广西高产脂马尾松松脂松节油含量及其化学成分研究

邱 米，郭 飞，黎贵卿，欧 军，吴建文，周树忠，陆顺忠

（1.广西壮族自治区林业科学研究院，广西南宁 530002；2.广西壮族自治区国有派阳山林场，广西宁明 532500；3.广西壮族自治区国有六万林场，广西玉林 537000；4.广西马尾松工程技术研究中心，广西南宁 530002）

松节油是松脂中的挥发油，是我国林产化学工业最重要的产品之一，其含量是评价松脂品质的标准之一[1]。我国是全球最大的脂松节油生产国；据统计，广西的脂松节油产量常年居全国第一，80%产量来源于马尾松[2]。科研人员已选育出生长性能优异、产脂量高的良种马尾松，并进行推广种植，在一定程度上解决松脂产量的问题[3-8]。松脂中松节油的化学组成和性质是松节油进一步深加工的基础，松节油品质不同，其产品价值也不同。α-蒎烯、β-蒎烯是合成萜烯树脂、松油醇、樟脑和龙脑（冰片）及其他轻化工产品的重要原料；长叶烯具有木香、琥珀和龙涎型香气，主要用于定香剂、日用香精和化妆品香精中，其合成的衍生物可生产出许多名贵香料；柠檬烯在香料工业中调香用量达30%，广泛应用于食品、药品和日化等领域，具有抗菌抑菌、抗氧化、防腐和抗肿瘤等作用[9]。随着生产技术的发展，相关企业根据深加工工艺和用途需求，对松节油的化学组分和品质提出不同要求，但对松节油化学成分的系统研究较少。本研究测定广西高产脂马尾松单株松脂中的松节油含量，利用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）和气相色谱法（GC）分析松节油的化学组分，并与普通马尾松松脂中的松节油进行比较，为进一步开展定向培育和后端特殊加工（松脂分类收集、加工等）提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验样品

样品来源于广西北流市石窝镇高产脂马尾松示范基地（110°47'E，22°28'N），属亚热带季风气候，海拔196 ～ 229 m，年均气温20 ～ 28 ℃，年均降水量1 566.5 mm，土壤主要为红壤。选择12 ～ 15年生的马尾松单株共60 株，30 株为高产脂马尾松，30 株为普通马尾松。松脂采样时间为2019年9—10月。

1.2 试验仪器

松节油含量测定器一套（BOMEX GG-17），气质联用仪（TRACE DSQⅡ，美国热电），气相色谱仪（GC-2014型，日本岛津公司）。

1.3 松节油提取

依据LY∕T 1355-2010[10]测定松节油含量。在500 mL 三口烧瓶中加入约50 g 新鲜松脂，用量筒量取约80 mL 的80%甘油水溶液加入烧瓶中，加入沸石3～4 颗，加热；当烧瓶内沸腾并有冷凝液通过冷凝管进入收集器时，通过收集器加水和放水的方法使瓶内沸腾温度稳定在（170±3）℃；通过加热器调节使冷凝管中液滴下落速度为50～60 滴∕min，从温度到达170 ℃起回流2.5 h 后，将收集器中的水放出，将温度升至185 ℃后停止加热。

1.4 成分分析

使用GC-MS 检测松节油，通过NIST08 谱库对松节油化学成分进行检索和定性分析；用GC 进行定量检测。松节油各化学成分的相对百分含量用色谱峰面积归一化法计算。

利用气质联用仪进行GC-MS 定性分析。色谱柱为DB-5MS（30 m × 0.25 mm × 0.25 μm）弹性石英毛细管色谱柱；载气为高纯氦气，进样量0.2 μL，柱流量1.0 mL∕min，进样口温度250 ℃；辅助器温度250 ℃，起始温度70 ℃，以5 ℃∕min 升至200 ℃，以10 ℃∕min 升至300 ℃停留5 min；手动进样，不分流。质谱条件为EI 离子源，离子源温度为250 ℃；电离电压为70 eV，扫描范围33 ～ 450 m∕z，全扫描方式。

