曹 錳，劉穎婷，袁作程，汪舟鵬，吳 娜

(1.南昌工程學(xué)院 理學(xué)院，江西 南昌 330099；2.金溪南工檢測(cè)科技有限公司，江西 撫州 344000)

土沉香即沉香樹、沉水香木、女兒香、白木香，是一種熱帶及亞熱帶常綠喬木，屬國家二級(jí)保護(hù)植物，為我國特有的珍貴藥用植物[1-2]。白木香主要分布于廣東、海南、廣西、福建等地。沉香為白木香含樹脂的木材，是健康的白木香樹受到自然因素(雷劈、火燒、微生物入侵等)或人為因素(砍傷、打洞、接菌等)的作用而逐漸形成的[3-5]，該過程也稱結(jié)香。中醫(yī)認(rèn)為：沉香是一味非常珍貴的藥材，性微溫，味辛、苦，歸脾經(jīng)、胃經(jīng)以及腎經(jīng)，有行氣止痛、溫中止嘔、納氣平喘的功效，可以治療寒凝氣滯導(dǎo)致的胸腹脹痛、脾胃虛寒導(dǎo)致的脘腹冷痛等[6-8]。沉香既是名貴藥材，又是高級(jí)的天然香料，被稱為眾香之首，極具文化收藏價(jià)值。沉香精油是從沉香中提取的揮發(fā)性油狀物，其主要提取方法包括溶劑冷浸法、水蒸氣蒸餾法、超臨界萃取法等[9-10]。沉香精油的化學(xué)組成與結(jié)香方法、提取條件等因素有關(guān)，一般認(rèn)為色酮類化合物含量高的精油品質(zhì)較好[11]。一般情況下，工廠提取沉香精油采用水蒸氣蒸餾的方法。較之于實(shí)驗(yàn)室，工廠生產(chǎn)的沉香精油明顯不同：一是原材料的結(jié)香方法多樣且混雜；二是加熱蒸餾提取的時(shí)間較長(24 h左右)。因此，工廠生產(chǎn)的沉香精油組分與實(shí)驗(yàn)室提取的沉香精油稍有不同。

對(duì)于多組分的復(fù)雜未知物，GC-MS分析技術(shù)較為方便高效。目前，GC-MS技術(shù)已經(jīng)廣泛用于各類沉香精油的組分研究[12-13]，但主要集中于實(shí)驗(yàn)室提取的精油組分分析，對(duì)于工廠生產(chǎn)的沉香精油樣品的分析則較少。影響GC-MS分析效果的最主要因素是毛細(xì)管柱及程序升溫條件，理想的分析方法需要在較短時(shí)間內(nèi)區(qū)分更多的組分。本文嘗試通過對(duì)一種來至于海南某工廠生產(chǎn)的沉香精油的系統(tǒng)分析，探究出一種較為高效的沉香精油樣品分析的柱色譜條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)材料：實(shí)驗(yàn)用的沉香精油產(chǎn)自海南某工廠，多種結(jié)香方法的原料混雜使用，精油經(jīng)過水蒸氣蒸餾提取，一次投料約1000 kg，提取時(shí)長24 h，精油出油率0.05%～0.06%。色譜純甲醇(德國默克公司)。

實(shí)驗(yàn)儀器：氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(安捷倫7890B-5977)，色譜柱型號(hào)為安捷倫HP-5MS(30m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣為高純氦(99.999%)。

樣品配置：0.2 μL精油溶解于2 mL色譜純甲醇；進(jìn)樣條件：進(jìn)樣量1.0 μL，分流比20∶1，進(jìn)樣口溫度255℃。

色譜條件：恒定流量1.0 mL/min，程序升溫(見結(jié)果與討論部分)。

質(zhì)譜條件：四級(jí)桿溫度 150 ℃，離子源溫度 250 ℃，電離方式 EI 電離，電子能量 70 eV，掃描范圍(50～600)m·z-1，溶劑延遲時(shí)間 5 min；SCAN 掃描。

分析報(bào)告設(shè)置：以峰開端和結(jié)束時(shí)的質(zhì)譜圖為當(dāng)前峰的背景質(zhì)譜圖；最小積分峰面積占比為0.1%；質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫分析NIST17。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析方法研究

首先，參考現(xiàn)有文獻(xiàn)中沉香精油的檢測(cè)方法[5]，設(shè)計(jì)了4種柱色譜分析的升溫程序，分表標(biāo)記為方法1～4，進(jìn)樣口溫度均為255 ℃，方法1：程序升溫為，起始柱溫 50 ℃，以5 ℃/min的速率升至 280 ℃，保持 5 min；方法2：起始柱溫 50 ℃，以 10 ℃/min升至 125 ℃，以 2 ℃/min升至 170 ℃，以 5 ℃/min升至 280 ℃，保持 5 min；方法3：起始柱溫 50 ℃，以 10 ℃/min升至 125 ℃，以 5 ℃/min升至 170 ℃，以 2 ℃/min升至 210 ℃，以 5 ℃/min升至 280℃，保持 5 min；方法4：起始柱溫 50℃，以 10℃/min升至 125 ℃，以 5 ℃/min升至 210℃，以 2℃/min升至 250℃，以 5℃/min升至 280 ℃，保持 5 min。方法1采用了最簡單的勻速升溫程序，其余升溫程序均采取分段梯度升溫，最慢的升溫速率為2℃/min。各升溫程序的時(shí)間-溫度曲線如圖1所示。

