4種樟屬木材GC-MS化學(xué)輔助鑒別研究

陳云霞 薛曉明 史洪飛 侯森林

摘要：采用溫浴及超聲輔助正己烷/無水乙醇（1∶1）雙液相萃取技術(shù)提取4種樟屬木材的揮發(fā)油成分，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用法對木材中揮發(fā)性化學(xué)組分進行分析，從猴樟、辣汁樹、卵葉桂、鈍葉桂中分別鑒定出32、24、14、22種揮發(fā)油成分，各占揮發(fā)油總量的40.8602%、52.3494%、52.5156%、63.4214%。結(jié)果表明，4種樟屬木材揮發(fā)油成分各有異同，均含有左旋樟腦、1，3-二叔丁基苯、2，4-二叔丁基苯酚、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、正十六烷、正十四烷等主要成分，但同時各種化學(xué)組分之間也具有一定差異。通過木材中特有的揮發(fā)性代謝標記物可對本研究中的4種樟屬木材進行種間鑒別，為樟屬木材的鑒別提供化學(xué)輔助識別手段。

關(guān)鍵詞：樟屬;GC-MS;揮發(fā)油成分;種屬鑒別

中圖分類號：S792.230.1文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）08-0202-05

收稿日期：2018-12-11

基金項目：江蘇省自然科學(xué)基金面上項目（編號：BK20181338）。

作者簡介：陳云霞（1982—），女，山西吉縣人，博士，副教授，主要從事野生動植物的鑒定及保護研究。E-mail：yunaini@163.com。

通信作者：王瑞燕，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向為近地遙感。E-mail：wry@sdau.edu.cn。

樟科（Lauraceae）植物是集材用、藥用、化工、香料及生態(tài)于一身的多用途重要植物資源，在經(jīng)濟社會發(fā)展中具有重要地位[1]。因此樟科植物中一些優(yōu)良的材用樹種常被一些不法分子偷伐盜伐，如楠屬的楨楠、細葉楠及樟屬的香樟、猴樟等。而在此類案件中，涉案樹木物種的確定是對案件定性與量刑的關(guān)鍵。在木材種屬來源識別中，傳統(tǒng)的形態(tài)識別法一直占據(jù)主導(dǎo)地位，該方法建立在木材解剖學(xué)的基礎(chǔ)上，主要通過木材宏觀及微觀特征相結(jié)合的方法實現(xiàn)，對鑒定者的鑒定知識和經(jīng)驗要求較高，通常只能確定到屬的水平，很難鑒定到種的水平。而對于樟科一些屬間親緣關(guān)系較近的樹種，其解剖構(gòu)造極為相似，沒有枝葉花果的情況下，將其鑒定到種的現(xiàn)實困境尤為明顯。例如DNA條形碼分子鑒定技術(shù)，由于樟科植物存在一致性進化不完全和假基因現(xiàn)象，導(dǎo)致其在條形碼序列上的測序成功率遠遠低于其他類群，以及木材中高質(zhì)量DNA提取方法不完善，暫時無法解決樟科木材鑒定的這個難題[2-4]。所以要解決樟科木材難以鑒定到種的現(xiàn)實困境還須借助其他的分子或化學(xué)方法。

樟科植物大部分有揮發(fā)性腺體，具有特殊氣味，其木質(zhì)部也不例外。本研究采用雙液相萃取，對樟屬4種木材的木質(zhì)部揮發(fā)性成分進行提取，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)進行定性和定量分析，實現(xiàn)其種間鑒別，以期為樟科這一優(yōu)良林木資源的保護以及木材類物證在法庭科學(xué)中的進一步應(yīng)用提供技術(shù)支持，同時也為樟科木材在醫(yī)藥、化工等方面的進一步開發(fā)和利用提供科學(xué)依據(jù)及理論參考。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

供試猴樟（Cinnamomum bodinieri）、辣汁樹（Cinnamomum tsangii）、卵葉桂（Cinnamomum rigidissimum）、鈍葉桂（Cinnamomum bejolghota）木材樣本分別采集自貴州省遵義市、廣東省廣州市、廣西壯族自治區(qū)南寧市、廣東省湛江市，樹齡均為 10～20年，且均為準確定種屬的樣品。以上4種木材試樣均取自同一株主干的木質(zhì)部，且進行多位點取樣。

1.2?試驗方法

1.2.1?樣品制備?將低溫烘干處理的木材樣品用冷凍研磨儀進行粉碎，粉碎后通過40目篩網(wǎng)過篩，將樣品粉末放入10mL離心管中，置于具有干燥劑的氣密容器，備用。

