全 文 ：文章编号:1001 － 4829(2011)03 － 1095 － 04
收稿日期:2011 － 01 － 25
基金项目:黑龙江省林业厅科技推广项目(01043208003) ;本科
生创新性实验项目(10102250107)
作者简介:刘志明(1971 －) ，男，黑龙江明水人，副教授，主要
从事生物质材料化学制备方面的研究，E-mail:zhimingliuwhy@
126． com。
日本花柏心材和边材精油的组分
刘志明1，王海英2，王 芳2，潘晓星2，田 补2
(1．东北林业大学材料科学与工程学院生物质材料科学与技术教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040;2．东北林业大学林学
院，黑龙江 哈尔滨 150040)
摘 要:芳香植物日本花柏天然耐久，富含精油。日本花柏心材和边材的精油组分气相色谱 －质谱分析结果表明其心材与边材精
油组分均主要由醇类和萜烯类化合物组成;心材精油主要挥发性组分为 δ －杜松醇(40． 64 %)和 β －荜澄茄油烯(12． 67 %) ;边材
精油主要挥发性组分为 α －杜松醇(29． 98 %)和 α －依兰油烯(10． 18 %)。日本花柏心材和边材精油的挥发性组分不同，日本花
柏心材精油中最高含量的 δ －杜松醇为木材抗白蚁活性成分，萜烯类化合物具有化感作用。日本花柏心材精油在环境友好型农药
开发上具有潜在价值。
关键词:日本花柏;心材;边材;精油;气相色谱 －质谱法
中图分类号:Q946． 85 文献标识码:A
Essential Oil Composition of Heartwood and Sapwood of Chamaecyparis pisifera
LIU Zhi-ming1，WANG Hai-ying2，WANG Fang2，PAN Xiao-xing2，TIAN Bu2
(1． Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education，College of Material Science and Engineering，
Northeast Forestry University，Heilongjiang Harbin 150040，China;2． College of Forestry，Northeast Forestry University，Heilongjiang Harbin
150040，China)
Abstract:Aromatic Chamaecyparis pisifera was with natural durability and rich in essential oil． The essential oil composition of heartwood
and sapwood of Chamaecyparis pisifera was analyzed by gas chromatography-mass spectrometry，respectively． The results showed that the es-
sential oil of heartwood and sapwood of Chamaecyparis pisifera was made up of alcohols and terpenoids，respectively． Main volatile compo-
nents of essential oil of heartwood from Chamaecyparis pisifera were δ-cadinol(40． 64 %)and β-cubebene(12． 67 %) ，while those of sap-
wood were α-cadinol (29． 98 %)and α-muurolene (10． 18 %)． The main volatile components of essential oil of heartwood and sapwood
from Chamaecyparis pisifera were different． The δ-cadinol with the highest content of essential oil from heartwood was antitermite active ingre-
dient，and terpenoids were with allelopathy． The essential oil in the heartwood had potential value with the development of environmental-
