第 41卷第3期 林产化学与工业 Vol. 41 No.3 2021年6月 Chemistry and Industry of Forest Products June 2021 研究报告 doi :10. 3969/j. issn. 0253-2417. 2021. 03. 007 基质固相分散-气相色谱质谱联用法测定沉香中 精油的化学成分 陈虹霞，周昊2，叶建中，陶冉，李文君，王成章2 （1.中国林业科学研完院林产化学工业研究所；生物质化学利用国家工程实验室；国家林业和草原局 林产化学工程重点实验室；江苏省生物质能源与材科重点实验室；江苏省林业资源高效加工利用 协同创新中心，江苏南京210042；2.中国林业科学研究院林业新技术研完所，北京100091） 摘要：以海南生物结香的沉香本为原料，建立了沉香精油的基质国相分散-气相色谱/质谱联用 CHEN Hongxia （MSPD-GC/MS）分析方法.
采用基质固租分散技术进行沉香精油的提取，采用单因素试验得到优 化工艺条件为：吸附基质为硅酸段，或附基质与样品的质量比为4：1，分载溶剂为并两醇，分散溶剂与样品的比例为4：1 （mLl:g），洗脱溶剂为体积比9:1的正已烷和乙酸乙酯混合液，洗既溶剂用量6ml，在此条件下，沉香精油的提取得率为 （9.19±0.15）%，明显高于乙醚超声波提取方法的（6.65±0.22）%.
采用GC/MS分析沉香精油成分，并与乙醚超声波 提取方法进行比较.
基质图相分散提取的沉香精油成分组成与乙醚超声波提取相级，主要为2.13%的芳香族类、 25.67%的倍年韩类26.85%的色酮类和7.5%的脂肪族.
相比乙醚起声波提取，基质固相分散提取的沉香精油中倍年 韩类化合物的成分更多，主要有y-芹子烯、β-檀香醇、频草.4 7（11）二烯、α-念创木烯、白莒醇和1 9-马兜铃二烯.
MSPD-GC/MS分析方法能够再实地反映沉香精油的化学成分，可作为况香品质评价的一种快速鉴别方法.
关键词：沉香：精油；基质因相分散；气质联用；化学成分 中图分类号：TQ35 文献标志码：A 文章编号：0253-2417(2021)03-0047-08 引文格式：陈虹霞，周吴，叶建中，等.基质田相分歌-气相色谱质谱联用法测定沉香中務油的化季成分[J].林产化学与工业，2021，41 (3) :4754. MatrixSolid-phaseDispersion Combined with GC-MSforDetermination of Chemical Constituents of Essential Oil in Agarwood CHEN Hongxia' ZHOU Hao′* YE Jianzhong’ TAO Ran' LI Wenjun' WANG Chengzhang ( 1.Institute of Chemical Industry of Forest Products CAF ; National Engineering Lab. for Biomass Chemical Utilization; Key Lah. of Chemical Engineering of Forest Produets National Forestry and Grassland Administratiom ;Key Lab. of Biomass Energy and Material Jiangsu Province ;Jiangsu Co-Innovation Center for Efficient Processing and Utilization of Forest Resources Nanjing 210042 China ; 2.Researeh Institute of Forestry New Technology CAF Beijng 100091 China) Abstract : Matrix solid-phase dispension-gas chromatography oombined with mas speetromery ( MSPD-GC/MS) analysis method for essential oil was established hbased on Hainan agarwood induced by biotechnological method. The MSPD conditions of extracting agarwood essential oil established by single factor test were magnesium silicate as the adsorbent adsorbent/sample mass ratio 4: 1 isopropanol as the dispersion solvent dispersion solvent/sample ratio 4 : 1 ( mL. : g) and 6 mL. n-hexane/ethy1 收稿日期：2020-07-31 基金项目：中国林科院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（CAFYBB2018GA001）：中国林科院林产化学工业研究所研 究团队建设创新工程项目（LHSXKQ5） 作者简介：陈虹厦（1983-），女，浙江舟山人，助理研究员，持土，从事天然产物化学方面的研究；E-mail：shirenyaui 通讯作者：王或章，研究员，博土，博士生导师，主要从事天然产物研究与利用方面的研究；E-mail：wangczlh@sins
