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Analysis of volatile constituents of different years old of E.grandis×E.urophylla leaf by GC-MS

不同生长年限巨尾桉叶挥发性成分GC-MS分析



全 文 :书广 西 植 物 Guihaia 32(5):701-705                                2012年 9 月  
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2012.05.025
不同生长年限巨尾桉叶挥发性成分GC-MS分析
刘真一1,2,陈月圆1,李典鹏1*
(1.广 西壮族自治区
中 国 科 学 院
广西植物研究所 (广西植物功能物质研究与利用重点实验室),
广西 桂林541006;2.广西中医学院,南宁530001)
摘 要:为了分析不同年限巨尾桉叶挥发油的化学成分及生长年限对化学成分组成的影响,采用水蒸气蒸馏
法,分别提取2006~2010年种植的巨尾桉叶片中的挥发性成分,并用气相色谱质谱联用技术分析鉴定其化学
成分。结果表明:不同生长年限的巨尾桉叶片挥发油产量在0.55%~1.35%之间,随生长年限的增加而升高。
利用GC-MS共鉴定出63个化合物,占总挥发油的93.00%~97.07%。其中相对含量较高的物质为:1,8-桉
叶油素(55.72%~63.47%)、α-松油醇(9.78%~14.15%)、乙酸松油酯(4.96%~7.06%)、α-蒎烯(0.99%~
4.31%)、龙脑(2.40%~4.89%)。由于生长年限的不同,挥发油中物质的组成及相对含量均存在差异。
关键词:巨尾桉;挥发油;GC-MS
中图分类号:R284.1  文献标识码:A  文章编号:1000-3142(2012)05-0701-05
* Analysis of volatile constituents of different years
old of E.grandis×E.urophylaleaf byGC-MS
LIU Zhen-Yi 1,2,CHEN Yue-Yuan1,LI Dian-Peng1*
(1.Guangxi Institute of Botany,Guangxi Zhuang Autonomous Region and the Chinese Academy of Sciences
(Guangxi Key Laboratory of Functional Phytochemicals Research and Utilization),Guilin 541006,
China;2.Guangxi Traditional Medical University,Nanning 530001,China)
Abstract:In order to analyze chemical composition of volatile leaf oil of E.grandis×E.urophylla with different years
old in 2006-2010and explore the influence of growth years.Steam distilation was used to obtain the essential oil
and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The essential oils in yields varied from 0.55%to
1.35%,with the growth years longer,the oil yeild of E.grandis×E.urophyllaincreased.63compounds were iden-
tified by GC-MS,representing 93.00%to 97.07%of the total oil composition.The main components were 1,8-cine-
ole(55.72%-63.47%),folowed byα-terpineol(9.78%-14.15%),α-Terpinyl acetate(4.96%-7.06%),α-pinene
(0.99%-4.31%)and Fenchol(2.40%-4.89%).The composition and relative contents of volatile components
varied a lot in different years.
Key words:E.grandis×E.urophylla;volatile oil;GC-MS
  桉树是一种四季常青原产于澳大利亚的外来树
种,属于桃金娘科,包括900个种和亚种(陈月圆等,
2010)。桉树由于其生长速度快、轮伐期短、适应性
强、用途广泛等特点,能够带来巨大的经济效益,目
前被世界很多国家引种栽培,我国也是世界上第二
大的植桉国(刘小香等,2004)。桉树给我国带来经
* 收稿日期:2012-02-15  修回日期:2012-05-17
基金项目:国家自然科学基金(31100473);广西自然科学基金(1123014,2010GXNSFD169007);广西科学院基本科研业务费(10YJ25zw01)[Supported
by the National Natural Science Foundation of China(31100473);the Natural Science Foundation of Guangxi(1123014,2010GXNSFD169007);Fundamental
Scientific Research Fund of Guangxi Acadenmy of Sciences(10YJ25zw01)]
作者简介:刘真一(1986-),男,河北石家庄人,硕士研究生,主要从事天然产物开发与利用研究,(E-mail)634751579@qq.com。
*通讯作者:李典鹏,博士,研究员,主要从事植物功能物质的研究与利用开发工作,(E-mail)ldp@gxib.cn。
济效益的同时,对环境的影响也产生了一些争论。
桉树可以释放具有很强活性的化感物质,抑制其他
植物生长导致林间植物多样性下降和严重的水土流
失,其中化感物质的一种主要释放方式就是叶片挥
发(Ahmed等,2008)。桉树的叶片挥发油也具有抗
菌、抗真菌、抗高血糖和抗氧化等很多生物效应
(Takahashi等,2004)。
桉树挥发油中主要成分为1,8-桉叶油素、α-蒎
烯等物质(Elaissi等,2010),为了研究在桉树生长
期内叶片挥发油中物质及其相对含量变化,本文对
1年生至5年生的巨尾桉叶挥发性成分进行 GC-
MS分析,为进一步研究桉树化感物质的代谢提供
物质基础。
1 材料与方法
1.1试验材料、仪器和试剂
样品采摘于广西柳州波寨林场内,经广西植物
研究所分类室韦发南研究员鉴定为巨尾桉(E.