1.2.2?揮發(fā)油成分提取?分別稱取制備好的木材粉末樣品1 g，置于10 mL離心管中，分別加入1 ∶1的正己烷/無水乙醇雙液相萃取液5 mL，混勻，65 ℃溫浴輔助提取30 min，而后再進行超聲輔助提取 2 h，結(jié)束后室溫靜置30 min，收集液相，備用[5-7]。

1.2.3?GC-MS分析條件?色譜條件：采用安捷倫7 890A-5 975C氣相色譜-質(zhì)譜儀，TR-5MS石英彈性毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）;升溫程序：柱起始溫度40 ℃，保持3 min，以3 ℃/min升溫至170 ℃，再以15 ℃/min升溫至300 ℃，載氣He（≥99.999%），流量1 mL/min，分流進樣，分流比20∶1，進樣口溫度220 ℃，接口溫度230 ℃;溶劑延遲3 min[5-7]。

質(zhì)譜條件：電離方式EI，離子源溫度280 ℃，電離能70 eV，倍增電壓400 V，掃描質(zhì)量范圍40～650 amu，溶劑延遲3 min[5-7]。

1.2.4?樣品測定?通過HP MSD化學(xué)工作站的標準質(zhì)譜圖庫DATABASE/NIST2005進行檢索，并結(jié)合有關(guān)質(zhì)譜圖文獻解析，確認樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)成分[5-7];同時利用工作站的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，按照峰面積歸一化法進行計算，求出各揮發(fā)性物質(zhì)成分的相對百分含量。

2?結(jié)果與分析

通過GC-MS聯(lián)用技術(shù)對4種樟屬木材的揮發(fā)性化學(xué)組分進行分析，4種木材木質(zhì)部的總離子色譜質(zhì)譜見圖1;通過檢索比對得到的揮發(fā)性化學(xué)成分及含量見表1。

由表1可知，猴樟木質(zhì)部樣品中共分離出40個組分，解析出揮發(fā)油中的32種成分，占揮發(fā)油總量的40.860 2%。其中，主要成分（>1%）有黃樟素（6.789 1%）、（E）-5-十八烯（3.445 6%）、棕櫚醛（2.686 3%）、2，4-二叔丁基苯酚（1.802 9%）、3-（1，3-苯并二氧雜環(huán)戊烯-5-基）-2-丙烯醛（1.776 9%）、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮（1.760 3%）、1-氯-二十碳烷（1.751 0%）、正十七烷（1.742 9%）、左旋樟腦（1.518 3%）、正十六碳酸（1.417 4%）、正十八烷（1.358 6%）、1，3-二叔丁基苯（1.203 4%）、蓽澄茄內(nèi)脂（1.187 9%）、4-丙基苯酚（1.002 3%）等。

辣汁樹木質(zhì)部樣品中共分離出36個組分，解析出揮發(fā)油中的24種成分，占揮發(fā)油總量的 52.349 4%。其中，主要成分（>1%）有鄰苯二甲酸二丁酯（8.969 9%）、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮（8.5290%）、正二十七烷（4.066 8%）、2，4-二叔丁基苯酚（3.589 3%）、2，6，11-三甲基-十二烷（3.097 9%）、1，3-二叔丁基苯（2.958 3%）、正十六烷（2.499 7%）、正二十一烷（2.280 5%）、香草醛（2.224 5%）、正十四烷（2.006 8%）、正二十八烷（1.545 6%）、正十八烷（1.436 1%）、2-甲基-二十八烷（1.353 3%）、左旋樟腦（1.367 3%）、丁香醛（1.270 4%）、鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（1.234 5%）、4-丙基苯酚（1.002 3%）等。

卵葉桂木質(zhì)部樣品中共分離出22個組分，解析出揮發(fā)油中的14種成分，占揮發(fā)油總量的 52.515 6%。其中，主要成分（>1%）有苯甲酸芐酯（14.075 2%）、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮（5.062 9%）、安息香酸（5.908 1%）、鄰苯二甲酸二丁酯（4.762 3%）、1-碘代十二烷（3.470 8%）、2，4-二叔丁基苯酚（2.941 5%）、2，6，11-三甲基-十二烷（2.654 5%）、1，3-二叔丁基苯（2.652 2%）、正十六烷（2.421 3%）、正二十八烷（2.034 8%）、正十四烷（1.921 2%）、正二十六烷（1.901 4%）、左旋樟腦（1.476 3%）、2-丙基-十四烷-亞硫酸酯（1.233 1%）等。

