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海南柏木阴沉木挥发油的化学成分分析及耐腐性研究



全 文 :第 32 卷第 5 期
2012 年 10 月
林 产 化 学 与 工 业
Chemistry and Industry of Forest Products
Vol. 32 No. 5
Oct. 2012
海南柏木阴沉木挥发油的化学成分分析及
耐腐性研究
收稿日期:2011 - 11 - 21
基金项目:海南高等学校优秀中青年骨干教师项目(无编号) ;海南师范大学大学生创新性实验计划(cxsy1005)
作者简介:严宗达(1989 -) ,男,广东四会人,本科生,从事天然产物纯化分析
* 通讯作者:刘 红,博士,教授,硕士生导师;E-mail:lhyd123@ sohu. com。
严宗达,卢圣楼,郭飞燕,阎 瑾,何光鸿,王博云,
周占胜,周志斌,刘 红* ,于长江
(海南师范大学化学与化工学院,热带药用植物化学省部共建
教育部重点实验室,海南 海口 571158)
摘 要: 采用 GC-MS法对海南柏木阴沉木挥发油的化学成分进行了分析,共分离出 56 个色谱
峰,鉴定出 39 种化合物,占总离子流出峰面积的 91. 843 %。应用色谱峰面积归一法分析各成分
的质量分数,GC含量较高的物质有:柏木醇(23. 516 %)、邻苯二甲酸(11. 843 %)、D-柠檬烯(10. 103 %)、邻苯二甲酸
二丁酯(9. 843 %)和苯酚(5. 324 %)等。耐腐性试验结果表明,海南柏木阴沉木对密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum
Murr.)和彩绒革盖菌(Coriolus versicolor Quel)具有较好的耐腐性(木材平均质量损失率:基部 4. 365 %,中部 4. 58 %)。
关键词: 阴沉木;挥发油;化学成分;耐腐性
中图分类号:TQ35 文献标识码:A 文章编号:0253 - 2417(2012)05 - 0111 - 04
Chemical Composition and Corrosion Resistance of the Essential
Oil from Buried Wood of Hainan Cypress
YAN Zong-da,LU Sheng-lou,GUO Fei-yan,YAN Jin,HE Guang-hong,WANG Bo-yun,
ZHOU Zhan-sheng,ZHOU Zhi-bin,LIU Hong,YU Chang-jiang
(College of Chemistry and Chemical Engineering,Hainan Normal University;Key Laboratory of Tropical Medicinal
Plant Chemistry of Ministry of Education,Haikou 571158,China)
Abstract:The chemical constituents of essential oil from buried wood of Hainan Cypress were separated and identified by GC-MS.
Relative contents of essential oil were determined by peak area normalization. 39 compounds from the essential oil were separated
and identified,which account for 91. 843 % of total essential oil. The main chemical constituents and contents were cedrol
(23. 516 %) ,phthalalic acid (11. 843 %) ,D-limonene (10. 103 %) ,dibutyl phthalate(9. 843 %)and phenol(5. 324 %).
