枫香脂掺杂辨伪多指标分析检验方法

沈徐标， 陈朱辉， 曾 韬

(南京林业大学 化学工程学院，江苏 南京 210037)

沈徐标， 陈朱辉， 曾 韬*

(南京林业大学 化学工程学院，江苏 南京 210037)

摘要：为了更准确鉴别枫香脂(枫脂)原料的掺杂情况，在不同产地的纯净枫脂中加入淀粉和松脂模拟掺杂枫脂，分析掺杂前后枫脂的理化性质和枫脂精油主要成分含量的变化，以建立一种枫香脂掺杂辨伪多指标分析的检验方法。结果表明：掺入淀粉前，枫脂无碘显色反应，掺入淀粉后，碘显色反应明显；按照不同比例掺入松脂后，酸值、皂化值、紫外吸收峰数和峰值以及高效液相图谱均呈现易于鉴别、变化灵敏的特征值；且枫脂精油α-蒎烯、 β-蒎烯和β-石竹烯的含量变化明显。以此方法的一个或几个指标的结合，可更灵敏准确地进行枫香脂原料的掺杂辨伪。

关键词：枫香脂原料；掺杂辨伪；多指标；分析检验方法

枫香(LiquidambarformosanaHance)为金缕梅科枫香属植物，是亚热带地区优良速生树种，资源丰富[1]。枫香树干受到昆虫或人为创伤后，能够分泌枫香脂(简称枫脂)。枫脂是我国优良的传统中药材及天然香料[2-4]，经水蒸气或惰性气体蒸馏后，可得到固体枫香树脂和液体枫脂精油，两者都是新型天然药化及化工原材料，在药品、食品、工业助剂等方面具有良好的应用前景[5-7]。目前，高质量枫脂在国内外市场的需求越来越大，常常供不应求，使得一些不良商贩为谋求不当利益，在枫脂中掺入松脂和淀粉，致使枫脂加工及应用企业得不到纯净的枫脂原料，对生产和科研造成了严重的影响。杨兵云等[8]向干燥的枫脂中掺入松香，从火试，醋酸铜显色及紫外吸收光谱等3个方面进行了研究，其中火试以“有无浓烟，是否有松香气味”作为鉴别指标，其科学性不足，醋酸铜显色和紫外吸收光谱的系统分析不足，该法的实际应用性不强。本研究从广西百色、桂林、全州、福建顺昌和贵州惠水5个产地采得枫脂试样，在对纯天然及掺杂淀粉、松脂的枫脂试样进行大量的物理及化学分析试验的基础上，进行了枫脂掺杂辨伪研究，以试样的特征显色反应、酸值、皂化值、紫外吸收峰数和峰值、精油主要成分含量和高效液相指纹图谱等为检验指标，以期建立行之有效的多指标分析检验方法，为枫脂原料质量评价和辨伪分析提供检验依据和方法。

1材料、仪器与方法

1.1试验材料

枫脂，取自广西百色、桂林、全州，以及福建顺昌和贵州惠水5地，以“V”字形下降法割沟化学药剂采集方法采集[9-11]；松脂，购自云南省双柏县，经曾韬教授鉴定为云南松树的分泌物。松脂的酸值为144.5 mg/g，皂化值为154.9 mg/g，UV吸收峰位置为250.4、242.2和208.8 nm，参照文献[7]，松脂经水蒸气蒸馏获得的松节油中，α-蒎烯质量分数为73.3 %，β-蒎烯质量分数为17.5 %，而未检出β-石竹烯。

1.2试剂与仪器

无水乙醇、95 %乙醇、乙酸乙酯、丙三醇、氢氧化钾、可溶性淀粉、碘、碘化钾和酚酞指示剂，均为分析纯。

UV-2450型紫外可见分光光度计(UV)，日本岛津公司；GC-7890A型气相色谱仪(GC)，含氢火焰离子检测器(FID)，安捷伦公司；1200 Infinity Series型高效液相色谱仪(HPLC)，安捷伦公司。

1.3不同掺杂枫脂样品的制备

1.3.1纯天然枫脂试样取5个不同产地的枫脂各5 g，置于5个25 mL刻度管中，分别加入10 mL松节油和5 mL蒸馏水，将刻度管置于80 ℃水浴中3～5 min，摇动使其完全溶解，静置冷却至室温，作为Ⅰ组检验试样。

1.3.2掺杂淀粉枫脂试样取5个不同产地的枫脂各5 g，置于5个25 mL刻度管中，分别加入0.1 g淀粉、10 mL松节油和5 mL蒸馏水，将刻度管置于80 ℃水浴中3～5 min，摇动使其完全溶解，静置冷却至室温，作为Ⅱ组检验试样。

