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江西吉安龙脑樟资源开发与利用前景第42卷第3期 2006年3月 林业科学 SCIEN耵ASILVAESINICAE Vo1.42,No.3 M81”.,2006 江西吉安龙脑樟资源开发与利用前景 陈红梅孙凌峰 (1.井冈山师范学院化学系吉安343009;2.江西师范大学化学学院南昌330027) 摘蔓:龙脑樟是江西省吉安市2O世纪8O年代发现并发展起来的一个特有的樟树新化学类型,到目前为止.在 吉安市青原山区及临近各县已经栽培了360hm2.着重介绍了龙脑樟树的繁育,天然d一龙脑的提取及其应用等问 题.龙脑樟作为一种珍贵的药材和香料原料,具有广阔的开发利用前景. 关键词:龙脑樟;繁育;d一龙脑;资源;利用 中圈分类号:0623.5文献标识码:A文章编号:10017488(2006)03009405 TheExploitationandUtilizationProspectsofBorneolCinnamomum camphoraResourcesinJian,JiangxiProvince ChenHongmeiSunLingfeng2 (1.DepartmentofChemistry.JinggangshanNormalCollegearg343009;2.InstituteofChemistry,JiangxiNormalUniversityNanchang330027) Abstract:BorneolCinnamomumcamphora,discoveredandexploitedintheeightiesofthetwentiethcenturyinJianofJiangxi Province,isanewspecificchemicaltypeofChinnamomumcamphora.Atpresent,360hmofthetreeshavebeenplantedin QingyuanDistrictanditsnearlycountiesofJian.Thisthesisdiscussestheproblemsinthebreedingofthetreesandextraction andutilizationofnaturald-bomeo1.Asapreciousmedicalandperfumematerial,thetreehasitsbroadexploitationand utilizationprospects. Keywords:BorneolGnnamomumcamphora;breed;d-Bomeol;resources;utilization 江西的樟树(Cinnamomumcamphora)根据其挥发油所含化学成分的不同主要可分为芳樟型(17.3%,主含 芳樟醇),脑樟型(1O%,主含樟脑),油樟型(3O.7%,主含桉叶油素),异樟型(42%,主含异橙花叔醇)和龙脑 型(稀少,含有较多的龙脑)等5个化学类型(孙凌峰,1995),其中龙脑型是吉安市20世纪80年代以来发现并 发展起来的新的樟树化学类型龙脑樟(BorneolCinnamomumcamphora)(中国科学院植物研究所,1987). 到目前为止,在吉安市青原区已经建立了龙脑樟树繁育基地,已繁殖并栽培了龙脑樟树100hm,同时在 临近的吉水,泰和,永丰,遂川等县的不少地方也进行了一定规模的栽培,总面积达到360hm.吉安市从20 世纪80年代开始组织林业科研人员对龙脑樟的繁育栽培和开发利用进行了一些基础研究工作,从该树的枝 叶中提取挥发油并进一步提纯精制得到高品质的天然d一龙脑,而且在青原山建立了一家天然龙脑厂,经过 十多年的发展,现已形成一定的生产规模. 1龙脑樟挥发油的性质及其化学成分 龙脑樟树的叶,果,枝,干,根均富含挥发油,其中龙脑樟叶大而厚,叶长9.310.7cm,平均10.2cm,叶 宽平均4.96cm.