侯思潤, 黃曉蘭, 馬艷芳, 黃 芳, 林曉珊, 馬葉芬,朱志鑫, 羅輝泰, 吳惠勤

(廣東省測試分析研究所, 廣東省化學(xué)危害應(yīng)急檢測技術(shù)重點實驗室, 廣東 廣州 510070)

海南黃花梨(dalbergia odorifera)學(xué)名為降香黃檀[1,2],原產(chǎn)地中國海南島吊羅山,為國家二級保護植物[3],是一種名貴紅木[4,5],在觀賞、藥用和家具制造中具有重要地位[6]。越南黃花梨(dalbergia spp)為黃檀屬中的一個樹種[7],在90年代末才出現(xiàn)在國內(nèi)紅木市場,其外觀與海南黃花梨木相近[8],價格卻只有海南黃花梨木的1/20,因此部分不法商家據(jù)此造假牟取暴利,嚴(yán)重?fù)p害消費者利益。故建立一種鑒別區(qū)分兩種黃花梨木的方法十分重要。

目前紅木品種的鑒別方法主要包括傳統(tǒng)識別法、數(shù)字圖像法、基因測序法和化學(xué)分析法。傳統(tǒng)識別法[9,10]主要靠肉眼和放大鏡觀察紅木的表觀特征,并在光學(xué)顯微鏡下觀察各類組織與細(xì)胞的形態(tài)與排列,該法過于依賴經(jīng)驗,常出現(xiàn)誤判現(xiàn)象;數(shù)字圖像法[11-13]是通過紅木的解剖圖與數(shù)據(jù)庫進行比對,再通過計算機自動識別樹種,但制作紅木的斷面切片需要破壞家具整體結(jié)構(gòu),且必須與大量數(shù)據(jù)逐個匹配驗證,耗時較長;基因測序法[14]是近年來出現(xiàn)的樹種識別新方法,通過DNA提取、擴增、純化、測序和與數(shù)據(jù)庫比對，對不同樹種進行鑒別?；瘜W(xué)分析法主要有氣相色譜法(GC)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)。李艷艷等[15]通過乙醇提取紅木樣本,濃縮后采用GC測定,通過指紋圖譜的主成分分析(PCA)投影法,考察紅木的樹種。石江濤等[16]通過正己烷-乙醇(1∶1, v/v)提取紅木樣本中的揮發(fā)油,并通過對總離子流色譜圖的比較和質(zhì)譜鑒定進而區(qū)分同屬不同種的木材品種。楊柳等[17]采用頂空-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法,并通過海南黃花梨木與越南黃花梨木中脂溶性成分的含量差異,鑒別出兩種黃花梨木。然而以上方法均存在一定局限性,如所需樣品量大、取樣時易損壞家具、提取時間長、消耗大量人力、穩(wěn)定性差的成分在提取過程中化學(xué)結(jié)構(gòu)易發(fā)生轉(zhuǎn)變等。因此亟須建立一種無損、快速、科學(xué)、準(zhǔn)確的新方法,以解決海南黃花梨木與越南黃花梨木的鑒別難題。

固相微萃取(SPME)是近年來被廣泛應(yīng)用的一種新型無溶劑萃取技術(shù),集采樣、萃取、濃縮、進樣一體化,適用于揮發(fā)性成分的分析,已應(yīng)用于食品[18-20]、藥品[21,22]的檢測中。吳惠勤等[21]通過SPME富集沉香中的揮發(fā)性成分,鑒定并發(fā)現(xiàn)其特征成分,用于沉香的真?zhèn)舞b別;張靜斐等[22]通過對沉香中6種特征成分含量的比較,建立了4種不同產(chǎn)地天然沉香品質(zhì)的評價體系。

本文采用SPME方法富集黃花梨木中的揮發(fā)性成分,通過色譜分離和質(zhì)譜分析,鑒定出20種揮發(fā)性成分,發(fā)現(xiàn)了區(qū)別海南黃花梨木與越南黃花梨木特征成分相對含量的差異。本方法所需樣品量少,操作簡便快速,在家具、工藝品及原木等的鑒別中有廣泛的應(yīng)用前景。

