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医药导报, 2016, 35(11): 1243-1249
doi: 10.3870/j.issn.1004-0781.2016.11.021
SHS-GC-MS联用结合保留指数分析沉香香气成分*
Analysis of Aroma Components in Agarwood by SHS-GC-MS Combined with Retention Index
钟秋萍1,, 钟兆健1, 陈晓东1, 袁宁2, 詹松2, 高晓霞1, 陈晓颖1,

摘要: 目的建立静态顶空进样-气相色谱-质谱(SHS-GC-MS)联用技术结合保留指数(RI)分析沉香香气成分。方法以白木香、人工沉香和天然沉香为材料,采用SHS-GC-MS技术不经任何化学处理,直接加热提取香气成分进行分析,并应用自动去卷积系统结合保留指数对香气成分进行鉴定。结果天然沉香、人工沉香和白木香中共检出55种挥发性成分,主要为醛、酮、酚醇、酯、萘、烃、2-(2-苯乙基)色酮等化合物。天然沉香、人工沉香中出现7种共有成分,主要为酮类和酚醇类化合物;天然沉香独有7种成分,分别属于酚醇类、酮类和萘类化合物;人工沉香中酮类化合物含量较高,而天然沉香中含量最高的为酚醇类化合物,两者的香气成分存在明显差别。结论该法体现了人工沉香和天然沉香的香气物质基础,可为沉香品质评价提供有效、可行的方法。
关键词: 沉香 ; 香气成分 ; 气相色谱-质谱联用,静态顶空进样

Abstract:
ObjectiveTo analyze aroma components of agarwood by static headspace sampling gas chromatography-mass spectrometry(SHS-GC-MS) combined with retention index (RI). MethodsAroma components of white-wood,artificial agarwood and natural agarwood were heated and extracted directly for analysis by SHS-GC-MS without any chemical process,and the components were identified by using automated mass spectral deconvolution & identification system (AMDIS) combined with retention index. ResultsThere were 55 aroma components identified in this study,like aldehydes,ketones,phenol alcohols,esters,naphthalenes,hydrocarbons,and 2-(2-phenylethyl) chromones.There were seven common components present in the artificial and natural agarwood,mainly belong to ketones,alcohols and phenols.And the 7 components only present in the natural agarwood belong to phenol alcohols,ketones and naphthalenes.Ketones and phenol alcohols possess the highest content in artificial agarwood and natural agarwood,respectively.There were significant differences in aroma components between artificial agarwood and natural agarwood. ConclusionThis method is effective and feasible for quality evaluation of agarwood.
Key words: Agarwood ; Aroma components ; Gas chromatography-mass spectrometry,static head space sampling

《中华人民共和国药典》2015年版收载的沉香为瑞香科植物白木香[Aquilaria sinensis (Lour.) Gilg]含树脂的木材,其性辛、微温,具有行气镇痛、温中止呕、纳气平喘的功效[1]。在我国、日本以及东南亚国家,沉香不仅供药用历史悠久,同时还是广受欢迎和广泛应用的传统名贵香料,其独有的龙涎香与檀香混合的香味,为众香之首,目前无法人工合成,因而稀有珍贵。沉香中主要化学成分包括倍半萜类、2-(2-苯乙基)色酮类和芳香族化合物[2]

正品或优质沉香一般质地坚实,较沉重[3]。传统的沉香品质评价主要以香气和沉香树脂量为指标,而目前市场上的沉香含树脂量差异较大,且多为劣质品,甚至为香料浸泡、涂布的伪品沉香。现代沉香品质评价多集中在显微鉴别、萜类化合物的理化鉴别、薄层色谱鉴别、醇溶性浸出物含量测定、挥发性成分GC-MS分析、苄基丙酮等指标性成分的含量测定[4-7]。2015年版《中华人民共和国药典》(一部)除性状、显微、薄层、醇溶性浸出物测定等指标外,新增加了HPLC特征图谱[8]和沉香四醇的含量测定等项目。沉香特征图谱中以2-(2-苯乙基)色酮衍生物为特征峰,包括沉香四醇、8氯-2-(2-苯乙基)-5,6,7-三羟基-5,6,7,8-四氢色酮和6,4'-二羟基-3'-甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮,尚缺乏体现沉香香气特征的质量控制方法。

