全 文 ：第 45 卷第 3 期
2011 年 5 月
生 物 质 化 学 工 程
Biomass Chemical Engineering
Vol． 45 No． 3
May 2011
·研究报告———生物质天然活性成分·
毛竹和日本花柏精油化学成分研究
收稿日期:2011 － 02 － 14
基金项目:“十一五”国家科技支撑计划子课题(2006BAD19B04) ;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，博士，主要从事生物质材料化学制备方面的研究;E-mail:zhimingliuwhy@
126． com。
刘志明1，任海青2，王 芳3，田 补3，潘晓星3
(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．中国林业科学研究院木材工业研究所，北京 100091;3．东北林业大学 林学院，黑龙江 哈尔滨 150040)
摘 要:利用气相色谱－质谱法分析了毛竹和日本花柏精油的活性化学成分，结果表明:毛竹精油主要化学成分为柏木醇
(44． 03 %)、罗汉柏烯(13． 88 %)、花侧柏烯(11． 48 %)、马兜铃烯(4． 82 %)和 α－杜松醇(3． 66 %) ;日本花柏精油主要
化学成分为 δ－杜松醇(35． 04 %)、α－杜松醇(14． 40 %)、epi－双环倍半水芹烯(10． 08 %)、可巴烯(9． 84 %)、8－丙氧
基－香松烷(7． 84 %)、卡达烯(3． 60 %)和 γ－桉叶醇(3． 41 %)。α－杜松醇、罗汉柏烯和马兜铃烯是毛竹和日本花柏精
油的共有化学成分，柏木醇和 α－杜松醇是具有开发潜力的活性化学成分。
关键词:毛竹;日本花柏;柏木醇;α－杜松醇;气相色谱－质谱法
中图分类号:Q946． 85 文献标识码:A 文章编号:1673 － 5854(2011)03 － 0031 － 04
Comparison of Chemical Composition of Essential Oils of Phyllostachys
heterocycla Pubescens and Chamaecyparis pisifera
LIU Zhi-ming1，REN Hai-qing2，WANG Fang3，TIAN Bu3，PAN Xiao-xing3
(1． Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education，College of Material Science and
Engineering，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China;2． Research Institute of Wood Industry，
CAF，Beijing 100091，China;3． College of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China)
Abstract:The active chemical composition of essential oils of Phyllostachys heterocycla‘Pubescens’and Chamaecyparis pisifera
was separately investigated by gas chromatography-mass spectrometry (GC /MS)． The results show that cedrol (44． 03 %) ，
thujopsene (13． 88 %) ，cuparene (11． 48 %) ，aristolene (4． 82 %)and α-cadinol (3． 66 %)are main chemical compounds
in essential oil of P． heterocycla‘Pubescens’，while δ-cadinol (35． 04 %) ，α-cadinol (14． 40 %) ，epi-bicyclosesquiphelland-
rene (10． 08 %) ，copaene (9． 84 %) ，8-propoxy-cedrane (7． 84 %) ，cadalene (3． 60 %)and γ-eudesmol (3． 41 %)are
main chemical compounds in essential oil of C． pisifera． α-Cadinol，thujopsene and aristolene are their common chemical
compounds． Cedrol and α-cadinol are active chemical compounds with development potential．
Key words:Phyllostachys heterocycla Pubescens;Chamaecyparis pisifera;cedrol;α-cadinol;gas chromatography-mass
spectrometry