The test of the corrosion resistance showed that Hainan Cypress had strong inhibitory on growth on Gloeophyllum trabeum Murr and
Coriolus versicolor.(4. 365 % and 4. 58 % of weight loss of wood sample were determined in the base and middle of Cypress
Gloomy wood respectively)
Key words:buried wood;essential oil;chemical composition;corrosion resistance
阴沉木又称乌木、乌龙木、炭化木,属世界级名木及一类珍稀木材。该木材切面光滑、材质坚硬、木
纹细腻、永不退色且具有永不腐朽、永不生虫,永不发霉、永不开裂等明显特点[1]。系远古时期原始森
林中的大片名贵木材,受地震、山洪、泥石流等重大自然灾害侵袭,成为被深埋于江河、湖泊、海底的枯木
残根,在缺氧、高压以及细菌和微生物的作用下慢慢碳化而形成。由于在地下多年,出土后木材含水量
高,密度较大,有沉于水的特点故命名为阴沉木[2-3]。柏木阴沉木颜色为红褐色,材质坚韧,结构细腻,
纹理致密,气味芳香,切削后表面光滑,折光性强。为了进一步开发海南柏木阴沉木挥发油的价值,利用
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GC-MS法分析鉴定了海南柏木阴沉木挥发油的化学成分[4],并研究了其耐腐性。
1 材料与方法
1. 1 材料与仪器
1. 1. 1 植物材料 海南柏木阴沉木由海南省博物馆提供。
1. 1. 2 供试菌种 密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum Murr.)和彩绒革盖菌(Coriolus versicolor)均由海南
大学(儋州校区)农学院提供。
1. 1. 3 试验仪器 7890A /5975C 型气相色谱-质谱联用仪,美国 Agilent 公司;DZF-6050 型真空干燥
箱;莱利达 H2-9211K恒温振荡器;HHS型电热恒温水浴锅;GNP-9080 型隔水式恒温培养箱;SW-CJ无
菌工作台,吴江市博士净化设备有限公司;手提式压力蒸汽灭菌器,上海华线医用仪器公司。
1. 1. 4 试验试剂 新鲜的马铃薯,琼脂粉、葡萄糖、乙醇(95 %)、乙醚、无水硫酸钠均为国产分析纯。
1. 2 实验方法
1. 2. 1 挥发油提取 将海南柏木阴沉木烘干粉碎,适量高纯蒸馏水浸泡 12 h,用挥发精油提取器按常
规水蒸气回流法蒸煮 10 h直至挥发油的量不再增加;馏出液用乙醚萃取 3 次,合并萃取液,无水硫酸钠
干燥,回收乙醚得淡黄色具特异芳香气味的挥发性油,出油率为 4. 36 %。
1. 2. 2 GC-MS仪器及分析条件 色谱条件:色谱柱(DB-5,30 m × 0. 25 mm)进行分析。载气为氦气,
流速 1 mL /min;柱温从 50 ℃ 以 3 ℃ /min升温至 250 ℃,然后保持 2 min;汽化室温度为 220 ℃;进样量
1 μL,分流比 40 ∶ 1。
质谱条件:离子源为 EI源,离子源温度为 200 ℃;溶剂延迟 2 min,质量范围为 50~500 u。采用美国
NIST98 数据库和挥发性成分的 GC-MS定性谱库对其进行定性定量分析,挥发油成分 GC 含量的确定
为面积归一化法。
1. 2. 3 培养基制法 将马铃薯去皮切块,加 1 000 mL蒸馏水,煮沸 10~20 min。用纱布过滤,补加蒸馏
水至 1 000 mL。加入葡萄糖和琼脂,加热溶化,分装,121 ℃ 高压灭菌 20 min。将接种过的试管直立于
试管架上,放在 37 ℃ 恒温箱中培养,24 h后观察结果。
1. 2. 4 木材耐腐试验 阴沉木取基部与中部边材,均为 2 cm × 2 cm × 1 cm。选用河砂木屑培养基方
法[5-6]。将密粘褶菌(G. trabeum)和彩绒革盖菌(C. versicolor)两菌种放置在葡萄糖琼脂培养基中培养
10 d,将菌丝分别接入广口瓶的培养基中,待菌丝在培养基长满时,将木材试块放入,受菌感染 3 个月后
取出木材试块,去掉表面菌丝和杂质,称质量并计算木材试块腐朽的质量损失率[12]。
图 1 海南柏木阴沉木中挥发油的总离子流图
Fig. 1 Total ion chromatogram of chemical
constituents of essential oil from bur-
ied wood of Hainan Cypress
2 结果与讨论
2. 1 挥发油总离子流图
在 1. 2. 2 节的条件下,对海南柏木阴沉木挥发油进行分
析,得总离子流图如图 1 所示。挥发油在 10 min 前出峰较
多,而在 18. 52、29. 32 以及 45. 66 min 有 3 个含量比较大的
峰,这说明挥发油中存在着的几种主要成分的沸点相对
较高。
2. 2 挥发油 GC-MS分析
利用气相色谱-质谱对样品进行分离和结构鉴定,各色
谱峰对应质谱图经计算机检索(DATABSE /NIST 98. 1)进行
了定性检测,各组分 GC 含量根据总离子流图由计算机采用
峰面积归一化法计算而得。依据相似度概率,给出可能分子
结构,查阅相关资料,通过对基峰、质荷比和相对丰度等方面
进行比较,共鉴定出 39 种化合物,结果见表 1。
第 5 期 严宗达,等:海南柏木阴沉木挥发油的化学成分分析及耐腐性研究 113
表 1 海南柏木阴沉木中挥发油的化学成分
Table 1 Chemical constituents of essential oil from buried wood of Hainan Cypress
序号
No.