friendly pesticide．
Key words:Chamaecyparis pisifera;Heartwood;Sapwood;Essential oil;Gas chromatography-mass spectrometry
每年有大量芳香植物采伐剩余物(心材木屑、
枝、叶等)多作为燃料燃烧掉，利用率较低。芳香植
物的叶、花、皮、木材等含有芳香挥发活性成分，常具
有抑菌作用，芳香植物木材中一般心材较耐腐，主要
是其含有一些芳香挥发活性成分，有研究表明杉木
(Cunninghamia lanceolata)精油含量心材高于边材，
基部高于上部，树干根部精油中柏木醇(cedrol)含
量最高，柏木醇是杉木心材精油的主要抑菌活性成
分，而日本花柏材质类似于杉木。我国是世界上柏
木精油生产第一大国，在国际市场上大多数香水都
采用从柏木心材中提取的精油为原料，上市的 60 %
香精含有柏木精油。柏科(Cupressaceae)日本花柏
［Chamaecyparis pisifera (Sieb． et Zucc．)Endl．］，原
产日本，我国在湖北省竹山县九华林场大面积引种
成功。日本花柏木材坚韧耐用，边材白色，心材褐黄
色，耐腐性强。有关日本花柏引种、栽培的研究较
多，日本花柏天然产物化学方面的研究报道较少。
柏科植物精油除了作为香水的调香原料外，还可以
应用于食品(保鲜剂和防腐剂等)、医药(皮肤抑菌
外用药等)、农业(环境友好型农药，如杀虫剂和除
草剂等)等领域［1 ～ 16］。随着人们生活水平的提高，
5901
2011 年 24 卷 3 期
Vol. 24 No. 3
西 南 农 业 学 报
Southwest China Journal of Agricultural Sciences
DOI:10.16213/j.cnki.scjas.2011.03.073
人类对生活质量和居住环境关注度增强，化学农药
在环境中的高残留、难降解和由此造成的环境污染，
促使人们把注意力转向植物，从植物天然产物中寻
找活性化合物作为仿生合成模板研制在环境中低残
留、易降解的环境友好型农药，成为当今农药研究的
热点之一。植物精油是植物次生代谢的产物，在植
物生长过程中起着保护母体植物不受侵害的作用，
Tworkoski ［17］的研究结果表明肉桂(Cinnamomum
zeylanicum)精油具有较强的除草活性，而丁香酚
(eugenol)是该精油的主要成分，植物精油具有开发
为环境友好型除草剂的潜力。本研究通过气相色谱
－质谱比较分析日本花柏树干下部心材和边材精油
的挥发性活性组分，为日本花柏的栽培和开发利用
提供基础数据。
1 材料与方法
1. 1 供试材料
日本花柏(C． pisifera)试材 2004 年 8 月采自湖
北省竹山县九华林场。日本花柏试材按下、中、上平
均截取(依次标记为 A、B、C)锯切成 3 段(每段 1． 1
m)运回东北林业大学实验室，气干 2 个月后，将下
部最粗的一端(标记为 A)分别锯切成 5 ～ 7 cm 厚的
圆盘，分别选取最下端的圆盘边材和 10 ～ 15 年轮处
心材，将每一部分用粉碎机将其粉碎后制备成通过
2 mm 筛子的木粉，盛于磨口塞玻璃瓶并置于冰柜中
备用。
1. 2 试验方法
1． 2． 1 日本花柏心材和边材精油的提取 称取心
材和边材原料各 200 g置于 5 L烧瓶内，各加 5 L蒸
馏水水蒸馏(hydrodistillation)提取 6 h。提取液分别
用乙醚萃取，加入适量无水 Na2SO4 干燥 15 min，过
滤后置于 40 ℃水浴下蒸干乙醚溶剂，得到浅黄色油
状精油。心材精油得率 0． 48 %，边材精油得率 0．
13 %。
1． 2． 2 日本花柏心材和边材精油的气相色谱 －质
谱分析［18 ～ 19］ 用正己烷(色谱纯)分别将日本花柏
心材和边材精油配制成质量浓度为 0． 04 g mL －1的
溶液，利用 GC-MS 6890N-5973insert (Agilent，USA)
分别对日本花柏心材和边材精油进行气相色谱 －质
谱联用分析，分析条件如下:DB-17MS 毛细管柱，柱
长 30 m，内径 0． 25 mm，膜厚 0． 25 μm，FID 检测器。
起始 100 ℃(保留 4 min)以 10℃ min －1的升温速度
升到 180 ℃(保留 5 min) ，再以 5 ℃ min －1的升温速
度升到 230 ℃(保留 2 min)。进样口温度 270 ℃，
进样量 1． 0 μl，不分流，氦气载气，流速 1 mL
