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基于抽提液成分分析的黄檀属和紫檀属红木的鉴别



全 文 :西北林学院学报 2016,31(2):264~267
Journal of Northwest Forestry University
  doi:10.3969/j.issn.1001-7461.2016.02.45
基于抽提液成分分析的黄檀属和紫檀属红木的鉴别
 收稿日期:2015-05-05 修回日期:2015-07-31
 基金项目:国家林业局林业公益性行业科研专项经费资助项目(200704010)。
 作者简介:刘顺治,女,硕士生,研究方向:木材科学。E-mail:854060371@qq.com
*通信作者:林金国,男,教授,研究方向:木材科学。E-mail:fjlinjg@126.com
刘顺治1,2,李清芸1,林金国1*,王晓娴1,巫其荣1
(1.福建农林大学 材料工程学院,福建 福州350002;2.福建省厦门市园林植物园,福建 厦门361000)
摘 要:运用GC-MS对黄檀属和紫檀属中6种红木甲醇抽提液的化学成分进行分析,在此基础
上,通过特征成分法、聚类分析和相关系数法对这6种红木分析鉴别。结果表明,黄檀属和紫檀属
6种红木均有其特有的1种或多种化学成分,组成1组特征峰;甲醇抽提液的化学成分聚类分析的
分类与传统分类结论一致;6种红木甲醇抽提液化学成分不同批次间的相关系数均>0.6;不同种
间的相关系数绝大多数<0.35。
关键词:红木;特征成分法;聚类分析;相关系数
中图分类号:S781.1   文献标志码:A   文章编号:1001-7461(2016)02-0264-04
Identification of Six Rosewoods in Dalbergia Genus and Pterocarpus Genus Based on the
Composition Analysis of Their Extractives
LIU Shun-zhi 1,2,LI Qing-yun1,LIN Jin-guo1*,WANG Xiao-xian1,WU Qi-rong1
(1.College of Material Engineering,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou,Fujian350002,China;
2.Xiamen Botanical Garden,Xiamen,Fujian361000,China)
Abstract:Chemical compositions of the extractives of six kinds rosewoods in Dalbergia genus and Ptero-
carpus genus were analyzed by GC-MS.Based on the results of GC-MA analysis,six kinds rosewoods were
identified through feature composition method,clustering analysis and correlation coefficient method.The
results showed that six rosewoods in Pterocarpus and Dalbergiagenus had their unique one or more chem-
ical compositions as wel as a set of characteristic peaks.Classification results by clustering analysis of six
kinds of rosewoods of methanol extractives were the same to traditional classification.Relation coefficients
of methanol extractive components between different batches were al over 0.6while the majority of corre-
lation coefficients between different kinds of rosewoods was than 0.35.
Key words:Hongmu;feature composition method;clustering analysis;correlation coefficient
  由于红木具有较高的使用和收藏价值,一些不
法分子利用各种手段进行伪造[1-3],因此,正确鉴别
红木对促进红木产业健康发展、保护消费者利益具
有十分重要的意义。目前,木材的分类与鉴别的方
法除传统的植物分类学和植物解剖学外,还有计算
机图像处理法[4-6]和水浸提物简单区别法。邓海秀
和黄卫国[7-8]等根据红木颜色、纹理、水浸提物来鉴
别紫檀和黄檀,陈潇俐[9]等利用聚类分析对红木进
行归类,张蓉[10]运用红外差谱对红木进行差异分
析。这些分析均存在一定的模糊性,许多木材组织
构造相似的树种之间难以区分,化学指纹图谱作为
从整体上研究物质的各主要化学成分及其相对含量
的工具[11-14],是木材判别一种高效可靠的方法。本