grandis×E.urophylla)1年生至5年生叶片,种植
时间分别为2006~2010年。7890A/5975C型GC-
MS联用仪(美国 Agilent公司生产)、圆底烧瓶、电
热套、挥发油提取器、注射器、0.45μm微孔滤膜;正
己烷、无水硫酸钠等化学试剂均为分析纯。
1.2叶片挥发性成分提取
将新鲜桉树叶切成小块,称200g置于2 000
mL的圆底烧瓶内,加800mL去离子水,用挥发油
提取器按常规水蒸气蒸馏法加热微沸6h,得到油
水混合物经分液漏斗用正己烷萃取分离,无水硫酸
钠干燥24h,回收正己烷,称重,得油率以鲜重计。
然后在所得挥发油中加入适量正己烷溶解,再用
0.45μm微孔滤膜过滤,滤液用于GC-MS分析。
1.3GC-MS条件
气相色谱条件:色谱柱 HP-5MS 5% Phenyl-
Methyl Siloxane(30m×0.25mm×0.25μm)弹性
石英毛细管柱;柱温70℃,以1℃·min-1速率升温
至100℃,又以2℃·min-1速率升温至180℃;汽
化室温度250℃;FID检测器加热器290℃,载气为
图1 不同生长年限巨尾桉叶挥发油成分总离子流色谱图
Fig.1 Total ion chromatogram of volatile constituents in the leaves E.grandis×E.urophyllain different years
体积分数99.999%的高纯氦气;载气流量为1.0
mL·min-1;进样方式为GC自动进样器,进样量为
1.0μL,分流进样,分流比为60∶1。
质谱条件:EI离子源温度230℃;MS四级杆温
度150℃;电子能量70eV;接口温度280℃;溶剂
延迟4min;质量范围20~400amu。
1.4分析方法
取1μL挥发油的正己烷溶液,通过GC-MS分
207 广 西 植 物                  32卷
析鉴定,采用Agilent Chemstation化学工作站通过
NIST05a质谱数据库检索,结合文献并与标准图谱
对照鉴定各组分峰化学结构。用面积归一化法计算
各化学成分在挥发油中的相对质量分数。
2 结果与分析
2.1不同年份巨尾桉叶挥发油的得率
利用水蒸气蒸馏法分别得到1年生、2年生、3
年生、4年生和5年生巨尾桉叶挥发油1.1、1.7、
2.1、2.5、2.7g,得油率分别为0.55%、0.85%、
1.05%、1.25%、1.35%(以鲜重计)。从挥发油得率
可以看出,巨尾桉生长年限越长,挥发油含量越高。
2.2不同年份巨尾桉叶挥发性成分及相对含量分析
利用气相色谱-质谱联用技术按上述条件分别
对五种按树叶样品挥发性成分进行分析,得总离子
流色谱图(图1)。通过计算机对各峰质谱图进行
NIST05a质谱数据库检索,根据质谱裂解规律和查
阅相关文献(田玉红等,2005,2006a,b)确定化学结
构。分别从1年生、2年生、3年生、4年生、5年生的
巨尾桉叶挥发性成分中鉴定出43,44,60,61,58个
成分,占挥发性成分总量的 94.45%、93.00%、
95.73%、97.07%、94.67%。其各挥发性成分及相
对含量结果见表1。
  在确认的巨尾桉叶挥发性成分中,相对含量较
高的物质为1,8-桉叶油素(55.72%~63.47%),α-
松油醇(9.78%~14.15%),乙酸松油酯(4.96%~
7.06%),α-蒎烯(0.99%~4.31%),龙脑(2.40%~
4.89%),松香芹醇 (1.00% ~2.72%)和葑醇
(0.85%~1.96%)。根据其结构可将确定的挥发性
表1 不同年限巨尾桉叶挥发性成分及相对含量
Table 1 Volatile constituents and their relative contents in the leaves of E.grandis×E.urophyllain different years
序号
No.