保留时间 /min
retention time
化合物
components
分子式
molecular formul
GC含量 /%
GC content
1 3. 142 丁酸 butanoic acid C4H8 O2 0. 144
2 3. 201 2-庚烯醛 2-heptenal C7H14O 0. 121
3 3. 535 己酸 hexanoic acid C6H12O 1. 098
4 3. 664 苯酚 phenol C6H6O 5. 324
5 3. 764 3-己烯酸(E)-3-Hexenoic acid C6H10O2 0. 813
6 4. 441 柠檬烯 D-limonene C10H16 10. 103
7 4. 511 苯甲醇 benzyl alcohol C7H8O 0. 453
8 4. 779 苯乙醛 benzeneacetaldehyde C7H6O 1. 318
9 5. 044 氯甲酸辛酸 octyl chloroformate C9H17ClO 0. 241
10 5. 181 糠醇 2-furanmethanol C5H6O2 1. 090
11 5. 469 芳樟醇 linalool C10H18O 1. 482
12 6. 555 2,6,6-三甲基-2-环己烯-1,4-二酮 2,6,6-trimethyl-2-cyclohexene-1,4-dione C9H12O2 3. 881
13 6. 853 环己醇 cyclohexanol,5-methyl-2-(1-methylethenyl)- C6H10O 1. 198
14 7. 649 冬绿油 methyl salicylate C8H8O3 0. 106
15 7. 742 邻苯二酚 pyrocatechol C6H6 O2 1. 782
16 8. 112 2,3-二氢香豆酮 benzofuran,2,3-dihydro- C8H8O 1. 873
17 8. 331 (Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇乙酸酯
(Z)-3,7-dimethyl-2,6-octadien-1-ol acetate
C12H20O2 0. 438
18 9. 009 己内酰胺 caprolactam C8H11NO 0. 170
19 9. 189 正壬酸 nonanoic acid C9H18O2 0. 491
20 9. 917 吲哚 indole C8H7N 0. 798
21 10. 223 3,7-二甲基-6-辛酸 6-octenoic acid,3,7-dimethyl- C10H18O2 0. 740
22 11. 248 香叶醇 geraniol C10H18O 1. 022
23 12. 098 十四碳烯 1-tetradecene C14H28 0. 204
24 12. 407 香草醛 vanillin C8H8O3 0. 290
25 12. 795 A-柏木烯 α-cedrene C15H24 2. 258
26 12. 990 萘 naphthalene C10H8 0. 815
27 17. 167 巨巴豆三烯酮 megastigmatrienone C13H18O 1. 234
28 17. 657 十六烷 hexadecane C16H34 0. 373
29 18. 520 柏木醇 cedrol C15H26O 23. 516
30 19. 750 柠檬酸三乙酯 ethyl citrate C12H20O7 1. 788
31 20. 856 十七烷 heptadecane C17H36 0. 377
32 22. 939 十四酸 tetradecanoic acid C14H28O2 1. 395
33 24. 100 十八烷 octadecane C18H38 0. 797
34 29. 320 邻苯二甲酸二丁酯 dibutyl phthalate C16H22O4 9. 843
35 29. 456 棕榈酸 n-hexadecanoic acid C16H32O2 0. 733
36 30. 422 9,12,15-十八碳三烯酸 9,12,15-octadecatrienoic acid C18H30O2 0. 253