研究利用GC-MS对黄檀属和紫檀属甲醇抽提液的
化学成分进行分析,通过聚类分析、相关系数法、特
征成分法对其分类鉴别,试图为红木分类鉴别提供
理论依据和新的途径。
1 材料与方法
1.1 材料和仪器
试验样品及试剂:40~60目风干的交趾黄檀
(Dalbergia cochinensis)、柬埔寨黄檀(Dalbergia
cambodiana)、奥式黄檀(Dalbergia oliveri)、中美
洲黄檀(Dalbergia granadillo)、大果紫檀(Ptero-
carpus macrocarpus)、檀香紫檀(Pterocarpus san-
talinus)6种红木木粉(取自福建省莆田华名华居实
业有限公司以及仙游榜头红木市场);甲醇。
试验仪器:旋转蒸发仪(上海亚荣仪器生化厂)、
0.22μm有机过滤网,Agilent5975C/7890N型气相
色谱-质谱联用仪(美国安捷伦公司),Aglient进样
瓶,离心机(上海安亭科学仪器厂)。
1.2 样品预处理
红木木粉试验提取温度为62℃,第1次提取料
液比1∶10(g/mL),提取5h,过滤,保存滤液;第2
次提取料液比1∶5(g/mL),过滤,合并2次滤液,
使用旋转蒸发仪减压蒸馏回收溶剂。浓缩后的滤液
置于离心管中,在离心机中离心5 000转10min,使
用0.22μm有机过滤网过滤溶液进样。
1.3 气质联用技术上机条件及数据处理
GC/MS条件:色谱柱为 DB-17MS(30 m*
0.25mm*0.25μm);弹性石英毛细管柱,载气为
高纯氮气;恒流速1.0mL/min,进样量0.1μL;分
流比10∶1,进样口温度280℃。柱温起始温度
170℃,保持3min,之后以5℃/min升至200℃,保
持2min,再以10℃/min升至280℃,保持25min。
质谱条件:EI电离源,电子能量70eV。
离子源温度230℃,扫描质量范围30~600
amu,溶剂延迟3min。
对甲醇抽提液的化学成分进行特征成分分析、
聚类分析和相关系数。
2 结果与分析
2.1 基于抽提物特征成分的黄檀属和紫檀属红木
的鉴别
  气质联用仪结合气相色谱对混合物保留性能的
不同将各组分分离,通过峰高度或峰面积计算各组
分含量,质谱分析各组分进行定性分析两部分对混
合物进行定性定量。交趾黄檀、柬埔寨黄檀、奥式黄
檀、中美洲黄檀、大果紫檀、檀香紫檀甲醇抽提液的
GC-MS总离子图见图1至图6,交趾黄檀和柬埔寨
黄檀共有的特殊成分是4′-甲氧基-4,5-亚甲二氧基
甲基联苯-2-羧酸甲酯,两者不同的是:交趾黄檀特
有4-羟基-1-甲基-6-苯基-3-(丙基氨基)-2(1H)-吡
图1 交趾黄檀甲醇提取液总离子
Fig.1 Total ion chromatogram of methanol extractive from
Dalbergiacochinensiswood
图2 柬埔寨甲醇提取液总离子
Fig.2 Total ion chromatogram of methanol extractive
from Dalbergia cambodiana wood
图3 奥式黄檀甲醇提取液总离子
Fig.3 Total ion chromatogram of methanol extractive
from Dalbergia oliveri wood
图4 中美洲黄檀甲醇提取液总离子
Fig.4 Total ion chromatogram of methanol extractive
from Dalbergia granadillo wood
562第2期 刘顺治 等:基于抽提液成分分析的黄檀属和紫檀属红木的鉴别
图5 大果紫檀甲醇提取液总离子
Fig.5 Total ion chromatogram of methanol extractive
fromPterocarpus macarocarpus wood
图6 檀香紫檀甲醇提取液总离子
Fig.6 Total ion chromatogram of methanol extractive
fromPterocarpus santalinus wood
啶酮,柬埔寨黄檀特有反式-4-氟-4′-甲氧基查耳酮,
可根据共有成分可先把交趾黄檀、柬埔寨黄檀两者
与其他不同种红木区别开来,再根据两者不同的化
学成分进一步对其进行鉴别;奥氏黄檀含有4,6-二
氨基-3-[对-甲氧基苯基]-1-甲基吡唑并[3,4-d]嘧
啶,2-[5-(2-呋喃基)吡唑-3-基]-4-甲氧基-苯酚,7-
羟基-3-(4-甲氧基苯基)-4H-1-苯并吡喃-4-酮,2,3-
二氢-7-羟基-2-(3-羟基苯基)-4H-1-苯并吡喃-4-酮
这4种成分,其他种红木则没有。中美洲黄檀特有
2-[3,4-羟基亚苄基]-6-羟基-苯并呋喃-3-酮;大果
紫檀特有6α,11α -二氢-3,9-二甲氧基-(6AR- 顺)-
6H-苯并呋喃并[3,2-c][1]苯并吡喃,紫檀素;檀香紫
檀特有红没药醇,六甲基苯,6-碘-2-甲基喹唑啉-4
(3H)-酮。所以,不同属、不同种木材的提取物GC-
MS总离子图各不相同,每种木材均有自己特有的1
组特征峰,黄檀属和紫檀属中待鉴定的木材如果含有
这几个特有的特征峰,即可判断其为对应树种木材。
2.2 基于抽提液成分聚类分析的黄檀属和紫檀属
红木的鉴别
  以样品甲醇抽提液的化学成分为参数对黄檀属
和紫檀属的6种红木进行聚类分析。由图7可见,
不同批次的红木首先聚成一类,随后交趾黄檀和柬