香气是沉香质量评价的第一表现,是沉香感官分析的重点,也是传统经验鉴别法主要依据。笔者在本实验中模拟沉香薰烧使用过程,利用静态顶空进样-气相色谱-质谱(static headspace sampling-gas chromatography-mass spectrometry,SHS-GC-MS)联用技术[9],将感官经验转化为数字化信息,通过对天然沉香、人工沉香和白木香木的香气成分的分析,找到沉香特有的香气成分,揭示沉香香气的物质基础,以期为沉香感官品质评价提供科学依据,并且为沉香药材质量评价提供补充数据。

1 仪器与试药
1.1 试药

白木香为种植于广东省信宜市珍稀沉香发展有限公司白木香苗圃基地(广东省信宜市金垌镇)的6年龄白木香,经广东药科大学中药学院严寒静副教授鉴定为瑞香科植物[Aquilaria sinensis (Lour.) Gilg],人工割取木质松软的心材部位,阴干,作为“白木”,即沉香空白对照(1号样品)。取上述金垌镇的6年龄白木香进行人工诱导造香,在白木香树干距离地面约1 m位置钻一直径约0.5 cm并且斜向下的小孔作为造香口。将适宜浓度的化学造香剂,采用一次性注射器将试剂注入白木香树干内[10]。人工诱导12个月后,砍伐白木香,人工割取含树脂的心材,阴干,制成人工沉香(2,3号样品)。天然沉香6批(4~9号样品),其中4号由广东省信宜市珍稀沉香发展有限公司提供,5~9号购自广东省广州市君元工艺品公司,均由广东药科大学中药学院药用植物教研室严寒静副教授鉴定为瑞香科植物白木香[Aquilaria sinensis (Lour.) Gilg]含有树脂的木材。经性状、理化鉴别、醇溶性浸出物含量测定和GC-MS指纹图谱分析[6],鉴定为天然沉香。

正构烷烃混合对照品C7~C40(色谱纯,美国AccuStandard公司,DRH-008S-R2);三氧化二铝(Al2O3粉末,差热分析标准物质,日本岛津公司,Lot.NO JF4A.);正己烷(分析纯,天津基准化学试剂有限公司,批号:20121116)。

AOC-5000 Plus型顶空进样器,AUW220D型分析天平,GCMS-QP2010 Ultra型气相色谱质谱联用仪(日本岛津公司);CNW 20 mm钳口20 mL平底透明顶空样品瓶(上海安普实验仪器有限公司)。

2 方法
2.1 性状、理化鉴别和醇溶性浸出物含量测定

按《中华人民共和国药典》(2015年版一部)关于沉香的检验标准[1]对样品进行检验。

2.2 实验条件

2.2.1 挥发性成分的提取 取沉香粉末(过80目筛)10 mg,准确称定,置于20 mL顶空瓶中,加入相当于样品量2倍量的Al2O3,密封,置顶空进样器中按如下条件进样:顶空加热温度180 ℃;进样针温度:100 ℃;顶空加热时间:30 min;振荡器振荡频率:250 r·min-1;进样针冲洗时间:2 min。

2.2.2 色谱条件 色谱柱:Rtx-5MS型毛细管柱(30.0 m×0.25 mm,0.25 μm);进样口温度:250 ℃;载气:高纯氦气,流量:1 mL·min-1。升温程序条件:初始温度60 ℃,以10 ℃·min-1升至140 ℃,保持10 min,以2 ℃·min-1升至160 ℃,保持5 min,再以15 ℃·min-1升至280 ℃,保持5 min。分流比10:1。进样体积:1 mL。

2.2.3 质谱条件 调谐方式:标准调谐方式;离子源:EI;离子源温度:230 ℃;电子能量:70 eV;检测器电压:1.0 kV;接口温度:250 ℃;质量扫描范围:45~500 m/z,采集时间:2.50~46.00 min。

2.3 重复性实验

取2号样品粉末5份,分别按“2.2”项实验条件进行GC-MS测定,并采用《中药指纹图谱相似度评价(2004 A版)》进行评价,相似度均大于0.997,表明方法重复性良好。

3 结果
3.1 性状、理化鉴别和醇溶性浸出物含量测定

4~9号天然沉香样品性状均符合《中华人民共和国药典》2015年版[1]要求,萜类化合物理化鉴别均显樱红色,醇溶性浸出物含量17.66%~30.42%。1号“白木”与2~3号人工沉香样品萜类化合物理化鉴别均不显樱红色,醇溶性浸出物含量均低于10%(表1)。

