基于化學(xué)成分分析的沉香質(zhì)量分級(jí)方法*

付躍進(jìn) 唐利娜 陳 媛 楊 昇 賈東宇 李改云

（中國(guó)林科院木材工業(yè)研究所，北京 100091）

沉香的應(yīng)用在我國(guó)具有悠久歷史，涉及醫(yī)學(xué)、宗教學(xué)、文化藝術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域[1-3]。沉香天然資源的日益緊缺以及人工結(jié)香技術(shù)的迅速進(jìn)步，推動(dòng)了我國(guó)沉香市場(chǎng)的不斷發(fā)展，目前沉香已從單純的藥材[4-10]、香料擴(kuò)展到了工藝品、收藏品及日用保健品等層面。

沉香的價(jià)格和質(zhì)量密切相關(guān)，不同質(zhì)量等級(jí)的沉香價(jià)格差異懸殊[11-15]。沉香的傳統(tǒng)分級(jí)方式多以經(jīng)驗(yàn)識(shí)別為主，缺乏科學(xué)、系統(tǒng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)沉香行業(yè)健康發(fā)展的需要[16]。此外，我國(guó)沉香大部分原材料依靠進(jìn)口，由于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)缺失，我國(guó)與出口國(guó)在原材料質(zhì)量及其檢測(cè)技術(shù)層面無(wú)法達(dá)成一致，影響了正常的貿(mào)易與監(jiān)管工作。因此，需制定一套科學(xué)、易操作的沉香分級(jí)方法促進(jìn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)，規(guī)范生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，做到沉香產(chǎn)業(yè)與生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)協(xié)同發(fā)展[17]。

早期沉香質(zhì)量分級(jí)大都以顏色、樹(shù)脂比例、沉水與否、氣味和形狀等指標(biāo)為主[18-19]，指標(biāo)主觀性較強(qiáng)。近年來(lái)科研工作者和政府都提出增加定量判定依據(jù)，雖然分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)各不相同，但基本都以沉香乙醇提取物作為分級(jí)的主要依據(jù)。Azah等[20]分析了34 批沉香樣品的化學(xué)成分，依據(jù)乙醇提取物含量劃分為4 個(gè)級(jí)別：A級(jí)，乙醇提取物含量≥30%；B級(jí)，20%～29.99%；C級(jí)，9%～19.99%；D級(jí)，＜9%。海南省地方標(biāo)準(zhǔn)DB46/T 422—2017《沉香質(zhì)量等級(jí)》[21]則采用乙醇浸出物含量結(jié)合2-(2-苯乙基)色酮和2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮的總含量進(jìn)行分級(jí)。然而，目前沉香質(zhì)量分級(jí)的方法仍然不足以滿足市場(chǎng)的需求。

本文在傳統(tǒng)沉香分級(jí)的基礎(chǔ)上，對(duì)223 份不同產(chǎn)地、不同質(zhì)量的沉香樣品進(jìn)行了外觀特征和化學(xué)成分研究，提出以乙醇提取物含量和標(biāo)志性色酮成分為主要指標(biāo)的沉香質(zhì)量分級(jí)方法。從數(shù)據(jù)分析角度闡明了乙醇提取物含量與傳統(tǒng)市場(chǎng)質(zhì)量分級(jí)的相關(guān)性，旨在提出兼具科學(xué)性、傳統(tǒng)市場(chǎng)分級(jí)規(guī)律的人工、野生、傳統(tǒng)野生奇楠沉香樣品的綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1 材料與方法

1.1 材料

223 份沉香樣品涵蓋人工沉香、野生沉香以及傳統(tǒng)野生奇楠沉香，產(chǎn)地包括中國(guó)地區(qū)（海南、廣東、廣西、北京、上海、福建、云南、香港等），以及其他東南亞國(guó)家（印度尼西亞、馬來(lái)西亞、越南、泰國(guó)、柬埔寨、緬甸、老撾、巴布亞新幾內(nèi)亞等）。所有樣品經(jīng)中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所鑒定，均為瑞香科沉香屬。

試劑：五氧化二磷干燥劑（分析純，北京化工廠）、超純水（屈臣氏）、乙腈（色譜純，美國(guó)Fisher公司）、甲酸（色譜純，美國(guó)Fisher公司）、無(wú)水乙醇（分析純，北京化工廠）。

1.2 設(shè)備

試驗(yàn)主要儀器與設(shè)備：高效液相色譜儀（LC20A，日本島津）、植物粉碎機(jī)（A11，德國(guó)IKA）、萬(wàn)分之一天平（R2000，德國(guó)Sartorius）、超聲波清洗機(jī)（KQ-500VDE，昆山市超聲儀器有限公司）、真空烘箱（DZF-6020 型，上海雷韻）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 水分含量與沉香乙醇提取物含量的測(cè)定