将龙脑樟叶揉碎嗅之有浓厚龙脑气味和清鲜气息.鲜叶含挥发油高达1.60%2.54%,油 的密度(20oC)0.9870g?cm,比旋光度为+24.5.(EtOH).此挥发油凝固后呈白色粉状结晶,较樟脑结晶 紧密.成年的龙脑樟树结实量多,种子11月下旬大量成熟,种子较大,千粒质量162210g.天然野生的龙 脑樟树仅在吉安地区某地发现数株(刘银苟等,1990),非常珍稀. 龙脑樟叶挥发油的主要成分为右旋龙脑(d一龙脑),同时含有芋烯,一蒈烯,对伞花烃,a一松油烯,一 松油烯,一对孟烯,芳樟醇等单萜烯(醇)和簟草烯,口一榄香烯,口一石竹烯等倍半萜烯.吉安天然龙脑厂 用龙脑樟叶挥发油提纯得到的天然d一龙脑是透明而状似梅花的六方形小叶状晶体,因其晶莹如冰,中药俗 称冰片,梅片.其熔点207208oC,沸点212,闪点150oC,相对密度1.011g?cm,比旋光度+37.4,香 气纯正,色谱纯度达99.5%以上.经有关部门检测,其质量符合1990年版中国药典之规定(卫生部药典委员 收稿日期:20040531. 第3期陈红梅等:江西吉安龙脑樟资源开发与利用前景95 会,1990).此前,天然的d一龙脑主要是从龙脑香(Drycbalanopsaromatica)树干的树脂中获得,亦见之于龙脑 香科的其他植物.历史上我国曾从印度尼西亚的婆罗洲及苏门答腊等地输入天然d一龙脑,吉安市龙脑樟 树的发现及其大规模产业化开发将会彻底改变这一状况. 2龙脑樟的繁殖培育 龙脑樟资源稀少,种源奇缺.由于用种子繁殖可能会使苗木产生变异分离现象而导致品种杂乱不纯,因 此应采用无性繁殖的方法来培育苗木,解决种源问题. 2.1扦插法 扦插地可选在小气候较好的林缘或林问空地.扦插苗床可用砖砌成东高60cm,西高40cm,东西宽3.5 m(长度视地形而定)的床框.床底中央开一条深40cm,宽40cm的暗沟通至苗床外,沟内用碎石填至龟背 形.插壤为红壤冲积土,厚2025cm.扦插前一周用质量分数为0.2%高锰酸钾消毒并用薄膜盖好.插床 上架设2m高固定荫棚,透光率约为30%一40%.为便于移栽,也可用营养钵扦插. 扦插时间在江西省为3月至4月上旬(龙光远等,1990).过早则由于气温偏低导致插穗基部切口变黑 而不利愈合生根;过迟则气温偏高易导致插穗未愈合先抽梢,消耗营养也不利于愈合生根.插穗最好选用2 3年生龙脑樟壮苗的侧枝(树龄长则成活率低).插穗基部靠节位剪成光滑平口,顶部离节0.30.5cm带 斜1:I剪断,每穗留一芽一叶.扦插前插穗用50mg?L一吲哚丁酸或一萘乙酸浸泡处理23h. 扦插株距34cm,行距1012cm,插穗插入土内约2/3.插后压紧,喷水湿透,并覆盖塑料薄膜.愈合 前一般每天喷雾24次,愈合至生根期每天13次,雨天可隔天进行.苗床要注意通风,空气湿度控制在 80%以上,温度应控制在29以下.如各个环节都严格把关,插穗成活率可达到93%以上. 当插穗长出34片新叶时,可适时撤去塑料薄膜,进行苗木正常管理.平时应注意除草,防虫,干旱时 应及时喷水.翌年3月上旬,当苗木生长至4060cm高时,可将其挖出定植. 2.2组培法 取龙脑樟砍伐后萌条的嫩梢部分,用洗洁净洗涤后,再用自来水冲洗数次(连芳青等,1992).在无菌条 件下用70%的乙醇浸30s,再用质量分数为0.1%的升汞溶液灭菌710min,无菌水反复冲洗数次,用解剖 刀切取0.5cm左右具芽茎段为培养材料. 将以上培养材料置于添加质量分数为0.8%琼脂,质量分数为3%蔗糖的MS培养基中,附加0.51.0 mg?L2,4一D(2,4一二氯苯氧乙酸)和1.01.5mg?LKT(激动素),在pH=5.8,压力1.2kg?cm.灭菌20 min,再进行增殖培养.在每天光照1516h(强度2000lx左右),温度(252)条件下,培养一周左右茎段 增粗,切口处产生一定量的愈伤组织,腋芽膨大突出,开始萌动.