不同月份对互叶白千层精油得油率及主要化学成分含量的影响

张晓宁，张 烨，肖玉菲，陈博雯，覃子海，梁忠云，刘海龙

（广西壮族自治区林业科学研究院 广西特色经济林培育与利用重点实验室，广西南宁 530002）

互叶白千层（Melaleuca alternifolia）为桃金娘科（Myrtaceae）白千层属常绿灌木至小乔木，原产于澳大利亚，又称澳洲茶树，利用其枝叶蒸馏获得的精油也称澳洲茶树油，含100多种挥发性成分，具有广谱杀菌、抑菌及保健作用[1-4]，广泛应用于抗癌、杀菌、食品防腐和生物材料等多个方面[5-8]，是迄今为止发现的最有效的天然抗菌剂之一，有望缓解全球抗菌药物危机[9]。

在澳洲茶树油众多成分中，4-松油醇具有广谱杀菌抑菌作用，且有紫丁香的柔和香气，是目前国际上对茶树油的主要利用成分，1,8-桉叶素是茶树油刺激性气味的主要来源，影响油的香气，茶树油的质量主要取决于这两者的含量[10-11]，生产上要求4-松油醇含量越高越好，1,8-桉叶素含量越低越好。两者含量受材料基因型、种植位置、栽培季节、栽培条件、样品年龄、取材部位、收获季节及生产工艺等影响[12]。Homer等[13]根据主要挥发性精油组分将澳大利亚新南威尔士州615株互叶白千层分为松油烯-4-醇、1,8-桉叶素和γ-松油烯等6种生化型；梁忠云等[14]将从澳大利亚引进的243株白千层分为4-松油醇型、1,8-桉叶素型和4-松油醇-1,8-桉叶素混合型等。不同生化型的茶树油，其特征组分含量差异较大，如4-松油醇型互叶白千层精油中的4-松油醇含量一般＞30%，1,8-桉叶素含量＜5%[12]；1,8-桉叶素型白千层精油中，1,8-桉叶素含量高达70%以上。4-松油醇型互叶白千层油因其较高的4-松油醇含量和较低的1,8-桉叶素含量，成为目前国际市场需求量最大、价值最高的类型。不同的地理位置影响精油产油率。有研究指出在澳大利亚东海岸南纬8°～25°范围内，产油率 ＜ 0.5%，南纬25°～33°产油率约为1.5%～3%，这种地理位置对产油率的影响与化学型无关[15]。莫昭展[16]的研究认为精油组分中的松油烯-4-醇与1,8-桉叶素含量随土壤含水量的增加而降低；柴玲等[17]认为互叶白千层叶片精油较花和果实精油中松油烯-4-醇含量高，而1,8-桉叶素含量低。

一般认为不同收获时间对白千层油的质量和得油率有较大影响。朱德明等[18]对广东湛江种植6年的白千层，连续12个月每隔2个月取样1次分析精油的化学组分，认为湛江地区种植的互叶白千层最佳的收获时间为当年8月至次年2月，4—6月不适宜收获。梁忠云等[19]通过测定12个月白千层油的成分和得油率，指出12月到次年2月4-松油醇含量和含油率最高，为收获的最佳时间。此外，不同种源不同家系，甚至同一种源同一家系的实生苗单株在出油率及油质量方面也存在很大差异[20-21]。因此，开展互叶白千层优良种质资源无性繁殖是保证出油率和油质量的关键[22]。项目组成员多年来致力于互叶白千层优良品系的选育及无性繁殖技术的进一步熟化，并取得了一定的成果[23-26]。本试验连续15个月取种植于广西壮族自治区林业科学研究院苗圃的2年生互叶白千层无性系植株中上部的枝条，采用水蒸气蒸馏法提取精油，采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析精油得油率及化学组分含量在不同月份的变化规律，为分析鉴定该无性系植株得油率及油的品质、选择合适的收获时间提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以2016年初种植的4-松油醇型互叶白千层34号为材料，分别于2017年1月和2018年1月砍伐后（离地20 cm处砍伐地上部分），于2018年4月到2019年6月，连续15个月，每个月28号上午9点剪取5株植株中上部非新萌发的带叶枝条0.4 kg，用塑料袋包好，带回实验室。

1.2 方法

采用水蒸气蒸馏法提取精油，按样品鲜重计算产油率（湿基产油率），应用气相色谱-质谱联用技术（岛津QP5050A气质联用仪）和气相色谱仪（Agilent 7890A）分析测定所提取精油的化学成分及含量。精油的提取及成分的测定由广西林科院林化所完成，方法参照陈海燕等[27]和梁忠云等[14]的方法。

1.3 数据统计与分析

采用Excel 2016进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 互叶白千层油化学成分及其含量

精油主要含4-松油醇、γ-松油烯和α-松油烯等成分，3种成分含量占69.07%；4-松油醇平均含量为38.39%，1，8-桉叶素平均含量为1.05%，具有高4-松油醇和低1，8-桉叶素的特点；砍伐第4个月（2018年4月）4-松油醇含量和对伞花烃含量稍低（表1）。可见，该无性系为4-松油醇型优良品系，所得精油品质佳，且2次收获时间间隔至少应多于5个月。

2.2 得油率的变化

得油率在不同月份间变化较大（1.46%～2.27%），平均得油率为1.87%；2018年4—12月总体呈上升趋势（7月小幅下降），12月—次年3月呈下降趋势，3—6月回升。总体来说，得油率随距离砍伐时间间隔的延长逐渐上升，2019年4—6月得油率均高于2018年4—6月。2018年9月—2019年2月得油率较高，2018年4、7月和2019年3、4月得油率相对较低（图1）。