禾本科(Poaceae)刚竹属毛竹(Phyllostachys heterocycla(Carr．)Mitford‘Pubescens’) ，是我国栽培悠
久、面积最广、具重要经济价值的竹种。柏科(Cupressaceae)扁柏属日本花柏(Chamaecyparis pisifera
(Sieb． et Zucc．)Endl．) ，原产日本，树皮红褐色，裂成薄皮脱落。日本花柏木材坚韧耐用，边材白色，心
材褐黄色，耐腐性强。日本花柏在长江流域园林中主要是作为观赏植物栽培;因其是优良速生树种，也
常作为用材林栽培［1－3］。黄亚利［4］研究安徽省繁昌县和广德县的毛竹(P． heterocycla‘Pubescens’)干竹
叶粉，乙酸乙酯提取物中的主要抗菌活性成分之一是对羟基苯甲醛。何跃君［5］研究江西林业科学研究
院竹种园的毛竹干竹叶粉精油，含量最高的是叶醇。吕兆林［6］研究福建省南屏市延平区樟湖镇的毛竹
32 生 物 质 化 学 工 程 第 45 卷
干竹叶粉，精油含量最高的是棕榈酸。张姗姗等［7］研究日本花柏鲜叶精油，含量最高的成分是柏木醇。
Xiao等［8］研究日本花柏甲醇提取物，抗菌活性基团为芳香 C 环、酚羟基或甲氧基。植物精油是植物次
生代谢产物，具有抗菌、抗氧化等作用，在医药、食品、化妆品等领域具有重要应用价值［9－11］。挥发性次
生代谢产物是日本花柏心材耐腐的活性成分之一，本研究通过水蒸气蒸馏分别提取毛竹竹秆和日本花
柏心材挥发性次生代谢产物，利用气相色谱－质谱分析二者的化学成分，为毛竹和日本花柏精油的开发
利用提供基础数据。
1 实 验
1． 1 材料
毛竹(P． heterocycla‘Pubescens’) ，2007 年 9 月中旬采自浙江省富阳市，中国林业科学研究院亚热
带林业研究所下属林场黄公望森林公园(中国林业科学研究院亚热带林业研究所的一个竹木研究基
地) ，将竹秆锯成底部、中部、上部 3 段，用蜡封好，防止变色和便于运输。试样于 2007 年 9 月末运至东
北林业大学材料化学实验室，贮存于冰柜中(－ 20 ℃) ，试材上面用冰覆盖保存。取竹龄为 1 a、胸径基
本相同的 3 根毛竹底部竹秆为试材，选取每株试材靠近中间节数(17 ～ 22 节)处 10 cm 左右的一段，用
刀切成小薄片，风干后，经粉碎机磨碎，截取通过 0． 38 mm 筛子停留在 0． 25 mm 筛子上的竹粉，凉至室
温后，贮存于 500 mL棕色广口瓶中，放在冰柜中备用。
日本花柏(C． pisifera)试材 2004 年 8 月采自湖北省竹山县九华林场。日本花柏树干按地上部分从
根到梢的顺序分别平均锯成 3 段，依次标记为下部、中部和上部(每段 1． 1 m)运回东北林业大学实验
室，自然气干 2 个月后，将中部树干按从根到梢的顺序再次锯成 5 ～ 7 cm厚的圆盘，贮存于冰柜中备用。
取中部树干圆盘(近根端) ，将该圆盘的心材以年轮(每 5 年轮)均匀分为 4 组，试验取 10 ～ 15 年轮处心
材作为本次实验原料，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 方法
1． 2． 1 毛竹和日本花柏精油的提取 分别称取 2 种试验原料 100 g，水蒸气蒸馏 6 h，获得的提取液分
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，分别得到毛
竹和日本花柏精油，提取得率分别为 0． 025 % 和 0． 788 %。
1． 2． 2 毛竹和日本花柏精油的气相色谱－质谱分析 用正己烷(色谱纯)分别将毛竹和日本花柏精油
配制成质量浓度为 0． 04 g /mL 的正己烷溶液，利用 GC－MS 6890N－5973insert 气相色谱－质谱联用仪
(美国 Agilent公司生产)分别对毛竹和日本花柏精油进行 GC－MS分析。色谱分析条件如下:色谱柱为
DB－17MS毛细管柱(30 m ×0． 25 mm ×0． 25 μm) ;检测器为 FID 检测器;初始温度 80 ℃，保持 4 min，以
10 ℃ /min的升温速度升到 135 ℃，保持 5 min，再以 5 ℃ /min的升温速度升到 235 ℃，保持 2 min。进样
口温度 270 ℃，进样量 1． 0 μL，分流比 10 ∶ 1，氦气载气，流速 1 mL /min。质谱分析条件:EI离子源，接口
温度 280 ℃，离子源温度 230 ℃，轰击电压 70 eV，质量扫描范围:15 ～ 500 u。
2 结果与讨论
毛竹和日本花柏精油气相色谱－质谱(GC－MS)的总离子流色谱图经计算机 NIST 质谱库自动检索
并通过面积归一化法计算各化学成分的 GC含量。毛竹和日本花柏精油主要化学成分列于表 1。
从表 1 中可以看出，只有 m/z 为 29、43、55、71、81、95、109、121、137、149、161、179、189、204、222 的
化合物，匹配度低，仅为 47%，经计算机 NIST质谱库自动检索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［12－13］，其他化学成分匹配度均在
60 % 以上，与 NIST 谱库有良好的匹配。毛竹精油主要化学成分为柏木醇(44． 03 %)、罗汉柏烯
(13． 88 %)、花侧柏烯(11． 48 %)、马兜铃烯(4． 82 %)和 α－杜松醇(3． 66 %)。日本花柏精油主要化
