基于化学成分分析的沉香质量分级方法*

付跃进 唐利娜 陈 媛 杨 昇 贾东宇 李改云

（中国林科院木材工业研究所，北京 100091）

沉香的应用在我国具有悠久历史，涉及医学、宗教学、文化艺术等多个领域[1-3]。沉香天然资源的日益紧缺以及人工结香技术的迅速进步，推动了我国沉香市场的不断发展，目前沉香已从单纯的药材[4-10]、香料扩展到了工艺品、收藏品及日用保健品等层面。

沉香的价格和质量密切相关，不同质量等级的沉香价格差异悬殊[11-15]。沉香的传统分级方式多以经验识别为主，缺乏科学、系统的检测标准，无法满足国内沉香行业健康发展的需要[16]。此外，我国沉香大部分原材料依靠进口，由于相关标准缺失，我国与出口国在原材料质量及其检测技术层面无法达成一致，影响了正常的贸易与监管工作。因此，需制定一套科学、易操作的沉香分级方法促进优质优价，规范生产，实现良性循环，做到沉香产业与生产性服务业协同发展[17]。

早期沉香质量分级大都以颜色、树脂比例、沉水与否、气味和形状等指标为主[18-19]，指标主观性较强。近年来科研工作者和政府都提出增加定量判定依据，虽然分级的标准各不相同，但基本都以沉香乙醇提取物作为分级的主要依据。Azah等[20]分析了34 批沉香样品的化学成分，依据乙醇提取物含量划分为4 个级别：A级，乙醇提取物含量≥30%；B级，20%～29.99%；C级，9%～19.99%；D级，＜9%。海南省地方标准DB46/T 422—2017《沉香质量等级》[21]则采用乙醇浸出物含量结合2-(2-苯乙基)色酮和2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮的总含量进行分级。然而，目前沉香质量分级的方法仍然不足以满足市场的需求。

本文在传统沉香分级的基础上，对223 份不同产地、不同质量的沉香样品进行了外观特征和化学成分研究，提出以乙醇提取物含量和标志性色酮成分为主要指标的沉香质量分级方法。从数据分析角度阐明了乙醇提取物含量与传统市场质量分级的相关性，旨在提出兼具科学性、传统市场分级规律的人工、野生、传统野生奇楠沉香样品的综合质量评价指标。

1 材料与方法

1.1 材料

223 份沉香样品涵盖人工沉香、野生沉香以及传统野生奇楠沉香，产地包括中国地区（海南、广东、广西、北京、上海、福建、云南、香港等），以及其他东南亚国家（印度尼西亚、马来西亚、越南、泰国、柬埔寨、缅甸、老挝、巴布亚新几内亚等）。所有样品经中国林业科学研究院木材工业研究所鉴定，均为瑞香科沉香属。

试剂：五氧化二磷干燥剂（分析纯，北京化工厂）、超纯水（屈臣氏）、乙腈（色谱纯，美国Fisher公司）、甲酸（色谱纯，美国Fisher公司）、无水乙醇（分析纯，北京化工厂）。

1.2 设备

试验主要仪器与设备：高效液相色谱仪（LC20A，日本岛津）、植物粉碎机（A11，德国IKA）、万分之一天平（R2000，德国Sartorius）、超声波清洗机（KQ-500VDE，昆山市超声仪器有限公司）、真空烘箱（DZF-6020 型，上海雷韵）。

1.3 试验方法

1.3.1 水分含量与沉香乙醇提取物含量的测定

按照LY/T 2904—2017[22]《沉香》要求分别测定水分含量与沉香乙醇提取物含量。

1.3.2 2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮相对含量测定

按照LY/T 2904—2017标准[22]中5.2.6规定制备样品溶液，其中测定样品溶液采用乙醇提取物滤液。高效液相色谱条件：流动相的组成、色谱柱按照LY/T 2904规定执行；梯度洗脱条件为0～7 min，10% ～20%A；7～13 min，20%～25%A；13～24 min，25% ～30%A；24～40 min，30%～35%A；40～41 min，35%A；41～58 min，35%～42%A，58～82 min，42% ～60%A，82～82.1 min，60%～ 95%A；82.1～92 min，95%A；柱温为31℃；流速为1.2 mL/min；进样体积为10 μL；检测波长为252 nm。根据《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》（2004A）面积百分比计算方法[23]，测定2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮的相对含量。

2 结果与分析

2.1 外观特征

对223 份沉香样品进行观察，如图1 所示，沉香样品在分泌物分布、质地、色差、白木含量上存在明显的差异性，人工沉香、野生沉香以及传统野生奇楠沉香在传统感官评价上存在较大区别，这是沉香质量差异的外在体现。因此，结合传统经验[18]从外观特征以及香气、滋味等特征对沉香质量进行分级具有一定科学性。

图1 部分沉香样品图Fig.1 Optical images of agarwood specimens

2.2 水分含量

图2 沉香样品含水率Fig.2 Moisture content of agarwood sample

水分含量会影响木材的多种性质[24]，它也是直接影响沉香质量的重要因素，由于地理位置和大气湿度差别，沉香样品的含水率差异性显著。筛选不同产区、不同种类（人工、野生、传统野生奇楠）沉香样品182份，测定水分含量发现，所有沉香样品的水分含量介于0.90%～9.54%之间（图2），均低于10%。因此，沉香样品质量分级需建立在水分含量≤10.0%的基础上，该结论与海南省地方标准DB46/T 422—2017[21]的水分含量要求相一致。

