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白千层油生化类型的研究



全 文 :90 林业科技开发 2014 年第 28 卷第 3 期
doi:10. 13360 / j. issn. 1000-8101. 2014. 03. 023
白千层油生化类型的研究
梁忠云1,2,李桂珍1,陈海燕1,唐庆兰1,2,3,李月娟1,2,文彩琳1
(1.广西林业科学研究院,广西 南宁 530002;2.国家林业局中南速生材繁育实验室;3.广西优良用材林资源培育重点实验室)
摘 要:通过对连续 2 a以上未经砍伐的 243 株从澳大利亚引进的白千层枝叶进行精油含量和成分测定,结果表
明澳洲白千层油有 4-松油醇型、1,8-桉叶素型和 4-松油醇-1,8-桉叶素混合型 3 种生化类型,同时也得到了白千
层初选优株的依据。其中 4-松油醇型初选依据为:小于 1 cm的枝叶含油率大于 1. 60%,精油中 4-松油醇含量大
于 38. 8%,1,8-桉叶素含量小于 3. 0%;1,8-桉叶素型初选依据为:小于 1 cm 的枝叶含油率大于 2. 60%,精油中
1,8-桉叶素含量大于 66. 6%。
关键词:白千层;1,8-桉叶素;4-松油醇;优良单株
Biochemical types of essential oil extracted from melaleuca leaves and branches∥LIANG Zhongyun,LI
Guizhen,CHEN Haiyan,TANG Qinglan,LI Yuejuan,WEN Cailin
Abstract:It was found that three types of biochemical oil from melaleuca leaves and branches including terpinen -4 -ol
type,1,8-cineole type and mixed type were present in leaves from 243 trees,which introduced from Australia and had
never been cut down for two years. Meanwhile,the conditions of melaleuca superior individual were determined. One was
that for terpinen -4-ol type,the yield in branches and leaves which the diameter was lower than one-centimeter was more
than 1. 60% ,the content of terpinen -4-ol was more than 38. 8% and the content of 1,8-cineole was less than 3. 0% in
essential oil. Another one was that for 1,8-cineole type,the yield in branches and leaves was over 2. 60%,the content of
1,8-cineole was over 66. 6% in essential oil.
Key words:melaleuca oil;1,8-cineole;terpinen -4-ol;superior individual
First author’s address:Guangxi Acamedy of Forestry,Nanning 530002,China
收稿日期:2013-10-14 修回日期:2013-12-27
基金项目:广西青年基金项目(编号:2013GXNSFBA019094);广西林
科院基本科研业务费(编号:200905)。
作者简介:梁忠云(1972 -),男,高级工程师,主要从事林化产品研究
和开发工作。E-mail:liangxl1990@ sina. com
白千层芳香油树(Melaleuca leucadendra Linn)是
桃金娘科白千层(Melaleuca)属常绿灌木至小乔木树
种,原产于澳大利亚东部的昆士兰州和新南威尔士北
部,在澳洲白千层属植物多达 30 多种。由于白千层