表1 样品的来源信息、性状、理化鉴别及浸出物含量
Tab.1 Source, description,physical and chemical identification and the content of extraction of the samples
编号 产地/
采集地
收集时间 性状 显色反应 醇浸出物
含量/%
备注
1 广东 2008年12月 不规则的片块形,剖面木质白色,木质纹理稍粗,气微香, 淡黄色 3.29 沉香空白对照,本文中
味淡 称为“白木”
2 广东 2008年11月 大扁块状,质硬,不规则,槽深,有刀刮痕,以棕黄色为主, 淡黄色 8.25 化学法-造香12个月
间有一些棕褐色斑块,味淡
3 广东 2008年11月 大扁块状木块,质硬,有刀刮痕,表面黄褐色斑纹相间,底 黄色 5.26 化学法-造香12个月
部为黄色木质,味淡
4 广东 2011年6月 黑褐色,质地坚硬,味淡 淡樱红色-持久 22.60 天然沉香
5 海南 2011年8月 不规则块状,表面凹凸不平,正面有清晰黑褐色树脂与黄 樱红色-持久 28.21 天然沉香
白色木部相间的斑纹,背面黄褐色,呈朽木状,质较坚
实,气芳香
6 海南 2011年8月 不规则片状,表面凹凸不平,黑褐色树脂与黄白色木部相 樱红色-持久 25.73 天然沉香
间的斑纹清晰,背面可见虫洞,呈朽木状,质坚实,气
芳香
7 海南 2011年8月 竹壳状,表面平滑,可见清晰的黑褐色树脂与黄白色木质 樱红色-持久 17.66 天然沉香
相间条纹,质较疏松,气微香
8 中国香港 2011年8月 牛耳块状,表面凹凸不平,偶见孔洞,可见黑褐色与树脂 樱红色-持久 30.42 天然沉香
与黄白色木部相间的斑纹,孔洞及凹窝表面呈朽木
状,质较坚实,气芳香
9 海南 2011年8月 不规则块状,表面凹凸不平,偶见孔洞,表面黑褐色,树 樱红色-持久 18.16 天然沉香
脂与黄白色木部相间的斑纹清晰,且可见很多细
细小坑,质较坚实,气芳香

表1 样品的来源信息、性状、理化鉴别及浸出物含量

Tab.1 Source, description,physical and chemical identification and the content of extraction of the samples

3.2 沉香挥发性成分分析结果

按“2.2”项下实验条件,对9批样品的挥发性成分进行GC-MS测定,9批样品挥发性成分的总离子流色谱图叠加图见图1。

图1 9批样品挥发性成分总离子流色谱图叠加图

Fig.1 Overlapped GC-MS total ion current chromatogram for aroma components in nine batches of samples

取正构烷烃混合对照品适量,按“2.2.2”与“2.2.3”项下条件分析,记录总离子流图。使用岛津GCMSsolution工作站的自动调整保留时间(automatic adjustment of retention time,AART)功能,计算数据文件中各成分的保留指数(retention indices,RI)。采用AMDIS处理沉香挥发性成分总离子流色谱图,去除噪声和图谱叠合的干扰[11],提取每一成分的图谱信息与NIST 05质谱库中的标准质谱图进行比对,以质谱图匹配最高且保留指数[12]最接近的化学结构为最佳鉴定结果。

本实验从沉香挥发性成分中共检出55个化合物,以面积归一化法计算各成分的相对百分含量,结果见表2。由表2可见,白木、人工沉香和天然沉香的挥发性成分差异明显,白木的醛类化合物含量最高,达26.97%;人工沉香的酮类化合物含量最高,达19.54%和17.87%,是人工沉香的主要香气成分。天然沉香中化合物含量最高的是酚醇类化合物,含量达11.79%~19.01%。

