全 文 ：第 41 卷 第 6 期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol． 41 No． 6
2013 年 6 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Jun． 2013
第一作者简介:殷倩，女，1984 年 5 月生，浙江农林大学林业与
生物技术学院，硕士研究生。
通信作者:俞益武，浙江农林大学风景园林与建筑学院，教授。
E－mail:fh111@ 126． com。
收稿日期:2012 年 8 月 27 日。
责任编辑:潘 华。
3 种杉科植物挥发性有机化合物成分
殷 倩 俞益武 高 岩 丁倩倩 薛 丹 张倩倩
(浙江农林大学，临安，311300)
摘 要 为了探究水杉(Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng)、池杉(Taxodium ascendens Brongn．)和落羽杉
(T． distichum (Linn．)Rich．)挥发性有机化合物(VOCs)的差异，从植物挥发性有机化合物角度为其园林配置提
供理论依据，试验采用动态顶空气体循环采集法和热脱附气质联用技术(TDS－GC－MS)对 3 种杉科植物挥发物进
行成分分析。结果表明:萜烯类化合物是 3 种杉科植物挥发性有机化合物的主要成分。其中从水杉中鉴定出 26
种成分，主要为 β－蒎烯(相对峰面积 50． 41%) ，水芹烯(13． 42%) ，柠檬烯(6． 96%) ，3－蒈烯(4． 92%)和 α－蒎烯
(3． 77%) ;从池杉中鉴定出 37 种成分，主要为 β－蒎烯(40． 18%) ，水芹烯(12． 01%) ，柠檬烯(8． 10%) ，石竹烯
(5． 77%)和顺－3－己烯醇(5． 30%) ;从落羽杉中鉴定出 28 种成分，主要为 β－蒎烯(42． 97%) ，柠檬烯(30． 53%) ，
水芹烯(6． 54%) ，莰烯(3． 44%)和石竹烯(2． 46%)。
关键词 水杉;池杉;落羽杉;有机挥发物;热脱附气质联用
分类号 S791;Q945． 18
Composition of Volatile Organic Compounds in Metasequoia glyptostroboides，Taxodium ascendens and Taxodium
distichum /Yin Qian，Yu Yiwu，Gao Yan，Ding Qianqian，Xue Dan，Zhang Qianqian(Zhejiang A ＆ F University，Lin’
an 311300，P． R． China)/ / Journal of Northeast Forestry University． －2013，41(6)． －23 ～ 26
An experiment was conducted to study the constituents of volatile organic compounds (VOCs)in Metasequoia glyp-
tostroboides，Taxodium ascendens and Taxodium distichum for their landscape application． The VOCs were identified with
the thermal desorption system gas chromatography /mass spectrometer technique (TDS-GC /MS)． The major compounds of
the VOCs in the three plants are terpenes:β-pinene (relative content of 50． 41%) ，phellandrene (13． 42%) ，D-limonene
(6． 96%) ，3-Carene (4． 92%)and α-pinene (3． 77%)in Metasequoia glyptostroboides，β-pinene (40． 18%) ，phellan-
drene (12． 01%) ，D-limonene (8． 10%) ，caryophyllene (5． 77%)and cis-3-hexene-1-ol (5． 30%)in Taxodium ascen-
dens，and β-pinene (42． 97%) ，D-limonene (30． 53%) ，phellandrene (6． 54%) ，camphene (3． 44%)and caryo-
phyllene (2． 46%)in Taxodium distichum．
