气质联用检测沉香燃烟粒相物中的挥发性成分

周瑢 王永华 杨博

摘 要 利用气质联用对沉香燃烟粒相物中的挥发性化合物进行定性及半定量检测，并对萃取溶剂、溶剂用量、振荡时间进行优化。最终选定二氯甲烷为萃取溶剂，溶剂用量为30 mL，振荡时间为30 min；对人工沉香和天然沉香燃烟粒相物谱图进行了分析，共鉴定出123种物质，主要为一些小分子挥发性物质、降解糖、单萜及含甲氧基的化合物，其中有26种物质具有各种香气特征的常用于食品香料的制备，在天然沉香燃烟中，26种具香气的物质所占鉴定物质总量的百分比高于人工沉香。

关键词 沉香；气质联用；香气成分；成分分析

中图分类号 R284.1 文献标识码 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

沉香是沉香属（Aquilaria Lam.）树木形成的含树脂的心材，其在分类学上属于瑞香科（Thymelaeaceae），迄今为止，公认可以产香的有19个种[1]，中国主要为白木香即土沉香[Aquilaria sinensis（Lour.）Spreng.]，主要产于海南岛、台湾、广东及广西[2]。沉香主要用于制作香品、香水以及中药配方和其他产品[3]。沉香具有抗菌、镇静、解痉、镇痛、平喘、降压等药理作用，用其制作熏香有抑菌、清新空气、提神等作用，可防止传染病的流行，甚至对呼吸道疾病、心脏病及心绞痛等有很好的缓解、治疗作用，沉香的香味可使人感觉到全身舒畅，经脉柔顺，气机调和[4]。目前，国内外对沉香的研究主要集中在：香及沉香油化学成分分离鉴定[3，5-7]；沉香精油提取及其化学成分的研究[8-11]；人工结香及其机理研究[12-14]；沉香药理研究[15-17]；沉香真伪鉴别[18-19]，但对沉香作为香道用品的研究极少。中国香道的历史源远流长，早在汉代就有了关于使用沉香的记载，迄今沉香已成为普遍使用的香道材料，沉香以油脂致密，点燃后香气浓厚闻名，目前国内外尚未有对沉香燃烧后挥发物化学成分的研究报道。因此，本文拟用气质联用仪对沉香燃烧后粒相物的挥发性成分进行检测，使用剑桥滤片捕集沉香燃烧后的粒相物，选取合适的溶剂进行萃取，优化检测方法，以期形成一种检测沉香燃烧物粒相物挥发性成分的检测方法，并对一种市售沉香和本土人工种植沉香进行检测，验证其检测方法。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

沉香木（广东珠海御峰沉香产业有限公司）；星洲水沉（市售）；44 mm剑桥滤片（英国whatman公司）；二氯甲烷（AR，阿拉丁R）；内标乙酸苯乙酯（SP，美国Sigma-Aldrich公司）7890气相色谱仪和5975C质谱仪（美国Agilent 公司）；CP2245电子天平（感量0.000 1 g，德国Sartorius公司）；旋转蒸发仪（R-210瑞士步琪有限公司）；沉香燃烟气体收集装置见图1。

1.2 方法

1.2.1 燃烧颗粒物收集方法 收集装置见图1所示，沉香签在鱼尾罩中燃烧，同时，真空泵开启，使得鱼尾罩中沉香签燃烧处风速为200 mm/s，燃烟顺着鱼尾罩抽至上端捕集器处，每个滤片收集15 min，收集前后称量滤片重量，计算收集所得粒相物重量，滤片以备后续处理及分析。

1.2.2 样品的处理 剑桥滤片移入50 mL锥形瓶中，加入萃取溶剂，并加入1 mL乙酸苯乙酯的二氯甲烷溶液为内标，内标浓度为0.4 g/mL。以180 r/min的速度震荡一定时间，后移入旋蒸瓶中，低压旋转蒸发至1 mL左右，用移液枪移入进样瓶中，等待上机分析，每个样品平行重复3次，取平均值。

1.2.3 挥发性组分检测方法 GC条件为：色谱柱：DB-5MS（60 m×0.25 mm i.d×0.25 μm）；载气：He，流量1.0 mL/min；分流比：30 ∶ 1；进样量：1 μL；进样口温度：280 ℃；程序升温：40 ℃→1.5 ℃/min→280 ℃（20 min）。MS条件为：传输线温度：280 ℃；离子源温度：230 ℃；四级杆温度：150 ℃；电子轰击（EI）电离电压：70 eV；质量数范围：50～550 amu；MS谱库：Wiley05+Nist08串联检索；采用乙酸苯乙酯内标法定量。

1.2.4 萃取溶剂优化 按1.2.2所述方法处理样品，萃取溶剂分别为二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、异丙醇、环己烷，各种溶剂用量为30 mL，振荡时间为30 min，考察萃取溶剂对检测结果的影响。

1.2.5 溶剂用量的优化 按1.2.2所述方法处理样品，萃取溶剂为二氯甲烷，溶剂添加量分别为10、20、30、40、50 mL，振荡时间为30 min，考察溶剂用量对检测结果的影响。

1.2.6 萃取时间的优化 按1.2.2所述方法处理样品，萃取溶剂为二氯甲烷，溶剂添加量为30 mL，振荡时间分别为10、20、30、40、50 min，考察溶剂用量对检测结果的影响。

