不同化學(xué)型芳樟葉精油及主成分含量的時(shí)間變化規(guī)律

張國(guó)防，馮 娟，于靜波，凡 輝，張 春，黃詩(shī)曉

(福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建福州350002)

芳樟葉精油為芳樟(Cinnamomum camphora var.linaloolifera Fujita.)葉片的次生代謝產(chǎn)物，其形成、積累和轉(zhuǎn)化與植物的遺傳、生理活動(dòng)和環(huán)境條件等因素密切相關(guān)［1－3］，它可以在植物體內(nèi)長(zhǎng)期儲(chǔ)存，但隨著植株的生長(zhǎng)、發(fā)育和成熟，其含量和組分也將逐漸發(fā)生變化。精油中各種成分的產(chǎn)生、變化及積累是植物體內(nèi)氧化、聚合、失水、環(huán)化及酯化等多種生理生化過(guò)程的綜合結(jié)果，精油的積累是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，受植物生長(zhǎng)地氣候條件和土壤理化性質(zhì)及自身生長(zhǎng)條件等多種因素的影響［4］。氣候因子決定了植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，一年中不同季節(jié)氣候呈現(xiàn)節(jié)律性的變化，各種植物的生長(zhǎng)發(fā)育也表現(xiàn)出一定的生長(zhǎng)節(jié)律，其體內(nèi)次生代謝產(chǎn)物的含量及組成成分也必然出現(xiàn)波動(dòng)［5］。同樣，日氣溫、濕度等天氣條件的周期性變化也必然會(huì)影響植物的生理活動(dòng)，精油的含量及其化學(xué)成分也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)［6］。因而，芳樟葉精油及其主成分含量存在動(dòng)態(tài)變化，但其變化規(guī)律尚不明確。

作者在前期研究［7］的基礎(chǔ)上對(duì)一年中不同月份芳樟型、桉樟型和腦樟型芳樟葉片中的精油及其主成分含量的變化進(jìn)行了比較，并對(duì)不同月份和一天中不同時(shí)間段優(yōu)良芳樟型無(wú)性系葉精油及芳樟醇含量的變化特點(diǎn)進(jìn)行了分析，以期了解芳樟葉精油及其主成分含量的時(shí)間變化規(guī)律，為芳樟香料林產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供科學(xué)經(jīng)營(yíng)和采收的理論指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試的芳樟樣株分別位于福建廈門牡丹香化公司的坂頭采穗圃基地和福建農(nóng)林大學(xué)南平校區(qū)。芳樟型芳樟葉片采自坂頭基地內(nèi)‘牡丹1號(hào)’組培無(wú)性系采穗圃的1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)芳樟型樟樹和南平校區(qū)苗圃內(nèi)6年生的1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)芳樟型樟樹;腦樟型芳樟葉片采自南平校區(qū)苗圃內(nèi)6年生的1號(hào)和2號(hào)腦樟型樟樹及后山芳樟與杉木〔Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.〕混交林中 18 年生的 3 號(hào)腦樟型樟樹;桉樟型芳樟葉片采自南平校區(qū)苗圃內(nèi)6年生的1號(hào)桉樟型樟樹、圖書館前45年生的2號(hào)桉樟型樟樹和門口河邊6年生的3號(hào)桉樟型樟樹。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集方法 從2010年1月份至12月份，于每月10日左右晴天上午10:00采集芳樟型、腦樟型和桉樟型樣株葉片。在每一樣株的上、中、下部和東、西、南、北向均勻采集葉片，各采集20 g，充分混合后取100 g葉片用于不同化學(xué)型芳樟葉精油及其主成分含量月變化分析，每一樣株重復(fù)采集3個(gè)樣本。

在坂頭基地‘牡丹1號(hào)’優(yōu)良芳樟無(wú)性系采穗圃內(nèi)，選擇2塊相鄰的A和B樣地，各選擇20株固定樣株。從2010年6月份至12月份，每月的上、中、下旬定期(即每月5日、15日和25日)于上午10:00采集各樣株葉片;在每一樣株的上、中、下部和東、西、南、北向各取鮮葉10 g，將A和B樣地的20株樣株葉片分別進(jìn)行充分混合，各取2份以上100 g樣葉用于葉精油含量和精油中芳樟醇含量月變化分析，樣品采集設(shè)3個(gè)重復(fù)。

在坂頭基地‘牡丹1號(hào)’優(yōu)良芳樟無(wú)性系采穗圃內(nèi)，選取A塊樣地的20株芳樟型樟樹作為樣株，于2010年6月份至9月份的上、中、下旬分別在7:00以前、7:00至9:00、13:00 至 14:30、16:00至 17:00 和17:00以后5個(gè)時(shí)間段連續(xù)進(jìn)行采樣，每株分別從上、中、下部和東、西、南、北向各取鮮葉10 g，將20株樣株的葉片充分混合后，各稱取1份以上100 g樣品用于葉精油和精油中芳樟醇含量日變化分析，樣品采集設(shè)3個(gè)重復(fù)。