Keywords Metasequoia glyptostroboides;Taxodium ascendens;Taxodium distichum;Volatile organic compounds
(VOCs) ;Thermal desorption system gas chromatography /mass spectrometer (TDS-GC /MS)
水杉(Metasequoia glyptostroboides)落叶乔木，杉
科水杉属唯一现存种，中国特有的孑遗珍贵树种，有
植物王国“活化石”之称。池杉(Taxodium ascen-
dens)和落羽杉(T． distichum)杉科落羽杉属，原产
于美国东南部地区。分别于 1930 年和 1917 年引入
我国，表现出耐水性强、抗逆性强、木材质量好、移植
易活的特点［1］，加之树姿雄伟优美，为长江中下游
湖网地区重要造林绿化树种和观赏树种。李亚
等［2］对 223 个生态防护林树种筛选，其中水杉、落羽
杉、池杉等综合得分排在前 5 位，这些树种都具有较
强的耐水湿性、较好的水土保持能力及观赏和材用
价值。早在 1979 年我国就成立全国水杉、池杉、落
羽杉科技协作组［3］，开始大面积引种。目前苏、沪、
浙、皖、鲁、粤、琼等省(市)造林已近 10 万 hm2［4］。
近年来，植物挥发性有机化合物在生态系统及
医疗保健中的作用日益受到重视。植物挥发性有机
化合物能增强植物抗性，调节植物—昆虫—天敌三
级营养关系［5］，促进植物间信息交流［6－7］等。如潘
晓岚、高翔等［8－9］实验证明，芳香植物挥发物可以缓
解抑郁情绪、具有抗炎镇痛活性，对人体具有保健作
用。本实验采用动态顶空气体循环采集法与 TDS－
GC－MS联用技术，对水杉、池杉和落羽杉挥发性有
机化合物进行采集与分析，探讨其组分含量差异，为
保健树种、房屋建筑、室内装饰、医药香料的原料选
择提供科学依据。
1 材料与方法
实验于 2012 年 7 月初临安市浙江农林大学东
湖校区校园内进行，供试植株为水杉、池杉、和落羽
杉，平均树龄 10 a。
1． 1 挥发物采集方法
选择晴好无风的天气，选用 QC－1 型大气采样
仪采用动态顶空气体循环采集法对 3 种杉科植物长
势良好的枝叶进行挥发物采样，采样部位为树冠向
阳背风面中部健康无损伤的枝叶，挥发物采样每次
3 个重复，每次采样 30 min。
1． 2 挥发物成分分析方法
植物香气成分分析采用热脱附－气相色谱 /质
谱联用法(thermo desorption system /gas chromatogra-
phy /mass spectrum，TDS－GC /MS)分析。仪器及参
数设置条件参考高岩［10］的方法。
TDS(德国 Gerstel 公司生产的 TD3 型)工作条
件:系统载气压力为 20 kPa;进样口温度为 250 ℃;
热脱附温度为 250 ℃(10 min) ;冷阱温度为－100 ℃
(保持 3 min)。
GC(美国 Agilent公司生产的 7890A型)工作条
件:色谱柱为 30 m×250 μm×0． 25 μm 的 HP －5MS
柱;程序升温:初始温度40 ℃，保持4 min，后以6 ℃·
min－1 的速率升至 250 ℃，保持 3 min 后以 10 ℃·
min－1 的速率升至 270 ℃，保持 5 min。
MS(美国 Agilent公司生产的 5975C 型)工作条
件:电离方式为电子电离源(EI) ;电子能量为 70
eV;原子质量范围为 28 ～ 450;接口温度为 280 ℃;
离子源温度为 230 ℃;四级杆温度 150 ℃。
1． 2． 3 数据分析
通过气质联用仪计算机 NIST2008 谱库分析质
谱数据，结合手工检索定性分析组分，采用峰面积表
示相对峰面积，相对峰面积指各组分在 GC－MS 分
析中出峰面积占总峰面积的比例。
2 结果与分析
2． 1 3 种杉科植物挥发性有机化合物成分
3种杉科植物挥发成分的总离子流图。从水杉、
池杉和落羽杉中分别鉴定出 26、37 和 28 种化合物。
水杉中萜烯类 18 种，占总量的 92． 341%;醇类 2 种，
占总量的1． 43%;烷烃类3种，占总量的2． 14%;酯类
1种，占总量的 1． 57%;醛类 2 种，占总量的 0． 58%。
池杉中萜烯类 24 种，占总量的 86． 2%;醇类共 5 种，
占总量的 6． 67%;烷烃类 2 种，占总量的 1． 7%;酯类
2种，占总量的 1． 6%;醛类 4 种，占总量的 1． 28%。
落羽杉中萜烯类 21 种，占其总量的 96． 1%;醇类 1
种，占总量的 0． 44%;烷烃类 2 种，占总量的 0． 58%;