圖1 色譜柱溫度程序(時(shí)間-溫度)曲線

四種柱升溫程序?qū)?yīng)的測(cè)試結(jié)果如圖2所示，根據(jù)色譜圖對(duì)一段時(shí)間內(nèi)出峰的個(gè)數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。從譜圖可以看出，沉香樣品的組成非常復(fù)雜，峰面積比大于0.1%的組分多達(dá)上百個(gè)。方法1～4對(duì)沉香樣品的組分均不能很好的分離，部分方法中每兩分鐘內(nèi)出峰數(shù)高達(dá)19個(gè)(方法3，保留時(shí)間19.0～21.0min)。但是從譜圖可以看出，樣品中含量較高的組分大多集中在保留時(shí)間16.0～30.0min內(nèi)。方法1中的峰數(shù)密集區(qū)位于21.5～29.0min之間，跨度大約7.5min；方法2中的峰數(shù)密集區(qū)位于17.5～31.5min之間，跨度大約14min；方法3中的峰數(shù)密集區(qū)位于16.2～24.5min之間，跨度大約8.3min；方法4中的峰數(shù)密集區(qū)位于16.2～23.8min之間，跨度大約7.6min。綜合譜圖與峰數(shù)可以明顯看出，方法2是四種方法中分離效果最好的，即使在峰最密集區(qū)間，其每兩分鐘內(nèi)出峰數(shù)僅為8個(gè)。因此，在第二階段的柱色譜條件探索過程中，主要以方法2的條件為參考。通過對(duì)比色譜柱溫度程序(時(shí)間-溫度)曲線可以看出，柱溫在145℃～170℃之間時(shí)樣品出峰最密集，該溫度區(qū)域可能與精油主要成分的沸點(diǎn)相匹配。

圖2 總離子流色譜圖(5～45min)

圖3 出峰時(shí)間5～45min內(nèi)每兩分鐘內(nèi)的峰數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(方法1～4)

本文針對(duì)145℃～170℃之間的升溫程序，進(jìn)行了細(xì)致研究與分析，設(shè)計(jì)了4種新的程序升溫方法，分別記為方法5～8(見圖4)。進(jìn)樣口溫度均為 255 ℃，方法5：起始柱溫 50 ℃，以 10 ℃·min-1升至 140℃，以 1 ℃·min-1升至 200℃，以 5℃·min-1升至 280 ℃，保持 5 min；方法6：起始柱溫 50 ℃，以 10 ℃·min-1升至 140℃，以 0.5℃·min-1升至 170℃，以 10℃·min-1升至 280 ℃，保持 5 min；方法7：起始柱溫 50 ℃，以15℃·min-1升至 140℃，保持1min，以 0.25℃·min-1升至 155℃，保持1min，以 15℃·min-1升至 280 ℃，保持 2 min；方法8：起始柱溫 50 ℃，以15℃·min-1升至 140℃，保持1min，以 0.25℃·min-1升至 141℃，保持5min，以 0.25℃·min-1升至 145℃，保持5min，以 0.5℃·min-1升至 160℃，保持5min，以 20℃·min-1升至 280 ℃，保持 2 min。

圖4 方法5～8對(duì)應(yīng)的總離子流色譜圖

圖5 出峰時(shí)間5min-45min內(nèi)每兩分鐘內(nèi)的峰數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(方法5-8)

根據(jù)色譜圖對(duì)一段時(shí)間內(nèi)出峰的個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5所示。從譜圖統(tǒng)計(jì)可以看出，方法5～8的分離效果普遍較上一階段好，出峰時(shí)間更加分散一些，保留時(shí)間5～35min內(nèi)均有峰分布。其中方法5的出峰較為密集，每兩分鐘內(nèi)出峰數(shù)最多處達(dá)到13個(gè)。相比之下，方法8的分離效果最好，各組分在保留時(shí)間7～41min內(nèi)均勻分布，每兩分鐘內(nèi)出峰數(shù)最多處也只有9個(gè)。

2.2 分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

對(duì)方法8的總離子流色譜圖經(jīng)過質(zhì)譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及NIST 2017標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫對(duì)比，并用峰面積歸一化法進(jìn)行定量分析，計(jì)算各組分的相對(duì)含量。分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表1所示。

從表1可知，市售沉香精油樣品中通過質(zhì)譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索匹配的成分有57個(gè)，主要成分為含15～16個(gè)碳原子的化合物，大部分組分均為分子式為C15H24，C15H24O，C15H22O的同分異構(gòu)體。單組分含量最高的是沉香螺醇(15.1%)。而表現(xiàn)沉香精油質(zhì)量的關(guān)鍵性色酮類化合物(出峰時(shí)間-分子式：15.24 min-C15H22O；15.87 min-C15H22O；16.92 min-C14H22O；22.35min-C13H18O；22.72 min-C15H22O；23.02 min-C15H22O；25.96 min-C15H22O；31.6 min-C15H22O)一共有8種，總含量約為24.2%，較文獻(xiàn)中火鉆法結(jié)香沉香精油的色酮類化合物含量(29.45%)低[11]。其余化合物為倍半萜(醇、醛、酯)類和極少量的含芳環(huán)的化合物。

3 結(jié)論

通過氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)市售沉香精油樣品進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了較為優(yōu)化的柱程序升溫條件。通過對(duì)精油樣品的成分分析，共鑒定出57個(gè)化合物，其中單組分含量最高的化合物是沉香螺醇(15.1%)，色酮類化合物有8個(gè)，總含量為24.2%。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)沉香精油的分析、研究與開發(fā)利用具有一定的參考價(jià)值。

表1 沉香精油化學(xué)組成及其相對(duì)含量(方法8)

續(xù)表1