杉木根精油得油率和柏木醇含量比较分析

秦荣秀，李桂珍，梁忠云，黄开勇

（广西壮族自治区林业科学研究院广西优良用材林资源培育重点实验室，广西南宁 530002）

柏木醇又称柏木脑，是一种合成香料中间体的倍半萜醇，广泛应用于辛香、木香及东方型香精中，也可用作杀虫剂、消毒剂、室内喷雾剂和卫生用品的增香剂以及香精的定香剂和协调剂[1]。研究显示，柏木醇具有抗白蚁和解痉功效[2]，对大肠杆菌（Escherichia coli）、枯草芽孢杆菌（Bacillus sabtills）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和伤寒沙门氏菌（Salmonella typhi）等也有明显的抑制作用[3]。柏木醇源于柏木油，柏木（Cupressus funebris）生长周期为60年左右，资源短缺较严重，严重影响了我国柏木油产业的发展[4-5]。

杉木（Cunninghamia lanceolata）精油是对其树干、根、茎、枝叶或花等部位进行蒸馏得到的无色或微黄色具有芳香气味的液体，主要成分为柏木醇，气味与柏木油接近，可代替柏木油使用[6-7]。杉木分布很广，是我国南方最主要的造林树种之一[8]，每年采伐留下的树根在100万t以上[9]。目前，杉木根一般被留在采伐迹地中任其腐烂或用作燃料，附加值低，资源浪费严重[9]。树根是杉木含油率最高的部位，对其进行充分利用和开发有很好的发展前景[9]。目前，在杉木精油的成分[10-14]、用途[15-17]、提取[18-20]和精制分馏[21-23]等方面已经进行了诸多研究，杉木根精油得油率和柏木醇含量方面的研究则较少。本研究对不同部位及不同单株杉木根精油的绝干得油率和柏木醇含量进行比较分析，可为筛选得油率和柏木醇含量高的杉木种质，推进广西特色杉木种质资源选育以及林副产品开发积累前期的科学数据和提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料来源于广西河池市凤山县凤山林场（107°2´E，24°32´N）。2017年12月，凤山林场对25年生杉木成熟林进行采伐。选择同一地块且生长状况相对一致的9株被伐林木进行采样。样品采集和标识后，用普通袋子装好，带回实验室。树干样品为靠近伐桩10 cm处采集的长约10 cm的径段，其边材和心材可凭肉眼进行区分，边材颜色浅白，心材颜色较深；树皮样品采自树干相同径段；根系样品为该树桩所有大于1 cm的根径部分，采用四分法随机选取2 kg。

1.2 得油率和绝干得油率测定

参照2010年版《中华人民共和国药典》一部附录XD中挥发油测定法甲法[24]，采用水蒸汽蒸馏法测定得油率。将采集的杉木根锯成2～3 cm长，除去树皮，用劈材刀将其劈成火柴棍大小的小木条，树皮则直接切成小块，装入2 000 mL的圆底单口烧瓶，用挥发油测定器和冷凝管进行蒸馏，蒸馏9 h后停止加热，冷却至室温，分离出精油，称重并计算得油率（p）。将各部位样品分别装入恒重后的表面皿，各称取10 g左右，之后放入烘箱，烘箱温度设定为105℃，待样品烘至恒重，记录烘干后样品质量，计算根含水率（v）和绝干得油率（pt）。

得油率（p）的计算公式为：

式中，m为根挥发油的质量（g）；m1为圆底烧瓶和样品的总质量（g）；m2为圆底烧瓶的质量（g）。

绝干得油率（pt）的计算公式为：

式中，v为根含水率，计算公式为：

式中，M1为烘前样品的质量（g）；M2为烘后样品的质量（g）。

1.3 柏木醇的定性定量分析

采用气相色谱法对杉木油进行定量分析，采用面积归一化法得到各组分的含量。采用气-质联用N1ST标准谱库检索和人工解析对样品进行定性分析。

采用Aglient 7890A气相色谱仪进行GC定量分析，条件为弹性石英毛细管柱ZB-5（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气为氮气；进样口250℃；汽化室250℃；分流比1∶ 50；进样量0.3 μL。

程序升温：

采用美国BRUKER公司TQ456气质联用仪进行GC-MS定性分析，条件为弹性石英毛细管柱BR-5（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气为高纯氦气；进样口230℃；接口250℃。程序升温与GC定量分析一样。

质谱条件为EI离子源；电离电压70 ev；扫描范围45～350 amu，全扫描方式；溶剂延迟3 min；进样量1 μL（1%乙醇溶液）。

1.4 数据处理

采用Excel软件进行统计，各部位样品的所有指标均重复测定3次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 不同部位根精油的得油率和柏木醇含量

不同部位根精油的得油率和柏木醇含量差异很大，得油率表现为心材>树皮>边材，柏木醇含量表现为心材>边材>树皮（表1）。精油主要集中于心材部位，以含油量为考核指标进行品种选育时，应以心材得油率为主要参考指标。

表1 不同部位根精油的得油率和柏木醇含量Tab.1 Oil yield and cedrol content in essential oils from different parts of roots

2.2 不同单株根精油得油率和柏木醇含量

不同单株根精油的得油量、得油率、含水率、绝干得油率和柏木醇含量差异较大（表2）。不同单株根精油的绝干得油率为0.07%～0.54%，柏木醇含量为5.58%～49.90%，最大值分别为最小值的7.71倍和8.94倍。从资源丰富的杉木群体中筛选出含油率和柏木醇含量高的品系是可能的。

表2 不同单株根精油的得油率和柏木醇含量Tab.2 Oil yield and cedrol content in essential oils from roots of different individuals

3 结论与讨论

杉木根的不同部位及不同单株根之间，精油的得油率和柏木醇含量差异较大。根精油集中于心材，不同单株根精油的绝干得油率和柏木醇含量最大可相差7.71倍和8.94倍。广西拥有丰富的杉木资源，很有可能从中筛选出根精油得油率和柏木醇含量高的品系。

孙凌峰等[6]将杉木根用刨片机刨成薄片，采用常压水蒸气蒸馏法提取根精油，其得油率为1.9%～2.3%，柏木醇含量为39.48%；周文富等[12]采用干馏工艺提取杉木根精油，得油率为6.08%，柏木醇含量为31.51%；傅星星[13]采用过热蒸汽对杉木根进行蒸馏，精油得油率为0.96%，柏木醇含量为46.9%；本试验的得油率和柏木醇含量均偏低。造成这种差异的原因可能是林木生长阶段、原料处理方法（粉碎、刨片和切条等）、提取工艺和分析条件（色谱柱柱型和升温程序等）等不同，也可能是因为不同的立地条件对林木的内含物代谢产生了不同的影响。

本试验仅从1个区域选取样品进行分析，得出的数据和结论未能完全反映实际情况。欲获得绝干得油率和柏木醇含量更高的杉木种质，还需改进分析和测试方法，并扩大样品采集范围。本试验选择测试的杉木林龄为25年，是从其材积数量成熟方面考虑，杉木在哪个生长阶段（幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林）内含物代谢活动最活跃以及精油含量和得率更高，需通过更多试验进行深入探讨。