第 3 期 刘志明，等:毛竹和日本花柏精油化学成分研究 33
学成分为 δ－杜松醇(35． 04 %)、α－杜松醇(14． 40 %)、epi－双环倍半水芹烯(10． 08 %)、可巴烯
(9． 84 %)、8－丙氧基－香松烷(7． 84 %)、卡达烯(3． 60 %)和 γ－桉叶醇(3． 41 %)。二者共有化学成分
是 α－杜松醇、罗汉柏烯和马兜铃烯。
表 1 毛竹和日本花柏精油主要化学成分
Table 1 Main chemical composition in essential oils of P． heterocycla Pubescens and C． pisifera
化合物名称 compound name
毛竹 P． heterocycla
GC含量 /%
GC content
匹配度 /%
matching degree
日本花柏 C． pisifera
GC含量 /%
GC content
匹配度 /%
matching degree
柏木醇 cedrol 44． 03 94 — —
α－杜松醇 α-cadinol 3． 66 99 14． 40 70
δ－杜松醇 δ-cadinol — — 35． 04 47
γ－桉叶醇 γ-eudesmol — — 3． 41 98
罗汉柏烯 thujopsene 13． 88 99 0． 68 99
花侧柏烯 cuparene 11． 48 99 — —
雪松烯 himachalene 2． 06 91 — —
马兜铃烯 aristolene 4． 82 84 1． 12 84
可巴烯 copaene — — 9． 84 96
卡达烯 ecadalene — — 3． 60 99
α－紫穗槐烯 α-amorphene — — 0． 64 98
δ－杜松烯 δ-cadinene — — 1． 42 96
epi－双环倍半水芹烯 epi-bicyclosesquiphellandrene — — 10． 08 90
8，9－脱氢新异长叶烯 8，9-dehydro-neoisolongifolene 2． 84 60 — —
9，10－脱氢环异长叶烯 9，10-dehydro-cycloisolongifolene 2． 07 64 — —
8－丙氧基－香松烷 8-propoxy-cedrane — — 7． 84 94
Kagawa等［14］用行为药理学方法评价吸入柏木醇的镇静作用及机理，吸入柏木醇产生的镇静作用
是通过嗅觉系统之外的途径产生的。蒋继宏等［15］研究结果为柏木醇对人肺癌细胞 NC1－H460 半致死
浓度为 44． 98 mg /L。叶舟等［16］和杨静等［17］研究结果表明柏木醇具有抗蚁、抗螨、抗菌的活性。柏木醇
是毛竹精油 GC含量最高的化学成分，柏木醇的分离、鉴定及其抗菌机理等有待进一步研究。α－杜松醇
具有杀螨活性，且为木材抗白蚁活性成分［18－19］，是日本花柏心材耐腐的活性成分之一。
3 结 论
3． 1 通过水蒸气蒸馏分别提取的毛竹和日本花柏精油的气相色谱－质谱分析结果表明，α－杜松醇、罗
汉柏烯和马兜铃烯是二者的共有化学成分。毛竹精油主要化学成分为柏木醇(44． 03 %)、罗汉柏烯
(13． 88 %)、花侧柏烯(11． 48 %)、马兜铃烯(4． 82 %)和 α－杜松醇(3． 66 %)。日本花柏精油主要化
学成分为 δ－杜松醇(35． 04 %)、α－杜松醇(14． 40 %)、epi－双环倍半水芹烯(10． 08 %)、可巴烯
(9． 84 %)、8－丙氧基－香松烷(7． 84 %)、卡达烯(3． 60 %)和 γ－桉叶醇(3． 41 %)。
3． 2 毛竹和日本花柏精油化学成分比较分析结果表明，醇类化合物中柏木醇和 α－杜松醇是具有开发
潜力的化合物。
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235－236．
《生物质化学工程》征订启事
《生物质化学工程》是由国家林业局主管、中国林科院林产化学工业研究所主办的，由原《林产化工通讯》杂
志改版的、面向国内外公开发行的全国生物质化工行业的技术类刊物。主编蒋剑春，名誉主编宋湛谦，编辑部主任王艳。
期刊的其他参数为:双月刊，A4 开本，56 页，期订价 10． 00 元，全年 60 元，邮发代号 28 － 205，国内刊号 CN 32 － 1768 /S，
ISSN 1673 － 5854。
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办刊方针 理论与实践相结合，普及和提高相结合，引导技术潮流，促进行业发展。
主要栏目 研究报道、综述评论、国内简讯等。
报道内容 可再生的木质和非木质生物质资源的化学加工与利用，包括生物质资源的热转化、热化学转化和活性
炭，木材化学和制浆造纸，生物质原料水解，松脂及松香、松节油，植物多酚，林产香料、油脂、药物和生物活性物质，木工
胶黏剂，树木寄生产物以及其他森林天然产物等方面的最新研究成果。
读者对象 适于从事生物质化学工业、林产化学工业、林业、农业、森工、能源、轻工、化工、环保、医药、食品、土产、商
检、外贸等行业从事科研、教学、生产、经营、设计工作等相关人士阅读。
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