楓香脂摻雜辨?zhèn)味嘀笜?biāo)分析檢驗方法

沈徐標(biāo)， 陳朱輝， 曾 韜

(南京林業(yè)大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 南京 210037)

沈徐標(biāo)， 陳朱輝， 曾 韜*

(南京林業(yè)大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 南京 210037)

摘要：為了更準(zhǔn)確鑒別楓香脂(楓脂)原料的摻雜情況，在不同產(chǎn)地的純凈楓脂中加入淀粉和松脂模擬摻雜楓脂，分析摻雜前后楓脂的理化性質(zhì)和楓脂精油主要成分含量的變化，以建立一種楓香脂摻雜辨?zhèn)味嘀笜?biāo)分析的檢驗方法。結(jié)果表明：摻入淀粉前，楓脂無碘顯色反應(yīng)，摻入淀粉后，碘顯色反應(yīng)明顯；按照不同比例摻入松脂后，酸值、皂化值、紫外吸收峰數(shù)和峰值以及高效液相圖譜均呈現(xiàn)易于鑒別、變化靈敏的特征值；且楓脂精油α-蒎烯、 β-蒎烯和β-石竹烯的含量變化明顯。以此方法的一個或幾個指標(biāo)的結(jié)合，可更靈敏準(zhǔn)確地進行楓香脂原料的摻雜辨?zhèn)巍?/p>

關(guān)鍵詞：楓香脂原料；摻雜辨?zhèn)?；多指?biāo)；分析檢驗方法

楓香(LiquidambarformosanaHance)為金縷梅科楓香屬植物，是亞熱帶地區(qū)優(yōu)良速生樹種，資源豐富[1]。楓香樹干受到昆蟲或人為創(chuàng)傷后，能夠分泌楓香脂(簡稱楓脂)。楓脂是我國優(yōu)良的傳統(tǒng)中藥材及天然香料[2-4]，經(jīng)水蒸氣或惰性氣體蒸餾后，可得到固體楓香樹脂和液體楓脂精油，兩者都是新型天然藥化及化工原材料，在藥品、食品、工業(yè)助劑等方面具有良好的應(yīng)用前景[5-7]。目前，高質(zhì)量楓脂在國內(nèi)外市場的需求越來越大，常常供不應(yīng)求，使得一些不良商販為謀求不當(dāng)利益，在楓脂中摻入松脂和淀粉，致使楓脂加工及應(yīng)用企業(yè)得不到純凈的楓脂原料，對生產(chǎn)和科研造成了嚴(yán)重的影響。楊兵云等[8]向干燥的楓脂中摻入松香，從火試，醋酸銅顯色及紫外吸收光譜等3個方面進行了研究，其中火試以“有無濃煙，是否有松香氣味”作為鑒別指標(biāo)，其科學(xué)性不足，醋酸銅顯色和紫外吸收光譜的系統(tǒng)分析不足，該法的實際應(yīng)用性不強。本研究從廣西百色、桂林、全州、福建順昌和貴州惠水5個產(chǎn)地采得楓脂試樣，在對純天然及摻雜淀粉、松脂的楓脂試樣進行大量的物理及化學(xué)分析試驗的基礎(chǔ)上，進行了楓脂摻雜辨?zhèn)窝芯?，以試樣的特征顯色反應(yīng)、酸值、皂化值、紫外吸收峰數(shù)和峰值、精油主要成分含量和高效液相指紋圖譜等為檢驗指標(biāo)，以期建立行之有效的多指標(biāo)分析檢驗方法，為楓脂原料質(zhì)量評價和辨?zhèn)畏治鎏峁z驗依據(jù)和方法。

1材料、儀器與方法

1.1試驗材料

楓脂，取自廣西百色、桂林、全州，以及福建順昌和貴州惠水5地，以“V”字形下降法割溝化學(xué)藥劑采集方法采集[9-11]；松脂，購自云南省雙柏縣，經(jīng)曾韜教授鑒定為云南松樹的分泌物。松脂的酸值為144.5 mg/g，皂化值為154.9 mg/g，UV吸收峰位置為250.4、242.2和208.8 nm，參照文獻[7]，松脂經(jīng)水蒸氣蒸餾獲得的松節(jié)油中，α-蒎烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73.3 %，β-蒎烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.5 %，而未檢出β-石竹烯。

