基于GC-MS的4种楠木挥发油化学成分比较研究

陈云霞，史洪飞，薛晓明，潘 彪

（1.南京林业大学，江苏 南京 210037；2.南京森林警察学院，江苏 南京 210023）

楠木，素有“木中贵族”之称，其材质优良，为上等建筑、家具和雕刻用材，是我国珍贵用材树种。在木材流通领域，楠木通常包括楠属PhoebeNees和润楠属MachilusNees木材，按照国家标准《中国主要木材名称》（GB/T16734—2007），楠木类木材主要来自于楠属的树种[1-2]。楠木（楠属）对生长条件的要求较为苛刻，主要分布在四川、贵州、湖北、安徽和浙江等地区，因其生长速度缓慢，树木成材时间较长，天然资源较为稀少。同时，楠木作为珍贵的木材资源在我国的利用有着悠久的历史，在各个朝代都曾大量使用，尤其是明清两朝的大量采伐，导致现在楠木的大树资源非常稀缺。而更令人痛心的是由于巨大经济利益的诱惑，现存有限的野生楠木资源仍不断遭到不法分子的觊觎和破坏，近年来楠木盗伐的案件一直时有发生。

楠属在我国共有34种3变种，但只有楠木、闽楠和浙江楠3个物种为国家Ⅱ级重点保护树种[3]，所以在楠木盗伐类案件中，楠木种属的来源认定决定了案件的性质与量刑。木材种属鉴别一直是传统的形态识别法占据主导地位，但通常只能确定到属，很难鉴定到种。而对于楠属木材，其解剖构造极为相似，将其鉴定到种的现实困境尤为明显。众所周知，樟科木材均具有特殊气味，而该气味皆因其木材中的挥发性成分的不同而形成，本研究利用GC-MS技术分析不同楠属木材中挥发成分的组成与含量，试图寻求楠木种属识别的新途径，为更好地保护我国楠木资源，为打击相关犯罪活动提供技术支持与保障。

1 材料和方法

1.1 材 料

供试浙江楠Phoebe chekiangensis、闽楠Phoebe bournei、紫楠Phoebe sheareri、细叶楠Phoebe hui木材样本来自南京森林警察学院司法鉴定中心木材标本室保存的木材标本，均为案件受理过程中收集的经枝叶形态准确鉴定的木材样本，并经树龄测算均为成年大树。本研究供试样本取自木材心材部位，且每种木材取3个重复样本。

1.2 方 法

1.2.1 双液相提取挥发油成分

将4种楠木木材进行刨片后用冷冻研磨仪粉碎，分别称取粉末样品1 g，置于10 mL离心管中，分别加入体积比为1∶1的无水乙醇/正己烷双液相萃取液5 mL，混匀，65℃温浴辅助提取30 min，而后再进行超声辅助提取2 h，结束后室温静置30 min，收集液相，备用[4-5]。

1.2.2 GC-MS分析条件

色谱条件：采用安捷伦7890A-5975C气相色谱-质谱仪和TR5MS石英弹性毛细管柱[30 m × 0.25 mm （ID）×0.25 μm]。升温程序：柱起始温度40 ℃，保持3 min，以3 ℃/min升温至170 ℃，再以每分钟15℃升温至300℃，载气He（≥99.999%），流量1 mL/min，分流进样，分流比20∶1，进样口温度220 ℃，接口温度230 ℃；溶剂延迟3 min[10-14]。

质谱条件：电离方式EI，离子源温度280 ℃，电离能70 eV，倍增电压400 V，扫描质量范围40～650 amu，溶剂延迟3 min[4-6]。

1.2.3 样品的测定

通过HP MSD化学工作站的标准质谱图库DATABASE/NIST2005进行检索，并结合有关质谱图文献解析，确认样品中的挥发性物质成分[4-6]；同时利用工作站的数据处理系统，按照峰面积归一化法进行计算，求出各挥发性物质成分的相对百分含量。

2 结果与分析

通过GC-MS联用技术对4种楠属木材的挥发性代谢组分进行了分析，4种木材木质部的总离子色谱质谱见图1。通过检索比对得到的挥发性化学成分及含量见表1。

从浙江楠木质部样品中共分离出22个组分，解析出挥发油中的19种成分，占挥发油总量的63.433%。其中，主要成分（＞1%）有沉香螺萜醇（27.125 2%）、1-羟基环己基苯基甲酮（3.040 0%）、1,2,3,5,6,8a-六氢-1-异丙基-4,7-二甲基萘（3.004 9%）、石竹烯（2.033 7%）、α-古巴烯（1.769 2%）、1,3-二叔丁基苯（1.355 4%）、正十七烷（1.242 4%）、正十四烷（1.167 4%）、1-碘代十三烷（1.154 6%）、2,4-二叔丁基苯酚（1.004 8%）等（表1）。

从闽楠的木质部样品中共分离出25个组分，解析出挥发油中的20种成分，占挥发油总量的70.803%。其中，含量较高的有沉香螺萜醇（33.188 2%）、1-羟基环己基苯基甲酮（3.048 3%）、α-古巴烯（2.428 2%）、β-桉叶醇（2.418 8%）、石竹烯（2.070 4%）、正十七烷（1.815 3%）、δ-杜松烯（1.709 5%）、2,4-二叔丁基苯酚（1.533 7%）、α-荜澄茄油烯（1.484 3%）、1-碘代十四烷（1.411 8%）、1,3-二叔丁基苯（1.318 6%）、右旋大根香叶烯（1.192 6%）、正二十一烷（1.009 1%）等成分（表1）。