min －1;质谱连接口温度:280 ℃，离子源温度:230
℃，轰击电压 70 eV，扫描检测范围:15 ～ 500 u。
2 结果与分析
日本花柏心材和边材精油挥发性组分气相色
谱-质谱(GC-MS)的总离子流色谱图如图 1 所示。
经计算机质谱库自动检索、解析和部分化合物
的人工解析，通过面积归一化法计算各化合物的相
对含量，日本花柏心材和边材精油的主要挥发性组
分列于表 1。
质谱 (m/z)为 29，43，58，79，95，121，137，
161，175，189，204，222 的化合物匹配度低，经计
算机质谱库自动检索、解析和人工解析以及查阅文
献初步确定为 δ －杜松醇，δ －杜松醇与 α －杜松醇
为同分异构体，有待进一步分离、鉴定［20 ～ 22］。从图
1 和表 1 可以看出，日本花柏心材精油主要挥发性
组分为 δ － 杜松醇(40． 64 %)和 β － 荜澄茄油烯
(12． 67 %)。日本花柏边材精油主要挥发性组分为
α －杜松醇(29． 98 %)和 α －依兰油烯(10． 18 %)。
日本花柏心材与边材精油均主要由醇类和萜烯类化
合物组成。α －杜松醇具有杀螨活性，α －杜松醇和
δ-杜松醇为木材抗白蚁活性成分，萜烯类化合物具
有化感作用［23］。日本花柏心材精油含有 δ-杜松醇，
α-白菖考烯、8-丙氧基香松烷和 β-荜澄茄油烯，而日
本花柏边材精油不含有;日本花柏边材精油含有 α-
杜松醇、γ-依兰油烯、α-依兰油烯、α-紫穗槐烯、δ-杜
松烯、花侧柏烯、二氢白菖考烯、可巴烯和 epi -
图 1 日本花柏心材和边材精油的总离子流色谱图
Fig． 1 Total ion chromatogram of essential oil of heartwood and sapwood from Chamaecyparis pisifera
6901 西 南 农 业 学 报 23 卷
表 1 日本花柏心材和边材精油的主要挥发性组分
Table 1 Main volatile components of essential oil of heartwood and sapwood from Chamaecyparis pisifera
化合物名称
Compound name
心材精油相对含量(%)
Relative content of essential
oil of heartwood
边材精油相对含量(%)
Relative content of
essential oil of sapwood
α-白菖考烯 α-Calacorene 2． 52 －
8-丙氧基香松烷 8-propoxy Cedrane 9． 38 －
β-荜澄茄油烯 β-Cubebene 12． 67 －
δ-杜松醇 δ-Cadinol 40． 64* －
α-杜松醇 α-Cadinol － 29． 98
γ-依兰油烯 γ-Muurolene － 2． 90
α-依兰油烯 α-Muurolene － 10． 18
α-紫穗槐烯 α-Amorphene － 4． 19
δ-杜松烯 δ-Cadinene － 8． 62
可巴烯 Copaene － 5． 55
花侧柏烯 Cuparene － 1． 65
茄萜-1(2) ，4-二烯 Cadina-1(2) ，4-diene － 2． 70
Epi-双环倍半水芹烯 Epi-bicyclosesquiphellandrene － 8． 69
注:* 质谱 MS (m/z) = 29，43，58，79，95，121，137，161，175，189，204，222。
双环倍半水芹烯，而日本花柏心材精油不含有。日
本花柏心材和边材精油的挥发性组分不同，在开发
利用上根据具体功用选取不同部位利用，提高日本
花柏试材的利用率，开发高附加值产品。
3 结论与讨论
日本花柏在湖北省竹山县九华林场大面积引种
成功，除了作为庭院观赏植物外，日本花柏中释放的
挥发物成分组成以及它的功用研究对日本花柏的开
发利用具有重要意义。日本花柏富含精油，精油含
量心材高于边材。日本花柏心材和边材的精油组分
比较分析表明其心材精油主要挥发性组分为 δ-杜松
醇(40． 64 %)和 β-荜澄茄油烯(12． 67 %) ;边材精
油主要挥发性组分为 α-杜松醇(29． 98 %)和 α-依
兰油烯(10． 18 %)。日本花柏心材和边材精油的挥
发性组分不同，心材精油中的萜烯类化合物具有化
感作用，且 δ-杜松醇相对含量较高，δ-杜松醇为木材
抗白蚁活性成分，日本花柏心材精油在环境友好型
农药开发上具有潜在价值。
致 谢:感谢华中农业大学徐有明教授在采集试材
上的支持!