48 林产化学与工业 第41卷 acetate 9: 1 ( volume ratio) as the elution solvent. Under these conditions the estraction yield of MSPD was (9. 19 ±0. 15)% which was higher than ultrasonic assisted ether extraction (6. 65 ± 0. 22 ) % . The chemical constituents of essential oil were analysis by GC/MS and pared with that extracted by ultrasonic assisted ether extraction. The positions of essential oil extracted by MSPD were similar to ultrasonic assisted ether estraction the main constituents were 2. 13% aromatic 25. 67% sesquiterpenoids 26. 85% chromones and 7. 50% aliphatic pounds. The mumber of sesquiterpenoids in the essential oil extracted by MSPD as more than that of ultrasonic assisted ether estractin soch as Y-selinene β-santall valerena-4 7( 11)- diene α-guaiene shyobunol and 1 9-aristo-ladiene. Thus the MSPD-GC/MS analysis method could truly reflect the chemical psition of aganod eential il hich cld be used as a rapid ientificatin metbod fr th quality evaluati of agarwd. Key word : agarwood ; essential oil; matrix solid-phase dispersion ; GC-MS ; chemical constituents 沉香为瑞香科沉香属（Aguilaria）植物中含有黑色树脂的木质部分，具有极高的药用和收藏价值，是 我国以及东南亚地区的传统名贵药材，通常被用作镇静剂.
它也是名贵的天然香料，在世界范围内被用 作熏香.
沉香和沉香精油的研究表明，色酮、倍半和芳香性小分子化合物是其主要化学成分[2-3.
目前沉香精油化学成分的研究通常采用乙醚超声波法、乙醛冷浸法、超临界二氧化碳萃取法或水蒸气蒸 馏法提取，然后进行检测分析.
乙醒萃取法溶剂用量大，而超临界二氧化碳萃取法和水蒸气蒸馏法的样 品用量大且提取时间长.
基质固相分散（MSPD）是Barker于1989年提出的，在样品制备中得到了广泛 的应用，已被证明是一种简单、高效、通用的测定固体和半固体基质中各种分析物的技术.
MSPD 技术将固体样品在介质中与分散剂混合研磨，样品的原始结构被破坏，从而可以释放出分析物.
然后将 所得混合物加载到层析柱上，用适当的溶剂洗脱分析物.
在这种方法中，提取和纯化过程可以集成到一 个步骤中，这与其他传统方法不同.
集成不仅可以大大减少分析时间和有机溶剂的消耗，面且可以得到 满意的富集因子.
本研究采用MSPD法对沉香精油进行提取，以沉香化学成分为指标，对吸附基质种 类和比例、分散溶剂种类和比例、洗脱溶剂用量等几个影响因素进行优化，得到最佳的MSPD条件.
建 立沉香精油化学成分检测的基质固相分散-气相色谱质谱联用方法，并将实验结果与乙醚超声波法进行 比较，以期为沉香质量评价和后续的调查研究提供一种新方法.
1实验 1.1原料、试剂与仪器 沉香样品，产自海南，为生物结香方式，样品粉碎成粉末，过0.85mm的筛，备用.
十八烷基硅胶填 料（C）、辛基硅胶填料（C）购于大连依利特分析仅器有限公司；硅藻土、硅胶、硅酸镁颗粒、石英砂、甲 醇、无水乙醇、正丙醇、异丙醇、正己烷、乙酸乙酯和1，4-二氧杂环己烷（二氧六环）购于国药集团化学试 剂有限公司：卡基丙酮购于阿拉丁生化科技股份有限公司；檀香醇购于上海源叶生物科技有限公司；2- （2-苯乙基）色酮购自中国热带农业科学院热带生物技术研究所.
GC2014C型气相色谱（GC）仪，日本 1.2沉香精油的提取 1.2.1基质固相分数提取及单因素试验称取沉香粉末0.5g，加人吸附基质和分散溶剂置于研体中， 用研使其混匀并研磨完全后，转人到底部垫有脱脂棉的10mL注射器中.
用洗脱溶剂进行洗脱，收集 洗脱液，在减压条件下，蒸干溶剂，然后加1mL的乙醇溶解，过0.45μm的滤膜，得到供试样品溶液，用 GC进行峰面积的检测.