由于曝曬1 d的干葉和鮮葉中精油含量無(wú)顯著差異，因此以鮮葉為樣品;由于芳樟不同部位和葉齡的葉片精油含量及化學(xué)主成分存在差異［8］，因此取樣時(shí)注意采樣部位和葉齡的一致性，盡量減少人為誤差。

1.2.2 精油提取及主成分含量的測(cè)定方法 為了防止精油揮發(fā)，采用密閉循環(huán)式水蒸汽蒸餾冷凝法提取精油，并計(jì)算精油含量(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì));采用氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定精油的化學(xué)組成，并采用峰面積歸一化法計(jì)算各主成分的含量［9］，并計(jì)算平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用多因變量線性模型方差分析和Excel 2000軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析［10］。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同化學(xué)型芳樟葉精油及其主成分含量的年變化分析

全年12個(gè)月不同化學(xué)型芳樟葉精油含量及其主成分的相對(duì)含量見表1。

表1 不同月份3種化學(xué)型芳樟葉片中精油含量及精油中主成分相對(duì)含量的比較1)Table 1 Comparison of essential oil content and relative content of main composition in essential oil from leaves of three chemical types of Cinnamomum camphora var. linaloolifera Fujita. at different months1)

2.1.1 不同化學(xué)型芳樟葉精油及其主成分含量的比較 由表1可見:芳樟型芳樟葉片中精油含量最高和最低的月份分別為9月份(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.53%)和1月份(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.09%)，其精油主成分芳樟醇相對(duì)含量最高和最低的月份分別為6月份(81.87%)和1月份(64.94%);桉樟型芳樟葉片中精油含量最高和最低的月份分別為7月份(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.85%)和1月份(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.20%)，其精油主成分1，8－桉葉油素相對(duì)含量最高和最低的月份分別為4月份(58.80%)和12月份(43.06%);腦樟型芳樟葉片中精油含量最高和最低的月份分別為7月份(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.33%)和1月份(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.50%)，其精油主成分樟腦相對(duì)含量最高和最低的月份分別為7月份(59.47%)和2月份(45.39%)?？梢?，雖然3種化學(xué)型芳樟葉片中精油含量及其主成分相對(duì)含量的最高和最低值出現(xiàn)的月份不同，但都有共同的規(guī)律，即最高值均出現(xiàn)在生長(zhǎng)季節(jié)，最低值均出現(xiàn)在非生長(zhǎng)季節(jié)(冬季或休眠期)。3種化學(xué)型芳樟葉片中精油含量的最低值均出現(xiàn)在1月份;桉樟型和腦樟型芳樟葉片中精油含量的最高值出現(xiàn)在7月份，而芳樟型芳樟葉片中精油含量的最高值則出現(xiàn)在9月份;3種化學(xué)型芳樟葉片精油中的主成分相對(duì)含量的最高值則集中出現(xiàn)在4月份至7月份。

2.1.2 葉精油含量的月變化分析 從表1還可以明顯看出:由于2月份芳樟開始抽梢并長(zhǎng)葉，因此3種化學(xué)型芳樟葉片中精油含量呈上升趨勢(shì);3月份開始進(jìn)入花期(3月份至4月份或5月份為花期)，葉片中精油含量明顯增加;至5月份花期結(jié)束，精油含量達(dá)到一個(gè)高峰;進(jìn)入6月份葉片精油含量均略下降;隨后進(jìn)入果期，葉片精油含量又明顯增加，其中，桉樟型和腦樟型芳樟的葉片精油含量在7月份達(dá)到最高值，芳樟型芳樟的葉片精油含量則在9月份達(dá)到最高值;隨后，3種化學(xué)型芳樟的葉片精油含量又呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，在12月份至1月份(停止生長(zhǎng)期)達(dá)最低值。3種化學(xué)型芳樟葉片精油含量的第1個(gè)峰值均出現(xiàn)在5月下旬;桉樟型和腦樟型芳樟葉片精油含量的第2個(gè)峰值出現(xiàn)在7月份，芳樟型芳樟葉片精油含量的第2個(gè)峰值則出現(xiàn)在9月份，并且第2個(gè)峰值均高于第1個(gè)峰值。