枝叶中含有 α-松油烯、桉叶素、γ -松油烯、4-松油醇
等挥发性成分,长期以来作为香料植物在澳洲广为种
植[1-2]。20 世纪 90 年代初,由于认识到由澳洲白千
层植物枝叶蒸馏而得的茶树油(4-松油醇型白千层
油)具有广泛的应用价值和重要的开发前景,我国开
始引进澳洲白千层,陆续在广东、广西、福建、海南、云
南、贵州等地大面积种植[3-5]。
白千层油是利用白千层叶子和小枝条进行水蒸
气蒸馏得到的精油,澳大利亚 Laura 等[6]研究发现互
叶白千层油六种生化类型,但白千层引进中国后,通
过对产品或植物单株的精油测定,不同的研究者测定
的结果不一致,肖凯军等[7]发现了桉叶素型,邬文瑾
等[8]发现了桉叶素-异松油烯型,陈海燕等[2]发现了
桉叶素型、4-松油醇型、桉叶素-松油醇型,林霄等[9]
发现桉叶素型、4-松油醇型、γ -松油烯型白千层油。
虽然国内研究者对白千层油的成分进行研究,但大都
是集中在主要成分,并未对白千层油的特征组分进行
细致的研究。本试验通过对 2000 年从澳大利亚引进
的种子繁殖,2001 年种植的连续 2 a以上未经砍伐的
243 株白千层进行精油含量和成分测定,以期得出澳
洲白千层油的生化类型和各种类型的特征组分的含
量范围,为其优良单株初选和白千层油的利用提供
依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
选取利用从澳大利亚引进的种子繁育,于 2001
年 6 月定植在广西钦州、南宁的白千层单株,随机抽
取并作好标识。
采集标记植株 243 株的去除大于 1 cm的枝条及
枯黄枝叶后的新鲜枝叶,用塑料袋包装好,当天运回
实验室,称质量。
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2014 年第 28 卷第 3 期 91
1. 2 精油的提取
参照《中华人民共和国药典》2005 年版一部附录
XD中挥发油测定法甲法中水蒸气蒸馏法[10]来测定
枝叶得油率。将采集的枝叶切成 1 ~ 2 cm的长度,装
入 2 000 mL的圆底烧瓶,装上挥发油测定器和冷凝
管,蒸馏,到挥发油油层不再增加时,停止加热后冷却
至室温,分离出精油,称质量,计算得油率。
1. 3 精油成分的测定
参照气-质联用的定性分析和文献[11]结果,并按
照 ISO4730:2004 标准确定白千层油主要的化学成
分;用气相色谱法进行定量分析,面积归一化法确定
各组分的含量。
气相色谱-质谱定性分析条件:岛津 QP5050A气
质联用仪。色谱柱:弹性石英毛细管柱 AT -35(60 m
×0. 25 mm × 0. 25 μm),载气为高纯氦气,接口 270
℃,手动进样,分流比 1∶ 50。质谱条件:EI离子源,电
离电压 70 ev,柱前压 47 kPa,电子倍增器 1. 2 kv,扫
描范围 33 - 800 amu,全扫描方式。进样量 0. 2 μL。
气相色谱定量分析条件:Agilent 7890A 气相色
谱仪。弹性石英毛细管柱 AT35(60 m × 0. 25 mm ×
0. 25 μm),载气 N2,流速:50 mL /min,程序升温是
70 ℃保持 1 min,以 5 ℃ /min 升至 150 ℃,再以 10
℃ /min升至 220 ℃,保持 5 min,进样口 250 ℃,汽化
室 250 ℃,分流比 1∶ 50,进样量 0. 3 μL。
2 结果与分析
2. 1 精油的生化类型
从测定的结果来看澳洲白千层油可分为 3 种生
化类型,即 4-松油醇型、1,8-桉叶素型与 4-松油醇-
1,8-桉叶素混合型。在测定的 243 株白千层单株中,
4-松油醇型有 125 株,1,8-桉叶素型 58 株,4-松油醇
-1,8-桉叶素混合型60株。实验测定的只有3种类型,
与文献[6]报道有差异,可能与引进的种源有关[2,12]。
2. 2 精油得油率
从测定的结果来看,各种生化类型白千层单株精
油含量差异较大,最高的为 1,8 -桉叶素型,含量在
1. 28% ~ 3. 25%,平均为 2. 38%;其次为混合型,含
量在 1. 20% ~2. 61%,平均为 2. 11%;4-松油醇型较
低,含量在 0. 82% ~2. 45%,平均为 1. 58%。
2. 3 精油的成分
从测定的结果来看,白千层油主要含 α-松油烯、
