麻栗坡柴桂種群調查及葉精油分析研究

符 潮，袁佛根，劉 倩，張月婷，黃 瑜，章 挺，汪信東★

（1.中南林業(yè)科技大學·林學院，湖南 長沙410004；2.江西省林業(yè)科學院·國家林業(yè)草原樟樹工程技術研究中心，江西 南昌330013；3.全南縣林業(yè)局，江西 贛州341800；4.贛江源自然保護區(qū)管理局，江西 贛州341000）

柴桂(Cinnamomum tamala)系樟科Lauraceae 樟屬Cinnamomum植物，民間又稱為“辣皮樹”，在我國主要分布在云南省西部、東南部山谷常綠闊葉林林下，印度、尼泊爾等東南亞或南亞地區(qū)也有分布。其皮可入藥，功效與肉桂(C. cassia)相似，具有發(fā)汗解肌、散寒鎮(zhèn)痛、抗炎抗菌的作用。并且其根、皮、枝、葉、果富含多種揮發(fā)性精油，可提煉“桂油”，可應用于香精香料、工業(yè)原料、醫(yī)藥等。由于柴桂在我國分布狹窄，自然種群稀少，因此，國內對其研究極少。國外對其研究主要集中在提取物成分分析[1-2]、活性評價[2-3]、藥理作用[4-6]等，其樣品均來自于印度、尼泊爾、不丹等南亞地區(qū)，而對來源于我國天然分布的柴桂的精油研究鮮有報道[7]。本研究于云南省麻栗坡縣發(fā)現小型柴桂種群，采集其葉片進行精油提取分析，旨在填補我國柴桂精油研究的空白，為柴桂在我國引種馴化與應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 調查地區(qū)自然條件與概況

麻栗坡縣位于云南省文山州東南部的中越邊境地區(qū)，22°48′54″-23°34′02″N，104°33′03″-105°18′04″E，東鄰富寧縣，西鄰馬關縣，北靠廣南縣，南接越南。地形多以峽谷丘陵為主，喀斯特地貌類型分布廣泛，多數地區(qū)海拔高于1 200 m。屬南亞熱帶高原季風氣候，年均氣溫為17.6℃，年均無霜期330 d，年均降水量1 068 mm，年均蒸發(fā)量1 300 mm。由于地理氣候條件獨特，麻栗坡地區(qū)植物多樣性豐富，近幾十年來，眾多新植物種類與類群在該地區(qū)被發(fā)現并以麻栗坡命名，如：麻栗坡鶴頂蘭(Phaius malipoensis)、麻栗坡玉鳳花(Habenaria dentatavar.malipoense)、麻栗坡半蒴苣苔(Hemiboea malipoensis)、麻栗坡石斛(Dendrobium moniliformevar.malipoense)、麻栗坡兜蘭(Paphiopedilum malipoense)等[8-12]。本研究調查的柴桂位于麻栗坡一處山谷地區(qū)（23°9′55″N，104°56′27″E，海拔1 310 m），主要伴生樹種有大葉新木姜子（Neolitsea levinei）、木荷（Schima superba）、毛葉油丹（Alseodaphne andersonii）、青岡（Cyclobalanopsis glauca）等。

1.2 調查方法與實驗材料

由于柴桂在我國分布范圍有限，且麻栗坡所發(fā)現的柴桂種群面積較小，因此，本研究對山谷中的柴桂種群單株胸徑進行逐一測量，并按照胸徑大小對其種群結構類型統(tǒng)計。隨機選取30 株柴桂單株，分別采集其成熟葉片30 g 用于精油提取與成分分析，同時制作植物標本（編號FC1006）存放于江西省林業(yè)科學院。

1.3 精油提取分析

采用有機溶劑萃取法提取柴桂葉精油成分[13]。具體操作步驟：1）選取適量葉片樣品去除主葉脈置于液氮中研磨成粉末狀。2）稱取1 g 粉末樣品置于試管中，加入萃取溶劑正己烷5 mL，放入搖床中震蕩12 h。3）將試管放入試管架靜止5 min，再使用離心機10 000 r·min-1離心10 min，然后取上清液于試管中，所得樣品即為精油與正己烷混合物。4）將所得樣品加入GC-MS 樣品管中上機分析[14]。

