互葉白千層不同部位油細(xì)胞分布及顯微拉曼光譜研究

司民真，李家旺，楊永安，張德清，李 倫，張川云

1. 楚雄師范學(xué)院云南省高校分子光譜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 楚雄 675000 2. 楚雄師范學(xué)院光譜應(yīng)用技術(shù)研究所，云南 楚雄 675000

引 言

互葉白千層(Melaleuca alternifolia)又名茶油樹,是桃金娘科(Myrtaceae)白千層屬(Melaleue)的一種小灌木，原產(chǎn)于澳大利亞東部昆士蘭州和新南威爾士北海岸[1]。

互葉白干層是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高的作物，可以通過其新鮮枝葉提取一種名貴的茶樹精油。它們的化學(xué)成分基本相同，但主成分含量變化較大。Homer等研究了澳大利亞651顆互葉白千層樹發(fā)現(xiàn)互葉白千層油可劃分為6種生化類型,其中的三種為1,8桉油精型、4-萜烯醇型、異松油烯型[2]。對白千層精油的檢測方法有氣相色譜法(GC)、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)、頂空-氣相色譜/質(zhì)譜法。然而，這些方法都存在前期制樣繁雜、檢測時間長、檢測溫度高、在樣品分離提取和分析過程中可能存在生物活性分子結(jié)構(gòu)改變的問題。本文利用顯微拉曼光譜直接檢測互葉白千層油細(xì)胞中的主要成分，其特點(diǎn)是僅需取一片葉子即可進(jìn)行拉曼光譜檢測、無需繁雜制樣、檢測時間短，在常溫下進(jìn)行，可在不影響植物細(xì)胞中成分的情況下檢測每一植株不同部位精油的化學(xué)主成分。

1 實(shí)驗(yàn)部分

互葉白千層于2019年10月采集于云南雙柏縣丫口村的同一植株，軟枝干、老葉、新葉分別制作成水裝片[3]待用。測量儀器使用美國Thermo Fisher公司的DXR 激光共焦顯微拉曼光譜儀，其中所用的激發(fā)波長為785 nm，測定功率為15 mW，曝光時間為30 s，樣品連續(xù)曝光3次,進(jìn)行拉曼光譜測量時，顯微鏡物鏡倍數(shù)為10。

2 結(jié)果與討論

圖1是互葉白千層的不同部位圖及10倍顯微鏡下對應(yīng)的軟枝干圖。從圖中可見，互葉白千層的軟枝干為枝葉的桿，老葉為深綠色的葉，新葉為剛發(fā)出的翠綠色嫩葉。

仔細(xì)搜索檢測，在軟枝干切片上，未發(fā)現(xiàn)油細(xì)胞，說明互葉白千層枝干沒有提取精油的價(jià)值。

2.1 互葉白千層老葉

圖2是10倍顯微鏡下互葉白千層老葉油細(xì)胞及在該油細(xì)胞上獲得的拉曼光譜。

圖1 互葉白千層的不同部位及顯微鏡下 互葉白千層軟枝干圖(10倍)

圖2 10倍顯微鏡下互葉白千層老葉油細(xì)胞及其拉曼光譜

圖3給出了互葉白千層老葉油細(xì)胞拉曼光譜與標(biāo)樣4-萜烯醇、γ-松油烯的對比圖，圖中老葉油細(xì)胞拉曼光譜上標(biāo)注的峰位為相應(yīng)標(biāo)樣的峰位。

可見互葉白千層老葉油細(xì)胞中的主要成分有γ-松油烯、4-萜烯醇、α-松油烯、β-胡蘿卜素。

為考察油細(xì)胞拉曼光譜的檢測是否具有可重復(fù)性、穩(wěn)定性，圖4給出同一植株不同老葉上油細(xì)胞的拉曼光譜。從圖中可見5條光譜峰形、峰位，峰的相對強(qiáng)度都非常相似，說明了該方法具有可重復(fù)性、穩(wěn)定性。

2.2 互葉白千層新葉

圖5是10倍顯微鏡下互葉白千層新葉油細(xì)胞及其在該油細(xì)胞上獲得的拉曼光譜。

圖3 拉曼光譜對比圖a： 油細(xì)胞； b： 4-萜烯醇； c： γ-松油烯Fig.3 Comparing Raman spectruma： Oil cell； b: Terpinen-4-ol； c: γ-terpinene

圖4 同一植株不同老葉上油細(xì)胞的拉曼光譜Fig.4 Raman spectrum of different matureleafoil celin same plant

圖5 10倍顯微鏡下互葉白千層新葉油細(xì)胞及其拉曼光譜

比較圖2與圖5可見，新葉上單位面積上的油細(xì)胞數(shù)多于老葉，這意味著在提取精油時，新葉的提取率應(yīng)高于老葉，且老葉、新葉油細(xì)胞上獲得的拉曼光譜明顯的不同。

圖6 互葉白千層拉曼光譜a： 老葉油細(xì)胞； b： 新葉油細(xì)胞； c： 軟枝干Fig.6 Raman spectrum of Melaleuca alternifoliaa： Mature leaf oil cell； b： New leaf oil cell；c： Soft branches

為便于比較，圖6給出老葉、新葉油細(xì)胞及軟枝干白點(diǎn)處的拉曼光譜對比圖。

從圖6可見，三者的拉曼光譜明顯不同，c中的譜峰來自于木質(zhì)素。

可見互葉白千層新葉油細(xì)胞中的主要成分為： 順香檜烯水合物、α-松油烯、β-胡蘿卜素，而老葉的主成分為γ-松油烯、4-萜烯醇、α-松油烯、β-胡蘿卜素。老葉、新葉的共有物為： α-松油烯、β-胡蘿卜素。

3 結(jié) 論

利用顯微拉曼光譜儀，可以方便的觀察并檢測到經(jīng)濟(jì)作物互葉白千層同一植株不同部位的油細(xì)胞的分布及細(xì)胞中的主成分，在軟枝干中未尋找到油細(xì)胞，老葉中的油細(xì)胞沒有新葉中的多，老葉油細(xì)胞中的主成分與新葉中的主成分不完全相同，除共有成分β-胡蘿卜素、α-松油烯外，新葉中含有豐富的順香檜烯水合物，而老葉中含有γ-松油烯及4-萜烯醇。這提示在提取互葉白千層的精油時，將老葉及新葉分開，并分別提取，可得到不同化學(xué)型的精油。同時提取精油時，可以考慮提取β- 胡蘿卜素，這樣可充分利用物料，發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。