1 實驗部分

1.1 儀器、試劑與材料

7890B GC/5977A MSD氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Agilent公司); AB-FFAP極性毛細(xì)管氣相色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm,加拿大Abel公司); NACC-1固相微萃取頭(廣東省測試分析研究所自主研發(fā))。

海南黃花梨木樣品A～E和越南黃花梨木樣品F～J均取材于黃花梨木家具或工藝品,由紅木博物館和相關(guān)科研機構(gòu)提供。

1.2 固相微萃取

用電鉆從黃花梨木家具樣品不顯眼位置鉆取0.05～0.10 g粉末,裝入20 mL帶有聚四氟乙烯密封塞的頂空瓶中,密封;將固相微萃取裝置穿過密封塞,插入頂空瓶中,推出萃取頭(萃取頭距樣品表面約1 cm),于80 ℃加熱萃取20 min;取出固相微萃取頭,迅速插入氣相色譜進樣口中,于250 ℃解吸10 min,待GC-MS測定。

1.3 GC-MS條件

色譜柱:AB-FFAP極性毛細(xì)管氣相色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);進樣口溫度:250 ℃;載氣:氦氣(99.999%);柱流量:0.7 mL/min,恒流;不分流進樣;吹掃流量:20 mL/min;吹掃時間:0.25 min;程序升溫條件:初始溫度50 ℃,以8 ℃/min升溫至80 ℃,再以12 ℃/min升溫至240 ℃,保持12 min;運行時間:29.08 min。

離子源:EI源;離子源溫度:230 ℃;四極桿溫度:150 ℃;連接口溫度:280 ℃;電子能量:70 eV;電子倍增器電壓:在自動調(diào)諧基礎(chǔ)上加200 V;掃描方式:全掃描;掃描范圍:m/z33～450;閾值:50 counts。

黃花梨木樣品中揮發(fā)性成分的信息見表1。

表 1 黃花梨木樣品的揮發(fā)性成分信息

-: CAS No. was not acquired.

2 結(jié)果與討論

2.1 固相微萃取條件的優(yōu)化

2.1.1萃取溫度的選擇

實驗考察了不同萃取溫度(50、60、70、80和90 ℃)對海南黃花梨木中5種主要成分峰面積的影響(見圖1a)。當(dāng)萃取溫度為50～80 ℃時,5種主要成分的峰面積隨萃取溫度的升高逐漸增加,當(dāng)80 ℃時,主要成分的色譜峰面積達到最大;當(dāng)萃取溫度為90 ℃時,部分主要成分的峰面積呈下降趨勢,說明過高溫度會導(dǎo)致其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此最終確定80 ℃為最佳萃取溫度。

圖 1 (a)萃取溫度、(b)萃取時間和(c)解吸附時間對海南黃花梨木中5種主要成分峰面積的影響Fig. 1 Effects of (a) extraction temperature, (b)extraction time and (c) desorption time on the peak areas of the five main components in dalbergia odorifera samples 1. 2-(1,1-dimethylethyl)-5-heptyl-5-methyl-1,3-dioxolan-4-one; 2. 2,6,10-trimethyl-7,10-epoxy-2,11-dodecadien-6-ol; 3. nerolidol; 4. 2-methylbutylidene-cyclopentane; 5. 2-(5-methyl-furan-2-yl)-propionaldehyde.

2.1.2萃取時間的選擇

實驗考察了不同萃取時間(5、10、15、20和25 min)對海南黃花梨木中5種主要成分峰面積的影響(見圖1b)。當(dāng)萃取時間由5 min增加至20 min時,5種主要成分的峰面積逐漸增加;當(dāng)萃取時間由20 min增加至25 min時,主要成分的響應(yīng)強度無明顯變化,因此最終確定20 min為最佳萃取時間。

2.1.3解吸附時間的選擇

實驗考察了不同解吸附時間(5、10、15、20和25 min)對海南黃花梨木中5種主要成分峰面積的影響(見圖1c)。當(dāng)解吸附時間由5 min增加到10 min時,主要成分的色譜峰面積略有增大;繼續(xù)增加解吸附時間,主要成分的色譜峰面積變化不大,因此最終確定10 min為最佳解吸附時間。