1.2試劑與儀器

無水乙醇、95 %乙醇、乙酸乙酯、丙三醇、氫氧化鉀、可溶性淀粉、碘、碘化鉀和酚酞指示劑，均為分析純。

UV-2450型紫外可見分光光度計(UV)，日本島津公司；GC-7890A型氣相色譜儀(GC)，含氫火焰離子檢測器(FID)，安捷倫公司；1200 Infinity Series型高效液相色譜儀(HPLC)，安捷倫公司。

1.3不同摻雜楓脂樣品的制備

1.3.1純天然楓脂試樣取5個不同產(chǎn)地的楓脂各5 g，置于5個25 mL刻度管中，分別加入10 mL松節(jié)油和5 mL蒸餾水，將刻度管置于80 ℃水浴中3～5 min，搖動使其完全溶解，靜置冷卻至室溫，作為Ⅰ組檢驗試樣。

1.3.2摻雜淀粉楓脂試樣取5個不同產(chǎn)地的楓脂各5 g，置于5個25 mL刻度管中，分別加入0.1 g淀粉、10 mL松節(jié)油和5 mL蒸餾水，將刻度管置于80 ℃水浴中3～5 min，搖動使其完全溶解，靜置冷卻至室溫，作為Ⅱ組檢驗試樣。

1.3.3摻雜松脂楓脂試樣分別向5個不同產(chǎn)地的楓脂中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為0、10 %、20 %、30 %、40 %和50 %的松脂，得到混合脂，作為Ⅲ組檢驗試樣。

1.4摻雜楓脂的鑒別

1.4.1楓脂中摻入淀粉的鑒別用刻度滴管吸取0.3 %碘-碘化鉀溶液0.5 mL，分別加入到Ⅰ組和Ⅱ組檢驗試樣中，搖勻后靜止3～5 min，觀察水相顏色變化。

1.4.2楓脂中摻入松脂的鑒別

1.4.2.1酸值分析取5個產(chǎn)地混合脂2～3 g，分別加入25 mL無水乙醇和25 mL乙酸乙酯，用玻璃棒攪拌，完全溶解后按照GB/T 8146—2003方法測定Ⅲ組檢驗試樣酸值[12]。

1.4.2.2皂化值分析取5個產(chǎn)地混合脂2～3 g置于三口燒瓶內(nèi)，加入氫氧化鉀乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液15 mL溶解，加熱回流30 min，再用30 mL無水乙醇沖洗冷凝管的內(nèi)壁及其上口玻璃塞的下部，所得溶液按照GB/T 8021—2003方法測定Ⅲ組檢驗試樣皂化值[13]。

1.4.2.3UV吸收光譜分析?、蠼M中百色的檢驗試樣各170～300 mg，分別加入200 mL無水乙醇，用玻璃棒攪拌，浸泡10 min，使其大部分溶解。取上述溶液各3 mL，分別加入27 mL無水乙醇，純楓脂溶液制成質(zhì)量濃度為0.05～0.10 g/L的溶液試樣，摻入松脂后的溶液制成質(zhì)量濃度為0.10～0.20 g/L的溶液試樣，空白溶液試樣為無水乙醇溶液。分別在200～500 nm下掃描測定UV吸收峰位值。

1.4.2.4精油成分分析取Ⅲ組檢驗試樣約200 g，參照文獻[7]通過水蒸氣蒸餾分離得到混合脂精油。采用GC分析混合精油成分。

1.4.2.5HPLC圖譜?、蠼M檢驗試樣加入無水乙醇制成質(zhì)量濃度為0.10 g/L的溶液試樣，用玻璃棒攪拌，浸泡10 min，使其大部分溶解，經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后進行HPLC分析。

1.5分析表征

GC分析條件：采用DB-1(0.25 mm×30 m×0.25 μm)的色譜柱；氫火焰離子檢測器(FID)；汽化室和檢測器溫度為230 ℃；以5 ℃/min的升溫速率從50 ℃升至270 ℃。

HPLC分析條件：Eclipse XDB-C18色譜柱(150 mm×4.6 mm×5 μm)；流動相為甲醇/水(體積比95∶5)；流速0.4 mL/min；柱溫30 ℃；檢測波長241 nm；進樣量5 μL。

2結(jié)果與分析

2.1原料分析

純天然楓脂及其產(chǎn)品的理化性質(zhì)和楓脂精油主要成分含量見表1，HPLC圖譜見圖1。

表 1　不同產(chǎn)地楓脂試樣的理化性質(zhì)及精油主要成分

a.廣西百色Guangxi Baise；b.廣西全州Guangxi Quanzhou；c.廣西桂林Guangxi Guilin；d.福建順昌Fujian Shunchang；e.貴州惠水Guizhou Huishui