约1个月后,不定芽可伸长至23cm.再 转入MS附加0.3mg?LNAA(一萘乙酸)和3.0mg?LBA(6一苄基嘌呤)的培养基中进行继代培养,可诱 导产生大量的丛生芽.多次继代后,仍能保持旺盛的生长势,其增殖率约每25d为6倍左右. 将生长健壮,长2.5cm以上的不定芽从基部切下,转入1/2MS附加1.01.5mg?LIBA(B一吲哚丁酸) 的培养基中进行诱导生根.约经25d左右,可形成13cm长的根,30d后便可移植.移植前,敞开瓶口炼 苗3d,洗净根部培养基,栽到装有珍珠岩的塑料育苗盘中,喷洒清水.1周后可喷洒一次1/4MS营养液,白 天用遮阳网遮荫,傍晚打开,逐渐增强光照.3周后将幼苗移植到土壤中,通过细心管护可长成茁壮的龙脑 樟植株,组培苗的成活率可达到85%以上. 2.3栽培及管理 龙脑樟林应选择在较平缓的红壤低山或丘陵营建,应有较好的水源以便浇灌.林地选定后应全垦以除 去所有的灌木杂草,按株行距1.0m1.0in挖深度不低于30cm的栽植穴.每穴可适当施农家肥和少量钙 镁磷肥作底肥.苗木为1年生龙脑樟壮苗,3月上旬定植. 植后应适时进行抚育,随时铲除滋生的灌木杂草,生长旺季每株可施0.2kg复合肥加尿素.伏天及时 用水喷浇,并覆盖芒箕,枯草等保湿.定植当年(或翌年)可摘除主枝顶芽,促使基部萌芽和产生分枝,矮化树 形.龙脑樟树病虫害以蚧壳虫,樟叶蜂,樟巢螟为主.可采用90%敌百虫或80%敌敌畏或40%乐果乳剂 的2000倍液喷杀. 从定植第2年起,在每年的712月进行砍伐提取挥发油.砍伐时龙脑樟枝叶生物量为78t?hm. 96林业科学42卷 伐后林地应及时清除杂树并进行除草,松土和施肥等作业,以利龙脑樟树继续萌芽生长. 3龙脑樟叶油的提取及高纯度天然d一龙脑的生产 3.1龙脑樟叶油的提取 自龙脑樟枝叶中提取高纯度天然d一龙脑的方法为水蒸汽蒸馏一升华法.水蒸汽蒸馏法叉可分为木甑 蒸油法和蒸汽蒸油法(孙凌峰等,2000),各有特点.木甑蒸油法的设备组成如下. 蒸馏锅:可用普通铁锅,口径约110cm. 蒸馏桶:用厚约3cm的木板制成,形如水桶,上小下大,上面直径为8Ocm,下面直径约为110cm,与蒸馏 锅口径相适应,高约160cm. 装料口:在蒸馏桶上部距顶10cm处,开一个直径约30cm的圆形孔作装料口,口外有木关,左右有关孔, 装料口的盖子可放上或取下. 出渣口:在蒸馏桶下部开圆形的出渣口,下口边与假底相平,口径约35cm,同样可用木关和盖子封闭. 加水管:用镀锌铁皮(白铁皮)或镀锌水管制成,直径23cm,上端呈漏斗形,管高约50cm. 水位管:是测量和观察锅内水量用的.用直径约1cm的玻璃管和两截直径约2cm的镀锌水管制成,高 约40crfl,横长约30cm.制作方法是:在上,下两截镀锌水管上各钻一直径比玻璃管略大的洞,将玻璃管两端 缠上少量麻丝塞入,然后用水泥或其他胶粘剂糊牢密封,镀锌水管外端用堵头封住. 导气管:用铝,锌,锡,铜或不锈钢等焊成,不可用铁或钢板制造.此管接蒸馏桶处制成半球形或喇叭形 桶盖,口径与蒸馏桶上部口径一致;与桶盖相连的导气管制成喇叭形,靠桶盖处直径810cm,另一端直径约 5cm,厚0.3O.5cm,长约2m. 冷凝管:用铝,锌,锡或铜制成,直径约5cm,与导气管末端12I径对接,厚0.30.5cm,高约1m,内置可上 下移动的简易刮刀.冷凝管不宜制成蛇形,以防被龙脑堵塞. 导液管:为冷凝管的延伸,可用与冷凝管相同材料制成,直径与冷凝管相同.它的作用是将冷凝的液体 导入油水分离器. 冷凝桶:可用12I径约70cm,高约120cm的木桶,是装置冷凝管用的.此桶有上下孔,下孔为进水孔,开 在桶壁下部;上孔为出水孔,开在桶口下20cm处.两处均有水管相接, 假底:是用木板制成的,厚约3cm,直径比锅稍短.在假底上钻若干洞或将它制成木栅状,以便水蒸气 透过.假底放在蒸馏锅上,用来承放原料. 油水分离器:用镀锌铁皮或铝板制成,大小视具体条件而定.