廣西高產脂馬尾松松脂松節油含量及其化學成分研究

邱 米，郭 飛，黎貴卿，歐 軍，吳建文，周樹忠，陸順忠

（1.廣西壯族自治區林業科學研究院，廣西南寧 530002；2.廣西壯族自治區國有派陽山林場，廣西寧明 532500；3.廣西壯族自治區國有六萬林場，廣西玉林 537000；4.廣西馬尾松工程技術研究中心，廣西南寧 530002）

松節油是松脂中的揮發油，是我國林產化學工業最重要的產品之一，其含量是評價松脂品質的標準之一[1]。我國是全球最大的脂松節油生產國；據統計，廣西的脂松節油產量常年居全國第一，80%產量來源于馬尾松[2]。科研人員已選育出生長性能優異、產脂量高的良種馬尾松，并進行推廣種植，在一定程度上解決松脂產量的問題[3-8]。松脂中松節油的化學組成和性質是松節油進一步深加工的基礎，松節油品質不同，其產品價值也不同。α-蒎烯、β-蒎烯是合成萜烯樹脂、松油醇、樟腦和龍腦（冰片）及其他輕化工產品的重要原料；長葉烯具有木香、琥珀和龍涎型香氣，主要用于定香劑、日用香精和化妝品香精中，其合成的衍生物可生產出許多名貴香料；檸檬烯在香料工業中調香用量達30%，廣泛應用于食品、藥品和日化等領域，具有抗菌抑菌、抗氧化、防腐和抗腫瘤等作用[9]。隨著生產技術的發展，相關企業根據深加工工藝和用途需求，對松節油的化學組分和品質提出不同要求，但對松節油化學成分的系統研究較少。本研究測定廣西高產脂馬尾松單株松脂中的松節油含量，利用氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）和氣相色譜法（GC）分析松節油的化學組分，并與普通馬尾松松脂中的松節油進行比較，為進一步開展定向培育和后端特殊加工（松脂分類收集、加工等）提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗樣品

樣品來源于廣西北流市石窩鎮高產脂馬尾松示范基地（110°47'E，22°28'N），屬亞熱帶季風氣候，海拔196 ～ 229 m，年均氣溫20 ～ 28 ℃，年均降水量1 566.5 mm，土壤主要為紅壤。選擇12 ～ 15年生的馬尾松單株共60 株，30 株為高產脂馬尾松，30 株為普通馬尾松。松脂采樣時間為2019年9—10月。

1.2 試驗儀器

松節油含量測定器一套（BOMEX GG-17），氣質聯用儀（TRACE DSQⅡ，美國熱電），氣相色譜儀（GC-2014型，日本島津公司）。

1.3 松節油提取

依據LY∕T 1355-2010[10]測定松節油含量。在500 mL 三口燒瓶中加入約50 g 新鮮松脂，用量筒量取約80 mL 的80%甘油水溶液加入燒瓶中，加入沸石3～4 顆，加熱；當燒瓶內沸騰并有冷凝液通過冷凝管進入收集器時，通過收集器加水和放水的方法使瓶內沸騰溫度穩定在（170±3）℃；通過加熱器調節使冷凝管中液滴下落速度為50～60 滴∕min，從溫度到達170 ℃起回流2.5 h 后，將收集器中的水放出，將溫度升至185 ℃后停止加熱。

1.4 成分分析

使用GC-MS 檢測松節油，通過NIST08 譜庫對松節油化學成分進行檢索和定性分析；用GC 進行定量檢測。松節油各化學成分的相對百分含量用色譜峰面積歸一化法計算。

利用氣質聯用儀進行GC-MS 定性分析。色譜柱為DB-5MS（30 m × 0.25 mm × 0.25 μm）彈性石英毛細管色譜柱；載氣為高純氦氣，進樣量0.2 μL，柱流量1.0 mL∕min，進樣口溫度250 ℃；輔助器溫度250 ℃，起始溫度70 ℃，以5 ℃∕min 升至200 ℃，以10 ℃∕min 升至300 ℃停留5 min；手動進樣，不分流。質譜條件為EI 離子源，離子源溫度為250 ℃；電離電壓為70 eV，掃描范圍33 ～ 450 m∕z，全掃描方式。