酯类 2 种，占总量的 1． 44%;醛类 2 种，占总量的
0． 43%。水杉、池杉和落羽杉的挥发物成分类别差
异不大，均含有萜烯类、醇类、烷烃类、酯类、醛类等
6 类物质，其中萜烯类相对峰面积均达到 85%以上，
其他类物质相对峰面积差别较大。
2． 2 3 种杉科植物挥发性有机化合物成分对比
水杉、池杉和落羽杉 VOCs 在组成和相对峰面
积上都存在差异(表 1)。水杉主要为:α－蒎烯(相
对峰面积 3． 77%) ，β －蒎烯(50． 41%) ，水芹烯
(13． 42%) ，3 －蒈烯(4． 92%) ，柠檬烯(6． 96%) ;
池杉各组分的含量主要有:β－蒎烯(40． 18%) ，水芹
烯(12． 01%) ，柠檬烯(8． 10%) ，石竹烯(5． 77%) ，
顺－3 －己烯醇(5． 30%) ;落羽杉主要为:β －蒎烯
(42． 97%) ，柠檬烯(30． 53%) ，水芹烯(6． 54%) ，莰
烯(3． 44%) ，石竹烯(2． 46%)。3 种植物中含有包
括 3－己烯－1－醇、α－蒎烯、β－蒎烯、三环萜、莰烯、月
桂烯、水芹烯等 17 种相同的物质。此外，3 种植物
中还含有其特有的物质，如:水杉中的 3－蒈烯等;池
杉中的 4－甲基－2－戊烯醛、(E)－2 －己烯醛、正己
醇、1－辛烯－3－醇、龙脑、衣兰烯等;落羽杉中的乙酸
冰片酯、丁香烯等。
图 1 水杉、池杉和落羽杉挥发物成分的总离子流
42 东 北 林 业 大 学 学 报 第 41 卷
表 1 3 种杉科植物挥发性有机物成分分析
序号
保留时
间 /min
化合物 分子式
峰面积 /106
水杉 池杉 落羽杉
1 5． 19 4－甲基－2－戊烯 4－methyl－2－Pentenal C6H10O 1． 01
2 5． 32 辛烷 Octane C8H18 0． 53 0． 40
3 6． 57 (E)－2－己烯醛(E)－2－Hexenal C6H10O 0． 38
4 6． 76 3－己烯－1－醇 3－Hexen－1－ol，(Z)－ C6H12O 0． 71 1． 89 1． 09
5 6． 84 顺－3－己烯醇 cis－3－Hexene－1－ol C6H12O 2． 52 13． 88
6 7． 15 正己醇 n－Hexanol C6H14O 0． 82
7 7． 68 α－蒎烯 α－Pinene C10H16 8． 47 1． 83 2． 06
8 8． 48 三环萜 Tricyclene C10H16 0． 93 1． 33 1． 82
9 8． 93 β－蒎烯 β－Pinene C10H16 113． 47 105． 27 107． 28
10 9． 25 莰烯 Camphene C10H16 0． 82 9． 82 8． 58
11 9． 91 桧烯 Sabinene C10H16 3． 73 0． 37
12 9． 98 月桂烯 Myraene C10H16 6． 01 4． 36 3． 80
13 10． 10 1－辛烯－3－醇 1－Octen－3－ol C8H16O 0． 45
14 10． 45 水芹烯 Phellandrene C10H16 30． 20 28． 45 16． 32
15 10． 74 二戊烯 Dipentene C10H16 2． 20 1． 52 1． 50
16 10． 92 3－蒈烯 3－Carene C10H16 11． 08
17 11． 06 α－萜品烯 α－Terpinene C10H16 2． 59 1． 23 2． 52
18 11． 29 伞花烃 ρ－Cymene C10H14 2． 98 1． 39 1． 06
19 11． 43 柠蒙烯 Limonene C10H16 15． 67 21． 21 76． 24
20 11． 92 罗勒烯 Ocimene C10H16 0． 66 1． 52
21 12． 19 γ－萜品烯 γ－Terpinene C10H16 2． 75 1． 48 2． 05
22 12． 98 萜品油烯 Terpinolene C10H16 3． 63 4． 73 5． 17
23 13． 37 壬醛 Nonanal C9H18O 0． 55 0． 87 0． 41
24 13． 69 3－亚甲基－1，1－二甲基－2－乙烯基环己烷 Cyclohexane2－ethenyl－1，1－dimethyl－3－methylene－ C11H18 1． 30 3． 10
25 14． 94 龙脑 Borneol C10H18O 0． 41
26 15． 44 (Z)－丁酸－3－己烯酯 cis－3－Hexenyl Butyrate C10H18O2 1． 41
27 15． 96 癸醛 Decanal C10H20O 0． 75 1． 07 0． 66