圖 1各地產(chǎn)楓脂的HPLC圖譜

Fig. 1HPLC of pure Chinese sweetgum

oleoresin from different regions

由圖1可看出， 5個產(chǎn)地楓脂的HPLC保留時間分別為：廣西百色2.794、3.895、6.300和10.287 min；廣西全州2.783、3.903、6.223和10.192 min；廣西桂林3.897、6.220和10.093 min；福建順昌2.756、3.898、6.219和10.048 min；貴州惠水2.789、3.900、6.224和10.063 min。

2.2摻入淀粉后的楓脂鑒別

實驗觀察到Ⅰ組5個被檢驗試樣顏色均未發(fā)生改變，Ⅱ組5個檢驗試樣顏色均變?yōu)樗{色。檢驗試樣的顏色若未發(fā)生變化，則判定楓脂樣品中沒有淀粉類摻雜物，檢驗試樣的顏色若發(fā)生變化，則判定楓脂樣品中存在淀粉類摻雜物，尤其是水溶性淀粉。Ⅱ組5個檢驗試樣均參入了淀粉物質(zhì)，為不合格楓脂原料。

2.3摻入松脂后的楓脂鑒別

2.3.1酸值分析摻入不同比例松脂后的混合脂酸值分析見表2。由表2可知，5個產(chǎn)地的楓脂在未摻入松脂時，其酸值均不超過50 mg/g，其中，廣西全州和貴州惠水2個試樣的酸值較高是由于原料存放時間稍長，含油量降低的緣故。摻入松脂后，混合脂的酸值隨即升高，松脂摻入量越多，混合脂的酸值越高。因此，結(jié)合松脂的數(shù)據(jù)，認(rèn)為楓脂的酸值高于50 mg/g時，即有可能摻入了松脂。

表 2　混合脂酸值

2.3.2皂化值分析摻入不同比例松脂后的混合脂皂化值分析結(jié)果，如表3所示。

表 3　混合脂皂化值

從上表可以看出，5個產(chǎn)地的楓脂摻入松脂后，得到的混合脂的皂化值隨著松脂摻入量的增加而增加，且變化明顯。因此，結(jié)合松脂的數(shù)據(jù)，認(rèn)為皂化值高于110 mg/g的原料楓脂有可能摻雜了松脂。

松脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)mass fraction of oleoresin：a.0；b.10%；c.20%；d. 30%；e.40%；f.50%圖 2　楓脂與混合脂的UV光譜圖Fig. 2　UV spectra of pure and mixed Chinese sweetgum oleoresin

2.3.3UV吸收光譜由表1可知， 5個產(chǎn)地楓脂具有相似的UV吸收峰，故以廣西百色樣為例進行分析。摻入不同比例松脂后的混合脂的UV吸收光譜，如圖2所示。

由圖2可以看出，楓脂未摻入松脂時，僅在273和213 nm左右有UV吸收峰。隨著摻入松脂量的增加，樣品在253 nm左右出現(xiàn)明顯的吸收峰，這可能是松脂中多種樅酸型樹脂酸的紫外吸收峰，但若摻入的松脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10 %，則該變化不明顯。因此，結(jié)合表1的數(shù)據(jù)，認(rèn)為若在253 nm左右出現(xiàn)明顯的UV吸收峰，則原料楓脂有可能摻雜了松脂。

2.3.4楓脂精油分析取混合脂約200 g，參照文獻[7]通過水蒸氣蒸餾分離得到混合脂精油和混合樹脂。混合脂精油采用GC檢測，分析結(jié)果如表4所示。

表 4　混合脂精油主要成分含量

從表4可以看出，隨著松脂摻入量的增加，百色和桂林楓脂中的α-蒎烯和β-石竹烯含量的變化非常明顯。這是由于松節(jié)油中α-蒎烯較高，β-石竹烯的含量較低的緣故，因此，α-蒎烯的含量逐步增加，β-石竹烯的含量逐步減少。百色楓脂中β-石竹烯含量逐漸減少，桂林楓脂中β-石竹烯含量有所波動，但都變化不大。因此，當(dāng)楓脂精油中α-蒎烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于40%且β-石竹烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于10 %時，可認(rèn)定生產(chǎn)此楓脂精油的楓脂原料摻入了松脂。