桉叶素、γ -松油烯、4 -松油醇、α -松油醇等活性成
分,各组分含量差异较大。1,8-桉叶素型中 1,8-桉
叶素含量在 61. 29% ~ 68. 07%之间,α -松油醇含量
在 8. 79% ~11. 38%之间;混合型中 1,8-桉叶素含量
在 32. 82% ~46. 20%之间,4-松油醇含量在 15. 47 ~
22. 50% 之间;4 -松油醇型中 4 -松油醇含量在
32. 63% ~ 42. 70%之间,1,8-桉叶素含量在 0. 44 ~
11. 69%之间,α -松油烯含量在 7. 73% ~ 12. 07%之
间,γ-松油烯含量在 19. 12% ~ 22. 93%之间。精油
成分与季节和生长环境有关,不同季节白千层精油含
量和成分不同[13]。
2. 3. 1 4-松油醇型
在测定的 125 株 4-松油醇型白千层中,37 株的
精油中 1,8-桉叶素含量大于 5. 0%,超过国家轻工行
业标准 QB /T 4002—2010 的要求(1,8-桉叶素含量
在 5% 以下),主要原因是引进的种源不同。
ISO4730:2004 要求的精油来源是用水蒸气蒸馏法从
互叶白千层、轮叶白千层、散花白千层叶和枝中得到
的精油,以及从其他种类的白千层中获得的符合标准
要求的精油,而 QB /T 4002—2010 要求的精油来源是
用水蒸气蒸馏法从生长在中国南方的互叶白千层叶
和枝中得到的精油,本实验选取的白千层种源是从澳
大利亚引进的互叶白千层、轮叶白千层、散花白千层
天然种以及改良种,得到的精油质量基本符合
ISO4730:2004 的标准要求,但有些达不到 QB /T
4002—2010 要求[14]。
在测定的 125 株 4-松油醇型白千层中,有 4 株
的精油中苧烯含量大于 1. 5%(标准要求 0. 5% ~
1. 5%),21 株蓝桉醇含量大于 1. 0%(标准要求 tr -
1%),其他的特征组分含量达到国际标准 ISO4730:
2004 和国家行业标准 QB /T 4002—2010 的要求,这
与单株的差异以及提取精油的工艺有关。不同的蒸
馏时间会影响精油质量[15-16],因此,在实际生产茶树
油的过程中,需要适当控制蒸馏时间和蒸汽压力。
2. 3. 2 1,8-桉叶素型和 1,8-桉叶素-4-松油醇型
实测这两种类型的白千层油特征组分范围见表
1。与广西地方标准(建议槁)制定的1,8-桉叶素型
表 1 实测白千层单株精油成分含量 /%
特征组分 相似度
1,8-桉
叶素型
1,8-桉叶素-
4-松油醇型
广西地方标准
(建议稿)
α-蒎烯 89 1 ~ 5 1 ~ 5 1 ~ 15
α-松油烯 86 0 ~ 0. 5 1 ~ 5 0 ~ 8
苧 烯 93 5 ~ 10 2 ~ 10 0. 5 ~ 10
1,8-桉叶素 93 > 60 30 ~ 50 > 35
γ-松油烯 96 0 ~ 1 8 ~ 15 1 ~ 20
异松油烯 93 0 ~ 1 1 ~ 3 0 ~ 5
4-松油醇 93 1 ~ 2 15 ~ 25 2 ~ 20
α-松油醇 91 6 ~ 15 3 ~ 8 1. 5 ~ 15
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
92 林业科技开发 2014 年第 28 卷第 3 期
白千层油[17]相比,地标的特征组分范围介于两种类
型之间,更倾向于重蒸精油[18]。随着生物技术的利
用,广西玉林恒汇隆植物香料开发公司通过培育筛选
出精油中 1,8-桉叶素含量大于 80%以上的单株[19],
1,8-桉叶素型白千层油的特征组分范围也会改变,
这需要在以后的测定中才能得到。
2. 4 初选优良单株的标准建立及选择
各种生化类型白千层种在一起,其叶油混杂,需
二次加工才可利用,降低了白千层油的价值。不同类
型的单株用肉眼难区别,植物分类也难以确认,要获
得白千层油更高效的利用,种植前必须确定其生化类
型或采用生物技术的方法培育纯种苗,建立相应的白
千层生产基地。作为芳香油树种,含油率高和精油成
分合适的单株是初选优株的条件。对于白千层来说,
1,8-桉叶素-4-松油醇型精油开发利用价值较少,而
4-松油醇型和 1,8-桉叶素型相对利用多,可通过原
料植株的繁育来控制精油的质量。
2. 4. 1 4-松油醇型
在测定的 125 株 4-松油醇型白千层中,含油量
在 0. 82% ~2. 45%,平均为 1. 58%,精油中 4 -松油