表2 9批样品挥发性成分GC-MS分析结果
Tab.2 GC-MS analysis results of volatile compounds in nine batches of sample %
类别与
序号
名称 化学式 保留
时间/min
RIa RIb 相对含量
1 2 3 4 5 6 7 8 9
醛类
1 苯甲醛 C7H6O 4.02 959 968 21.64 9.89 10.60 1.03 1.14 2.57 2.51 0.54 1.34
2 辛醛 C8H16O 4.48 1002 1008 - - - 0.02 0.07 - - - -
3 2-羟基-苯甲醛 C7H6O2 5.09 1048 1051 2.03 0.69 0.83 0.11 0.04 0.15 0.23 0.05 0.08
4 壬醛 C9H18O 5.84 1104 1106 0.22 0.13 0.14 0.04 0.14 0.09 0.10 0.02 0.07
5 苯丙醛 C9H10O 6.69 1162 1166 1.62 0.22 - - - - - - -
6 4-甲氧基-苯甲醛 C8H8O2 8.04 1262 1261 0.97 1.61 2.06 0.65 0.83 1.14 1.35 0.49 0.75
7 香兰素 C8H8O3 10.76 1447 1418 0.49 0.19 0.34 0.02 - 0.11 0.16 0.11 0.08
8 长叶醛 C15H24O 35.30 1876 1927 - - - 1.51 1.93 1.46 2.57 - 1.03
酮类
9 苯乙酮 C8H8O 5.42 1078 1075 1.62 0.41 0.33 0.07 0.07 0.10 0.11 0.05 0.09
10 苄基丙酮 C10H12O 7.87 1243 1249 8.83 4.49 4.00 0.55 0.47 0.87 0.94 0.34 0.50
11 5-甲基-2-羟基-苯乙酮 C9H10O2 9.22 1336 1333 - - - 0.11 - - - - 0.06
12 4-甲氧基-苯乙酮 C9H10O2 9.65 1369 1357 - - - - - 0.06 0.12 0.07 -
13 3,4-二氢-2H-1-苯并吡喃-2-酮 C9H8O2 10.34 1398 1394 0.83 0.36 0.45 0.06 - 0.12 0.09 - 0.07
14 9-柏木烷酮 C15H24O 12.00 1564 1459 0.30 0.82 - 1.66 0.54 1.05 0.50 0.30 0.68
15 4-(4-甲氧基苯基)-2-丁酮 C11H14O2 13.33 1462 1503 - 1.14 1.96 0.58 1.02 1.10 1.30 1.13 1.14
16 3,4,8,8a-四氢-8a-甲基-1,6(2H,7H)-萘二 C11H14O2 16.35 1528 1571 - 0.60 - 1.13 1.09 0.67 0.71 1.16 0.92
17 桔利酮 C15H22O 25.27 1694 1735 0.52 0.43 0.27 1.42 1.59 0.97 1.12 3.73 3.94
18 5,6,6-三甲基-5-(3-羰基-1-丙烯基)-[2.5]- C14H20O3 27.40 1746 1774 - - - 2.34 3.59 1.64 0.79 2.46 2.79
螺氧杂环-4-酮
19 4a,5-二甲基-3-(1-甲基亚乙基)-4,4a,5,6, C15H22O 28.54 1678 1797 0.74 1.42 0.73 3.96 - 2.05 5.42 4.49 2.77
7,8-六氢-2(3H)-萘酮
20 [4R-(4α,4aα,6β)]-4,4a,5,6,7,8-六氢-4, C15H22O 30.19 1822 1822 1.63 7.81 4.23 - - - - - -
4a-二甲基-6-(1-甲基乙烯基)-2(3H)-萘酮
21 3,5,6,7,8,8a-六氢-4,8a-二甲基-6-(1-羟甲 C15H22O2 33.71 1916 1883 - - - 1.99 2.15 3.43 0.97 0.76 0.98
基乙烯基)-1H-2-萘酮
22 3a,4,4a,5,6,7,9,9a-八氢-3-亚甲基-4a,5-二 C15H20O3 36.20 1989 1974 2.03 2.06 5.90 0.77 - 1.93 3.06 0.97 0.89
甲基-4-羟基-3H-[2,3-b]-苯并呋喃-2-酮
酚醇类
23 苯甲醇 C7H8O 4.94 1036 1040 0.88 0.40 0.36 0.12 - 0.11 0.13 0.03 0.08
24 4,6,10,10-四甲基-5-[4.4.0.0(1,4)]-氧杂三 C13H20O2 10.95 1457 1418 - 0.22 - 0.12 0.10 0.12 0.09 0.48 0.27
环-2-烯-7-癸醇
25 α-檀香醇 C15H24O 16.69 1624 1579 - 0.23 0.11 0.85 0.16 0.51 0.73 0.57 0.44
26 γ-桉叶油醇 C15H26O 18.82 1619 1622 - 0.21 0.27 2.52 2.57 2.23 1.34 2.41 3.10
27 沉香螺旋醇 C15H26O 19.65 1690 1636 - 0.49 0.34 0.55 1.28 0.74 1.30 0.58 0.31
28 愈创木醇 C15H26O 20.57 1614 1652 0.72 0.63 - 3.96 4.29 4.70 4.40 3.60 3.99
29 2-(1,2,3,4,4a,5,6,7-八氢-4a,8-二甲基萘 C15H24O4 24.71 1745 1725 - - - 0.78 0.64 - - 0.70 -
基)-1-丙烯醇
30 (2,3-二甲基苯基)-(环己基)-甲醇 C10H14O 25.91 1842 1750 - 1.47 0.65 1.78 1.25 1.09 3.61 1.76 0.66