沉香精油成分复杂，根据文献[8-10]可知，其精油成分达到45-77种，一方 面化合物种类太多，另一方面相当一些化合物没有标准物质可以采购，因此不能完全对成分的提取 量变化进行研究.
沉香精油的主要成分为芳香族化合物、倍半薪和色酮类化合物，最终从芳香族化合物 中选择苄基丙酮，倍半酷中选择檀香醇，色酮类化合物中选择2-（2-苯乙基）色酮作为主要分析对象，设 计单因素试验，研究不同条件对沉香精油基质固相分散提取的影响.
选取了5个因素，分别为吸附基质 种类、样品与吸附基质的比例、分散溶剂种类、样品与分散溶剂的比例和洗脱溶剂用量进行基质分散提 取试验.
考察不同因素对卡基丙酮、檀香醇和2-（2-苯乙基）色酮GC检测峰面积的影响.
第3期 陈虹霞，等：基质固相分散-气相色谱质谱联用法测定沉香中精油的化学成分 49 1.2.2乙醚超声波提取称取沉香粉末0.5g，置于100mL的锥形瓶中，加入乙醒30mL，在室温下， 超声波处理60min，在减压条件下，蒸干溶剂，然后加1mL的乙醇溶解，过0.45μm的滤膜，即为供试样 品溶液，用GC进行峰面积的检测.
1.3精油中3种主要化合物的测定 中，分别配置成1g/L的储备液，于4℃保存.
1.3.2气相色谱分析色谱柱为HP-5弹性石英毛细管柱（30mx0.25mmx0.32μm）；程序升温：初 始温度为50℃，3℃/min升至200℃，然后5C/min升至280℃，保持20min，运行时间86min.
载气 为高纯氨气，流速为1.0ml/min，不分流进样，进样体积1μL，气化室温度250℃，检测器温度280℃.
通过对比供试样品溶液与标准品的色谱图，确定供试样品溶液气相色谱图中苄基丙酮、檀香醇和 2-（2-苯乙基）色酮的出峰位置，得到对应的峰面积.
1.4精油化学成分的GC-MS分析 气相色谱分析条件同1.3.2节.
质谱条件：接口温度280℃，离子源温度230℃，离子源选用EI 源，电子能量70eV，光电倍增管电压220V，扫描范围29-600u，质谱库NIST.
2结果与讨论 2.1沉香精油基质固相分散提取的影响因素 2.1.1或附基质类型吸附基质的类型对MSPD提取起着关键作用，一方面，吸附基质在研磨过程中， 可以破坏样品的结构，使目标化合物暴露；另外一方面，可以将化合物固定在吸附基质上，然后通过溶剂 提取出来.
固定吸附基质与样品（沉香粉末）的质量比为4：1，洗脱溶剂为正已烷/乙酸乙酯（体积比 9:1，下同）混合液，洗脱溶剂用量10mL，分散溶剂为正丙醇，分散溶剂与样品的比例为4：1（mL:g），考 察7种吸附基质（C、C、沙子、硅藻土、硅胶、硅酸镁和石英砂）对苄基丙酮、檀香醇和2-（2-苯乙基）色 酮3个化合物峰面积的影响，结果见表1.
从表1可以看出，C、硅藻土和硅酸镁表现出相似的提取效 果，效果较好，而沙子和石英砂的效果最差.
这可能是由于沙子和石英砂的颗粒较大，比表面积较小，在 吸附目标化合物时，效果不理想.
C、硅藻土和硅酸镁具有较大的比表面积和微孔通道，对这3个化合 物的吸附效果较好.
C，和硅胶的提取效果欠佳，可能是由于它们与化合物之间形成了较强的氢键结 合，使洗脱溶剂难以完全将目标化合物洗脱下来.
综合比较，由于硅酸镁对卡基丙酮和檀香醇的吸附效 果优于C和硅藻土，因此选择硅酸镁作为吸附基质用于后续的实验.
2.1.2吸附基质与样品的比例吸附基质与样品的比例是影响MSPD提取过程的重要因素之一.
固 定硅酸镁为吸附基质，洗脱溶剂正已烷/乙酸乙酯混合液，洗脱溶剂用量10mL，分散溶剂为正丙醇，分 散溶剂与样品的比例为4:1（mL:g），考察吸附基质与样品的质量比（1:1、2:1、3:1、4:1和5：1）对苄基 丙酮、檀香醇和2-（2-苯乙基）色酮3个化合物峰面积的影响.