利用气相色谱仪进行GC 分析。色谱柱为SHRtx-1（30 m × 0.25 μm × 0.25 mm）；载气为高纯氦气，进样量0.1 μL，进样口温度250 ℃；检测器温度260 ℃，初始温度70 ℃，保留2 min，以5 ℃∕min 升至220 ℃，保留2 min；手动进样，分流比65∶1。

1.5 数据处理

采用Excel 2016 软件整理数据，采用SPSS 23.0软件进行方差分析和相关分析。

2 结果与分析

2.1 马尾松松节油含量及其化学成分分析

高产脂马尾松和普通马尾松松脂松节油含量分别为12.15%和11.04%，差异不大（表1）。高产脂马尾松松节油中检测出9～12 种化学成分，与普通马尾松松节油的化学成分基本一致（图1）。统计含量＞0.02%的化学成分，共7种，包括5种单萜类成分和2种倍半萜烯类成分。

表1 松节油含量和主要化学成分含量Tab.1 Turpentine content and main chemical components

图1 马尾松松节油气相色谱图Fig.1 GC of P.massoniana turpentine

松节油中的α-蒎烯含量高是马尾松松脂的特征之一。高产脂马尾松的α-蒎烯最高含量为80.44%，是普通马尾松（63.50%）的1.3 倍。高产脂马尾松松节油中，柠檬烯变异系数最大（98.48%），其次是β-蒎烯（53.99%）。与普通马尾松的化学成分相比，高产脂马尾松除了月桂烯的变异系数低于普通马尾松，其他6 个化学成分的变异系数均大于普通马尾松。高产脂马尾松中，柠檬烯含量≥20%的单株数量占总数的7%，最高含量为35.60%。高含量柠檬烯单株松节油气相色谱图见图2。高产脂马尾松中，长叶烯含量≥20%且长叶烯与石竹烯含量比≥2 的单株数量占总数的29%，最大比值达28.9倍。普通马尾松没有此类型单株。

图2 高含量柠檬烯单株松节油气相色谱图Fig.2 GC of turpentine of individual plant with high limonene

2.2 相关分析

高产脂马尾松松节油含量与长叶烯呈极显著正相关（P＜0.01），与石竹烯呈极显著负相关（P＜0.01）（表2）。α-蒎烯与β-蒎烯和石竹烯、长叶烯与石竹烯均呈显著负相关（P＜0.05）。

表2 高产脂马尾松松节油含量及其主要化学成分相关分析Tab.2 Correlation analysis of turpentine content and main chemical components of high-oleoresin-yield P.massoniana

3 结论与讨论

高产脂马尾松松脂的松节油含量与普通马尾松差异不显著，但高产脂马尾松松节油含量的变异系数大于普通马尾松。高产脂马尾松的7个主要化学成分中，除月桂烯的变异系数低于普通马尾松外，其他6 个化学成分的变异系数均大于普通马尾松。化学成分含量单株间变异系数大，有利于化学型定向选育。本研究中，高产脂马尾松松节油中，变异系数最大的组分为柠檬烯（98.48%），可对柠檬烯含量高的单株进行无性繁育。柠檬烯含量变异系数巨大的原因目前尚未明确，需后续进行长期跟踪监测。相关分析结果表明，高产脂马尾松松节油含量与长叶烯呈极显著正相关，与石竹烯呈极显著负相关。赵振东等[11]研究发现，高抗种源比中抗和敏感马尾松种源含有更多的长叶烯，且长叶烯与石竹烯的含量差越大，该种源的抗松材线虫病能力越强（该研究高抗种源的比值为2.02）。本研究中，松节油含量和长叶烯含量高的高产脂马尾松单株可能是抗松材线虫病能力高的优良单株。

松节油个别成分在不同单株间差异显著，可从高产脂马尾松中定向筛选高含油量∕高化学型（α-蒎烯、β-蒎烯、柠檬烯和长叶烯等）植株并推广种植，有助于丰富松节油加工的产品类型，提高松节油加工产品的附加值，可为整个松脂产业提供更优质的原料选择。