氣質聯用檢測沉香燃煙粒相物中的揮發性成分

周瑢 王永華 楊博

摘 要 利用氣質聯用對沉香燃煙粒相物中的揮發性化合物進行定性及半定量檢測，并對萃取溶劑、溶劑用量、振蕩時間進行優化。最終選定二氯甲烷為萃取溶劑，溶劑用量為30 mL，振蕩時間為30 min；對人工沉香和天然沉香燃煙粒相物譜圖進行了分析，共鑒定出123種物質，主要為一些小分子揮發性物質、降解糖、單萜及含甲氧基的化合物，其中有26種物質具有各種香氣特征的常用于食品香料的制備，在天然沉香燃煙中，26種具香氣的物質所占鑒定物質總量的百分比高于人工沉香。

關鍵詞 沉香；氣質聯用；香氣成分；成分分析

中圖分類號 R284.1 文獻標識碼 A

Abstract The volatile compounds in the particulate matters of agarwood incense smoke were qualitatively and semi-quantitatively by GC-MS. The extraction solvent（dichloromethane）， solvent dosage（30 mL）and oscillation time（30 min）were optimized. The volatile compounds in the particulate matters of natural and cultivated agarwood incense smoke were analyzed， 123 kinds of compounds were identified， mainly for some small molecular volatile compounds， degradation sugars， monoterpenes and methoxy compounds， including 26 kinds of substances with various aroma characteristics which commonly used in food spices， in natural agarwood incense burning smoke， the percentage of 26 kinds aroma substances of the total compounds was higher than that of the cultivated agarwood identification.

Key words Agarwood； GC/MS； Flavor components； Chemical analysis

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.08.026

沉香是沉香屬（Aquilaria Lam.）樹木形成的含樹脂的心材，其在分類學上屬于瑞香科（Thymelaeaceae），迄今為止，公認可以產香的有19個種[1]，中國主要為白木香即土沉香[Aquilaria sinensis（Lour.）Spreng.]，主要產于海南島、臺灣、廣東及廣西[2]。沉香主要用于制作香品、香水以及中藥配方和其他產品[3]。沉香具有抗菌、鎮靜、解痙、鎮痛、平喘、降壓等藥理作用，用其制作熏香有抑菌、清新空氣、提神等作用，可防止傳染病的流行，甚至對呼吸道疾病、心臟病及心絞痛等有很好的緩解、治療作用，沉香的香味可使人感覺到全身舒暢，經脈柔順，氣機調和[4]。目前，國內外對沉香的研究主要集中在：香及沉香油化學成分分離鑒定[3，5-7]；沉香精油提取及其化學成分的研究[8-11]；人工結香及其機理研究[12-14]；沉香藥理研究[15-17]；沉香真偽鑒別[18-19]，但對沉香作為香道用品的研究極少。中國香道的歷史源遠流長，早在漢代就有了關于使用沉香的記載，迄今沉香已成為普遍使用的香道材料，沉香以油脂致密，點燃后香氣濃厚聞名，目前國內外尚未有對沉香燃燒后揮發物化學成分的研究報道。因此，本文擬用氣質聯用儀對沉香燃燒后粒相物的揮發性成分進行檢測，使用劍橋濾片捕集沉香燃燒后的粒相物，選取合適的溶劑進行萃取，優化檢測方法，以期形成一種檢測沉香燃燒物粒相物揮發性成分的檢測方法，并對一種市售沉香和本土人工種植沉香進行檢測，驗證其檢測方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

沉香木（廣東珠海御峰沉香產業有限公司）；星洲水沉（市售）；44 mm劍橋濾片（英國whatman公司）；二氯甲烷（AR，阿拉丁R）；內標乙酸苯乙酯（SP，美國Sigma-Aldrich公司）7890氣相色譜儀和5975C質譜儀（美國Agilent 公司）；CP2245電子天平（感量0.000 1 g，德國Sartorius公司）；旋轉蒸發儀（R-210瑞士步琪有限公司）；沉香燃煙氣體收集裝置見圖1。