31 5β,7βH,10α-桉烷-11-蒽醇 C15H26O 26.20 1651 1750 - - - 2.10 0.97 0.75 1.35 0.78 0.25
32 8S,13-柏木烷二醇 C15H26O2 26.98 1786 1766 - - - 1.78 - 0.73 1.02 1.21 0.68
33 Platambin C15H26O 30.10 1813 1820 - 2.23 1.36 1.78 2.16 0.40 2.18 1.05 0.77
34 1,2,3,5,6,7,8,8a-八氢-4,8a-二甲基-6-异丙 C15H24O2 31.25 1878 1841 - - - 1.81 0.42 0.29 0.47 0.57 0.63
烯基-2,3-萘二醇
35 2-(3,7-二甲基-2,6-二烯辛基)-苯酚 C16H22O 34.96 1879 1911 - 0.62 1.28 - - - - - -
36 1,5-二甲基-3-羟基-8-(1-甲基-2-羟乙基)- C15H24O2 35.86 1933 1954 - 3.01 6.22 0.55 1.34 1.57 2.39 1.46 0.61
[4.4.0]-双环-5-十二烯
酯类
37 1,2,3,4,4a,7,8,8a-八氢-2,4a,5,8a-四甲基- C16H26O2 22.49 1709 1690 0.67 3.05 1.50 1.60 1.92 2.45 2.16 2.64 2.45
1-萘酚乙酸酯
38 白木香醛 C15H22O3 30.50 1820* 1827 - - - 10.06 7.88 13.53 11.13 2.66 3.53
39 10-甲基-8-十四碳烯-1-醇乙酸酯 C17H32O2 30.83 1822 1833 0.10 0.53 0.23 1.81 1.41 1.09 1.29 0.68 0.59
40 1,2,3,5,6,7,8,8a-八氢-4,8a-二甲基-6-异丙 C17H26O3 36.49 2018 1983 - - - 0.91 0.83 1.30 1.30 0.85 -
烯基-3-氧代-3-羟基 -2-萘甲醇乙酸酯
41 2,3,4,4a,5,6,7,8-八氢-1,4a-二甲基-7-异丙 C17H24O3 37.01 2001 2020 - 0.64 1.16 0.47 0.34 0.84 0.56 0.68 0.67
烯基3-氧代-2-萘甲醇乙酸酯
42 5,6,7,8-四氢-3,7-二甲基--1-甲氧基-5-氧代- C15H18O4 37.75 2081 2070 1.20 1.14 3.71 0.06 0.81 0.26 0.13 0.24 0.08
2-乙酸甲酯
萘类
43 1,2,3,5,8,8a-六氢-6,7-二甲基-萘 C12H18 7.92 1273 1253 - - - 0.94 0.59 0.66 0.34 0.79 0.92
44 1,2,3,4-四氢-1,4-二甲基-萘 C12H16 8.30 1289 1279 - - - 0.18 0.28 0.19 0.11 0.19 0.25
45 1,2,3,4-四氢-1,1,2,4,4,7-六甲基-萘 C16H24 21.62 1610 1671 0.67 1.90 0.83 4.96 4.27 3.83 2.39 3.65 3.92
烃类
46 1-乙烯基-4-甲氧基苯 C9H10O 6.59 1159 1159 - 0.33 - 0.07 0.12 0.17 0.19 0.12 0.12
47 苯丙酸 C9H10O2 9.12 1344 1332 - 0.23 0.22 - - 0.31 0.24 - -
48 脱氢香橙烯 C15H22 9.58 1396 1354 - - - 0.06 - - 0.06 0.07 0.03
49 脱氢香橙烯环氧化物 C15H24O 12.66 1462 1479 0.79 1.63 0.70 2.89 4.32 5.07 0.75 4.24 6.70
50 杜松-1(10),6,8-三烯 C15H22 15.24 1526 1546 - 1.02 0.21 1.08 0.97 0.56 1.13 0.46 0.52
51 (4-异丙基-6-羟基-7-氧代-1,3,5-环庚三烯 C12H14O4 35.03 1856 1914 - - - 1.41 1.17 1.46 0.83 1.59 -
基)乙酸
52 二十四烷 C24H50 40.40 2400 2377 1.16 0.66 1.32 0.10 0.12 0.28 0.22 0.07 0.27
53 二十五烷 C25H52 41.01 2500 2473 2.25 1.64 3.07 0.18 0.04 0.21 0.35 - 0.16
54 11-丁基-二十二烷 C26H54 41.62 2542 2571 - 1.69 2.38 - 0.09 - 0.09 - 0.05
2-(2-苯乙基)色酮类
55 2-(2-苯乙基)色酮 C17H14O2 40.17 2314 2343 11.33 2.56 1.95 - - - - - -
醛类 26.97 12.73 13.97 3.38 4.15 5.52 6.92 1.21 3.35
酮类 16.50 19.54 17.87 14.64 10.52 13.99 15.13 15.46 14.83
酚醇类 1.60 9.51 10.59 18.70 15.18 13.24 19.01 15.20 11.79
酯类 1.97 5.36 6.60 14.91 13.19 19.47 16.57 7.75 7.32
萘类 0.67 1.90 0.83 6.08 5.14 4.68 2.84 4.63 5.09
烃类 4.20 7.20 7.90 5.79 6.83 8.06 3.86 6.55 7.85
2-(2-苯乙基)色酮类 11.33 2.56 1.95 0 0 0 0 0 0
检出物总相对百分含量 63.24 58.80 59.71 63.50 55.01 64.96 64.33 50.80 50.23

