观光木叶挥发油化学成分分析

罗 佳，梁志斌，马若克，符韵林，韦鹏练

（1.广西大学 林学院，广西南宁 530004；2.广西壮族自治区南宁树木园，广西南宁 530031）

观光木（Tsoongiodendron odorum）又名观光木兰和宿轴木兰，为木兰科（Magnoliceae）观光木属珍稀濒危树种，是国家二级保护植物，主要分布于福建、广东和广西等地[1-2]。观光木树形通直、材质优良、纹理美观，多用于建筑及制作家具和乐器等[3]；树皮和根皮含有较多抗癌的化学成分，在医疗方面有重要价值[4]；枝叶可用于提炼香精，熏制香茶[5]；果实也有药用价值，可用于治疗消化不良和鼻炎等[6]。挥发油存在于植物体中，有芳香气味，被广泛应用于香料、化妆品及医药领域。研究显示，大多数木兰科植物的挥发油含有α-蒎烯、β-蒎烯、β-石竹烯、芳樟醇、柠檬烯和α-侧柏烯等成分，这些化学成分的药用价值较高，有抗炎、抗菌、祛痰和止咳等功效[7-8]。目前，对观光木的利用主要是其木材，对其生物量较丰富且可再生的叶子资源的应用较少，不利于观光木树种的保护。因此，对观光木叶挥发油进行开发与利用，有较大价值。

关于观光木叶挥发油成分分析已有部分文献报道[6，9-10]，但成分有一定差异。本研究采用水蒸气蒸馏法提取观光木叶片的挥发油，结合傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和气相色谱-质谱法（GC-MS），对挥发油的成分进行快速并准确地分析，可为观光木在香料、医药及化妆品等领域的开发与利用提供一定依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2019年11月，在广西壮族自治区南宁市良凤江国家森林公园试验林（108°15'～108°22'E，22°34'～22°46'N）选取6 株生长良好且无病虫害的观光木，采集东、南、西和北各个方向的叶片，将所有叶片混合后自然风干，磨粉机磨碎，过40目筛备用。

1.2 仪器和试剂

IRTracer-100 型傅里叶变换红外光谱仪（ATR附件，岛津公司）、SCION 456-GC-TQ 型气相色谱质谱联用仪（布鲁克公司）、挥发油提取器、电热套、BSA124S-CW 型电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）和DFT-200 型粉碎机（温岭市林大机械有限公司）。乙醚（成都市科隆化学品有限公司）和无水硫酸钠（南宁市聚源仪器仪表有限公司）均为分析纯，蒸馏水。

1.3 试验方法

1.3.1 挥发油提取

采用水蒸气蒸馏法提取挥发油[11]。称取100 g观光木叶片粉末，置于2 000 mL 圆底烧瓶中；加入1 200 mL 超纯水（Direct-Q5uv），搅拌均匀；连接挥发油提取器，加入5 mL乙醚于上层；电热套加热，提取10 h，提取器冷却后，收集乙醚层样品；经无水硫酸钠干燥和冷冻干燥得到挥发油，称取挥发油质量并计算得率，密封放入4 ℃冰箱遮光保存。

1.3.2 FT-IR图谱测定

红外衰减全反射（ATR）是一种新的无损检测技术，与传统透射法相比，具有制样简单、检测速度快和准确的特点，能快速获得样品的化合物类别和官能团等结构信息，被广泛用于中药制剂等的研究。因此，本研究使用ATR 附件对挥发油进行测定，扫描范围600～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1，扫描32 次。将样品均匀覆盖ATR的晶体凹槽。

1.3.3 GC-MS分析

色谱条件：BR-5MS 色谱柱，毛细管柱（30 m ×0.25 mm × 0.25µm）；程序升温：色谱柱初始温度为70 ℃，以5 ℃/min 升至200 ℃，再以2 ℃/min 升至250 ℃，保持5 min；载气为高纯氦气，流量1.0 mL/min，进样量1.0µL；分流比1∶50。

采用EI 离子源，电子能量为70 eV，扫描范围为50～500 amu。

所得成分经NIST05 谱库检索并结合相关文献进行分析，确认挥发油中的化学成分，采用峰面积归一法获得各化学成分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 观光木叶挥发油含量

挥发油呈淡黄色油状；得油率较低，100 g 观光木叶片粉末提取出0.19 g挥发油，得油率为0.19%。

2.2 观光木叶挥发油红外光谱分析

红外扫描图谱显示，3 391 cm-1附近为O-H 伸缩振动吸收峰，1 199～1 013 cm-1处为醇类化合物C-O 伸缩振动吸收峰，说明挥发油中含有醇类化合物;3 076 cm-1附近为烯类化合物C-H伸缩振动吸收峰，1 375、993 和887 cm-1附近为烯类化合物C-H 弯曲振动吸收峰，1 632 和1 649 cm-1处为C=C 伸缩振动吸收峰，920和804 cm-1处为烯类化合物C-H面外摇摆振动吸收峰，说明挥发油中含有烯烃类化合物；1 707 cm-1处为C=O 伸缩振动吸收峰，说明挥发油中含有醛类或酮类化合物；2 725 cm-1处为醛基C-H 特征吸收峰，951 cm-1附近为醛基C-H 弯曲振动吸收峰，说明挥发油中含有醛类化合物（图1）。二阶导数图谱显示，1 590～1 551 cm-1处为酮C=O骨架伸缩振动吸收峰，说明挥发油中含有酮类化合物；1 557～1 460 cm-1处为苯环骨架伸缩振动吸收峰，887 cm-1处为苯环C-H 弯曲振动吸收峰，说明挥发油中含有苯环类化合物；1 782 和1 725 cm-1附近为酯内C=O 伸缩振动吸收峰，1 271 和1 252 cm-1处为酯内C-O-C 伸缩振动吸收峰，说明挥发油中含有酯类化合物（图2）。经以上光谱分析，确定观光木叶挥发油中含有烯烃类、醇类、醛酮类和酯类等化合物。二阶导数图谱检测出了红外图谱不能直接观测到的微弱特征峰，为后续构建观光木叶挥发油的红外图谱提供了重要依据。

