沉水樟与牛樟不同器官的精油化学成分分析

符 潮，袁佛根，刘 倩，章 挺，周松松，邱凤英，刘 球

(1.江西省林业科学院，江西 南昌 330013； 2. 中南林业科技大学林学院，湖南 长沙 410004；3.全南县林业局，江西 全南 341800； 4.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004)

沉水樟(Cinnamomummicranthum)是樟科(Lauraceae)樟属(Cinnamomum)常绿阔叶乔木，是我国濒危保护树种，其树形优美，树干通直，木材质地坚硬，是良好的材用与景观树种，主要分布于广东、福建、江西、湖南等省，多为零散分布，极少为天然群落[1-2]。据中国植物志[3]记载，沉水樟与台湾地区特有的牛樟(Cinnamomumkanehirae)为同一种，并进行了异名合并处理，仅保留沉水樟作为唯一种名。然而，关于沉水樟与牛樟分类的问题还存在较大争议，也有植物分类研究者认为两者在形态学与分子生物学上具有差异性，应划分为两个种[4-5]。

樟属植物的根、茎、叶多富含天然精油，其化学成分种类多样，具有抗菌、消炎、抑制肿瘤等功效，广泛应用于香精香料、工业原料、医疗药品等领域[6-7]。其中樟树(Cinnamomumcamphora)、黄樟(Cinnamomumporrectum)、油樟(Cinnamomumlongepaniculatum)、少花桂(Cinnamomumpauciflorum)等樟属植物已形成了一条包括种植、采收、提取、加工的完整产业链[8-9]。目前，针对沉水樟与牛樟的研究主要集中在其濒危机制[10-11]、繁育技术[12-14]以及牛樟芝的功能[15-17]等方面，对于其精油的研究极少，而对于其不同器官精油化学成分含量的研究暂未见相关报道。因此，本研究以沉水樟与牛樟的根、茎、叶为材料，对比两者不同器官的精油含量变化规律，旨在为沉水樟与牛樟的分类、引种与资源利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

沉水樟材料来源于福建省建瓯市万木林自然保护区(118.156474°E，27.051409°N；海拔319m)；牛樟材料来源于台湾地区，于2015年引种种植于江西省林业科学院樟科植物资源保存圃中(115.812934°E，28.743841°N；海拔12m)。随机选择3～5年生沉水樟与牛樟各10株，分别采集根、茎、叶各3份新鲜样品，其质量分别为：根800～1000g，茎1000～1500g，叶300～400g。采集的鲜叶直接保存至样品袋中，根、茎分别使用粉碎机将其粉碎成薄片装入样品袋中。

1.2 试验方法

1.2.1 精油提取

将所采集的根、茎、叶样本分别放入回流式水蒸气蒸馏装置内蒸馏2h，使用油水分离器分离、收集精油；收集到精油后，使用无水硫酸钠去除水分，然后测量精油质量，并计算精油含量。其计算公式为：精油含量=精油质量(mg)/根(茎或叶)鲜质量(g)。将提取的精油溶于无水乙醇(精油与乙醇的体积比为30∶970)配制成1ml混合液注入进样瓶中备用。

1.2.2 化学成分鉴定

(1)精油化合物成分鉴定。使用GC-MS分析鉴定精油化合物成分。分析用设备为日本岛津生产的GCMS-QP2020质谱仪，配备SH-Rxi-5Sil MS石英毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)。使用氦气作载气，流速为1.0mL·min-1。在280℃的检测器温度下，将体积为1.0μL的样品以1∶20的分流比注入GC。执行GC-MS程序：初始温度为60℃，持续2min；然后以5℃·min-1的速度逐渐升高，直到220℃，并在此温度下保持20min。EI 离子源温度为200℃，连接线温度为230℃，电离能量为70eV，扫描速度为1000u·s-1，扫描间隔为0.50个·s-1碎片，质量扫描范围为50～600m·z-1。将精油化合物的质谱与数字质谱数据库(NIST 8.0)中可用的质谱进行比较，然后用正构烷烃混合标准品(C8-C32)标定，鉴定精油化合物成分[18]。

(2)精油化合物定量分析。利用6个浓度梯度的β-派烯、桉树醇、2-十二烷酮和丁香酚生成各标准化合物的校准曲线，按照报告的程序计算并确定各自标准品的响应因子和精油中每种化学成分的百分比[19-20]。

2 结果与分析

2.1 沉水樟与牛樟不同器官精油含量

统计分析结果(图1)表明：沉水樟的精油平均含量为1.11mg·g-1，牛樟的精油平均含量为2.78mg·g-1；沉水樟不同器官的精油含量大小排序为根的(2.46mg·g-1)>叶的(0.59mg·g-1)>茎的(0.28mg·g-1)；牛樟不同器官精油含量的大小排序为叶的(4.91mg·g-1)>根的(2.72mg·g-1)>茎的(0.72mg·g-1)。沉水樟与牛樟根的精油含量差异较小，茎、叶的精油含量差异较大；牛樟茎、叶的精油含量分别为沉水樟的12.00、8.32倍。