1.4 GC-MS 檢測

1.4.1 儀器

GC-MS 檢測儀器：日本SHIMADAZU GCMSQP2020 型氣相色譜-質譜聯用儀；色譜柱類型：SHRXI-5SILMS 型色譜柱（規(guī)格：30 m× 0.25 mm×0.25 μm）。

1.4.2 檢測條件及步驟

1）GC-MS 檢測GC 條件：進樣口溫度250 ℃，進樣量1 μL，進樣分流比1∶20，載氣He，流速1.0 mL·min-1。升溫程序：起始溫度80℃，保持2 min；以8℃·min-1升至160 ℃后，以10℃·min-1升至250℃，保持10 min。峰面積歸一化法計算各組分相對百分含量。

2）MS 條件：EI 離子源溫度200 ℃，連接線溫度230 ℃，掃描范圍（m/z):50～600。各分離組分采用Nist 8.0 譜庫進行化合物檢索。

2 結果與分析

2.1 麻栗坡柴桂種群特征分析

通過調查測量麻栗坡柴桂種群胸徑，并按不同胸徑大小劃分區(qū)間等級（Ⅰ級胸徑為2 cm 以下，Ⅱ級為2～5 cm，Ⅲ級為5～10 cm，Ⅳ級為10～15 cm，Ⅴ級為15 cm 以上）進行統(tǒng)計分析。本研究共發(fā)現柴桂數量96 株，為天然小型種群，種群中的柴桂胸徑區(qū)間主要集中在0～2 cm，而胸徑在15 cm 以上個體極少（圖1）。因此，種群中Ⅰ級幼體數量充足，缺乏Ⅴ級胸徑區(qū)間個體，屬于典型增長型種群結構類型，此種群結構類型發(fā)展迅速且穩(wěn)定性較強，具有良好發(fā)展趨勢與進一步擴大種群數量的潛力。

圖1 麻栗坡柴桂種群胸徑區(qū)間分布Fig. 1 DBH interval distribution of C. tamala community in Malipo

2.2 柴桂種群葉精油主成分組成

對柴桂種群葉精油化學主成分統(tǒng)計并根據化學型進行劃分（某種化學成分相對含量大于25%即以其化學成分名稱命名類型，如：檸檬醛含量＞25%，則劃分命名為檸檬醛型；若無成分大于25%，則劃分為雜合型）。通過對柴桂種群葉精油主成分株數進行統(tǒng)計分析，結果表明，本研究所采集的樣品中檸檬醛型共計18 株，占60.0%；雜合型共計6 株，占20.0%；芳樟醇型共計2 株，占6.7%；丁香酚型、石竹烯型、甲基丁香酚型、苯甲酸芐酯型分別各1 株（圖2）。因此，本柴桂種群葉精油成分是以檸檬醛型為主的天然類群，其中含量最低為29.20%，最高為57.92%，其相對含量差異較大，具有極高的選育價值（表1）。此外，樟屬植物中丁香酚型、石竹烯型、甲基丁香酚型、苯甲酸芐酯型4 種化學型植株稀少，特別是苯甲酸芐酯型是目前在我國桂組植物中尚未報道的主成分類型。本研究中的柴桂苯甲酸芐酯型精油GC-MS 離子圖僅存在少量其他化學成分峰值，相對含量高達91.90%（圖3），具有重要開發(fā)潛力。

圖2 柴桂種群葉精油化學型組成Fig. 2 Chemical composition of essential oil from fallen leaves of C. tamala group

圖3 苯甲酸芐酯型精油GC-MS 總離子圖Fig. 3 GC-MS total ion diagram of benzyl benzoate essential oil