图1 观光木叶挥发油红外光图谱Fig.1 Infrared spectra of volatile oil of T.odorum leaves

图2 观光木叶挥发油二阶导数图谱Fig.2 Second derivative species of volatile oil of T.odorum leaves

2.3 观光木叶挥发油成分分析

共鉴定出55种成分，占观光木叶挥发油总含量的89.030%（表1）。相对含量大于0.5%的化合物有18 种，包括石竹烯氧化物（50.950%）、环氧异香树烯（8.370%）、β-桉叶醇（6.479%）、4-异丙烯基-环己酮（2.517%）、桉油烯醇（1.836%）、全顺式二十碳五烯酸（1.444%）、β-杜松烯（1.128%）、反式-橙花叔醇（0.938%）、芳樟醇（0.897%）、A-二去氢菖蒲烯（0.849%）、β-石竹烯（0.825%）、十五烷酸（0.820%）、（6E）-3,7,11-Trimethyl-6,10-dodecadien-1-yn-3-ol（0.735%）、α-松油醇（0.723%）、植物醇（0.577%）、肉豆蔻酸（0.575%）、T-杜松醇（0.553%）和α-蒎烯（0.501%）。

表1 观光木叶挥发油成分分析Tab.1 Analysis on chemical components of volatile oil of T.odorum leaves

续表1 Continued

续表1 Continued

3 讨论与结论

采用水蒸气蒸馏法提取观光木叶挥发油，得油率为0.19%，提取率较低，比郝小燕等[6]采用水蒸气蒸馏法提取新鲜观光木叶挥发油的得油率（0.136%）略高，远低于何开跃等[10]采用有机溶剂提取新鲜观光木叶挥发油的得油率（9%），但采用有机溶剂提取的挥发油通常含有较多难挥发性杂质。李军集等[12]采用水蒸气蒸馏法提取广西白玉兰（Magnolia denudata）新鲜叶片和风干叶片的挥发油，发现风干叶片挥发油得油率为新鲜叶片的两倍。因此，推测得油率与提取溶剂及叶片是否风干有较大关系。

采用傅里叶变换红外光谱，证明了挥发油中含有烯烃类、醇类和酮类等物质。红外光谱在1 709～809 cm-1处有特征峰，可为快速筛选观光木叶挥发油提供依据。利用GC-MS 对观光木叶挥发油进行分析，共鉴定出55 种成分，占观光木叶挥发油总含量的89.030%；相对含量大于0.5%的化合物有18种，多为烯烃类和醇类；含有石竹烯氧化物（50.950%）、芳樟醇（0.897%）和α-石竹烯（0.209%）等药用价值较高的成分。石竹烯氧化物具有抗衣原体、抗菌、抗肿瘤和杀虫等活性[13-15]；α-石竹烯和芳樟醇均具有抗炎活性，芳樟醇还具有较强的抗菌和镇静作用，对于淋巴细胞和白血病细胞增殖有较强的抑制作用，也可用作食用香料、香水香精和皂用香精等[16]。郝小燕等[6]研究了观光木叶精油的化学成分，所得化学成分与本研究结果相近，主要包含烯烃类和醇类，主要成分有β-桉叶醇（20.82%）、α-芹子烯（14.16%）、β-石竹烯（12.83%）、γ-雪松烯（6.96%）、α-石竹烯（4.31%）和芳樟醇（2.60%）等，β-桉叶醇相对含量最高；本研究也发现β-桉叶醇有较高的相对含量，但并未检测出α-芹子烯和γ-雪松烯，α-石竹烯和芳樟醇相对含量差别较大。何开跃等[10]对观光木叶挥发油进行鉴定，共检测出38 种化合物, 主要成分有酯类（33.396%）、萜类（18.313%）、醇类（12.065%）和芳香族化合物（9.484%），与本研究所得主要化学成分差异较大，仅有两种共同化合物（石竹烯氧化物和石竹烯）。樊二齐等[9]研究发现观光木叶精油的化学成分大多为单萜类和蓓半萜类，主要成分有牛儿烯（21.404%）、β - 榄香烯（12.824%）、石竹烯（10.861%）、α-杜松醇（4.597%）和α-石竹烯（4.367%）；本研究也发现了β-榄香烯、石竹烯和α-石竹烯，但相对含量差别较大。本研究中的观光木叶挥发油与已报道的挥发油在主要成分和相对含量上有较大差异，可能是受品种、产地、气候条件、干燥方式及提取方式的影响。本试验将叶子进行自然风干处理，在风干过程中，某些化合物可能会有不同程度的挥发，可从不同产地和不同季节的新鲜和风干观光木叶片中提取挥发油，对其化学成分进行综合分析。