2.1.3 精油中主成分相對(duì)含量的月變化分析 由表1還可見:3種化學(xué)型芳樟葉片精油中各主成分相對(duì)含量的月變化趨勢(shì)相對(duì)復(fù)雜。芳樟型葉精油的主成分為芳樟醇，從2月份開始芳樟醇相對(duì)含量呈上升趨勢(shì);4月份至5月份花期結(jié)束時(shí)芳樟醇相對(duì)含量明顯升高;6月份結(jié)果初期芳樟醇相對(duì)含量達(dá)到最高值;之后略有下降，但相對(duì)含量趨于平穩(wěn)，并一直維持至12月份。桉樟型葉精油的主成分為1，8－桉葉油素，1月份1，8－桉葉油素相對(duì)含量相對(duì)較高;2月份至3月份有所下降;至4月份盛花期其相對(duì)含量突然達(dá)到最高峰;隨后又開始呈降低趨勢(shì)，但在8月略有回升，并于9月份達(dá)到1個(gè)小高峰;隨后又呈下降趨勢(shì)，至12月份降到最低值。腦樟型葉精油的主成分為腦樟，一年中僅7月份樟腦的相對(duì)含量明顯高于其他月份，而其他11個(gè)月腦樟相對(duì)含量變化幅度較小。

2.1.4 方差分析結(jié)果 多因變量線性模型方差分析結(jié)果表明:3種化學(xué)型芳樟葉片精油含量和精油中主成分相對(duì)含量在一年內(nèi)的變化周期均不同，有各自的變化規(guī)律。不同月份芳樟型葉片精油含量和精油中芳樟醇相對(duì)含量的 F值分別為0.82和0.63，Sig.值分別為0.62和0.79，說(shuō)明芳樟型葉片精油含量和精油中芳樟醇相對(duì)含量在不同月份間的差異未達(dá)顯著水平。不同月份桉樟型葉片精油含量和精油中1，8－桉葉油素相對(duì)含量的 F值分別為1.59和7.15，Sig.值分別為0.17和0.00，說(shuō)明桉樟型葉片精油含量在不同月份間無(wú)顯著差異，而精油中1，8－桉葉油素相對(duì)含量不同月份間有極顯著差異;其中，4月份1，8－桉葉油素相對(duì)含量明顯高于其他月份。不同月份腦樟型葉片精油含量和精油中樟腦相對(duì)含量的F值分別為 11.28 和 6.11，Sig.值均為 0.00，說(shuō)明腦樟型葉片精油含量和精油中樟腦相對(duì)含量在不同月份間均有極顯著差異;其中，3月份至10月份間腦樟型葉片精油含量相對(duì)較穩(wěn)定;2月份精油中樟腦相對(duì)含量最低，7月份樟腦相對(duì)含量明顯高于其他月份。

2.2 優(yōu)良芳樟型無(wú)性系葉精油及其主成分芳樟醇含量的月變化分析

在6月份至12月份優(yōu)良芳樟型無(wú)性系葉片精油含量及其主成分芳樟醇相對(duì)含量的變化見表2。由表2可見:葉片精油含量和精油中芳樟醇相對(duì)含量的月變化規(guī)律有較大差異。6月份葉片精油含量較低，從7月份開始上升，至9月份達(dá)最高，之后又開始下降，在11月份至12月份明顯降低;6月份精油中芳樟醇相對(duì)含量較高，然后逐漸下降至11月份，但降幅均較小，在12月份則達(dá)到最高值，推測(cè)這一變化可能與其經(jīng)營(yíng)施肥有關(guān)。

多因變量線性模型方差分析結(jié)果表明:6月份至12月份間優(yōu)良芳樟型無(wú)性系葉片中精油含量及精油中芳樟醇相對(duì)含量的 F值分別為3.04和8.30，Sig.值分別為0.01和0.00，說(shuō)明6月份至12月份間精油含量以及精油中芳樟醇的相對(duì)含量分別有顯著和極顯著差異。

表2 6月份至12月份優(yōu)良芳樟型無(wú)性系葉片精油含量及精油中芳樟醇相對(duì)含量的比較Table 2 Comparison of essential oil content and relative content of linalool in essential oil from leaves of excellent linalool-type clone of Cinnamomum camphora var.linaloolifera Fujita.in June to December

2.3 優(yōu)良芳樟型無(wú)性系葉精油及其主成分芳樟醇含量的日變化分析

優(yōu)良芳樟型無(wú)性系葉精油含量及其主成分芳樟醇相對(duì)含量的日變化見表3。由表3可見:葉片精油含量及精油中芳樟醇相對(duì)含量的日變化規(guī)律有一定差異。全天葉精油含量變化規(guī)律為:早晨最低，日出后開始升高并積累，到16:00至17:00時(shí)段達(dá)到最高，17:00后又開始下降;其中，7:00前和17:00后葉精油含量顯著低于7:00至9:00時(shí)段、13:00至14:30時(shí)段和16:00至17:00時(shí)段，而13:00至14:30時(shí)段葉精油含量與7:00至9:00和16:00至17:00時(shí)段差異不顯著。精油中芳樟醇相對(duì)含量則是早晨最高，日出后開始降低，在13:00至14:30時(shí)段降至最低，然后又緩慢上升且變化比較平穩(wěn)，全天中芳樟醇相對(duì)含量下降幅度總體上均較小;其中，僅7:00前芳樟醇相對(duì)含量顯著高于其他時(shí)段，其他時(shí)段芳樟醇相對(duì)含量均無(wú)顯著差異。