28 18． 70 乙酸冰片酯 Bornyl acetate C12H20O2 0． 50
29 21． 04 丁香烯 Clovene C15H24 0． 27 0． 33
30 21． 42 衣兰烯 Ylangene C15H24 0． 53
31 21． 55 古巴烯 Copaene C15H24 0． 84
32 21． 82 波旁烯 Bourbonene C15H24 1． 72
33 22． 45 异丁子香烯 Isocaryophillene C15H24 0． 50 0． 56
34 22． 79 石竹烯 Caryophyllene C15H24 6． 65 15． 11 6． 13
35 23． 48 表双环倍半水芹烯(+)－Epi－bicyclosesquiphellandrene C15H24 0． 62
36 23． 67 α－石竹烯 α－Caryophyllene C15H24 1． 13 1． 17
37 24． 24 木罗烯 Muurolene C15H24 2． 86 0． 38
38 24． 33 紫穗槐烯 Amorphene; C15H24 0． 64
39 25． 15 杜松烯 Cadinene C15H24 10． 24 0． 97
40 25． 36 去氢白菖烯 Calamenene C15H22 1． 99
41 25． 68 杜松－3，9－二烯 Cadina－3，9－diene C15H24 1． 16
42 25． 81 去二氢菖蒲 Calacorene C15H20 1． 21 0． 34
43 26． 99
3－戊二醇二异丁酸酯 Propanoic acid，2－methyl－，1－(1，1－dimethylethyl)－2－methyl－1，3－propanediyl es-
ter
C16H30O4 3． 54 2． 79 3． 09
44 28． 60 卡达烯 Cadalene C15H18 0． 46 0． 40
3 结论与讨论
近年研究表明:蒎烯及莰烯等成分是天然的强
驱虫杀虫成分，柠檬烯、石竹烯等成分具有一定的抗
菌、抗炎、作用［11］。α－蒎烯、β－蒎烯和柠檬烯等萜
烯类化合物和芳樟醇等醇类化合物可增强空气的清
新感，同时可以调节人体的神经系统，对人体具有保
健作用［9－12］。日本只木良也研究证明，单萜类与倍
半萜类化合物均具有很强的生理功效，并将单萜烯
和倍半萜烯相对峰面积之和作用衡量植物保健作用
的指标［13］。本试验结果表明水杉、池杉和落羽杉枝
叶挥发物成分共 42 种，主要物质成分为单萜烯和倍
半萜烯，三者释放的单萜烯类物质 β－蒎烯相对峰面
积均达到 40%以上。3 种杉科植物叶片和木材释放
的主要成分是单萜烯和倍半萜烯，说明水杉、池杉和
落羽杉是理想的保健树种［14］。
大部萜烯类化合物都具有较强的化感作
用［15－16］，柠檬烯、蒎烯、月桂烯、罗勒烯等除直接保
52第 6 期 殷 倩等:3 种杉科植物挥发性有机化合物成分
护母体植物自身不受侵害外，对其他植物有机体既
产生抑制作用，又在一定条件下具有促进作用［17］。
华南地区胜红蓟 Ageratum conyzoides 能向环境释放
单萜和倍半萜类化感物质从而影响邻近植物的生长
发育［18］。其中柠檬烯是具有化感作用潜力的物质
之一［19］，在本试验中，水杉、池杉、和落羽杉挥发性
有机化合物释放的柠檬烯相对峰面积差别较大，分
别为 6． 96%、8． 1%和 30． 53%，化感作用强弱是否
与此相关有待进一步研究。
三杉挥发物组分的研究方面:Flamini Guido［20］、
李妮［21］、吴敏［14］、樊斌琦［22］等先后对 3 种杉科植物
挥发性有机化合物进行了研究，不同研究者得出的
研究报告有较大差异。如采用气相色谱 /质谱联机
法分析法，Flamini Guido 检测出落羽杉枝叶中主要
物质为单萜烯类和倍半萜烯类;李妮检测到水杉挥
发物共 11 种成分，主要为萜烯类，单萜类含量高，α－
蒎烯 76 ． 5%，莰烯 2 ． 1%，倍半萜烯类相对峰面
积低，仅石竹烯为 0 ． 7%。烃类、酯类、酮类分别
为 7． 8%、4． 0%和 4． 8%;吴敏检测出水杉的叶片
和木材单萜烯、倍半萜烯相对峰面积之和分别达
99． 03%、97． 69%;池杉分别达 98． 83%、94． 91%;
落羽杉分别达 95． 77%、96． 71%;樊斌琦采用固相
微萃取方法研究水杉叶片挥发物，检测出 35 种组
分，单萜组分主要为α－蒎烯35 ． 94%、α－月桂烯
4． 64%、3－蒈烯 2． 9%、柠檬烯 1． 32%、倍半萜组分
主要为石竹烯 39． 4%、大根香叶烯 D2． 22%，α－石
竹稀 6． 05%。本文的结果与文献相比，三杉挥发性
有机化合物组分绝大部分是一致的，但各组分含量