1.3.3掺杂松脂枫脂试样分别向5个不同产地的枫脂中加入质量分数依次为0、10 %、20 %、30 %、40 %和50 %的松脂，得到混合脂，作为Ⅲ组检验试样。

1.4掺杂枫脂的鉴别

1.4.1枫脂中掺入淀粉的鉴别用刻度滴管吸取0.3 %碘-碘化钾溶液0.5 mL，分别加入到Ⅰ组和Ⅱ组检验试样中，摇匀后静止3～5 min，观察水相颜色变化。

1.4.2枫脂中掺入松脂的鉴别

1.4.2.1酸值分析取5个产地混合脂2～3 g，分别加入25 mL无水乙醇和25 mL乙酸乙酯，用玻璃棒搅拌，完全溶解后按照GB/T 8146—2003方法测定Ⅲ组检验试样酸值[12]。

1.4.2.2皂化值分析取5个产地混合脂2～3 g置于三口烧瓶内，加入氢氧化钾乙醇标准溶液15 mL溶解，加热回流30 min，再用30 mL无水乙醇冲洗冷凝管的内壁及其上口玻璃塞的下部，所得溶液按照GB/T 8021—2003方法测定Ⅲ组检验试样皂化值[13]。

1.4.2.3UV吸收光谱分析取Ⅲ组中百色的检验试样各170～300 mg，分别加入200 mL无水乙醇，用玻璃棒搅拌，浸泡10 min，使其大部分溶解。取上述溶液各3 mL，分别加入27 mL无水乙醇，纯枫脂溶液制成质量浓度为0.05～0.10 g/L的溶液试样，掺入松脂后的溶液制成质量浓度为0.10～0.20 g/L的溶液试样，空白溶液试样为无水乙醇溶液。分别在200～500 nm下扫描测定UV吸收峰位值。

1.4.2.4精油成分分析取Ⅲ组检验试样约200 g，参照文献[7]通过水蒸气蒸馏分离得到混合脂精油。采用GC分析混合精油成分。

1.4.2.5HPLC图谱取Ⅲ组检验试样加入无水乙醇制成质量浓度为0.10 g/L的溶液试样，用玻璃棒搅拌，浸泡10 min，使其大部分溶解，经0.22 μm滤膜过滤后进行HPLC分析。

1.5分析表征

GC分析条件：采用DB-1(0.25 mm×30 m×0.25 μm)的色谱柱；氢火焰离子检测器(FID)；汽化室和检测器温度为230 ℃；以5 ℃/min的升温速率从50 ℃升至270 ℃。

HPLC分析条件：Eclipse XDB-C18色谱柱(150 mm×4.6 mm×5 μm)；流动相为甲醇/水(体积比95∶5)；流速0.4 mL/min；柱温30 ℃；检测波长241 nm；进样量5 μL。

2结果与分析

2.1原料分析

纯天然枫脂及其产品的理化性质和枫脂精油主要成分含量见表1，HPLC图谱见图1。

表 1　不同产地枫脂试样的理化性质及精油主要成分

a.广西百色Guangxi Baise；b.广西全州Guangxi Quanzhou；c.广西桂林Guangxi Guilin；d.福建顺昌Fujian Shunchang；e.贵州惠水Guizhou Huishui

图 1各地产枫脂的HPLC图谱

Fig. 1HPLC of pure Chinese sweetgum

oleoresin from different regions

由图1可看出， 5个产地枫脂的HPLC保留时间分别为：广西百色2.794、3.895、6.300和10.287 min；广西全州2.783、3.903、6.223和10.192 min；广西桂林3.897、6.220和10.093 min；福建顺昌2.756、3.898、6.219和10.048 min；贵州惠水2.789、3.900、6.224和10.063 min。

2.2掺入淀粉后的枫脂鉴别

实验观察到Ⅰ组5个被检验试样颜色均未发生改变，Ⅱ组5个检验试样颜色均变为蓝色。检验试样的颜色若未发生变化，则判定枫脂样品中没有淀粉类掺杂物，检验试样的颜色若发生变化，则判定枫脂样品中存在淀粉类掺杂物，尤其是水溶性淀粉。Ⅱ组5个检验试样均参入了淀粉物质，为不合格枫脂原料。

2.3掺入松脂后的枫脂鉴别

2.3.1酸值分析掺入不同比例松脂后的混合脂酸值分析见表2。由表2可知，5个产地的枫脂在未掺入松脂时，其酸值均不超过50 mg/g，其中，广西全州和贵州惠水2个试样的酸值较高是由于原料存放时间稍长，含油量降低的缘故。掺入松脂后，混合脂的酸值随即升高，松脂掺入量越多，混合脂的酸值越高。因此，结合松脂的数据，认为枫脂的酸值高于50 mg/g时，即有可能掺入了松脂。

