吳東山,楊章旗,唐鑫
(1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院,國家林業(yè)局馬尾松工程技術(shù)研究中心,廣西馬尾松工程技術(shù)研究中心,廣西 南寧 530002; 2.廣西壯族自治區(qū)國有雅長林場,廣西 百色 533209)
細葉云南松(Pinusyunnanensisvar.tenuifolia)為松科(Pinaceae)松屬(Pinus)植物,是云南松進化演替過程中的1個地理變種。細葉云南松原產(chǎn)于云南、貴州、廣西交界的南盤江及紅水河上游的干熱河谷地帶,分布海拔為300-1 600m[1-2],其外部形態(tài)與原種的區(qū)別集中表現(xiàn)在細葉云南松的針葉為灰綠色,細柔下垂,直徑在1mm以內(nèi),細葉云南松為常綠喬木,針葉3針1束,細柔下垂與思茅松較相似[3]。細葉云南松木材淡紅黃色,材質(zhì)較為輕軟,木材有松脂,紋理直或斜,結(jié)構(gòu)適中細膩,是建筑、造紙及產(chǎn)脂的優(yōu)良用材[1]。
因細葉云南松是地理分布差異導(dǎo)致的1個變種,與云南松產(chǎn)生地理上的隔絕,其分布面積較小。目前,學者對其研究較少,涉及到的研究主要包括松針揮發(fā)油的化學成分[4]、細葉云南松干形[5]、生長和土壤肥力特征的研究[1,6-7]等。由于幾十年的采伐,細葉云南松已經(jīng)瀕臨滅絕,迄今,細葉云南松松脂的化學組成及含量的研究尚未見報道。因此,研究細葉云南松松脂的化學組成及含量,對開發(fā)和利用新的松脂資源有著重要的意義。
細葉云南松松脂樣品采集于廣西樂業(yè)、隆林、西林3縣優(yōu)良林分,正種云南松松脂來自于種子園無性系,馬尾松松脂來自于種子園無性系。采用鉆孔法按照單株密封采集。HP6890氣相色譜儀(美國Agilent公司),配氫火焰離子化檢測器(FID);GCMS-QP5050A型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本島津公司);無水乙醚、無水硫酸鈉均為分析純;水為二次蒸餾水。
將松脂攪拌均勻,各取約4-5g松脂于燒杯內(nèi),加入6-7.5mL無水乙醇溶解,過濾于具塞試管中,以0.5%的酚酞指示劑指示終點,用25%四甲基氫氧化銨水溶液滴至紅色,30s不退色[8-11]。試樣放置待做GC-MS分析。
GC-MS的氣相條件為,色譜柱DB-5毛細管柱(30m×0.32mm×0.25mm);分析條件為程序升溫初始溫度60℃(保持2min),以4℃/min的升溫速率升至260℃(保持10min),汽化室和檢測器溫度均保持在260℃[12];氫火焰離子檢測器(FID),載氣為高純氮,氮氣壓力0.1MPa;氫氣流量50mL/min,空氣流量50mL/min,分流比為1︰50,進樣量為0.3μL。
質(zhì)譜分析條件:離子源EI,電子能量70eV,離子源溫度250℃,掃描質(zhì)量范圍50-150u,掃描速度2s,進樣量0.3μL。
各色譜峰采用面積歸一化法進行定量,所得的質(zhì)譜圖直接與該機中的NIST數(shù)據(jù)庫檢出的標準圖譜進行對比,并查閱相關(guān)文獻[13-18]進行定性分析,少數(shù)峰則依據(jù)相對保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)與標準樣品的數(shù)據(jù)相結(jié)合進行定性。
按照實驗方法,得到由計算機聯(lián)動自動生成的細葉云南松松脂的總離子流氣相色譜(圖1),圖中相對百分含量為扣除溶劑峰后剩余所有峰面積總和100%作為基準,取各個組分的平均值按照面積歸一化法進行相對百分含量計算。其余組分由于含量太低或相似度較差,在本實驗條件下不予討論。其中從細葉云南松松脂中分離出67種化學成分,并鑒定了其中23種化合物的含量,其匹配度較高,含量占總離子流的89.27%。
圖1 細葉云南松松脂的總離子流圖
表1顯示了細葉云南松松脂23個主要的化學組成及含量,其中單萜類9種,占26.86%;倍半萜類4種,占7.22%;二萜類10種,占65.92%。由于采用的是隔絕空氣式密封采樣,及時進行組分分析,松脂中大部分的成分得以保存并檢測,實驗條件下的松脂組分接近真實狀態(tài),實驗的準確度較高。
表1 細葉云南松松脂的化學組成及含量