从表1可以看出，当质量比增至4：1时， 3个化合物峰面积随之增加，这是由于吸附基质与样品的接触面积增加，从面增强了对化合物的吸附能 力.
但到5：1时，3个化合物的峰面积都随之略微下降，可能由于过多的吸附基质，使化合物的洗脱受 到阻碍.
因此，选择吸附基质与样品的质量比为4：1.
2.1.3分数溶剂种类分散溶剂的选择是植物精油类样品提取过程中的一个重要参数，分散溶剂既要 能与样品中的化合物相似相溶，又要能够与洗脱溶剂混溶.
固定硅酸镁为吸附基质，吸附基质与样品的 质量比为4：1，洗脱溶剂为正已烷/乙酸乙酯混合液，洗脱溶剂用量10mL，分散溶剂与样品的比例为4:1 （ml:g），考察5种分散溶剂（甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和1，4-二氧六环）对苄基丙酮、檀香醇和2-（2- 苯乙基）色酮3个化合物峰面积的影响.
从表1可以看出，乙醇和异丙醇作为分散溶剂时，化合物的峰 面积相对较强.
在实验操作过程中，乙醇作为分散溶剂时，样品的萃取过程非常缓慢，需要借助真空系 统才能达到.
因此，综合考虑，采用异丙醇作为分散溶剂.
2.1.4样品与分般溶剂的比例固定硅酸镁为吸附基质，吸附基质与样品质量比为4：1，洗脱溶剂为
50 林产化学与工业 第41卷 正已烷/乙酸乙酯混合液，洗脱溶剂用量10mL，分散溶剂为正丙醇，考察分散溶剂与样品的比例（1：1、 2:1、3：1、4：1、5：1和6:1，mL:g）对苄基丙酮、檀香醇和2-（2-苯乙基）色酮3个化合物峰面积的影响.
从表1可以看出，随着分散溶剂与样品的比例从1：1增加至4：1，3个化合物的峰面积随之增加，这可能 是由于正丙醇量的增加，可以加速这些化合物的溶出，促进它们在洗脱溶剂中的分散.
然面，进一步将 正丙醇的量增加至5：1和6：1时，3种化合物的峰面积反而略有下降，可能是由于过量的正丙醇使化合 物与吸附基质之间形成强列的相互作用，使化合物不能够完全解吸下来.
因此，分散溶剂与样品的比例 选择为4:1（mL:g）.
表1不同条件对沉香精油基质固相分散提取的影响 Table 1 Effects of parameters on MSPD efficiency of essential oil in agarwood 峰面积 peak ana 条件 conditions 苄基丙酮 檀香醇 2-(2-phengletlyl)chromee 2-(2-苯乙基)色酮 4-pheyl-2-butanone santalol Cs 199181 167452 G 191218 196660 吸阳基质 prs -f 60697 114892 adborbemt 硅藻土 diatite 164125 190703 硅胶 silia gel 127754 147649 硅酸钱 mageium ilicabe 228715 237310 石英沙 qurt sand 40332 2286 1:1 71020 132748 吸附基质与样品质量比 2:1 154637 163910 masx ratio of sasple to 3:1 181270 170772 adsorbest 4:1 228715 237310 5:1 202770 179297 甲醇methanel 15318 164315 分散溶剂 乙醇ethl 180359 269464 disemsion advmt 正内醇 n-propsl alechol 228715 237310 内醇 boppunl 234216 1 4-二氧六环1 4-dixane 222755 1:1 72544 199057 分散溶别与样品比（ml=g） 2:1 121426 236120 sample to disapersing liquid 3=1 164838 236437 ratio 4:1 228715 237310 5:1 232706 236264 6:1 230696 169621 2 mL 48790 71258 942311 洗脱溶剂用量 4 ml 128642 142198 volume of sulution aolvenl 6 mL 221778 230090 8 ml 227331 237017 10 mL 228715 237310 2.1.5洗脱溶剂用量为了能有效地洗脱精油成分，基本都采用正已烷/乙酸乙酯体积比9：1作为洗 脱体系-H.
