中含有γ-松油烯及4-萜烯醇。这提示在提取互叶白千层的精油时，将老叶及新叶分开，并分别提取，可得到不同化学型的精油。同时提取精油时，可以考虑提取β- 胡萝卜素，这样可充分利用物料，发挥最大的经济效益。