有一定差异，可能是由于样品产地、采集方法和采集
部位的不同以及研究方法上的差别引起的［23］。本
文仅对 3 种杉科植物挥发性有机化合物组分的异同
做了对比分析，三者的日动态和季动态变化正在研
究中。
参 考 文 献
［1］ 朱恒忠，徐麟寿．池杉引种考察报告［J］． 江苏林业科技，1987
(1) :12－13．
［2］ 李亚，姚淦，曾虹，等．江苏沿江生态防护林树种评价体系的建
立与树种的初步筛选［J］．植物资源与环境学报，2010，19(3) :
73－78．
［3］ 全国水杉、池杉、落羽杉科技协作组． 全国第三次水杉、池杉、
落羽杉科技协作会议纪要［J］． 湖北林业科技，1980(4) :59 －
61．
［4］ 中国植物科普网． 落羽杉［J /OL］．［2002 －04 －15］． http:/ /
www． chinese-plant． com / learning /08－11 /237． htm．
［5］ 左照江，张汝民，王勇，等． 损伤冷蒿挥发性有机化合物
(VOCs)成分分析及其对牧草根系生长发育的影响［J］． 生态
学报，2010，30(19) :5131－5139．
［6］ Schade G W，Goldstein A H． Fluxes of oxygena［J］． Geophys，
2001，106:3111－3124．
［7］ Cojocariu C． Correlation of short-chained carbonyls parameters
［J］． New Phytol，2004，162:717－727．
［8］ 潘晓岚．三种芳香植物精油香气对缓解焦虑作用的研究［D］．
上海:上海交通大学，2009．
［9］ 高翔，姚雷． 特定芳香植物组合对降压保健功能的初步研究
［J］．中国园林，2011(4) :37－38．
［10］ 高岩．北京市绿化树种挥发性有机物释放动态及其对人体健
康的影响［D］．北京:北京林业大学，2005．
［11］ 曾春晖，杨柯，韦建华，等． 广西山油柑不同部位挥发油成分
及抗菌作用的研究［J］．中成药，2012，34(4) :747－750．
［12］ Maria R P，Mark J P，Wendy S G，et al． The impacts of reactive
terpene emissions from plants on air quality in Las Vegas Nevada
［J］． Atmos Environ，2009，43:4109－4123．
［13］ 只木良也．森林はなぜ必要か(環境と人間) ［M］．东京:小峰
書店，1992．
［14］ 吴敏． 5 种杉科植物不同部位的精气成分［J］．中南林学院学
报，2006，26(3) :82－86．
［15］ Zeng R S，Mallik A U，Luo S M． Allelopathy in Sustainable Ag-
riculture and Forestry［M］． Berlin:Springer Ver-lag，2008．
［16］ 彭少麟，南蓬，钟扬．高等植物中的萜类化合物及其在生态系
统中的作用［J］．生态学杂志，2002，21(3) :33－38．
［17］ 潘丹，翟明普，郭素娟． 核桃植株挥发性气体化学成分分析
［J］．山东农业大学学报:自然科学版，2007，38(2) :234－238．
［18］ 孔垂华，黄寿山，胡飞． 胜红蓟化感作用研究 V． 挥发油对真
菌、昆虫和植物的生物活性及其化学成分［J］． 生态学报，
2001，21(4) :584－587．
［19］ 谷文祥，段舜山，骆世明．萜类化合物的生态特征及其对植物
的化感作用［J］．华南农业大学学报，1998，19(4) :108－112．
［20］ Flamini Guido，Cioni Pier Luigi，Morelli Ivano． Investigation of
the essential oil of feminine cones，leaves and branches of taxodi-
um distichum from Italy［J］． Journal of Essential Oil Research，
2000，12(3) :5－8．
［21］ 李妮．成都市几种绿化植物挥发性有机物释放研究［D］． 雅
安:四川农业大学，2006．
［22］ 樊斌琦，苏鹏，郝德君，等． 刘氏短须螨危害对水杉生理生化
物质及挥发物的影响［J］． 南京林业大学学报:自然科学版，
2012，36(3) :28－32．
［23］ 薛丹，哀建国，高岩，等． 大花栀子植物挥发物成分测定及其
日变化分析［J］．广西植物，2012，32(4) :551－556．
62 东 北 林 业 大 学 学 报 第 41 卷