鈍葉桂木質(zhì)部樣品中共分離出32個組分，解析出揮發(fā)油中的22種成分，占揮發(fā)油總量的 63.421 4%。其中，主要成分（>1%）有苯甲酸芐酯（12.978 8%）、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮（7.769 2%）、鄰苯二甲酸二丁酯（7.583 0%）、甘菊環(huán)（4.239 3%）、2-丙基-十四烷-亞硫酸酯（4.029 5%）、2，4-二叔丁基苯酚（3.312 8%）、1，3-二叔丁基苯（3.193 7%）、2，6，11-三甲基-十二烷（3.153 7%）、正十六烷（2.667 3%）、正十四烷（2.148 9%）、左旋樟腦（2.086 6%）、正二十八烷（2.026 0%）、9-辛基十七烷（1.976 7%）、正二十七烷（1.501 2%）等。

3?討論與結(jié)論

木材作為物證第1次應(yīng)用于法庭科學(xué)是發(fā)生于1932年曾轟動一時的“林德伯格（Lindbergh）幼子被綁架殺害案”[8]，這也是首次將植物物證作為證據(jù)提供給法庭，開創(chuàng)了植物物證作證的新紀元。木材是在林木盜伐、非法走私、入室盜竊甚至故意傷害等案件中都會遇到的一類植物物證。木材作為法庭物證，其種屬來源的鑒別是最大需求。種屬來源無法確定，涉及相關(guān)案件就無法定性量刑，市場上就會出現(xiàn)以次充好、以假亂真的現(xiàn)象，對執(zhí)法部門、消費者協(xié)會以及木材行業(yè)都是一大困擾。

樟科植物中不乏許多優(yōu)良材用樹種，因此也是經(jīng)常涉案的一類木材。但樟科木材依然面臨無法鑒定到種的困境。近年來，為了解決樟科親緣關(guān)系較近、解剖構(gòu)造相似的木材之間的種屬鑒別問題，不少學(xué)者開始嘗試將分子、化學(xué)等技術(shù)手段與傳統(tǒng)的木材構(gòu)造識別相結(jié)合，以突破傳統(tǒng)鑒定方法的局限。其中FTIR與GC-MS是應(yīng)用最廣的化學(xué)輔助鑒別方法[9-12]。如Xu等利用GC-MS技術(shù)對楠木和潤楠的木材進行分析，得出二者的總離子色譜存在明顯差異，為這2種解剖構(gòu)造相似的木材種間鑒別提供了新的思路[13];陳云霞等通過GC-MS對楠木和香樟木材中的揮發(fā)油成分進行分析比對發(fā)現(xiàn)，兩者之間揮發(fā)油成分相似度較高，但通過其主要成分的差異依然可以對香樟和楠木進行鑒別[6];王天石等利用GC-MS技術(shù)建立楨楠指紋圖譜，研究發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地楨楠木材揮發(fā)性成分基本相同，但楨楠與同屬其他幾種木材具有一定差異[14]。但大多數(shù)研究都集中在樟科楠屬木材，而樟科樟屬木材卻涉及很少。

本研究采用溫浴及超聲輔助雙液相萃取技術(shù)，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用法對猴樟、辣汁樹、卵葉桂、鈍葉桂4種樟屬木材中的揮發(fā)性化學(xué)組分進行分析，結(jié)果表明：（1）4種樟屬木材均含有2，6，11-三甲基-十二烷、左旋樟腦、1，3-二叔丁基苯、2，4-二叔丁基苯酚、正十六烷、正十四烷、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮等主要揮發(fā)油成分，具有一定相似性;（2）4種樟屬木材之間揮發(fā)油組分具有一定差異;（3）黃樟素、棕櫚醛是猴樟區(qū)別于其他3種樟屬木材的特有標記物，同時猴樟不具有其他3種樟屬木材含有的鄰苯二甲酸二丁酯成分;（4）辣汁樹具有其他3種樟屬木材不具備的丁香醛;（5）卵葉桂含有特有的安息香酸與1-碘代十二烷;（6）鈍葉桂含有特有的甘菊環(huán)，可作為其區(qū)別于其他3種樟屬木材的特征標記物。由此可見，本研究中的4種樟屬木材可以通過其木質(zhì)部揮發(fā)油成分的GC-MS分析進行種間鑒別。但由于木材試樣有限，且并未考慮產(chǎn)地、樹齡、部位等樣本間的差異，該研究結(jié)果還須進一步驗證。

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