2.2 色譜柱的選擇

植物揮發(fā)油的測定通常選用非極性[23,24]或弱極性[25-28]毛細(xì)管氣相色譜柱進行分離。因此本實驗先選用AB-5MS弱極性毛細(xì)管氣相色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)對其中5種主要成分進行分離,但分離效果較差,部分色譜峰重疊;隨后采用OV-1非極性毛細(xì)管氣相色譜柱(15 m×0.20 mm×0.25 μm),依然無法改善分離效果;最后采用AB-FFAP極性毛細(xì)管氣相色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)(見圖2), 5種主要成分的分離度良好,色譜峰能夠?qū)崿F(xiàn)基線分離,且峰形良好。因此實驗最終選擇AB-FFAP色譜柱。

圖 2 采用AB-FFAP色譜柱時海南黃花梨木中5種主要成分的總離子流色譜圖Fig. 2 Total ion chromatogram of the five main components in dalbergia odorifera using AB-FFAP column Peaks 1-5 were the same as that in Fig. 1.

2.3 黃花梨木的揮發(fā)性成分

對海南黃花梨木樣品A～E和越南黃花梨木樣品F～J進行分析,其中典型的海南黃花梨木和越南黃花梨木樣品的總離子流色譜圖見圖3。對所有色譜峰對應(yīng)的質(zhì)譜圖進行人工解析及計算機譜庫檢索,確定出了其中20種揮發(fā)性成分,用面積歸一化法計算其相對含量,結(jié)果見表2。

由表2可以看出,同種黃花梨木樣品中主要成分的相對含量較為相近,二者的主要成分有5種,分別為:2-(1,1-二甲基乙基)-5-庚基-5-甲基-1,3-二氧戊環(huán)-4-酮、2,6,10-三甲基-7,10-環(huán)氧-2,11-十二碳二烯-6-醇、橙花叔醇、2-甲基亞丁基-環(huán)戊烷和2-(5-甲基-2-呋喃基)丙醛,占總量的95.8%以上。除以上5種主要成分外,樣品均含有多種微量成分,包括烷烴、烯烴、芳香烴、醇、醛、酸、酯、酚、胺等,相對含量為0.7%～4.2%。

圖 3 (a)海南黃花梨木和(b)越南黃花梨木樣品的總離子流色譜圖Fig. 3 Total ion chromatograms of (a) dalbergia odorifera and (b) dalbergia spp samples

2.4 海南黃花梨木與越南黃花梨木的鑒別

通過分析和對比海南黃花梨木與越南黃花梨木中20種揮發(fā)性成分相對含量的差異,可以看出,其中兩組共4種揮發(fā)性成分(2-(1,1-二甲基乙基)-5-庚基-5-甲基-1,3-二氧戊環(huán)-4-酮和2,6,10-三甲基-7,10-環(huán)氧-2,11-十二碳二烯-6-醇、2-甲基亞丁基-環(huán)戊烷和2-(5-甲基-2-呋喃基)丙醛)為海南黃花梨木與越南黃花梨木共同含有、相對含量較高且具有規(guī)律性的化合物,最終確定這4種揮發(fā)性成分為黃花梨木的特征成分。

海南黃花梨木中,2,6,10-三甲基-7,10-環(huán)氧-2,11-十二碳二烯-6-醇的相對含量大于2-(1,1-二甲基乙基)-5-庚基-5-甲基-1,3-二氧戊環(huán)-4-酮;2-甲基亞丁基-環(huán)戊烷的相對含量均大于2-(5-甲基-2-呋喃基)丙醛。越南黃花梨木中特征成分的相對含量規(guī)律則相反。

表 2 黃花梨木樣品中20種揮發(fā)性成分的相對含量

ND: not detected.

3 結(jié)論

本文建立了固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜鑒定海南黃花梨木與越南黃花梨木的方法。該方法樣品用量小,不損壞家具的結(jié)構(gòu),適用于鑒別家具及工藝品,解決了海南黃花梨木與越南黃花梨木樹種鑒別的難題,從而為打擊以越南黃花梨木冒充海南黃花梨木的不法行為提供了科學(xué)的檢測方法。

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