参考文献:
［1］叶 舟． 4 种林木精油的抑菌活性［J］． 福建农林大学学报(自然
科学版) ，2007，36(3) :312 － 315．
［2］叶 舟，林文雄，陈 伟，等．杉木心材精油抑菌活性及其化学
成分研究［J］． 应用生态学报，2005，16(12) :2394 － 2398．
［3］晏 增． 杉木心材精油的提取、分离及抑菌活性的研究［D］． 福
州:福建农林大学，2004． 30 － 35．
［4］傅星星，郑德勇． 浅谈杉木精油的开发前景［J］． 福建林业科
技，2008，35(4) :267 － 269．
［5］傅星星． 杉木精油提取及其深加工研究［D］． 福州:福建农林大
学，2007． 19 － 36．
［6］Huang L H，Qin T F，Ohira T． Studies on preparations and analysis
of essential oil from chinese fir［J］． Journal of Forestry Research，
2004，15(1) :80 － 82．
［7］陆熙娴，王德隆． 杉木精油化学成分的研究［J］． 林业科学，
1986，22(3) :323 － 328．
［8］程 健，曾 韬，杨彦春． 杉木根干馏油提取杉木精油及化学
成分分析［J］． 林产化学与工业，2007，27(增刊) :65 － 68．
［9］方孝春，郑德国，但贵堂．日本花柏引种栽培初报［J］．湖北林业
科技，2006(2) :24 － 27．
［10］雷小华，张凤芝，陈双田，等． 日本花柏不同立地条件下生长差
异研究［J］．湖北林业科技，2005(6) :13 － 16．
［11］徐有明，史玉虎，徐自学，等． 日本花柏人工林生长规律与晚材率、
木材密度的变异［J］．东北林业大学学报，2006，34(1):48 －51．
［12］王大鹏． 日本花柏木材管胞解剖特征与基本密度的变异［D］．
武汉:华中农业大学，2007． 15 － 55．
［13］张双燕，王传贵，柯曙华，等． 人工林日本落叶松和日本花柏木
材的材性研究［J］．安徽农业大学学报，2006，33(2) :164 － 166．
［14］郑万钧，傅立国．中国植物志［M］． 北京:科学出版社，1978． 339
－ 340．
［15］王羽梅． 中国芳香植物(上册) ［M］． 北京:科学出版社，2008．
113 － 114．
［16］Du X，Kuroyanagi M，Itani T，et al． Studies on constituents from
Chamaecyparis pisifera and antibacterial activity of diterpenes［J］．
Chem． Pharm． Bull．，2001，49(11) :1479 － 1481．
［17］Tworkoski T． Herbicide effects of essential oils［J］． Weed Sci-
ence，2002，50:425 － 431．
［18］牛翠娇，史玉琴，殷志萍，等．气相色谱 － 质谱法测定食品中的
反式脂肪酸［J］．安徽农业科学，2011，39(6) :3649 － 3651．
79013 期 刘志明等:日本花柏心材和边材精油的组分
［19］刘忠珍，曾 芳，黄玉芬，等．丁草胺高效液相色谱检测法［J］．
广东农业科学，2010(9) :48 － 50．
［20］Xu Z Q． Research on essential oil constituents of leaves of Citrus
sunki Hort． Ex Tanaka［D］． Taiwan:Zhongyuan University，2006．
61．
［21］Borg-Karlson A-K，Norin T． Configurations and conformations of
torreyol (δ-cadinol) ，α-cadinol，T-muurolol and T-cadinol［J］． Tet-
rahedron，1981，37(2) :425 － 430．
［22］Chang S T，Chen P F，Wang S Y，et al． Antimite activity of essential
oil and their constituents from Taiwania cryptomerioides［J］． Journal
of Medical Entomology，2001，38(3) :455 － 457．
［23］李 霞．萜类化合物对植物的化感作用［J］． 通化师范学院学
报，2006，27(2) :80 － 81．
(责任编辑 陈 虹)
8901 西 南 农 业 学 报 23 卷