表1 柴桂群落檸檬醛型主成分含量表Tab. 1 Contents of citral type principal components

2.3 柴桂種群葉精油典型化學型成分分析

通過對柴桂種群中主成分含量最高的6 種典型化學型精油成分進行統(tǒng)計（表2），結果表明芳樟醇型主成分含量為37.81%、丁香酚為63.54%、檸檬醛為58.54%、石竹烯為53.45%、甲基丁香酚為52.40%、苯甲酸芐酯為91.90%。共鑒定化學成分71 種，其中烯烴類23 種（占總精油成分種類32.4%）；醇類12 種（占16.9%）；脂類與烷烴類各7 種（占9.8%），酚類4種，醛類3 種，酮類與有機酸類各2 種，醚類等1 種。因此，柴桂葉精油中化學成分種類主要以烯烴類、醇類為主，脂類與烷烴類次之，醚類相對較少。

表2 柴桂精油典型化學型相對含量與化學成分分類Tab. 2 Relative content of typical chemical types and classification of chemical components of C.tamala essential oil

3 結論與討論

此次調查的麻栗坡柴桂種群為小型種群，種群中幼體植株較多，缺乏大胸徑個體，為增長型種群類型，種群整體發(fā)展狀態(tài)良好，具備進一步擴大種群數量的潛力。其次，經測定分析，該柴桂種群葉精油共有6種化學主成分類型，分別為芳樟醇型、檸檬醛型、丁香酚型、石竹烯型、甲基丁香酚型、苯甲酸芐酯型，其中檸檬醛型個體數量最多，占60.0%。植物精油成分與遺傳因素是相互關聯的，因此，可以推測此柴桂群落是以檸檬醛精油為主要遺傳背景的天然種群。

柴桂精油化學類型多樣，本研究僅對麻栗坡柴桂小種群葉精油進行分析，其含有明顯主成分的精油類型多達6 種，而相對于少花桂（C. pauciflourum）、油樟（C .longipaniculatum）等樟屬植物化學成分類型較為多樣[15-17]。其次，本研究也首次發(fā)現了苯甲酸芐酯作為主成分的柴桂優(yōu)良單株，其含量高達91.90%。而苯甲酸芐酯主要用于麝香的溶劑和香精定香劑，并且在臨床用于治療疥瘡等疾病，具有廣闊的市場發(fā)展前景。

樟屬植物枝葉多富含天然精油成分，廣泛運用于工業(yè)原料、醫(yī)藥、香精香料、化妝品等行業(yè)，具有重要的經濟價值與良好的市場潛力[18]。柴桂作為樟屬植物類群中自然分布范圍較小的物種之一，極少受到研究者的關注。目前市場中檸檬醛精油主要來源于山蒼子（Litsea cubeba）果實，山蒼子為雌雄異株型植物，其果實產量極大受到傳粉與生產季節(jié)的影響[19]。因此，眾多研究者希望從其他樟屬植物中篩選葉片中高含量檸檬醛類型，相關研究表明，香樟（C. camphora）、黃樟（C. parthenoxylon）、猴樟（C. bodinieri）、細毛樟（C. tenuipile）等植物中均有主成分為檸檬醛化學型植株，但其植株所占比例較小，甚至香樟中檸檬醛型植株所占比不足萬分之一[20]。而本次研究的柴桂種群中發(fā)現60.0%的植株精油類型為檸檬醛型。因此，在檸檬醛化學型樟屬植物選育繁育研究過程中可以將柴桂作為目標樹種之一。

通過對6 種典型柴桂精油化學類型進行分析，共鑒定化學成分71 種，其中烯烴類23 種（占總精油種類32.4%），醇類12 種（占16.9%），脂類與烷烴類各7種（占9.8%），酚類4 種，醛類3 種，酮類與有機酸類各2 種，醚類等1 種。這些精油化合物大多均為輔助成分，但這些化合物在一定程度上能夠影響其香氣類型、藥用價值等。因此，綜合麻栗坡柴桂群落精油化學成分研究結果表明柴桂精油化學成分多樣，具有多種優(yōu)質化學型類型，在樟屬植物精油良種篩選中具有重要價值，可作為優(yōu)質精油目標樹種進行進一步開發(fā)利用。