在口上装有活动漏斗,出水管和出油管用 直径为0.50.8cm的铝管或镀锌管等制成.上管为出油管,下管为出水管. 蒸馏设备安装时,首先按锅的大小将灶台搭好,再放蒸馏锅,假底,然后放蒸馏桶,再装上水位管和进水 管,并用水泥(或其他粘接剂)将接头处密封,以免水,汽漏出.在装冷凝部分时,冷凝桶的高度比蒸馏桶稍 低,距离2m左右,冷凝管应直立放入,上口接导气管,下口接导液管,接处用法兰螺丝拧紧,并用桐油石灰 (或其他粘接剂)糊严.待接头处涂泥干后,即可蒸馏. 龙脑樟叶油的提取可分为备料,投料,蒸馏,出渣,分油5个步骤. 1)备料:龙脑樟叶油的提取可在每年的712月进行.备料时将龙脑樟树离地面10cm处砍下,枝条切 成长510cm长的碎枝.砍后尽可能及时加工,避免原料变质,影响出油率. 2)投料:将枝叶均匀装入蒸馏桶内,装料高度离桶盖510cm为宜;装料要松紧均匀,桶身周围压实,中 间扒平,防止产生气道,避免使装料紧密的地方蒸汽不足,影响该部分原料所含油份的提取.同时锅内水面 离假底不少于7em,以防沸水浸泡原料,将油份带入水内,降低出油率. 3)蒸馏:火力要大,不要间断.在蒸馏过程中,随时将从油水分离器中分出的水分补加入锅,用简易调节 装置维持锅内水位始终不变.蒸馏时发现漏气处应及时用黄泥密封;冷凝装置如被龙脑堵塞应及时疏通;油 水分离器中析出的龙脑要及时捞出.蒸馏至流出的液体无油珠时才停火.蒸馏1次(从蒸馏器流出油液开 始至停火)一般需34h.从装料人桶至出渣完毕整个过程约需6h. 4)出渣:待温度稍降时,可打开出渣口,用耙子取出废渣并将蒸馏桶清理干净.清理出来的废渣可作有 第3期陈红梅等:江西吉安龙脑樟资源开发与利用前景 机肥料施在龙脑樟树林里,亦可晒干作燃料. 5)分油:从油水分离器中分出的油份可用铝桶或镀锌铁桶盛装,装后盖紧,以免油份挥发.装好的油要 存放在阴凉,干燥处. 蒸汽蒸油法和木甑蒸油法的操作大同小异.所不同的是蒸馏器是采用铝制或不锈钢制大容量金属容 器,热源是采用锅炉蒸汽.装在蒸馏器底部的蒸汽加热管浸没于水中,在此之上有一块多孔隔板,龙脑樟枝 叶原料经切碎后置于多孔板上的金属网篮之中. 提取时,首先开蒸汽加热,待蒸馏器内的水沸腾时,再通开口管蒸汽.水蒸气通过多孔隔板进入金属网 篮内的料层,带出挥发性的油份,一道进入冷凝器被冷凝成液体,流人油水分离器,油份浮在上层再流人接受 器.蒸馏过程一直进行到冷凝馏液中不再有油滴为止.其他过程同木甑蒸油工艺. 3.2龙脑的冷冻结晶 将龙脑樟叶油加入冷冻结晶锅,先在夹套中通自来水降至室温,然后通冷冻盐水逐渐将温度降至一1Oc【= 使d一龙脑充分结晶析出.然后用离心机将d一龙脑和油分离.油份积聚到足够量后再置人结晶锅,冷冻至 更低温度还可以析出部分d一龙脑. 3.3高纯度龙脑的制备 采用升华法.将通过冷冻结晶除油得到的粗d一龙脑加入滚筒式连续升华锅中.锅底用导热油加热, 使锅内温度保持在212cc,此时d一龙脑蒸汽不断蒸发,遇到冷却水流通过的双滚筒表面而冷凝结晶.滚筒 间隙为1.5mm,以1r?min的速度逆向转动.靠刮刀将d一龙脑晶体连续刮下,检验合格即为天然d一龙脑 成品. 4龙脑樟叶油主要成分的利用 龙脑樟叶油的主要成分为d一龙脑,它的用途主要在香料香精方面和医药方面. 4.1在香料香精方面的利用 d一龙脑在香料香精行业认为可以安全外用.其香气被描述为”清凉尖刺,微带药香,木香,胡椒香,如迷 迭香,穗薰衣草或松针油的干樟脑样气息;香气飘逸,不够留长;有木香,微焦而凉的口味”(张承曾等,1989). 在调香中,d一龙脑通常少量用于药草樟脑的香型,以及薰衣草,香薇,古龙,松针等香型.在皂用香精中使 用,有增加清爽嗅感的效果.d一龙脑还常与乳香同用于熏香香精中,它在配制穗薰衣草油时一般必用.由 于d一龙脑有消炎灭菌功能,故常与薄荷油同用于牙粉,痱子粉,蛤蜊油以及松针气味喷雾剂等的加香.