固定硅酸镁为吸附基质，吸附基质与样品质量比为4：1，洗脱溶剂为正已烷/乙酸乙酯混 合液，分散溶剂正丙醇，分散溶剂与样品的比例为4:1（mL:g），考察洗脱溶剂用量（2、4、6、8和10mL） 对苄基丙酮、檀香醇和2-（2-苯乙基）色酮3个化合物峰面积的影响.
从表1可以看出，随着洗脱溶剂用 洗脱溶剂，可以达到较好的洗脱效果.
根据以上单因素试验结果，得到沉香精油基质固相分散提取的最佳工艺条件为：硅酸镁为吸附基 质，吸附基质与样品质量比为4:1，分散溶剂为异丙醇，分散溶剂与样品的比例为4：1（mL:g），洗脱溶剂
第3期 陈虹霞，等：基质固相分散-气相色谱质谱联用法测定沉香中精油的化学成分 51 为体积比9：1的正已烷和乙酸乙酯混合液，洗脱溶剂用量6mL.
在此条件下，进行3次平行试验，沉香 精油的提取得率平均值为（9.19±0.15）%，面传统的乙醚超声波提取的得率为（6.65±0.22）%.
2.2沉香精油的化学组成 取方法的色谱峰的整体差异不大.
基质固相萃取的色谱峰的丰度比乙超声波提取的高，这与基质固 相萃取的得率大有关.
各峰对应的质谱图通过Nistl7标准质谱图系统检索，结合质谱图与文献数据对 照确定其化学成分，采用峰面积归一化法确定各化合物的含量（以相对峰面积计），结果见表2.
a b 3040 50 70.80 10 20 405060 B包]/min 时[间]/min a.基质固相分散提取 matrix solid-phase dispersion; b. 乙能超声彼提取 ultrasomic assisted ether extraction 图1两种不同提取方法所得沉香精油的总离子流色谱图 Fig. 1 TICs of the representative agarwood essential oil extracted by two different extraction methods 表2不同提取方法所得沉香精油的化学成分 Table 2 Chemical constituents of essential oil in agarwood extracted by different methods 出峰 相对峰面积 nelative area/% 编号 B间/mim 化合物 分子式 No. molecular M 基质固相分散提取 乙魔超声波提取 pak tinme pound fola matrix solid-phase ultrasonie assisted disperion ether estraction 1 19. 493 节基丙期4-pmy-2-btane C H O 148 0.49 2.6-二叔丁基对甲苯酚 2 29.323 onppiqampmq-mn-p-9° CsHO 220 0.13 0.24 29.513 CsH 204 0.29 4 29 954 β-芹子烯β-selinene CsH 204 0.50 0.46 5 30. 208 巴伦西亚号valescee CsH 204 0.44 0.56 6 30.338 金创水脂-9 11-二烯 gaia-9 11-diene CyH 204 0.40 0.45 （3R 8aR)-5 8a二甲基-3-（丙-1-烯2-基)- 7 32.415 1 2 3 7 8 8a-六复茶 (3R_8aiRt) -5 8a-dimethyl-3-( peop-1-en-2-y1) - C H 202 1.14 0.93 1 2 3 7 8 8a-bexahydromaphthalene 8 33.899 β-檀香醇β-antald C H 0 220 0.38 9 34.062 β-乙位香根烯B-tivenn CH 202 0.30 0.33 10 35.247 族草-4 7(11) 烯 valema-4 7(11) -dime C H 204 0.28 11 35.452 CsH 204 0.60 0.66 12 35.544 a-美黄烯α-n CisH 202 0.62 0.49 13 35.974 （）-y-按叶醇（）-y-uel C sH0 222 0.63 0.89 14 36.141 沉香螺旋醇agpid C sH0 222 1.43 0.80 15 36.272 茅苍术醇hinesl CsHO 222 0.65 16 36.429 揽香醇ell CsH0 222 0.94 0.81 （4aR 8aR）-2-异亚丙基-4a 8-二甲其 17 36.706 1 2 3 4 4a 5 6 8a-/氮茶 (4alR 8aR )-2-isopeupylideme-4a 8-dimthy)- C H 204 1.74 1.90 1 2.3 4 4a 5 6 8a-octahydronaphtalene 18 36.814 白高碼（）~e C H 204 2.93 2.94 19 37.238 α-意创本烯agiaine C H 204 0.41