按照LY/T 2904—2017[22]《沉香》要求分別測(cè)定水分含量與沉香乙醇提取物含量。

1.3.2 2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮相對(duì)含量測(cè)定

按照LY/T 2904—2017標(biāo)準(zhǔn)[22]中5.2.6規(guī)定制備樣品溶液，其中測(cè)定樣品溶液采用乙醇提取物濾液。高效液相色譜條件：流動(dòng)相的組成、色譜柱按照LY/T 2904規(guī)定執(zhí)行；梯度洗脫條件為0～7 min，10% ～20%A；7～13 min，20%～25%A；13～24 min，25% ～30%A；24～40 min，30%～35%A；40～41 min，35%A；41～58 min，35%～42%A，58～82 min，42% ～60%A，82～82.1 min，60%～ 95%A；82.1～92 min，95%A；柱溫為31℃；流速為1.2 mL/min；進(jìn)樣體積為10 μL；檢測(cè)波長(zhǎng)為252 nm。根據(jù)《中藥色譜指紋圖譜相似度評(píng)價(jià)系統(tǒng)》（2004A）面積百分比計(jì)算方法[23]，測(cè)定2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 外觀特征

對(duì)223 份沉香樣品進(jìn)行觀察，如圖1 所示，沉香樣品在分泌物分布、質(zhì)地、色差、白木含量上存在明顯的差異性，人工沉香、野生沉香以及傳統(tǒng)野生奇楠沉香在傳統(tǒng)感官評(píng)價(jià)上存在較大區(qū)別，這是沉香質(zhì)量差異的外在體現(xiàn)。因此，結(jié)合傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)[18]從外觀特征以及香氣、滋味等特征對(duì)沉香質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)具有一定科學(xué)性。

圖1 部分沉香樣品圖Fig.1 Optical images of agarwood specimens

2.2 水分含量

圖2 沉香樣品含水率Fig.2 Moisture content of agarwood sample

水分含量會(huì)影響木材的多種性質(zhì)[24]，它也是直接影響沉香質(zhì)量的重要因素，由于地理位置和大氣濕度差別，沉香樣品的含水率差異性顯著。篩選不同產(chǎn)區(qū)、不同種類(lèi)（人工、野生、傳統(tǒng)野生奇楠）沉香樣品182份，測(cè)定水分含量發(fā)現(xiàn)，所有沉香樣品的水分含量介于0.90%～9.54%之間（圖2），均低于10%。因此，沉香樣品質(zhì)量分級(jí)需建立在水分含量≤10.0%的基礎(chǔ)上，該結(jié)論與海南省地方標(biāo)準(zhǔn)DB46/T 422—2017[21]的水分含量要求相一致。

2.3 沉香乙醇提取物含量

223 份沉香樣品的乙醇提取物含量（X）分析結(jié)果如表1 所示，其中14 份樣品乙醇提取物含量低于10%，樣品不符合LY/T 2904—2017 規(guī)定的沉香鑒定要求；剩余209 份樣品中，人工、野生沉香樣品174 份，傳統(tǒng)野生奇楠樣品35 份，20.0 ＞X≥10.0 的樣品占29.7%，30.0%＞X≥20.0%的樣品占30.6%，40.0%＞X≥30.0%的樣品占20.1%，X≥40.0%的為19.6%，多數(shù)樣品的乙醇提取物含量集中在中間部位，整體呈倒拋物線型分布。

表1 沉香樣品的乙醇提取物數(shù)據(jù)分析Tab. 1 Data analysis of ethanol extract of agarwood samples

表2 野生奇楠沉香樣品的乙醇提取物含量Tab. 2 Ethanol extract contents of wild Qinan agarwood samples

目前，傳統(tǒng)野生奇楠沉香是市場(chǎng)公認(rèn)的高品質(zhì)沉香[13-14]。為進(jìn)一步驗(yàn)證該乙醇提取物含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)規(guī)律的一致性，將35 份傳統(tǒng)野生奇楠沉香樣品的乙醇提取物含量進(jìn)行整理，如表2 所示：所有樣品的乙醇提取物含量在18.46%～75.67%之間；X≥30.0%的樣品占80.00%，而20%≤X＜30%的樣品占14.3%，X＜20%的樣品僅占5.7%。這說(shuō)明大部分的傳統(tǒng)野生奇楠沉香乙醇提取物含量遠(yuǎn)高于人工、野生傳統(tǒng)沉香樣品，因此采用沉香乙醇提取物作為沉香質(zhì)量分級(jí)的重要指標(biāo)，可以兼顧科學(xué)性和市場(chǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。

沉水沉香具有較高的市場(chǎng)價(jià)值，沉水與否是傳統(tǒng)沉香分級(jí)的重要依據(jù)。為進(jìn)一步明確沉香乙醇提取物含量與沉水與否的相關(guān)性，對(duì)30 份沉香樣品的乙醇提取物含量和密度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（圖3），發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)變量存在線性關(guān)系，線性回歸方程式為y=0.445 5x-0.041 7，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.91，這說(shuō)明依據(jù)乙醇提取物進(jìn)行分類(lèi)具有代表性。