37 33. 837 叶绿醇 phytol C20H40O 0. 216
38 35. 345 硬脂酸 octadecanoic acid C18H36O2 1. 222
39 45. 666 邻苯二甲酸 phthalalic acid C8H6O4 11. 843
由表 1 可知,各个化学组分在所选择分析条件下有较好的分离效果,已鉴定化合物占总离子流出峰
面积的 91. 843 %。挥发油的主要成分为单贴和倍半萜类化合物,其中主要成分有柏木醇(23. 516 %)、
邻苯二甲酸(11. 843 %)、D-柠檬烯(10. 103 %)、邻苯二甲酸二丁酯(9. 843 %)、苯酚(5. 324 %)等,其
中柏木醇的含量与刘志明等[13]报道的日本花心柏木 5~10 年心材的精油含量相近,由于阴沉木在水下
八百多年的时间可能造成其含量略低,但是阴沉木精油中邻苯二甲酸、邻苯二甲酸二丁酯以及苯酚等化
合物含量较高。
柏木醇[7,8]是一种倍半萜醇,具有愉快而持久的柏木香气,广泛用于木香、辛香和东方型香精中,也
大量用作消毒剂、卫生用品的增香剂和香精的定香剂,具有抗蚁、抗螨、抗菌的活性。此外,柏木醇也是
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合成其他香料的中间体。柠檬烯[9-11]又称苧烯,是广泛存在于植物中的一种重要的单环单萜烯,具有柠
檬香气的无色液体。柠檬烯具有扩张胆囊 Oddis括约肌,降低胆囊内压的作用,并制成胶囊制剂应用于
胆囊炎、胆管炎、胆结石。此外还具有广泛的抗癌活性。Dambolena 等[14]研究发现,柠檬烯对酵母抑菌
效果很好。苯酚又名石炭酸,有特殊的气味,是重要的化工产品和中间体,还可用作消毒剂和溶剂。
2. 3 耐腐性试验
海南柏木阴沉木的耐腐蚀试验结果如表 2 所示。试验后的试块外形比较完整,并有一定的强度。
海南柏木阴沉木的基部和中部对密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum Murr.)和彩绒革盖菌(Coriolus ver-
sioolor Quel)耐腐性好,均属于耐腐等级[5]。
表 2 海南柏木阴沉木耐腐性试验
Table 2 Corrosion of metals from buried wood of Hainan Cypress
项目1)
items
试验前干质量 / g
weight before tests
试验后气干质量 / g
weight after tests of air drying
试材损失 / g
weight loss
木材质量损失率 /%
weight loss of wood sample
A-1 1. 7765 1. 6635 0. 1130 6. 36
A-2 3. 4072 3. 2187 0. 1885 5. 53
B-1 3. 0669 2. 9942 0. 0727 2. 37
B-2 1. 8408 1. 7739 0. 0669 3. 63
1)A.密粘褶菌 Gloeophyllum trabeum Murr.;B. 彩绒革盖菌 Coriolus versioolor Quel;1. 海南柏木阴沉木基部 the base in the buried wood of
Hainan Cypress;2.海南柏木阴沉木中部 the middle in the buried wood of Hainan Cypress
3 结 论
用水蒸气蒸馏法提取海南柏木阴沉木中的挥发油,得油率 4. 36 %。采用 GC-MS 方法首次从该挥
发油中鉴定出 39 种化合物,其中主要的成分有柏木醇(23. 52 %)、邻苯二甲酸(11. 84 %)、柠檬烯
(10. 10 %)、邻苯二甲酸二丁酯(9. 84 %)、苯酚(5. 32 %)等。从耐腐性试验结果看,海南柏木阴沉木
对密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum Murr.)和彩绒革盖菌(Coriolus versioolor Quel)均有很好的耐腐效果。
从其化学组成及耐腐性上看,海南柏木阴沉木不仅是一种上好的家具材料,其化学成分还可用于香料,
防腐剂等行业。
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