a.RI in NIST retention index database;b.calculative RI

a.NIST库检索出的化合物的RI值;b.计算的RI值

表2 9批样品挥发性成分GC-MS分析结果

Tab.2 GC-MS analysis results of volatile compounds in nine batches of sample %

为进一步探讨3类不同样品之间的差异,以挥发性成分平均相对百分含量为指标,分别对3类样品均具有的组分、仅天然沉香和人工沉香中具有的组分、以及仅天然沉香中具有的组分进行比较分析(图2)。

图2 白木、人工沉香和天然沉香中主要挥发性成分比较(化合物序号与表2中的序号相同)

Fig.2 Comparison of main volatile components in white-wood,artificial agarwood and natural agarwood (Compound serial number equaled to the one in table 2)

图2可见:①有4种成分在白木中含量最高,人工沉香次之,天然沉香中含量最低,尤其是1号苯甲醛和10号苄基丙酮。高晓霞等[5]报道,当镰刀菌诱导沉香形成时,随着诱香时间的增加,苄基丙酮的含量呈下降趋势。戚树源等[13]报道苄基丙酮可能参与沉香色原酮类化合物B环的生物合成。这4种成分均为醛类和酮类,提示它们可能为沉香形成过程中的前体或中间体化合物。②人工沉香和天然沉香共有7种成分,在白木中未检出。其中,4-(4-甲氧基苯基)-2-丁酮(15号)、Platambin(33号)、1,5-二甲基-3-羟基-8-(1-甲基-2-羟乙基)-[4.4.0]-双环-5-十二烯(36号)在人工沉香中的含量高于天然沉香,尤其是36号;另外4种成分——α-檀香醇(25号)、桉叶油醇(26号)、沉香螺旋醇(27号)和(2,3-二甲苯基)-(环己基)-甲醇(30号)在天然沉香中的含量高于人工沉香。α-檀香醇与沉香螺旋醇是沉香的主要特征性成分,在相关沉香成分研究中均有报道[2,14-16]。③天然沉香独有7种成分,其中白木香醛(38号)的含量最高,与文献报道[2,14,16]结果一致。这些成分未在人工沉香中出现,可能与人工沉香结香时间较短、香气成分积累不够有关。白木香醛作为沉香的主要成分,仅在天然沉香中可见,且含量较高,提示可将白木香醛作为评价沉香香气成分的指标。