表3 全天不同時(shí)段優(yōu)良芳樟型無(wú)性系葉片中精油含量及精油中芳樟醇相對(duì)含量的比較Table 3 Comparison of essential oil content and relative content of linalool in essential oil from leaves of excellent linalool-type clone of Cinnamomum camphora var.linaloolifera Fujita.at different times in a whole day

多因變量線性模型方差分析結(jié)果顯示:全天不同時(shí)段優(yōu)良芳樟型無(wú)性系葉片精油含量及精油中芳樟醇相對(duì)含量的F值分別為15.67和2.53，Sig.值分別為0.00和0.05，說(shuō)明在同樣的立地條件下，全天不同時(shí)段芳樟葉片精油含量有極顯著差異，而芳樟醇相對(duì)含量差異不顯著。

3 討論和結(jié)論

研究結(jié)果表明:全年12個(gè)月3種化學(xué)型芳樟葉片中精油含量和精油中化學(xué)主成分的相對(duì)含量均有一定差異，在不同月份間處于動(dòng)態(tài)變化中，但都有相似的變化規(guī)律，即生長(zhǎng)季節(jié)含量較高、非生長(zhǎng)季節(jié)含量較低。不同季節(jié)不同生育期3種化學(xué)型芳樟葉精油含量有明顯的規(guī)律性變化，在開花前持續(xù)增加，葉片也由嫩至老不斷生長(zhǎng)，至開花時(shí)精油含量最高，之后開始下降，在結(jié)實(shí)初期或中期精油含量達(dá)到另一個(gè)高峰，即在5月份和7月份至9月份葉精油含量都處于較高水平。相對(duì)而言，精油中主成分相對(duì)含量的變化趨勢(shì)則比較復(fù)雜，但變化幅度相對(duì)較低，主要表現(xiàn)為精油主成分的相對(duì)含量隨葉片生長(zhǎng)而不斷提高，成熟葉片其主成分相對(duì)含量最高;若葉片生長(zhǎng)停止，則合成代謝速率下降，導(dǎo)致主成分合成及積累降低。芳樟型芳樟葉精油中芳樟醇相對(duì)含量在6月份最高，隨后略有下降;腦樟型芳樟葉精油中樟腦相對(duì)含量在7月份最高，其他月份變化不大;而桉樟型芳樟葉精油中1，8－桉葉油素相對(duì)含量則在4月份最高，隨后開始下降，6月份后趨于平穩(wěn)。綜合考慮不同化學(xué)型芳樟葉精油含量和精油中化學(xué)主成分相對(duì)含量的月變化規(guī)律及生長(zhǎng)特性(主要是生物量因素)，可以認(rèn)為芳樟葉片的適宜采收時(shí)間應(yīng)為8月份至9月份。

優(yōu)良芳樟型無(wú)性系與普通芳樟型芳樟葉片中精油含量和精油中芳樟醇相對(duì)含量的月變化有一定差異。其原因可能有二:一是雖然樣株均為芳樟型芳樟，但二者的芳樟醇含量差異較大且分屬不同的基因型;二是樣株生長(zhǎng)的地理位置不同，長(zhǎng)期的生殖隔離和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)造成其體內(nèi)次生代謝產(chǎn)物的地理變異，表現(xiàn)為遺傳和變異的多樣性［11］。此外，芳樟型芳樟葉片中精油和精油中的芳樟醇在體內(nèi)的合成、轉(zhuǎn)化和積累過(guò)程還受多因素控制，雖然取樣時(shí)盡量選擇每月和每天的同一時(shí)段，而且盡量在同樣的氣候條件下采樣，但氣候因子(包括太陽(yáng)輻射、溫度和濕度等)的變化仍然很大，加之其他復(fù)雜環(huán)境因素的綜合作用，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果均有可能產(chǎn)生影響。

研究結(jié)果表明:優(yōu)良芳樟型無(wú)性系葉片精油含量及其主成分芳樟醇相對(duì)含量的日變化趨勢(shì)不同，精油含量的日變化顯著，早晨最低，日出后逐漸升高，在16:00至17:00時(shí)段達(dá)到最高;而芳樟醇相對(duì)含量的日變化幅度相對(duì)較小，早晨最高，全天其他時(shí)段則較平穩(wěn)。

綜合考慮芳樟葉精油含量、精油中化學(xué)主成分相對(duì)含量及生物量等因素，認(rèn)為芳樟葉片采收季節(jié)以8月份至9月份為宜，每天8:00至17:00均可采收。

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