传 统的中国墨制造工艺必须添加d一龙脑,使写出的毛笔字具有经久的光泽并散发出”墨香”.龙脑焚烧时香 气氤氲而神秘,因而一些信仰佛教的国度在举行宗教仪式或葬礼时也将d一龙脑(或dl一龙脑,l一龙脑或异 龙脑)作为焚品而大量使用. 在食用香料香精方面,天然d一龙脑可极微量用于坚果,口香糖和辛香型香精(济南市轻工研究所, 1985).据FEMA(美国食用香精及提取物制造者协会)报道,它在食品中的参考用量为:糖果3.7mg?kg,口 香糖0.3mg?kg,软饮料0.251.4mg?kg,冰激凌和冰棍等1.4mg?kg,烘烤食品5.1mg?kg,糖浆0.3 mg?kg.我国食品添加剂使用卫生标准规定,d一龙脑可用于配制薄荷,白柠檬和果仁等食用香精. 4.2在医药方面的利用 我国人民认识和利用龙脑(冰片)的历史悠久.本草纲目记载,龙脑具有”通诸窍,散郁火”之功效.中 医认为龙脑味辛苦,微寒,归心,脾,肺经,有开窍醒神,清热止痛等作用.在许多中成药中常将龙脑作为”药 引”,以增加其他药物的治疗效果.归纳起来,d一龙脑的药理作用主要表现在以下几个方面: 1)抗菌作用d一龙脑可抑制或杀灭金黄色葡萄球菌,乙型溶血性链球菌,肺炎链球菌,绿色链球菌和大 肠杆菌等5种常见细菌(牟家琬等,1989).其最低抑菌浓度(MIC)为1.O%2.O%,最低杀菌浓度(MFC)为 1.5%一2.O%.研究表明,d一龙脑对粉小孢子菌,裴氏着色菌,红色癣菌,断发癣菌,黑曲霉菌等真菌也有抗 杀作用,其对真菌的MIC为5%,MFC为1O%.因此,天然d一龙脑被用于”复方清痈散”治疗附骨痈疽,用于 “冰硼散”治疗霉菌性阴道炎等. 2)抗炎作用在对d一龙脑和异龙脑进行小鼠耳廓肿胀和大鼠足跖肿胀的抑制实验中,表明二者均能 显着抑制蛋清所致的大鼠足跖肿胀(吴寿荣等,2001),但d一龙脑对巴豆油所致的小鼠耳廓肿胀的抑制作用 林业科学42卷 不明显.由于天然d一龙脑具有较强的抗炎作用,在医药上被广泛用于治疗急性扁桃体炎,化脓性中耳炎, 慢性气管炎,咽喉炎,并被用于”好视力”眼贴,珍视明,八宝眼药水中防治急性眼结膜炎,中老年白内障,黄斑 变性,眼底病变等等. 3)抗妊娠作用将10%(IV/)的d一龙脑乳液(L=907nag?kg)分别于小鼠早期(79d),中期(1O 14d),晚期(1618d)进行腹腔注射.结果表明,1/4,1/8,1/16LD剂量对中期妊娠终止率分别为75%, 100%,33%;1/8LD蚰剂量对晚期妊娠有明显引产作用(徐莲英等,1986).这和名医别录中记载的”妇人难 产,研末少许,新汲水服,立下”相符.故d一龙脑是孕妇的禁忌品. 4)止痛作用研究表明,含d一龙脑的复方制剂”冰砂酊”和”冰星液”加新癀片对癌症疼痛有一定的治 疗效果(李绍珍,1990;杨俊义等,1994).d一龙脑对激光烧伤创面的镇痛实验表明,它比京万红组(阳性对 照)和生理盐水组(阴性对照)的动物模型痛阈值分别高2.78倍和6.24倍.因而在临床医学上,天然d一龙 脑常用于治疗冠心病,心绞痛,牙痛,疮伤肿痛和晚期癌症病人的剧痛等. 5)其他作用d一龙脑具有促进其他药物透皮吸收的作用,能促进曲安缩松透皮吸收.d一龙脑还有利 于冠状动脉痉挛的缓解,可减轻缺血所致的心肌损伤.它还可以促进神经胶质细胞(雪旺细胞)的分裂和生 长(刘德福等,1986)等.因此,天然d一龙脑被广泛用于心,脑血管疾病的防治. 5龙脑樟树的开发利用前景 龙脑樟树被发现的时间不长,目前栽培的地方也还不多,但由于它含有珍贵的天然d一龙脑,因而越来 越受到人们的青睐.近年来,国外有不少关于天然d一龙脑应用研究的报道.如菲律宾利用d一龙脑制造昆 虫驱避剂和空气祛臭剂;保加利亚利用d一龙脑进行治疗疱疹的生物试验研究;德国利用d一龙脑研制抗癌 制剂并已取得专利等.国内在利用天然d一龙脑研制抗癌药物等方面也做了不少工作.据”中国癌症网”报 道.已有多个添加天然d一龙脑的药物配方被研制出来,在用于治疗直肠癌