天然沉香、人工沉香中出现的共有或独有成分大多属于酚醇类、酮类和萘类化合物。酚醇类成分具有似花香的气味,可能是由脂肪酸二级氢过氧化物分解产生的[17];萘类化合物具有特殊的气味;酮类,如4-(4-甲氧基苯基)-2-丁酮,别名茴香丙酮,具鲜花和水果香气[18]。两者化学成分的差异直接导致天然沉香和人工沉香香气的差别,是沉香感官评价的基础。

4 讨论

药材的粉碎粒度对其挥发性成分总离子流的丰度具有显著影响[19]。笔者在本实验中考察了40目与80目两种粉末粒度,结果表明,总离子流丰度随目数的增加而增大,峰数也相应增加,这可能与粉末越细受热越充分有关。

市售沉香电子香薰炉加热温度一般130~200 ℃,笔者在本实验考察了100,150和180 ℃顶空加热温度对分析结果的影响。结果表明,100 ℃顶空加热的沉香粉末总离子流丰度较低,检出率和检出准确度均较低。随着顶空加热温度的升高,峰数及检出率均相应增大。沉香实际香薰温度均较高,因此笔者在本实验采用180 ℃作为顶空加热的温度。苗成林等[20]曾以动态顶空进样-气质联用法分析国产沉香的化学成分,其对成分的提取是在室温下的吸附捕集,无法充分体现沉香的香气成分,且样品量大(10 g)。笔者在本实验选择的方法能从少量的沉香样品(10 mg)中有效提取香气成分,更为经济实用,可行。

将沉香粉末直接进行加热会在瓶底出现不同程度的粘附和结块现象,无法获得重复性良好的色谱图。参考中药制剂分析中蜜丸添加分散剂的原理,笔者在实验中采用差热分析标准物——Al2O3粉末作为分散剂。Al2O3的熔点、沸点分别为2 045与2 980 ℃,理化性质稳定。作为分散剂,大大减少粉末在加热时的粘附和结块现象,同时Al2O3具有氧化性,有助于沉香加热过程的氧化反应。笔者考察Al2O3的加入量,分别在同一批号样品粉末中加入相当于样品量1倍量与2倍量的Al2O3,各平行分析5份。加入1倍量Al2O3的相似度结果为0.971~0.989,加入2倍量Al2O3的则为0.997~0.999,因此笔者选择加入2倍量Al2O3作为分散剂。

通过比较白木、人工沉香和天然沉香香气成分的差异可见,沉香具有一些特征的香气成分,且人工沉香与天然沉香存在较大差异,这可能与结香时间长短有关。现阶段,人工沉香已成市售沉香的主要来源,但由于诱导结香方法的不同和结香时间的区别,人工沉香的品质差异较大,通过对其香气成分的研究,有助于评价人工沉香的品质。本法中沉香用量少,且不经任何化学处理,保留了沉香真实的香气组成,为沉香的品质评价提供了快速、简便、有效的新方法。

The authors have declared that no competing interests exist.

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Agarwood is a resinous material formed in wounded Aquilaria sinensis in China, which is widely used as an effective traditional Chinese medicine (TCM). This study is aimed to use gas chromatography-mass spectrometry combined with chemometric methods to create reliable criteria for accurate identification of natural agarwood and artificial agarwood, as well as for quality evaluation of artificial agarwood. Natural agarwood and artificial agarwood (stimulated by formic acid or formic acid plus fungal inoculation) were used as standards and controls for the gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and multivariate analysis. The identification criteria developed were applied to commercial agarwood. A reliable criteria including correlation coefficient of GC-MS fingerprint of natural agarwood and 22 markers of metabolism in natural and artificial agarwood was constructed. Compared with chemically stimulated agarwood (formic acid) and in terms of the 22 markers, artificial agarwood obtained by formic acid stimulation and fungal inoculation were much closer to natural agarwood. The study demonstrates that the chemical components of artificial agarwood obtained by comprehensive stimulated method (formic acid plus fungal inoculation) are much closer to the natural agarwood than those obtained by chemically stimulated method (formic acid), as times goes by. A reliable criteria containing correlation coefficient of GC-MS fingerprint of natural agarwood and 22 metabolism markers can be used to evaluate the qualify of the agarwood. As an application case, three samples were identified as natural agarwood from the 25 commercial agarwood by using the evaluation method. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.
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