从紫楠的木质部样品中共分离出40个组分，解析出挥发油中的26种成分，占挥发油总量的60.505%。含量较高的有1-羟基环己基苯基甲酮（9.954 6%）、正十七烷（5.068 5%）、2,4-二叔丁基苯酚（4.282 7%）、1-碘代十三烷（3.976 0%）、1,3-二叔丁基苯（3.952 5%）、2,3-二甲基-癸烷（3.644 2%）、沉香螺萜醇（3.415 9 %）、2-溴-十二烷（3.002 4%）、1-碘代十八烷（2.927 6%）、正十四烷（2.545 4%）、正十六烷（2.076 9%）、1-碘代癸烷（2.034 1%）、石竹烯（1.879 7%）、邻苯二甲酸二丁酯（1.089 6%）等成分（表1）。

图1 GC-MS总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatogram (TIC) of volatile oils

表1 4种楠属木材挥发油化学成分Table 1 Chemical constituents in the volatile oil from the wood of four species of Phoebe

续表1Continuation of table 1

从细叶楠的木质部样品中共分离出29个组分，解析出挥发油中的18种成分，占挥发油总量的44.986 0%。其中，含量较高的有4-三甲基- 1-叔甲醇基- 4-乙烯基- 3-异丙烯基环已烷（5.703 6%）、β-桉叶醇（4.202 2%）、1-羟基环己基苯基甲酮（1.711 1%）、沉香螺萜醇（2.2613 %）、α-杜松醇（1.758 4%）、2,4-二叔丁基苯酚（1.167 6%）、1-碘代十三烷（1.398 0%）等成分（表1）。

3 结论与讨论

楠木作为我国名贵木材资源，一直以来都是经常涉案的一类木材。但由于存在楠属木材结构相似、亲缘关系较近、木材DNA提取困难等问题，使得传统的形态识别与DNA分子技术在楠属木材的种属鉴别中具有较大局限性，在缺乏枝、叶、花、果的情况下，甚至很难将其与亲缘关系较近的其他属木材进行区分，楠属木材一直存在难以鉴定到种的现实困境[7]。

近年来，不少学者开始关注楠属木材来源的识别问题，在化学鉴别方面也开展了相关研究工作[8-12]。庄琳等[13]利用傅里叶自去卷积图谱、共有峰率和变异峰率双指标序列法初步鉴别了楠属和润楠属的4种木材；薛晓明等[14]通过红外光谱的二阶导数谱对香樟和楠木进行了有效区分；徐斌等[15]利用GC-MS技术对楠木和润楠的木材进行了分析，二者的总离子色谱图谱存在明显差异，为这2种木材的种间识别提供了新的思路；陈云霞等[4]通过GC-MS分析比对了楠木和香樟木材中的挥发油成分，虽然两者之间挥发油成分相似度较高，但主要成分依然存在明显差异；王天石等[16]利用GC-MS技术建立了桢楠指纹图谱，研究发现不同产地桢楠木材挥发性成分基本相同。这些研究主要集中于楠属桢楠与樟科其他属种的鉴别，但针对楠属种间的化学识别方法尚未涉及。本研究选择经常涉案的浙江楠、闽楠、紫楠、细叶楠4种楠属木材作为研究对象，利用GC-MS技术对其挥发性化学成分进行了分析比较。

1）4种楠木均含有1,3-二叔丁基苯、1-羟基环己基苯基甲酮、1-碘代十三烷、2,4-二叔丁基苯酚、沉香螺萜醇、正十六烷、正十四烷等主要挥发油成分。

2）4种楠木分别具有其特征物质组分，如浙江楠中的1,2,3,5,6,8a-六氢-1-异丙基-4,7-二甲基萘（3.004 9%）、闽楠的α-荜澄茄油烯（1.484 3%）与右旋大根香叶烯（1.192 6%）、紫楠中的邻苯二甲酸二丁酯（1.089 6%）与细叶楠中的α-杜松醇（1.758 4%），均为其特征性化学成分。4种楠属木材中主要挥发性化学成分相似度较高，但仍具明显差异，并且各自含有特征性化学组分，通过此类特征性化合物的差异性分析可将4种楠木进行种间识别。该研究为楠属木材的化学辅助识别提供了新的参考依据。但由于样本数量有限，此研究结果仍有一定局限性：1）本研究只针对楠属4种楠木进行了分析，如果样本种类扩大，该方法是否仍能进行种间鉴别还需进一步验证；2）本研究供试木材样本比较单一，没有涉及不同产地、树龄及保存时间等因素对其化学成分组成的影响；3）本研究只对供试样本进行了定性分析，定量分析是否同时也可用于种间识别，还需大量数据进一步确认。所以该研究只是前期基础性的探索研究，后续仍需在扩大样本的基础上，结合产地、树龄、取样部位等因素进一步深入研究与验证，建立指纹图谱，形成完整的楠属木材GC-MS鉴定体系，为打击相关犯罪活动及为我国楠木资源的保护提供技术支持。