埔寨黄檀聚成一类,奥式黄檀和中美洲黄檀聚成一
类,檀香紫檀和大果紫檀聚成一类,交趾黄檀、柬埔
寨黄檀、奥式黄檀和中美洲黄檀聚成一大类,最后6
种红木聚成一大类。黄檀属和紫檀属6种红木抽提
液化学成分聚类分析的结果与传统分类方法得出的
结果非常相近。
2.3 基于抽提物成分相关系数的黄檀属和紫檀属
红木的鉴别
  试验测定了不同批次的黄檀属和紫檀属红木甲
醇抽提液的化学成分和含量,进而计算其化学成分
的相似性。
对交趾黄檀、柬埔寨黄檀、奥式黄檀、中美洲黄
檀、大果紫檀和檀香紫檀6种红木的18批次样本甲
醇抽提液的化学成分和含量进行相关分析,根据上
述的公式计算其相关系数,黄檀属和紫檀属6种红
木甲醇抽提液化学成分不同批次间的相关系数见表
1、表2,黄檀属和紫檀属不同种红木甲醇抽提液化
学成分的相关系数见表3、表4。由表1、表2可见,
黄檀属和紫檀属6种红木甲醇抽提液化学成分不同
批次间的相关系数均>0.6,说明同一树种木材的甲
注:横坐标中A代表交趾黄檀,B代表柬埔寨黄檀,C代表奥式黄檀,D代表中美洲黄檀,E大果紫檀,F代表檀香紫檀,-1代表第1批次,-2
代表第2批次,-3代表第3批次。下同。
图7 6种红木甲醇抽提液化学成分的系统聚类分析
Fig.7 Systematic cluster analysis of chemical compositions for methanol extractive from 6rosewood
662 西北林学院学报 31卷 
醇抽提液的化学成分和含量具有相对稳定性。由表
3、表4可见,除了交趾黄檀与柬埔寨黄檀木材甲醇
抽提液化学成分的相关系数>0.7外,黄檀属和紫
檀属不同种红木甲醇抽提液化学成分的相关系数很
小,绝大多数<0.35,相关系数法可以区分不同种的
红木,若一个样品与标准样品的相关系数在0.6以
上可以初步归为一类,相关系数的绝对值<0.4则
可以判断为不同种红木。
表1 不同批次黄檀属红木甲醇抽提液化学成分的相关系数
Table 1 Correlation coefficients to chemical composition of methanol extractive from Dalbergiagenus wood between different batches
试样 A1-A2 A1-A3 A2-A3 B1-B2 B1-B3 B2-B3 C1-C2 C1-C3 C2-C3 D1-D2 D1-D3 D2-D3
R  0.906  0.917  0.929  0.983  0.953  0.968  0.867  0.708  0.649  0.974  0.950  0.946
注:数字代表批次,1代表第1批次,以此类推。
表2 不同批次紫檀属红木甲醇抽提液化学成分的相关系数
Table 2 Correlation coefficients to chemical composition of methanol extractive fromPterocarpus genus wood between different batches
试样 E1-E2 E1-E3 E2-E3 F1-F2 F1-F3 F2-F3
R  0.913  0.983  0.917  0.886  0.917  0.941
表3 黄檀属不同红木间甲醇抽提液化学成分的相关系数
Table 3 Correlation coefficients to chemical composition of methanol extractive from different redwoods in Dalbergiagenus
试样 A1-C1 A1-C2 A1-C3 B1-C1 B1-C2 B1-C3 A1-D1 A1-D2 A1-D3 B1-D1 B1-D2 B1-D3 A1-B1 A1-B2 A1-B3
R -0.327 -0.340 -0.309 -0.287 -0.298 -0.258  0.087  0.064  0.070 -0.237 -0.262 -0.237  0.793  0.783  0.776
表4 紫檀属不同红木间甲醇抽提液化学成分的相关系数
Table 4 Correlation coefficients to chemical composition of methanol
extractive from different redwoods in Pterocarpus genus
试样 D1-E1 D1-E2 D1-E3
R -0.121 -0.241 -0.253
3 结论
运用GC-MS对黄檀属和紫檀属中6种红木甲
醇抽提液的化学成分进行分析,通过特征成分法、聚
类分析和相关系数法对这6种红木分析鉴别,结果
表明:黄檀属和紫檀属6种红木均有其特有的一种
或多种化学成分,组成一组特征峰,若待确定的红木
中含有这些特殊成分,则可以认定其为对应树种木
材;不同批次的红木的化学成分具有稳定性,不同红
木的相关系数的绝对值<0.35,可以利用未知红木
与标准红木对其进行分类;黄檀属和紫檀属6种红
木抽提液化学成分聚类分析的结果与孙多永[15]二
氯甲烷抽提液的化学成分聚类结论一致。笔者认
为,利用抽提物化学成分特征成分法、聚类分析和相
关系数法对未知种类的红木进行鉴别具有可行性。
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