由表1 可知,單萜和二萜是細葉云南松松脂的主要成分。細葉云南松松脂單萜類化合物,在檢測出的9個組分中,主要為蒎烯和蒈烯,α-蒎烯占19.18%,β-蒎烯占3.65%,莰烯占0.11%,月桂烯占0.44%,3-蒈烯占0.62%。蒎烯含量在單萜類化合物中占90%,且α-蒎烯含量較高,其值高于廣西馬尾松松脂[11]中α-蒎烯平均含量的16.31%,是廣西引種的濕地松松脂[8]中α-蒎烯平均含量的121.33%。倍半萜類化合物,倍半萜類的含量較低,主要為長葉烯,占2.18%,其它的有石竹烯,占1.95%,異松油烯占1.88%。二萜類化合物中檢出10個組分,樹脂酸占57.93%,主要為異海松酸、山達海松酸、濕地松酸、左旋海松酸、長葉松酸、樅酸、去氫樅酸、新樅酸、樅三烯酸等,其中海酸型樹脂酸占39.10%,長葉松酸含量和左旋海松酸最多。樅酸型樹脂酸含量較低。
細葉云南松是云南松的1個變種,其形態(tài)特征與正種存在一定的差別。由于細葉云南松分布與正種云南松、馬尾松分布區(qū)鄰近,存在基因漸滲的可能性,因此對這3種松樹松脂主要組分進行差異性分析。
表2 細葉云南松與正種云南松、馬尾松松脂化學組成的比較
注:細葉云南松(Pinusyunnanensisvar.tenuifolia)、云南松(P.yunnanensis)、馬尾松(P.massoniana)。
由表2可知,3種松樹松脂的主要化學組分基本相同,但是含量上有較大的差別。單萜類化合物中,正種云南松松脂的α-蒎烯含量最高,達到36.55%,這與尹曉兵等[19]研究的云南松種源松脂物化特征一致,表明正種云南松是高含量α-蒎烯的松樹種。細葉云南松松脂中的β-蒎烯含量最高,分別超過正種云南松、馬尾松44.93%、52.33%。在倍半萜化合物中,3種松樹松脂主要組分和含量相差都較大,細葉云南松松脂倍半萜種類較多,均含有長葉烯、石竹烯、異松油烯,其中長葉烯含量最高,為2.81%,其含量是馬尾松松脂的73.59%,正種云南松的倍半萜含量都較少,其含量都達不到1%,但組分不同,正種云南松松脂只含有異松油烯。二萜類化合物中,馬尾松松脂與正種云南松松脂的化學組成較多,馬尾松松脂的二萜化合物含量最高,達到68.36%,含量最少的是正種云南松松脂。在各個化合物含量的比較中發(fā)現(xiàn),細葉云南松的左旋海松酸含量明顯低于其他2種松樹松脂,且這2種松樹松脂左旋海松酸含量較一致,都在29%-31%之間。而去氫樅酸的含量剛好相反,細葉云南松的去氫樅酸含量遠高于其他2種松樹松脂,分別是正種云南松、馬尾松的3.07倍、2.13倍。
采用GC/MS聯(lián)用技術(shù)對產(chǎn)自廣西樂業(yè)、隆林、西林的細葉云南松松脂化學組成進行了分析,其中23種化合物的含量較高,占總含量的89.27%,主要包括單萜類9種,占26.86%,倍半萜類4種,占7.22%,二萜類10種,占65.92%。
在檢出的9個單萜組分中,主要成分為α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、月桂烯、3-蒈烯。倍半萜主要成分為長葉烯、石竹烯、異松油烯,含量在1.88%-2.81%之間。二萜類化合物中,樅松酸型樹脂酸含量高于樅酸型樹脂酸含量,其中左旋海松酸含量最高,達到27.91%,樅松酸型樹脂酸各主要成分的含量較一致,在1.46%-8.51%之間。
在細葉云南松、正種云南松、馬尾松3種松樹松脂主要成分的比較中發(fā)現(xiàn),3種松樹松脂的主要化學組分基本相同,但是含量上有較大的差別。細葉云南松松脂中β-蒎烯的含量最高,達到3.65%,是細葉云南松松脂的特征組分之一。β-蒎烯是以松脂中的松節(jié)油為原料經(jīng)精餾分離而制得,是一種無色透明液體,屬三環(huán)單萜類,有特殊的香氣,具有較強抗炎、抗菌作用,亦具有祛痰作用。β-蒎烯可與馬來酸形成復(fù)合物。β-蒎烯與萜烯樹脂混合形成薄片,可作防濕劑或包裝材料。β-蒎烯與甲醛縮合,用無水氯化鋅作催化劑可得諾卜醇,諾卜醇與醋酐酯化,制得乙酸諾卜酯,是香料的原料。β-蒎烯也是合成樟腦、樹脂、醫(yī)藥中間體和其它有機合成工業(yè)的重要原料,廣泛應(yīng)用于膠粘劑、油漆、皮革、制藥等行業(yè)[20]。
細葉云南松是集中分布于南盤江下游兩岸300-1 600m丘陵山地的廣西重要的天然林木品種[1],同時也是恢復(fù)改善焚風肆虐的干熱河谷生態(tài)環(huán)境的先鋒鄉(xiāng)土用材樹種,長期以來人們對細葉云南松的開發(fā)僅僅局限在傳統(tǒng)的用材功能上,極少關(guān)注細葉云南松松脂產(chǎn)量及松脂組分的深加工利用,這無疑是一種嚴重的資源浪費。為此,本文通過對細葉云南松松脂的前期初步分析研究,期望能夠激發(fā)更多科研工作者的研究興趣,共同保護、研究和利用開發(fā)細葉云南松資源。
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