2.3 沉香乙醇提取物含量

223 份沉香样品的乙醇提取物含量（X）分析结果如表1 所示，其中14 份样品乙醇提取物含量低于10%，样品不符合LY/T 2904—2017 规定的沉香鉴定要求；剩余209 份样品中，人工、野生沉香样品174 份，传统野生奇楠样品35 份，20.0 ＞X≥10.0 的样品占29.7%，30.0%＞X≥20.0%的样品占30.6%，40.0%＞X≥30.0%的样品占20.1%，X≥40.0%的为19.6%，多数样品的乙醇提取物含量集中在中间部位，整体呈倒抛物线型分布。

表1 沉香样品的乙醇提取物数据分析Tab. 1 Data analysis of ethanol extract of agarwood samples

表2 野生奇楠沉香样品的乙醇提取物含量Tab. 2 Ethanol extract contents of wild Qinan agarwood samples

目前，传统野生奇楠沉香是市场公认的高品质沉香[13-14]。为进一步验证该乙醇提取物含量分级标准和市场规律的一致性，将35 份传统野生奇楠沉香样品的乙醇提取物含量进行整理，如表2 所示：所有样品的乙醇提取物含量在18.46%～75.67%之间；X≥30.0%的样品占80.00%，而20%≤X＜30%的样品占14.3%，X＜20%的样品仅占5.7%。这说明大部分的传统野生奇楠沉香乙醇提取物含量远高于人工、野生传统沉香样品，因此采用沉香乙醇提取物作为沉香质量分级的重要指标，可以兼顾科学性和市场质量评价方法。

沉水沉香具有较高的市场价值，沉水与否是传统沉香分级的重要依据。为进一步明确沉香乙醇提取物含量与沉水与否的相关性，对30 份沉香样品的乙醇提取物含量和密度数据进行分析（图3），发现这两个变量存在线性关系，线性回归方程式为y=0.445 5x-0.041 7，相关系数高达0.91，这说明依据乙醇提取物进行分类具有代表性。

图3 沉香乙醇提取物含量和密度的相关关系Fig.3 Correlation between agarwood ethanol extract content and density

图4给出了16份不同地区的沉香样品乙醇提取物含量和沉水情况关系。研究发现，X≥40.0%的样品大部分都沉水。因此使用乙醇提取物作为沉香质量分级标准之一，可以兼顾科学性和市场评价方法，同时也与传统评价方法具有一致性。

图4 16 份不同地区的样品乙醇提取物含量和沉水情况关系Fig.4 Relationship between ethanol extract content and the submerging ability in water in 16 samples from different regions

2.4 2-(2-苯乙基)色酮和2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮相对含量

传统野生奇楠沉香得到整个行业的普遍认可，其价格和等级明显高于传统人工沉香和野生沉香。虽然基于乙醇提取物含量可以对大部分传统野生奇楠样品和人工、野生沉香样品的质量进行粗糙分级，但是不能满足市场对于沉香品质进行精细定位的需求[25]。因此本文提出在海南省地方标准DB46/T 422—2017[20]基础上，使用野生奇楠沉香中标志性化学成分2-(2-苯乙基)色酮和2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮的相对含量作为分级依据对沉香样品质量进行精细划分。

高效液相色谱给出了不同地区（海南、广东、云南、广西、香港、老挝、柬埔寨、缅甸、越南、马来西亚、印尼、安汶等）的30 份人工、野生沉香样品（图5）和13份传统野生奇楠沉香样品的特征图谱（图6）。结果显示，传统野生奇楠沉香样品的2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮色谱峰明显高于人工和野生沉香，而沉香四醇色谱峰值明显较低。

图5 30 份人工、野生传统沉香样品的高效液相特征图谱Fig.5 HPLC characteristics of 30 cultivated and wild traditional agarwood samples

图6 13 份传统野生奇楠沉香样品的高效液相特征图谱Fig.6 HPLC characteristics of 13 traditional wild Qinan agarwood

因此，2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮作为野生奇楠沉香的主要成分，对于沉香质量的精细分级具有重要作用[26-27]。进一步对13 份传统野生奇楠沉香（表3）和30 份人工、野生沉香样品（表4）的2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮相对含量按面积百分比法进行计算。结果显示，13份传统野生奇楠沉香样品的两色酮相对含量之和在27.35%～61.26%之间；而30 份人工、野生沉香样品的相对含量之和在0.00%～3.45%之间，只有一个样品两色酮相对含量之和高达15.91%，但依然远低于传统野生奇楠样品中该色酮含量之和。基于此，2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮的相对含量可作为沉香质量分级的定量要求之一，实现沉香样品的精准质量分级。

表3 13 份传统野生奇楠样品中2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮的相对含量Tab.3 Relative contents of 2- [2- (4-methoxy) phenethyl] chromone and 2- (2-phenethyl) chromone in 13 traditional wild Qinan sample

（续表3）

表4 30 份人工、野生沉香样品中2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮相对含量Tab.4 Relative contents of 2- [2- (4-methoxy) phenethyl] chromone and 2- (2-phenethyl) chromone in 30 cultivated and wild agarwood samples

3 结论

1）从沉香样品外观、香气等感官特征进行评价具有一定的科学性，可作为沉香质量分级的辅助依据。

2）沉香样品应在含水率≤10.0%的基础上进行质量分级。

3）综合使用沉香的乙醇提取物含量、2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮相对含量之和的评定标准可以兼顾科学性和传统市场评价，实现沉香质量的精确分级。