保留时间
R.T.(min)
化合物名称
Compound name
相对含量Relative contents(%)
1年生 2年生 3年生 4年生 5年生
1  6.307  2-甲基-2-甲基丙基丙酸酯
Propanoic acid,2-methyl,2-methylpropyl ester
0.05  0.06  0.06  0.05  0.06
2  7.111 α-蒎烯α-pinene  2.51  0.99  1.42  2.28  4.31
3  7.640 莰烯 Camphene  0.04  0.04  0.05  0.09  0.13
4  8.716 β-蒎烯β-pinene - - - - 0.02
5  9.188 β-月桂烯β-Myrcene  0.03  0.05  0.05  0.03  0.06
6  9.942 α-水芹烯α-Phelandrene - 0.04  0.34  0.53  0.64
7  10.229 对伞花烃p-Cymene  0.14  0.15  0.23  0.37  0.39
8  11.755  1,8-桉叶油素Eucalyptol  63.47  58.48  57.49  56.97  55.72
9  12.124 苯乙醛Benzeneacetaldehyde  0.05  0.05  0.03  0.04  0.04
10  12.967 α-松油烯α-Terpinene - - 0.03  0.04  0.06
11  13.854 氧化芳樟醇Linalool Oxide  0.39  0.41  0.31  0.36  0.31
12  14.906 异松油烯 Terpinolene  0.19  0.25  0.20  0.22  0.22
13  15.027 对-α-二甲基苯乙烯p-α-Dimethylstyrene  0.09  0.09  0.09  0.16  0.13
14  15.666  2-甲基-3-甲基丁基辛酸酯
Butanoic acid,2-methyl,3-methylbutylester
0.07  0.05  0.05  0.06  0.06
15  15.815 芳樟醇linalool  0.24  0.25  0.25  0.19  0.21
16  16.057 异戊酸异戊酯Isopentyl isovalerate  0.13  0.07  0.05  0.07  0.06
17  16.966 葑醇Fenchol  0.85  1.64  1.68  1.96  1.64
18  17.754 α-龙脑烯醛α-campholenic aldehvde  0.65  0.73  0.77  1.09  1.00
19  18.916 松香芹醇Pinocarveol  2.72  1.00  1.35  1.86  1.66
20  19.627 莰酮Camphor  0.23  0.35  0.29  0.31  0.26
21  20.745 松香芹酮Pinocarvone  1.71  0.42  0.25  1.08  0.70
22  21.428 龙脑Borneol  2.40  4.89  4.77  4.71  4.65
23  22.238 松油-4-醇 Terpinene-4-ol  0.61  0.97  0.84  0.73  0.76
24  22.943 隐酮 Crypton - - 0.10  0.17  0.17
25  24.056 α-松油醇α-terpineol  9.78  14.15  12.31  11.19  10.76
26  24.226 桃金娘烯醇 Myrtenol  0.16  0.09  0.09  0.16  0.12
27  25.168 反式-香芹醇trans-carveol  0.06  0.04 - 0.07  0.04
28  26.075 对孟烷-1(7),8-二烯-6-醇p-menth-1(7),8-dien-6-ol  0.05 - 0.05  0.07  0.06
3075期        刘真一等:不同生长年限巨尾桉叶挥发性成分GC-MS分析
续表1
序号
No.
保留时间
R.T.(min)
化合物名称
Compound name
相对含量Relative contents(%)
1年生 2年生 3年生 4年生 5年生
29  26.380 正式-香芹醇cis-carveol  0.49  0.46  0.36  0.58  0.48
30  26.700 对孟烷-1(7)-烯-2-p-Menth-1(7)-en-2-one - 0.15  0.11  0.11  0.07
31  27.217 对孟烷-1(7),8(10)-二烯-9-醇p-Mentha-1(7),8(10)-dien-9-ol  0.38  0.16  0.12  0.39  0.28
32  27.487 未鉴定 0.07  0.05 - 0.08  0.06
33  28.534 香芹酮Carvone  0.06 - - 0.06 -
34  29.415 枯茗醛Cuminal  0.08  0.06  0.05  0.05  0.02
35  29.917 香叶醇geraniol  0.11  0.13  0.15  0.07  0.09
36  31.542 水芹醛Phelandral  0.04 - 0.03  0.06  0.03
37  32.572 乙酸龙脑酯Bornyl acetate  0.05  0.09  0.14  0.16  0.14
38  32.847 枯茗醇cuminol  0.16  0.13  0.13  0.12  0.09
39  33.971 百里香酚Thymol  0.11  0.05  0.06  0.07  0.05