醇含量平均 38. 6%,1,8 -桉叶素含量平均 3. 87%。
根据生产和实际的应用,人们对 1,8-桉叶素的含量
做出了限定,制定的中国行业标准要求小于 5%,国
际行业对互叶白千层油的化妆品要求为小于
3. 5%[12],甚至有学者提出 1,8-桉叶素在 2%左右较
好[20]。因此,4-松油醇型白千层初选优良单株的标
准建议定为:小于 2cm的枝叶含油率大于 1. 65%,精
油中 4-松油醇含量大于 39. 0%,1,8-桉叶素含量小
于 3. 0%。按照此要求本实验选出的优良单株为:8
号、21 号、97 号、99 号、100 号、105 号、106 号、107
号、111 号、11 号、114 号(表 2)。
表 2 4-松油醇型型白千层油初选优良单株及主要成分含量 /%
项 目
株 号
8 21 97 99 100 105 106 107 111 113 114
1,8-桉叶素 0. 47 1. 57 1. 65 1. 10 2. 10 1. 03 0. 48 1. 42 1. 60 2. 38 1. 80
4-松油醇 40. 98 42. 37 41. 19 41. 27 38. 72 40. 59 42. 29 40. 96 39. 89 40. 16 42. 57
得油率 1. 65 1. 76 1. 73 1. 66 1. 70 1. 67 1. 66 1. 76 1. 74 1. 83 1. 69
2. 4. 2 1,8-桉叶素型
在测定的 58 株 1,8-桉叶素型白千层中,含油量
在 1. 28% ~3. 25%,平均为 2. 38%,精油中 1,8 -桉
叶素含量平均 66. 34%。因此,1,8-桉叶素型白千层
初选优良单株的标准建议定为:小于 2cm 的枝叶含
油率大于 2. 60%,精油中 1,8 -桉叶素含量大于
66. 6%。按照此要求本实验选出的优良单株为:11
号、38 号、40 号、71 号、83 号、88 号、91 号、144 号、
152 号(见表 3)。但是初选优株是否成为真正的优
株需要通过无性繁殖,考察其生物量,并进行跟踪测
定才能确认,这需要在以后的工作中进一步研究。
表 3 1,8-桉叶素型白千层初选优株 /%
项 目
株 号
11 38 40 71 83 88 94 144 152
1,8-桉叶素 66. 68 66. 61 66. 52 67. 02 66. 72 67. 12 67. 44 68. 42 68. 06
得油率 2. 71 3. 11 2. 77 2. 61 3. 25 3. 17 2. 77 2. 83 2. 93
3 结 论
(1)澳洲白千层油可为 3 种生化类型,即 4-松油
醇型、1,8-桉叶素型和 4 -松油醇-1,8 -桉叶素混合
型,其中 1,8-桉叶素型和 4-松油醇-1,8-桉叶素混
合型含油率较 4-松油醇型的高。4-松油醇型白千层
油(茶树油)含 4-松油醇在 30%以上,1,8-桉叶素型
含 1,8-桉叶素在 60%以上,这两种类型白千层油应
用较为广泛,而混合型的目前利用较少,一般和 1,8-
桉叶素型搭配在农药中或重整精油[18]使用。
(2)与国际标准和国内轻工行业标准相比,所测
定的 4-松油醇型白千层油特征组分含量区别是:1,
8-桉叶素≤15%,蓝桉醇≤2. 0%%,苧烯≤2. 0%。
与 1,8-桉叶素型广西地方标准(建议稿)相比,
所测定的 1,8-桉叶素型和混合型白千层油特征组分
含量区别较大,地方标准(建议稿)制定的精油特征
组分含量是将这两种类型的白千层油混合在一起。
(3)根据市场对产品要求和单株选育的方法,4-
松油醇型白千层初选优株标准建议为:小于 2 cm 的
枝叶含油率大于 1. 60%,精油中 4-松油醇含量大于
38. 8%,1,8-桉叶素含量小于 3. 0%;1,8-桉叶素型
白千层初选优株依据建议为:小于 2 cm 的枝叶含油
率大于 2. 60%,精油中 1,8-桉叶素含量大于 66. 6%。
(4)香料植物单株选育还需考察其生物量,本实
验初选优株是否成为真正的优株需要在以后的工作
中进一步验证。
致 谢:采样过程中得到广西林业科学研究院周宗明和廖健
明高级工程师以及钦州林科所蔡林和梁刚工程师的协助。
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2014 年第 28 卷第 3 期 93