1.2.7 特征物质可靠性验证 在优化的试验条件下，按1.2.2所述步骤处理样品，并计算特征物质丁香醛的相对含量。在不同的时间，重复试验7次，以验证方法稳定性。

2 结果与分析

2.1 萃取溶剂对特征物质测定的影响

考察了二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、异丙醇、环己烷对沉香燃烟粒相物挥发性组分检测的影响，色谱图见图2，从色谱图出峰信息量来看，二氯甲烷和乙酸乙酯出峰较多，峰面积较大，甲醇和异丙醇出峰量最少。经谱库定性出来的物质中，丁香醛量最高，单独考察以上六种溶剂对丁香醛检测量的影响（图3），二氯甲烷的萃取效率最高，检测出的丁香醛量最大，因此萃取溶剂选为二氯甲烷。

2.2 溶剂用量对特征物质测定的影响

比较了二氯甲烷溶剂量对特征物质丁香醛萃取率的影响，溶剂添加量分别为10、20、30、40、50 mL，结果见图4所示，溶剂量小于30 mL时，检测到的丁香醛的量随着溶剂量的加大而上升，而溶剂量至30 mL后，曲线平缓，量的变化不大，因此二氯甲烷的添加量定为30 mL。

2.3 振荡时间对特征物质测定的影响

考察了摇床振荡时间对丁香醛萃取率的影响，振荡时间分别为10、20、30、40、50 min，结果见图5所示，30 min之前，随着振荡时间加长，萃取率迅速上升，至30 min后，曲线平缓，选定振荡时间为30 min。

2.4 特征物质可靠性验证

在优化的试验条件下，在不同时间，对2种沉香燃烟粒相物中丁香醛含量重复检验7次，试验结果见表1，其相对标准偏差为4.2%和5.12%。该结果表明，丁香醛含量检测的再现性较好，以其作为特征物质优化检测条件是可行的。

2.5 沉香燃烟粒相物中的化学成分

对天然沉香和人工沉香燃烟粒相成分气质联用图谱进行了谱库定性分析，谱图见图6。然后再用乙酸苯乙酯内标进行半定量，结果见表2。总共鉴别出123种物质，人工沉香鉴定出的挥发物质总量高于天然沉香，总量为天然沉香的1.6倍。鉴定出的物质主要为一些小分子挥发物和3个糖降解产物，9个单萜类化合物，8个含甲氧基酚类化合物，单萜类化合物主要存在于高等植物的分泌组织中[20]，甲氧基酚类化合物主要为木质素降解所产生[21]。与文献报道的沉香精油成分主要为倍半萜类化合物不同[22]，在沉香燃烟粒相物中的挥发性成分中，倍半萜类化合物很少检出。

对表2中所列天然沉香和人工沉香的烟气粒相物的挥发性成分香气特征进行文献调研分析[23-24]，共鉴定出123种物质，其中26种具有各种香气特征的常用于食品香料制备的物质，这类物质均占鉴定出总物质量的45%以上，人工沉香香气物质种类为23种，但量却低于天然沉香。天然沉香烟气中香气物质量所占百分比较高，为55%，相对人工沉香的阴燃烟气香气物质量所占百分比为43%。

3 讨论与结论

本研究利用气质联用对人工沉香及天然沉香燃烟粒相物挥发性成分进行了检测，对萃取溶剂进行了比较选择，最终选定二氯甲烷为萃取溶剂，对二氯甲烷用量进行了优化，选定用量为30 mL，对滤片振荡提取时间进行了优化，选定振荡时间为30 min；对人工沉香和天然沉香燃烟粒相物谱图进行了分析，共鉴定出123种物质，主要为一些小分子挥发性物质、降解糖、单萜及含甲氧基的酚类化合物，其中有26种物质具有各种香气特征的常用于食品香料的制备，在天然沉香燃烟中，26种具香气的物质所占鉴定物质总量的百分比高于人工沉香，这表明在应用于香道时，人工沉香在香气的质量方面会低于天然沉香。

沉香主要的应用为药材、提取精油和香道方面，前2个应用主要与沉香本身的化学物质相关，而香道与沉香裂解产生的化学物相关。目前，对沉香化学成分的检测多为沉香挥发油化学成分检测，即集中在药材和提取精油的应用研究，国内外有很多运用GC-MS分析沉香挥发油的报道，鉴定出的化学成分大多以倍半萜类为主[25-28]，也有少数学者使用人工检索推断鉴定出一系列2-（2-苯乙基）色酮类化合物[29]。与上述研究不同，本研究主要针对沉香的香道应用方面，对沉香燃烧产生的粒相物中挥发性物质进行了分析鉴定，鉴定出的化学物多为单萜和含甲氧基的酚类物质，单萜大多存在于精油并具有香气特征，而含甲氧基的酚类物质多为木质素降解产物与燃烧后的烟味有关[21]。所鉴定出的化合物中未见倍半萜及2-（2-苯乙基）色酮类化合物，可见倍半萜及2-（2-苯乙基）色酮类化合物在高温燃烧后均裂解了，2-（2-苯乙基）色酮类化合物在150 ℃时即可裂解产生简单芳香族化合物苯甲醛和对甲氧基苯甲醛[30]，倍半萜类化合物经高温裂解后有可能降解为单萜和小分子挥发性物质。

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