40  35.467 香芹酚 Carvacrol - - 0.03 - -
41  35.679 对伞花-8-醇p-cymen-8-ol - - 0.21  0.05  0.03
42  37.761 Exo-2-羟基桉叶素Exo-2-hydroxycineole  0.21  0.21  0.24  0.30  0.27
43  38.686 乙酸松油酯α-Terpinyl acetate  5.4  5.32  7.06  5.18  4.96
44  39.320 丁香酚Eugenol - 0.03  0.07  0.23 -
45  41.986 可巴烯Copaene  0.02  0.04  0.03  0.03  0.03
46  42.405 茉莉酮Jasmone  0.06  0.05  0.09  0.14  0.16
47  43.688 β-石竹烯β-caryophylene - - 0.30  0.34  0.36
48  46.182 α-愈创木烯α-guaiene - - 0.04  0.05 -
49  46.448 α-葎草烯α-Humulene - - 0.04  0.06  0.04
50  46.691 香树烯Aromadendrene - - 0.04  0.06  0.05
51  49.164 双环大牻牛儿烯Bicyclogermacrene - - 0.11  0.15  0.19
52  50.651 δ-杜松烯δ-cadinene - - 0.05  0.05 -
53  51.169 去氢白菖烯Calamenene - - 0.08  0.13  0.02
54  53.918 β-芹子烯β-cadiene  0.05  0.05  0.08  0.13  0.11
55  54.792 斯巴醇Spathulenol  0.03  0.13  0.87  1.06  1.04
56  55.119 蓝桉醇Globulol  0.10  0.21  0.60  0.69  0.57
57  55.598 喇叭茶醇Ledol  0.05  0.14  0.42  0.47  0.39
58  56.221 绿花白千层醇Viridiflorol - 0.04  0.19  0.24  0.18
59  57.433 γ-桉叶醇γ-Eudesmol - - 0.11  0.13  0.10
60  57.790 δ-杜松醇δ-cadinol  0.11  0.15  0.32  0.33  0.15
61  58.457 α-杜松醇α-cadinol - - 0.11  0.20  0.21
62  58.677 α-桉叶醇α-Eudesmol - - 0.09  0.14  0.07
63  58.958 异斯巴醇isospathulenol - - 0.06  0.09  0.03
64  59.141 β-桉叶醇β-Eudesmol  0.25  0.09  0.19  0.21  0.16
合计Tatol  94.45  93.00  95.73  97.07  94.67
成分分为5类(表2),其中相对含量最大是氧化单
萜类(84.39%~90.48%),随着年份的增长,此类物
质的相对含量逐年降低,其主要成分1,8-桉叶油素
的相对含量也是逐年降低,α-松油醇和龙脑的相对
含量在第2年急剧升高,并且达到五年内的最高值
后开始下降。乙酸松油酯的相对含量在第3年急剧
增加达到五年内的最高值。第二类主要成分为单萜
烃类,此类物质在巨尾桉叶中的相对含量从第2年
开始随着年份的增加而增长,但第1年到第2年相
对含量急剧下降,这一类物质中含量占主导地位的
是α-蒎烯,它的相对含量变化规律和本类物质相
同,可能是巨尾桉在种植的第1年主要生成1,8-桉
叶油素和α-蒎烯等主要物质,此时α-蒎烯相对含量
较高,但随着植物的生长体内其他物质也开始生成
407 广 西 植 物                  32卷
(由图1也可以看出,1年生到2年生的TIC图谱中
峰的数目增多),α-蒎烯相对含量急剧下降,随着年
份的增长,其他物质生成速度相对放慢,α-蒎烯相对
含量逐年升高。倍半萜烃类和氧化倍半萜类含量相
对较低,其相对含量在第3年急剧升高,并且在生长
的第4年达到最高值。其他类物质在此不作为重点
研究。
3 结论与讨论
桉树由于其生长速度快,轮伐期短,能带来巨大
的社会经济效益,巨尾桉则是广西桉树人工林的主
图2 不同年限巨尾桉叶挥发性成分化
学类型及相对含量的变化趋势
Fig.2 Variation trendency of the chemical type of
volatile components and their relative contents in the
leaves of E.grandis×E.urophyllain different years
要造林树种。何龙等(2010)通过建立主伐年龄模型
的方法,将巨尾桉人工林主伐年龄确定为5.71a,本
实验研究5年生长期内巨尾桉叶挥发性的物质及相
对含量变化。由实验结果可知:不同生长期的巨尾
桉叶片挥发油产量在0.55%~1.35%之间,随生长
年限的增加挥发油产量升高。由于生长年限的不
同,挥发油中物质的组成及相对含量均存在差异。
巨尾桉叶片挥发油中的每个主要成分都会在生长的
某个时期相对含量急剧升高,并且达到5a内的最
高值时开始下降,这可能是由于物质在桉树体内次
级代谢生成的时期不同,或是物质在体内相互间转
换及释放等原因造成的,这些还有待做进一步研究。
  桉树可通过叶片挥发释放挥发性的化感物质,
本实验为化感物质在体内代谢生成及释放等进一步
研究提供了基础。经过多个学科的共同深入研究,
桉树环境生态效应方面将会有更大的突破。
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