頂空-氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用技術快速鑒別沉香

曹雅靜，劉亞雄，黃國凱，羅卓雅

（廣東省藥品檢驗所，廣州 510663）

沉香為瑞香科植物白木香Aquilaria sinensis(Lour.)Gilg 含有樹脂的木材［1］，主要有行氣止痛、溫中止嘔、納氣平喘的功效，是中醫(yī)的常用中藥材。白木香樹是沉香唯一植物資源，屬于國家二級保護植物，正品沉香價格昂貴，導致市面上以次充好、以假亂真的現(xiàn)象十分普遍，因此準確、快速鑒別沉香真?zhèn)问直匾?/p>

目前鑒別沉香的方法主要有性狀鑒別法［2］、薄層色譜法［3］、光譜法［4］、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法［5-6］、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法［7-9］等。性狀鑒別方法主要以感官為主，需要經(jīng)驗輔助，主觀意識強；薄層色譜法主要通過目標物斑點進行定性鑒別，其樣品前處理復雜；光譜法容易受復雜基質(zhì)干擾；色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術可建立特征指紋圖譜，且定性能力強，但質(zhì)譜儀設備昂貴，檢測成本高。氣味是中藥重要的性狀鑒別特征，其與藥材所含化學成分直接相關，能直接反映藥物整體內(nèi)在本質(zhì)［10］。沉香作為名貴藥材具有獨特的氣味，李志遠等［11］利用電子鼻技術獲取沉香氣味直接鑒別沉香，但傳統(tǒng)電子鼻技術由于傳感器數(shù)量的限制，分辨率還有待提高。頂空-氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用技術（HS-GC-IMS）作為一種新型的“超級電子鼻”技術，既具備了頂空-氣相色譜無需樣品前處理、分離效率高，又具備了離子遷移譜檢測速度快、靈敏度高等優(yōu)點，可以從分子水平快速檢測樣品中的氣味物質(zhì)，已在中藥［12-13］、化妝品［14］、食品［15］等檢測領域得到廣泛應用。根據(jù)沉香含有大量揮發(fā)性組分，筆者采用HS-GC-IMS 檢測沉香揮發(fā)性指紋信息，從而為沉香真?zhèn)蔚目焖勹b別提供新技術。

1 實驗部分

1.1 主要儀器

氣相-離子遷移譜：Flavour Spec 型，配備全自動頂空進樣器，德國G.A.S.公司。

電子天平：MS204S 型，感量為0.000 1 g，瑞士梅特勒-托利多公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 頂空進樣條件

頂空溫度：120 ℃；頂空時間：30 min；進樣針溫度：125 ℃；進樣體積：0.5 mL。

1.2.2 色譜條件

色譜柱：MXT-WAX 色譜柱（15 m×0.53 mm，1.0 μm，美國Restek 公司）；柱溫：80 ℃；載氣流量見表1。

表1 載氣流量

1.2.3 離子遷移譜參數(shù)

遷移管長度：98 mm；遷移管溫度：80 ℃；遷移氣體流量：150 mL／min；電離源：氚放射性電離源，平均輻射能量為5.68 keV；采集方式：正離子采集模式。

1.2.4 測定方法

取沉香樣品0.2 g 于20 mL 頂空進樣瓶中，每個樣品平行測定2 次。

1.3 樣品信息

沉香樣品：市售，29 批沉香樣品均經(jīng)廣東省藥品檢驗所中藥室，按照《中國藥典》項下的規(guī)定，進行合格鑒定，符合規(guī)定即為合格樣品，不符合規(guī)定即為不合格樣品，樣品詳細信息見表2。

表2 沉香樣品信息

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用頂空-氣相色譜-離子遷移譜儀器配套的分析軟件實驗室分析瀏覽器LAV（laboratory analytical viewer）及 其3 款 插 件Reporter（可 對參考樣品與待測未知樣品進行比對）、指紋圖譜（GalleryPlot）、PCA 分析程序（Int Dynamic PCA）對樣品離子遷移譜圖進行分析。