利用氣相色譜儀進行GC 分析。色譜柱為SHRtx-1（30 m × 0.25 μm × 0.25 mm）；載氣為高純氦氣，進樣量0.1 μL，進樣口溫度250 ℃；檢測器溫度260 ℃，初始溫度70 ℃，保留2 min，以5 ℃∕min 升至220 ℃，保留2 min；手動進樣，分流比65∶1。

1.5 數據處理

采用Excel 2016 軟件整理數據，采用SPSS 23.0軟件進行方差分析和相關分析。

2 結果與分析

2.1 馬尾松松節油含量及其化學成分分析

高產脂馬尾松和普通馬尾松松脂松節油含量分別為12.15%和11.04%，差異不大（表1）。高產脂馬尾松松節油中檢測出9～12 種化學成分，與普通馬尾松松節油的化學成分基本一致（圖1）。統計含量＞0.02%的化學成分，共7種，包括5種單萜類成分和2種倍半萜烯類成分。

表1 松節油含量和主要化學成分含量Tab.1 Turpentine content and main chemical components

圖1 馬尾松松節油氣相色譜圖Fig.1 GC of P.massoniana turpentine

松節油中的α-蒎烯含量高是馬尾松松脂的特征之一。高產脂馬尾松的α-蒎烯最高含量為80.44%，是普通馬尾松（63.50%）的1.3 倍。高產脂馬尾松松節油中，檸檬烯變異系數最大（98.48%），其次是β-蒎烯（53.99%）。與普通馬尾松的化學成分相比，高產脂馬尾松除了月桂烯的變異系數低于普通馬尾松，其他6 個化學成分的變異系數均大于普通馬尾松。高產脂馬尾松中，檸檬烯含量≥20%的單株數量占總數的7%，最高含量為35.60%。高含量檸檬烯單株松節油氣相色譜圖見圖2。高產脂馬尾松中，長葉烯含量≥20%且長葉烯與石竹烯含量比≥2 的單株數量占總數的29%，最大比值達28.9倍。普通馬尾松沒有此類型單株。

圖2 高含量檸檬烯單株松節油氣相色譜圖Fig.2 GC of turpentine of individual plant with high limonene

2.2 相關分析

高產脂馬尾松松節油含量與長葉烯呈極顯著正相關（P＜0.01），與石竹烯呈極顯著負相關（P＜0.01）（表2）。α-蒎烯與β-蒎烯和石竹烯、長葉烯與石竹烯均呈顯著負相關（P＜0.05）。

表2 高產脂馬尾松松節油含量及其主要化學成分相關分析Tab.2 Correlation analysis of turpentine content and main chemical components of high-oleoresin-yield P.massoniana

3 結論與討論

高產脂馬尾松松脂的松節油含量與普通馬尾松差異不顯著，但高產脂馬尾松松節油含量的變異系數大于普通馬尾松。高產脂馬尾松的7個主要化學成分中，除月桂烯的變異系數低于普通馬尾松外，其他6 個化學成分的變異系數均大于普通馬尾松。化學成分含量單株間變異系數大，有利于化學型定向選育。本研究中，高產脂馬尾松松節油中，變異系數最大的組分為檸檬烯（98.48%），可對檸檬烯含量高的單株進行無性繁育。檸檬烯含量變異系數巨大的原因目前尚未明確，需后續進行長期跟蹤監測。相關分析結果表明，高產脂馬尾松松節油含量與長葉烯呈極顯著正相關，與石竹烯呈極顯著負相關。趙振東等[11]研究發現，高抗種源比中抗和敏感馬尾松種源含有更多的長葉烯，且長葉烯與石竹烯的含量差越大，該種源的抗松材線蟲病能力越強（該研究高抗種源的比值為2.02）。本研究中，松節油含量和長葉烯含量高的高產脂馬尾松單株可能是抗松材線蟲病能力高的優良單株。

松節油個別成分在不同單株間差異顯著，可從高產脂馬尾松中定向篩選高含油量∕高化學型（α-蒎烯、β-蒎烯、檸檬烯和長葉烯等）植株并推廣種植，有助于豐富松節油加工的產品類型，提高松節油加工產品的附加值，可為整個松脂產業提供更優質的原料選擇。