表1 不同月份互叶白千层主要化学成分含量Tab.1 Contents of main chemical compositions of M.alternifolia in different months (%)

2.3 4-松油醇含量的变化

4-松油醇含量在不同月份变化较大，平均含量为38.39%；2018年4月— 次年2月上升；2019年2—3月下降；3—6月逐渐回升。总体来讲，4-松油醇含量随距离砍伐时间间隔的延长而增加；12月—次年2月含量最高，2018年4月和2019年3、4月含量分别为对应年度内所测最低水平（图1）。

2.4 1，8-桉叶素含量的变化

1,8-桉叶素平均含量为1.05%；2018年5月—2019年1月呈下降趋势，2019年1—6月呈上升趋势（图1）。总体而言，1，8-桉叶素含量随距离砍伐时间间隔的延长而下降，12月—次年5月含量较低，在砍伐当年的5—8月含量较高（图1）。

2.5 γ-松油烯含量的变化

γ-松油烯平均含量为20%；2018年4月—2019年2月总体上升（2019年1月小幅下降），2019年2—4月下降，4—6月上升。总体而言，γ-松油烯含量随距离砍伐时间间隔的延长而上升；12月—次年2月含量较高（图1）。

2.6 α-松油烯含量的变化

α-松油烯平均含量为10.68%，其变化趋势与γ-松油烯大致相同，2018年5—12月逐渐升高，12月—次年3月下降，3—6月逐渐回升。其中2018年11—12月含量最高，2018年4—7月和2019年3—5月含量较低（图1）。

图1 互叶白千层不同月份α-松油烯，γ-松油烯，4-松油醇，1,8桉叶素含量及得油率的变化Fig.1 Changes of α-terpinene,γ-terpinene,terpinen-4-ol,1,8-cineole and oil yield of M.alternifolia in different months

3 结论与讨论

茶树油是利用互叶或轮叶白千层的枝叶经过蒸馏得到的，含近100种化学成分，国际标准化组织规定含量范围的有15种。目前国际标准化组织颁布的ISO 4730对4-松油醇型白千层芳香油含量要求越来越严格，ISO 4730:2017将4-松油醇型互叶白千层芳香油含量由原来的30%～48%提高到35%～48%[28]。很多标准将1,8-桉叶素含量上限规定为5%[29-31]。本试验中的4-松油醇和1，8-桉叶素平均含量分别为38.39%和1.05%，具有高4-松油醇含量和低1,8-桉叶素含量的特点。且通过对精油主要成分的含量进行15个月的分析发现，各月各组分含量均符合国际标准ISO 4730:2017（除2018年4月）。由此可见，该无性系为4-松油醇优良品系，具有较高的推广应用价值。

一般认为收获时间影响互叶白千层精油主要质量指标，如得油率、4-松油醇和1，8-桉叶素含量。而距离砍伐时间间隔对它们的影响鲜有报道。本研究结果显示随距离上次砍伐时间间隔的延长，得油率和4-松油醇含量总体呈升高趋势，1，8-桉叶素含量总体呈下降趋势。砍伐后第4个月（2018年4月）4-松油醇和对伞花烃含量没有达到国际标准，推测除与该时间本身精油组分含量低外，极有可能还与距离上次砍伐的时间间隔太短有关。因此，建议生产上收获间隔时间至少在5个月以上。

4-松油醇在当年12月至次年2月含量较高，2019年3、4月含量相对较低，这与朱德明等[18]和梁忠云等[19]的研究结果基本相似。1，8-桉叶素含量随距离砍伐时间间隔的延长总体呈下降趋势，在砍伐当年的5—8月较高，12月—次年5月较低，与梁忠云等[19]的研究结果略有不同。本试验材料为种植2～3年且已砍伐过3次的互叶白千层，还未开花，并不受开花影响，推测1，8-桉叶素总体呈下降趋势和4-松油醇含量呈上升趋势的可能原因是随距离砍伐时间间隔延长其精油品质逐渐趋于完善和稳定。

得油率在2018年7月和2019年3、4月含量较低，2018年9月—次年2月含量较高。γ-松油烯和α-松油烯的含量变化趋势与得油率相似。3—4月互叶白千层发新芽、抽新枝，此季节采样嫩叶较多，有研究认为互叶白千层嫩叶提取的精油组分含量较老叶中的低，4-松油醇和γ-松油烯等的含量也较老叶低[32]。这可能是3—4月得油率、4-松油醇、γ-松油烯和α-松油烯含量较低的主要原因之一。此外，3、4和7月降雨相对较多，植株含水量相对较大，这也可能导致其湿重，产油率相对较低。吴丽君等[33]认为11月得油率最高，8月得油率最低，建议最佳采收时间为11月中上旬。这些研究结果大致都认为在秋冬季节，得油率高，精油品质佳，是采收的最佳时期，与本研究结果一致。

广西林科院种植的互叶白千层无性系为4-松油醇型优良品系，所得精油品质较佳。建议生产上采收距离上次砍伐的时间间隔至少为5个月以上；在当年9月到次年2月收获枝叶，得油率较高，其中在1—2月收获，4-松油醇含量高，1,8-桉叶素含量低，所得精油的品质最佳；应尽量避免在春季3—4月采收。