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(责任编辑 吴祝华
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
)
doi:10. 13360 / j. issn. 1000-8101. 2014. 03. 024
山核桃天然群体家系种实和幼苗性状变异分析
张辉,董雷鸣,曾燕如* ,刘浩凯,夏国华
(浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地,浙江 临安 311300)
收稿日期:2013-12-28 修回日期:2014-03-21
基金项目:国家自然科学基金资助项目“基于连锁分析的山核桃无融
合生殖遗传研究”(编号:31370678);浙江省木本粮油产业科技创新
团队项目“山核桃优良种质资源收集与评价”(编号:2011R50030-7)。
作者简介:张辉(1986 -),男,硕士生,研究方向为经济林培育与利用
研究。通讯作者:曾燕如,女,教授。E-mail:yrzeng@ zafu. edu. cn
摘 要:基于岛石天然林山核桃自由授粉产生的 44 个单株果实与种子的表型及由种子实生繁殖 1 年生幼苗生长
性状 11 个指标的数据,分别计算了各指标的特征值,并进行了方差分析,研究其自然变异。结果表明,果实和种子
各表型变异程度不一,其中以果实质量的变异系数最大,为 11. 22%;其次是种子质量和出籽率,分别为 8. 64%和
7. 66%;种实各指标在采样单株间的差异均极显著。除果实质量与果形指数和种形指数之间无显著相关外,其余
各指标两两间相关均极显著。1 年生苗木苗高和地径变异系数分别达 13. 99%、10. 28%,且各家系间差异极显著;
苗高与地径的 Pearson相关系数为 0. 552,相关性极显著。2 个苗木生长指标与 9 个种实表型指标间相关性不显著。
关键词:山核桃;果实;种子;1 年生幼苗;家系
Phenotypic variation on fresh nuts,seeds and seedlings traits among open-pollinated families of Carya
cathayensis from natural population∥ZHANG Hui,DONG Leiming,ZENG Yanru,LIU Haokai,XIA Guohua
Abstract:With 11-parameter data measured from traits of open-pollinated fruits and seeds as well as their one-year-old
seedlings of 44 families within a natural population of Carya cathayensis located in Daoshi,eigenvalues of each parameter
and Pearson correlation coefficients either between parameters within each trait or between parameters of fruits,seeds and
seedlings were calculated and analysis of variance (ANOVA)was performed. As a result,it was suggested that in fruit and
seed traits, fruit weight presented a highest variation
coefficient of 11. 22%,followed by those of seed weight,
and percentage of seed weight to fruit weight which were
8. 64% and 7. 66%,respectively. The difference between
maternal trees in each parameter reached a most significant
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