1.2 方法

1.2.1 燃燒顆粒物收集方法 收集裝置見圖1所示，沉香簽在魚尾罩中燃燒，同時，真空泵開啟，使得魚尾罩中沉香簽燃燒處風速為200 mm/s，燃煙順著魚尾罩抽至上端捕集器處，每個濾片收集15 min，收集前后稱量濾片重量，計算收集所得粒相物重量，濾片以備后續處理及分析。

1.2.2 樣品的處理 劍橋濾片移入50 mL錐形瓶中，加入萃取溶劑，并加入1 mL乙酸苯乙酯的二氯甲烷溶液為內標，內標濃度為0.4 g/mL。以180 r/min的速度震蕩一定時間，后移入旋蒸瓶中，低壓旋轉蒸發至1 mL左右，用移液槍移入進樣瓶中，等待上機分析，每個樣品平行重復3次，取平均值。

1.2.3 揮發性組分檢測方法 GC條件為：色譜柱：DB-5MS（60 m×0.25 mm i.d×0.25 μm）；載氣：He，流量1.0 mL/min；分流比：30 ∶ 1；進樣量：1 μL；進樣口溫度：280 ℃；程序升溫：40 ℃→1.5 ℃/min→280 ℃（20 min）。MS條件為：傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃；四級桿溫度：150 ℃；電子轟擊（EI）電離電壓：70 eV；質量數范圍：50～550 amu；MS譜庫：Wiley05+Nist08串聯檢索；采用乙酸苯乙酯內標法定量。

1.2.4 萃取溶劑優化 按1.2.2所述方法處理樣品，萃取溶劑分別為二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、異丙醇、環己烷，各種溶劑用量為30 mL，振蕩時間為30 min，考察萃取溶劑對檢測結果的影響。

1.2.5 溶劑用量的優化 按1.2.2所述方法處理樣品，萃取溶劑為二氯甲烷，溶劑添加量分別為10、20、30、40、50 mL，振蕩時間為30 min，考察溶劑用量對檢測結果的影響。

1.2.6 萃取時間的優化 按1.2.2所述方法處理樣品，萃取溶劑為二氯甲烷，溶劑添加量為30 mL，振蕩時間分別為10、20、30、40、50 min，考察溶劑用量對檢測結果的影響。

1.2.7 特征物質可靠性驗證 在優化的試驗條件下，按1.2.2所述步驟處理樣品，并計算特征物質丁香醛的相對含量。在不同的時間，重復試驗7次，以驗證方法穩定性。

2 結果與分析

2.1 萃取溶劑對特征物質測定的影響

考察了二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、異丙醇、環己烷對沉香燃煙粒相物揮發性組分檢測的影響，色譜圖見圖2，從色譜圖出峰信息量來看，二氯甲烷和乙酸乙酯出峰較多，峰面積較大，甲醇和異丙醇出峰量最少。經譜庫定性出來的物質中，丁香醛量最高，單獨考察以上六種溶劑對丁香醛檢測量的影響（圖3），二氯甲烷的萃取效率最高，檢測出的丁香醛量最大，因此萃取溶劑選為二氯甲烷。

2.2 溶劑用量對特征物質測定的影響

比較了二氯甲烷溶劑量對特征物質丁香醛萃取率的影響，溶劑添加量分別為10、20、30、40、50 mL，結果見圖4所示，溶劑量小于30 mL時，檢測到的丁香醛的量隨著溶劑量的加大而上升，而溶劑量至30 mL后，曲線平緩，量的變化不大，因此二氯甲烷的添加量定為30 mL。

2.3 振蕩時間對特征物質測定的影響

考察了搖床振蕩時間對丁香醛萃取率的影響，振蕩時間分別為10、20、30、40、50 min，結果見圖5所示，30 min之前，隨著振蕩時間加長，萃取率迅速上升，至30 min后，曲線平緩，選定振蕩時間為30 min。