图1 沉水樟与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 沉水樟与牛樟不同器官精油成分

表1结果表明：沉水樟与牛樟的根精油主要成分均为黄樟油素，含量分别为92.73%和87.75%。牛樟叶的精油成分主要为桉叶油素(56.88%)、α-松油醇(8.89%)、β-水芹烯(8.74%)、α-蒎烯(1.98%)；茎与叶精油成分相似，主要成分为桉叶油素(44.24%)、β-水芹烯(11.46%)、α-松油醇(7.94%)、α-蒎烯(2.68%)。沉水樟茎精油主要成分为：τ-木罗烯(16.25%)、菖蒲烯(14.1%)、氧化石竹烯(9.41%)、反式-橙花叔醇(3.81%)、杜松脑(3.71%)、香芹酮(3.60%)、芳樟醇(3.24%)；叶精油主要成分为：菖蒲烯(19.80%)、τ-木罗烯(17.70%)、氧化石竹烯(11.0%)、杜松脑(4.66%)、蓝桉醇(3.43%)、β-柠檬醛(3.21%)。

表1 沉水樟与牛樟根、茎、叶中精油成分含量Tab.1Composition and relative content of essential oils from different organs of submerged Cinnamomum micranthum and Cinnamomum kanehirae%精油成分名称精油成分含量沉水樟根沉水樟茎沉水樟叶牛樟根牛樟茎牛樟叶3-侧柏烯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桉叶油素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 沉水樟与牛樟不同器官精油化学成分分类

将沉水樟与牛樟不同器官精油中共鉴定出的65种化学成分(见表1)进行分类统计。结果(表2)表明：沉水樟根精油中含有33种化学成分，主要以碳氢倍半萜与含氧倍半萜为主，占比分别为36.36%与27.27%；茎精油中含有44种化学成分，主要以碳氢倍半萜与含氧单萜为主，占比分别为40.90%与25.00%；叶精油中含有40种化学成分，主要以碳氢倍半萜与含氧倍半萜为主，占比分别为40.00%与37.5%。牛樟根、茎、叶精油中分别含有41、41、34种化学成分，化学成分均以含氧单萜与碳氢倍半萜为主；叶与茎精油中的碳氢单萜种数均为7种，较根精油中的种数多，分别占比20.59%与17.07%。综合分析表明，沉水樟的根、茎、叶精油中均主要以倍半萜类化学成分为主，而牛樟的精油中除根精油以外，茎、叶精油中的化学成分均主要以单萜类化学成分为主。

表2 沉水樟与牛樟不同器官精油成分分类Tab.2Classification of essential oil components of different organs of submerged Cinnamomum micranthum and Cinnamomum kanehirae树种化学成分种类根精油茎精油叶精油种数占比/%种数占比/%种数占比/%碳氢单萜00.0049.0900.00含氧单萜824.251125.00717.50沉水樟碳氢倍半萜1236.361840.901640.00含氧倍半萜927.27613.641537.50非萜412.12511.3725.00总计33100.0044100.0040100.00碳氢单萜24.88717.07720.59含氧单萜1331.711536.591235.30牛樟碳氢倍半萜1331.711024.39823.53含氧倍半萜921.95614.63411.76非萜49.7537.3238.82总计41100.0041100.0034100.00

3 结论与讨论

(1)沉水樟的精油平均含量为1.11 mg·g-1，牛樟的精油平均含量为2.78 mg·g-1；沉水樟与牛樟根的精油含量分别为2.46 mg·g-1和2.72 mg·g-1，两者差异较小。牛樟茎、叶的精油含量明显高于沉水樟的，牛樟茎、叶的精油含量分别为沉水樟茎、叶的12.00、8.32倍。

(2)沉水樟和牛樟根精油的主要化学成分为黄樟油素，其含量分别为92.73%和87.75%。这一特点与其他樟属植物的相似，如黄樟、樟树、油樟等樟属植物根精油化学成分均为黄樟油素[21-23]。牛樟茎、叶精油有明显的主要成分(桉叶油素)，其含量分别为44.24%、56.88%，并含有较多的β-水芹烯、α-松油醇等成分。沉水樟茎、叶精油的主成分不明显，相对含量较高的菖蒲烯，其含量分别为14.10%、19.80%；τ-木罗烯的含量分别为16.25%、17.70%。

(3)沉水樟根、茎、叶精油的化学成分均以碳氢倍半萜为主，而牛樟根、茎、叶精油的化学成分均以含氧单萜为主。已有研究[24-25]表明，牛樟叶精油的成分较为复杂，有芳樟醇型、桉叶油素型、肉豆蔻醛型等多种主成分占优势的化学类型，而本研究中的沉水樟叶精油均为主成分不明显的杂合化学类型。

(4)沉水樟与牛樟的分类问题是樟属植物系统发育研究的重要关注点，目前针对其分类地位的探讨依然存在较大争议。由于两者的形态学差异不明显，在精油工业原料林种植、牛樟芝培育等产业中应用较为混乱。本研究结果表明，沉水樟茎、叶的精油含量极低，并且主要成分不明显，沉水樟的茎、叶精油含量及化学成分与牛樟的均有较大差异，此差异可为其分类与系统发育的研究提供参考。牛樟是台湾地区特色经济树种，近年来，已作为精油原料林在台湾地区与福建省沿海地区栽培，而沉水樟由于其精油含量低，不适宜作为精油工业原料林进行推广种植，因此，在牛樟推广种植过程中使用稳定可靠的种质资源是其精油产业发展的关键。