2.3.5HPLC圖譜特征由圖1可看出，5個產(chǎn)地楓脂具有相似的HPLC特征圖譜，故以廣西百色樣為例進行分析。摻入松脂后的楓脂HPLC圖譜如圖3所示。

由圖3可以看出，楓脂中未摻入松脂時，HPLC譜峰的保留時間在2.79、 3.89、 6.30和10.29 min左右。摻入松脂后，在7.80 min左右出現(xiàn)明顯的吸收峰，隨著摻入松脂量的增加，此處吸收峰高也越來越高。因此，結(jié)合圖1的數(shù)據(jù)，認(rèn)為若在7.80 min左右出現(xiàn)吸收峰，則原料楓脂有可能摻雜了松脂，吸收峰越高，摻入的松脂可能越多。

松脂質(zhì)量分?jǐn)?shù) mass fraction of oleoresin:a.50%;b.40%;c.30%;d.20%;e.10%;f.0圖 3　楓脂與混合脂的HPLC圖譜Fig. 3　HPLC of pure and mixed Chinese sweetgum oleoresin

3結(jié) 論

3.1天然楓脂中不存在淀粉類物質(zhì)，若楓脂溶液遇碘-碘化鉀溶液變色，則可認(rèn)定楓脂摻入了淀粉類物質(zhì)。

3.2通過酸值、皂化值、紫外(UV)吸收峰數(shù)和峰值以及高效液相圖譜的對比，以及楓脂精油中主要成分α-蒎烯、β-蒎烯和β-石竹烯的含量變化，判定楓脂中是否摻雜松脂。結(jié)果表明，有以下幾種情況均可認(rèn)定摻入松脂：1)若酸值大于50 mg/g(摻入松脂可使楓脂酸值大幅度提高)； 2)若皂化值大于110 mg/g(摻入松脂可使楓脂皂化值大幅度提高)； 3)UV吸收在253 nm處出現(xiàn)吸收峰； 4)若精油中α-蒎烯含量高于40 %，且β-石竹烯含量低于10 %； 5)HPLC分析顯示在7.80 min左右出現(xiàn)明顯的吸收峰，吸收峰越高，則摻入的松脂可能越多。

3.3進行辨?zhèn)畏治鰰r根據(jù)實際情況，楓脂辨?zhèn)畏椒梢詥为毷褂?，或結(jié)合2個以上使用。

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Multi-index Analytical Test Method of the Identification in Adulteration in Chinese Sweetgum Oleoresin

SHEN Xu-biao, CHEN Zhu-hui, ZENG Tao

(College of Chemical Engineering,Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)

Abstract:To identify more accurately about the adulteration of Chinese sweetgum oleoresin, starch and pine resin were added to the pure Chinese sweetgum oleoresin from different regions. Physical and chemical properties of Chinese sweetgum oleoresin and main components and contents of essential oil were analyzed before and after adulteration. Multi-index analytical test method of the identification of adulteration in Chinese sweetgum oleoresin was put forward depending on the above studies. The results indicated that the pure Chinese sweetgum oleoresin did not cause iodine chromogenic reaction, but after mixed with starch, iodine chromogenic reaction was obvious. The acid value, the saponification value, the ultraviolet absorption peak and the high performance liquid chromatography had presented different changes. They were easy to be identified after mixed with pine resin in different proportions, and the contents of α-pinene, β-pinene and β-caryophyllene of essential oil of Chinese sweetgum oleoresin changed obviously. The combination of one or a few indicators of the analytical test methods could be sensitive to verify the identification of adulteration in Chinese sweetgum oleoresin.

Key word:Chinese sweetgum oleoresin;identification of adulteration;multi-index;analytical test methods

doi:10.3969/j.issn.1673-5854.2016.02.005

收稿日期：2016-01-30

基金項目：國家林業(yè)科技推廣項目(2014-39)；國家公益性行業(yè)科研專項資助項目(200704033)；江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項目資助(無編號)

作者簡介：沈徐標(biāo)(1990— ),男,江蘇南通人,碩士生,主要從事林產(chǎn)化工的研究工作 *通訊作者：曾 韜，男，江西寧都人，教授，博士生導(dǎo)師，從事林產(chǎn)化工專業(yè)教學(xué)和科研工作；E-mail:zengtao@njfu.edu.cn。

中圖分類號：TQ351.47

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-5854(2016)02-0024-05

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