2.4 特征物質可靠性驗證

在優化的試驗條件下，在不同時間，對2種沉香燃煙粒相物中丁香醛含量重復檢驗7次，試驗結果見表1，其相對標準偏差為4.2%和5.12%。該結果表明，丁香醛含量檢測的再現性較好，以其作為特征物質優化檢測條件是可行的。

2.5 沉香燃煙粒相物中的化學成分

對天然沉香和人工沉香燃煙粒相成分氣質聯用圖譜進行了譜庫定性分析，譜圖見圖6。然后再用乙酸苯乙酯內標進行半定量，結果見表2。總共鑒別出123種物質，人工沉香鑒定出的揮發物質總量高于天然沉香，總量為天然沉香的1.6倍。鑒定出的物質主要為一些小分子揮發物和3個糖降解產物，9個單萜類化合物，8個含甲氧基酚類化合物，單萜類化合物主要存在于高等植物的分泌組織中[20]，甲氧基酚類化合物主要為木質素降解所產生[21]。與文獻報道的沉香精油成分主要為倍半萜類化合物不同[22]，在沉香燃煙粒相物中的揮發性成分中，倍半萜類化合物很少檢出。

對表2中所列天然沉香和人工沉香的煙氣粒相物的揮發性成分香氣特征進行文獻調研分析[23-24]，共鑒定出123種物質，其中26種具有各種香氣特征的常用于食品香料制備的物質，這類物質均占鑒定出總物質量的45%以上，人工沉香香氣物質種類為23種，但量卻低于天然沉香。天然沉香煙氣中香氣物質量所占百分比較高，為55%，相對人工沉香的陰燃煙氣香氣物質量所占百分比為43%。

3 討論與結論

本研究利用氣質聯用對人工沉香及天然沉香燃煙粒相物揮發性成分進行了檢測，對萃取溶劑進行了比較選擇，最終選定二氯甲烷為萃取溶劑，對二氯甲烷用量進行了優化，選定用量為30 mL，對濾片振蕩提取時間進行了優化，選定振蕩時間為30 min；對人工沉香和天然沉香燃煙粒相物譜圖進行了分析，共鑒定出123種物質，主要為一些小分子揮發性物質、降解糖、單萜及含甲氧基的酚類化合物，其中有26種物質具有各種香氣特征的常用于食品香料的制備，在天然沉香燃煙中，26種具香氣的物質所占鑒定物質總量的百分比高于人工沉香，這表明在應用于香道時，人工沉香在香氣的質量方面會低于天然沉香。

沉香主要的應用為藥材、提取精油和香道方面，前2個應用主要與沉香本身的化學物質相關，而香道與沉香裂解產生的化學物相關。目前，對沉香化學成分的檢測多為沉香揮發油化學成分檢測，即集中在藥材和提取精油的應用研究，國內外有很多運用GC-MS分析沉香揮發油的報道，鑒定出的化學成分大多以倍半萜類為主[25-28]，也有少數學者使用人工檢索推斷鑒定出一系列2-（2-苯乙基）色酮類化合物[29]。與上述研究不同，本研究主要針對沉香的香道應用方面，對沉香燃燒產生的粒相物中揮發性物質進行了分析鑒定，鑒定出的化學物多為單萜和含甲氧基的酚類物質，單萜大多存在于精油并具有香氣特征，而含甲氧基的酚類物質多為木質素降解產物與燃燒后的煙味有關[21]。所鑒定出的化合物中未見倍半萜及2-（2-苯乙基）色酮類化合物，可見倍半萜及2-（2-苯乙基）色酮類化合物在高溫燃燒后均裂解了，2-（2-苯乙基）色酮類化合物在150 ℃時即可裂解產生簡單芳香族化合物苯甲醛和對甲氧基苯甲醛[30]，倍半萜類化合物經高溫裂解后有可能降解為單萜和小分子揮發性物質。

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