2 結果與討論

2.1 離子遷移譜參數(shù)選擇

離子遷移譜是基于不同離子在電場中遷移速率的差異對物質(zhì)進行分離表征的技術，遷移管溫度影響離子遷移速率，升高溫度會加大分子間的碰撞，促使團簇離子中結合的水分子減少，不僅有利于不同離子的分離，而且可提高檢測靈敏度［16-17］。對遷移管溫度分別為40、50、60、70、80 ℃進行考察。結果表明，在不同溫度下，大部分目標物的分離效果無明顯差別，但靈敏度隨著溫度增高而增高。反應離子峰（RIP）的強度直接影響檢測揮發(fā)性成分的靈敏度，為了避免記憶效應，可將遷移管氣體保持較高且恒定的流量［17］?？紤]到該儀器遷移管最高設置溫度為80 ℃，因此選擇遷移管溫度為80 ℃，遷移管氣體流量設為150 mL／min。

2.2 色譜柱的選擇

分別考察弱極性MXT-5 色譜柱（15 m×0.53 mm，1.0 μm，美國Restek 公司）和強極性MXTWAX 色譜柱（15 m×0.53 mm，1.0 μm，美國Restek公司），兩種色譜柱鑒別沉香的典型譜圖見圖1 所示。由圖1 可知，兩種色譜柱均能檢測出沉香揮發(fā)性成分。

分別采用弱極性MXT-5 色譜柱和強極性MXT-WAX 色譜柱鑒別沉香的主成分分析（PCA）圖見圖2 所示。由圖2 可知，合格沉香與不合格沉香主成分分析結果表明，采用MXT-5 色譜柱檢測其主成分1 與主成分2 之和為73%，MXT-WAX 色譜柱檢測其主成分1 與主成分2 之和為90%，表明強極性MXT-WAX 色譜柱能更好區(qū)分合格沉香與不合格沉香。因此，采用強極性MXT-WAX 色譜柱進行實驗。

圖2 兩種色譜柱鑒別29 批沉香的主成分分析

2.3 頂空溫度優(yōu)化

稱取樣品0.2 g，分別于80、90、100、110、120 ℃頂空30 min，考察不同頂空溫度對沉香揮發(fā)性特征峰數(shù)量的影響。結果表明，揮發(fā)性特征峰數(shù)量隨著溫度的升高而增加，但考慮溫度過高可能造成揮發(fā)性物質(zhì)的降解，因此采用頂空溫度為120 ℃。

2.4 頂空時間選擇

稱取樣品0.2 g，固定頂空溫度為120 ℃，頂空時間分別為10、20、30、60 min，考察各頂空時間對沉香揮發(fā)性特征峰的影響。結果表明，揮發(fā)性特征峰數(shù)量隨著頂空時間的增加而增加，30 min 后出現(xiàn)峰的個數(shù)增加不明顯，因此頂空時間選擇為30 min。

2.5 取樣量選擇

分別稱取0.1、0.2、0.3 g 樣品，于120 ℃頂空30 min，考察各取樣量對沉香揮發(fā)性特征峰的影響。結果表明，出峰個數(shù)隨著稱樣量增多而增多，但是峰強度也會隨之增加，導致峰與峰之間分離度減小，拖尾增大，不利于特征峰的建立，因此稱樣量選為0.2 g。

2.6 29 批沉香的指紋圖譜

采用所建方法對29 批沉香真?zhèn)芜M行鑒別，29批沉香樣品的指紋圖譜（特征峰Gallery Plot 圖）見圖3 所示。由圖3 可知，合格沉香含有特征峰1 和特征峰2，且含量高；不合格沉香特征峰1 和特征峰2 含量較低，甚至缺失；另外，有浸泡痕跡的沉香還出現(xiàn)特征峰3，此特征峰3 為鑒別沉香是否有浸泡過程。對表2 和圖3 數(shù)據(jù)進行比較，結果發(fā)現(xiàn)，采用HS-GC-IMS 對29 批沉香真?zhèn)舞b定的準確率為100%，其PCA 總占比為90%。

圖3 29 批沉香樣品的指紋圖譜

3 結語

采用頂空-氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用技術建立沉香特征峰指紋圖譜，并提取區(qū)分合格沉香與不合格沉香的特征峰，同時通過特征峰鑒定有浸泡痕跡的沉香偽品。該方法可以從分子水平上快速檢測待測樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)，保留樣品真實的揮發(fā)性組成，且具有無需樣品前處理、樣品耗損少的優(yōu)點，為沉香藥材的鑒別提供了快速、簡便、有效的新方法，具有較高的應用價值。