圖3 沉香乙醇提取物含量和密度的相關(guān)關(guān)系Fig.3 Correlation between agarwood ethanol extract content and density

圖4給出了16份不同地區(qū)的沉香樣品乙醇提取物含量和沉水情況關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，X≥40.0%的樣品大部分都沉水。因此使用乙醇提取物作為沉香質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)之一，可以兼顧科學(xué)性和市場(chǎng)評(píng)價(jià)方法，同時(shí)也與傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法具有一致性。

圖4 16 份不同地區(qū)的樣品乙醇提取物含量和沉水情況關(guān)系Fig.4 Relationship between ethanol extract content and the submerging ability in water in 16 samples from different regions

2.4 2-(2-苯乙基)色酮和2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮相對(duì)含量

傳統(tǒng)野生奇楠沉香得到整個(gè)行業(yè)的普遍認(rèn)可，其價(jià)格和等級(jí)明顯高于傳統(tǒng)人工沉香和野生沉香。雖然基于乙醇提取物含量可以對(duì)大部分傳統(tǒng)野生奇楠樣品和人工、野生沉香樣品的質(zhì)量進(jìn)行粗糙分級(jí)，但是不能滿足市場(chǎng)對(duì)于沉香品質(zhì)進(jìn)行精細(xì)定位的需求[25]。因此本文提出在海南省地方標(biāo)準(zhǔn)DB46/T 422—2017[20]基礎(chǔ)上，使用野生奇楠沉香中標(biāo)志性化學(xué)成分2-(2-苯乙基)色酮和2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮的相對(duì)含量作為分級(jí)依據(jù)對(duì)沉香樣品質(zhì)量進(jìn)行精細(xì)劃分。

高效液相色譜給出了不同地區(qū)（海南、廣東、云南、廣西、香港、老撾、柬埔寨、緬甸、越南、馬來(lái)西亞、印尼、安汶等）的30 份人工、野生沉香樣品（圖5）和13份傳統(tǒng)野生奇楠沉香樣品的特征圖譜（圖6）。結(jié)果顯示，傳統(tǒng)野生奇楠沉香樣品的2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮色譜峰明顯高于人工和野生沉香，而沉香四醇色譜峰值明顯較低。

圖5 30 份人工、野生傳統(tǒng)沉香樣品的高效液相特征圖譜Fig.5 HPLC characteristics of 30 cultivated and wild traditional agarwood samples

圖6 13 份傳統(tǒng)野生奇楠沉香樣品的高效液相特征圖譜Fig.6 HPLC characteristics of 13 traditional wild Qinan agarwood

因此，2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮作為野生奇楠沉香的主要成分，對(duì)于沉香質(zhì)量的精細(xì)分級(jí)具有重要作用[26-27]。進(jìn)一步對(duì)13 份傳統(tǒng)野生奇楠沉香（表3）和30 份人工、野生沉香樣品（表4）的2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮相對(duì)含量按面積百分比法進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果顯示，13份傳統(tǒng)野生奇楠沉香樣品的兩色酮相對(duì)含量之和在27.35%～61.26%之間；而30 份人工、野生沉香樣品的相對(duì)含量之和在0.00%～3.45%之間，只有一個(gè)樣品兩色酮相對(duì)含量之和高達(dá)15.91%，但依然遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)野生奇楠樣品中該色酮含量之和。基于此，2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮的相對(duì)含量可作為沉香質(zhì)量分級(jí)的定量要求之一，實(shí)現(xiàn)沉香樣品的精準(zhǔn)質(zhì)量分級(jí)。

表3 13 份傳統(tǒng)野生奇楠樣品中2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮的相對(duì)含量Tab.3 Relative contents of 2- [2- (4-methoxy) phenethyl] chromone and 2- (2-phenethyl) chromone in 13 traditional wild Qinan sample

（續(xù)表3）

表4 30 份人工、野生沉香樣品中2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮相對(duì)含量Tab.4 Relative contents of 2- [2- (4-methoxy) phenethyl] chromone and 2- (2-phenethyl) chromone in 30 cultivated and wild agarwood samples

3 結(jié)論

1）從沉香樣品外觀、香氣等感官特征進(jìn)行評(píng)價(jià)具有一定的科學(xué)性，可作為沉香質(zhì)量分級(jí)的輔助依據(jù)。

2）沉香樣品應(yīng)在含水率≤10.0%的基礎(chǔ)上進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)。

3）綜合使用沉香的乙醇提取物含量、2-[2-(4-甲氧基)苯乙基]色酮和2-(2-苯乙基)色酮相對(duì)含量之和的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)可以兼顧科學(xué)性和傳統(tǒng)市場(chǎng)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)沉香質(zhì)量的精確分級(jí)。