表 2　混合脂酸值

2.3.2皂化值分析掺入不同比例松脂后的混合脂皂化值分析结果，如表3所示。

表 3　混合脂皂化值

从上表可以看出，5个产地的枫脂掺入松脂后，得到的混合脂的皂化值随着松脂掺入量的增加而增加，且变化明显。因此，结合松脂的数据，认为皂化值高于110 mg/g的原料枫脂有可能掺杂了松脂。

松脂质量分数mass fraction of oleoresin：a.0；b.10%；c.20%；d. 30%；e.40%；f.50%图 2　枫脂与混合脂的UV光谱图Fig. 2　UV spectra of pure and mixed Chinese sweetgum oleoresin

2.3.3UV吸收光谱由表1可知， 5个产地枫脂具有相似的UV吸收峰，故以广西百色样为例进行分析。掺入不同比例松脂后的混合脂的UV吸收光谱，如图2所示。

由图2可以看出，枫脂未掺入松脂时，仅在273和213 nm左右有UV吸收峰。随着掺入松脂量的增加，样品在253 nm左右出现明显的吸收峰，这可能是松脂中多种枞酸型树脂酸的紫外吸收峰，但若掺入的松脂质量分数小于10 %，则该变化不明显。因此，结合表1的数据，认为若在253 nm左右出现明显的UV吸收峰，则原料枫脂有可能掺杂了松脂。

2.3.4枫脂精油分析取混合脂约200 g，参照文献[7]通过水蒸气蒸馏分离得到混合脂精油和混合树脂。混合脂精油采用GC检测，分析结果如表4所示。

表 4　混合脂精油主要成分含量

从表4可以看出，随着松脂掺入量的增加，百色和桂林枫脂中的α-蒎烯和β-石竹烯含量的变化非常明显。这是由于松节油中α-蒎烯较高，β-石竹烯的含量较低的缘故，因此，α-蒎烯的含量逐步增加，β-石竹烯的含量逐步减少。百色枫脂中β-石竹烯含量逐渐减少，桂林枫脂中β-石竹烯含量有所波动，但都变化不大。因此，当枫脂精油中α-蒎烯的质量分数大于40%且β-石竹烯质量分数低于10 %时，可认定生产此枫脂精油的枫脂原料掺入了松脂。

2.3.5HPLC图谱特征由图1可看出，5个产地枫脂具有相似的HPLC特征图谱，故以广西百色样为例进行分析。掺入松脂后的枫脂HPLC图谱如图3所示。

由图3可以看出，枫脂中未掺入松脂时，HPLC谱峰的保留时间在2.79、 3.89、 6.30和10.29 min左右。掺入松脂后，在7.80 min左右出现明显的吸收峰，随着掺入松脂量的增加，此处吸收峰高也越来越高。因此，结合图1的数据，认为若在7.80 min左右出现吸收峰，则原料枫脂有可能掺杂了松脂，吸收峰越高，掺入的松脂可能越多。

松脂质量分数 mass fraction of oleoresin:a.50%;b.40%;c.30%;d.20%;e.10%;f.0图 3　枫脂与混合脂的HPLC图谱Fig. 3　HPLC of pure and mixed Chinese sweetgum oleoresin

3结 论

3.1天然枫脂中不存在淀粉类物质，若枫脂溶液遇碘-碘化钾溶液变色，则可认定枫脂掺入了淀粉类物质。

3.2通过酸值、皂化值、紫外(UV)吸收峰数和峰值以及高效液相图谱的对比，以及枫脂精油中主要成分α-蒎烯、β-蒎烯和β-石竹烯的含量变化，判定枫脂中是否掺杂松脂。结果表明，有以下几种情况均可认定掺入松脂：1)若酸值大于50 mg/g(掺入松脂可使枫脂酸值大幅度提高)； 2)若皂化值大于110 mg/g(掺入松脂可使枫脂皂化值大幅度提高)； 3)UV吸收在253 nm处出现吸收峰； 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分析显示在7.80 min左右出现明显的吸收峰，吸收峰越高，则掺入的松脂可能越多。

3.3进行辨伪分析时根据实际情况，枫脂辨伪方法可以单独使用，或结合2个以上使用。

参考文献：

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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

基金项目：国家林业科技推广项目(2014-39)；国家公益性行业科研专项资助项目(200704033)；江苏省高校优势学科建设工程项目资助(无编号)

作者简介：沈徐标(1990— ),男,江苏南通人,硕士生,主要从事林产化工的研究工作 *通讯作者：曾 韬，男，江西宁都人，教授，博士生导师，从事林产化工专业教学和科研工作；E-mail:zengtao@njfu.edu.cn。

中图分类号：TQ351.47

文献标识码：A

文章编号：1673-5854(2016)02-0024-05

·研究报告——生物质化学品·