《Analytica Chimica Acta》：Unraveling the Thermal Release Dynamics and Pyrolysis Signatures of Agarwood by Gas-Liquid Microextraction and Gas Chromatography-Mass Spectrometry
编辑推荐：
沉香燃烧过程中香气成分的动态释放机制及分析方法研究，采用GLME-GC-MS技术系统分析25-280℃温度范围内不同产区的沉香燃烧香气成分演变规律，发现温度超过200℃时新型香豆素衍生物显著生成，并建立区域特征与燃烧阶段香气指纹的关联模型。
谢艳桥|赵金花|黄胜奇|沈晨|周毅|尹格|王和晨|李琳楠|李东豪|王正涛|杨丽
中国中医科学院中药功能成分发现与利用国家重点实验室、教育部中药标准化重点实验室、国家中医药管理局中药新资源与质量评价重点实验室、上海中医药大学中药研究所，上海201203，中国
摘要
背景
沉香是一种从Aquilaria树中提取的珍贵树脂材料，因其独特的香气而备受重视，这种香气主要来源于倍半萜类化合物和2-(2-苯乙基)色酮类化合物。然而，这些化合物在燃烧过程中的释放行为目前仍不甚明了。常见的分析方法（如顶空萃取和固相微萃取）受到温度范围的限制，无法模拟真实的燃烧条件。本文采用了一种创新的预处理技术——气液微萃取（GLME），仅需10毫克样品即可有效模拟沉香在25-280°C温度范围内的燃烧过程。结合气相色谱-质谱（GC-MS）技术，该方法能够系统地分析不同沉香品种在类似燃烧条件下的热释放行为。
结果
一种结合逐步萃取预处理与非靶向和靶向筛选的混合分析策略成功解析了成分变化，并鉴定出微量热解产物。研究结果揭示了关键香气成分随温度的变化规律：在常温及100°C时，香气活性成分的含量相对较低；在100°C–200°C温度范围内，倍半萜类和芳香化合物占主导地位；温度超过200°C后，多种色酮衍生物和芳香物质的生成速度显著加快，同时也检测到了之前未报道的热降解产物。
意义与创新性
本研究不仅实现了高温燃烧过程的准确模拟，还建立了产地、燃烧阶段与香气特征之间的关联。这些发现加深了对沉香热行为的理解，为沉香的鉴定、质量评估以及其在香薰生产和治疗应用中的优化利用提供了实用见解。
引言
沉香被誉为“植物中的钻石”，是一种珍贵的芳香原料和药用植物。自古以来，人们就因其独特的香气而闻名，它来源于樟科Aquilaria属的树木[1]。当沉香树受到损伤或外部因素影响时，会在受损部位分泌树脂，经过长时间自然积累后与木材混合[2],[3]。Kynam是一种独特的沉香品种，以其卓越的质量和香气著称，这使其在沉香行业中占据重要地位[4]。根据地理位置，沉香产地通常被划分为关香区、海口区和新州区[5]。由于地理位置相近，关香区和海口区的沉香生产区域统称为海口区。
沉香广泛应用于香薰制作、传统医学和芳香疗法中，其香气被认为具有镇静和舒缓作用[6],[7]。随着自然资源的日益稀缺，沉香已成为收藏和投资的对象。其高昂的市场价值及随时间增长的升值潜力凸显了进一步阐明其香气化学成分的必要性。沉香有多种使用方式，直接燃烧木材是释放香气的常见方法。以往关于沉香香气成分的研究大多基于气相色谱-质谱（GC–MS）技术，但预处理方法存在差异。例如，Ishihara等人使用Tenax TA吸附剂通过加热方式捕获两种越南沉香的烟雾成分[8]；Zhou等人使用定制的封闭装置收集沉香产生的烟雾，然后将其吸附在玻璃纤维垫上并用二氯甲烷萃取[9]。研究人员还利用顶空萃取（HS）和HS固相微萃取（HS-SPME）技术在捕集或富集后直接分析香薰香气[10],[11],[12]。包括我们团队在内的先前研究表明，沉香的独特香气主要源于倍半萜类、2-(2-苯乙基)色酮（PECs）和芳香成分的协同作用[13]。
当沉香用于制作香薰时，燃烧温度可超过200°C。近期研究探讨了不同温度下沉香香气的变化，这对指导芳香疗法的应用具有重要意义[4],[11],[12],[13]。实际上，HS-SPME的预处理温度通常控制在150°C以下，而传统HS方法的温度很少超过200°C，这些温度无法准确再现沉香的真实燃烧状态。此外，关于沉香香气在宽温度范围内的变化研究仍较为匮乏。为了更准确地模拟沉香的实际燃烧过程并深入研究其香气释放模式，本文介绍了一种新的预处理技术——气液微萃取（GLME）。该技术可快速将温度控制在300°C以下，并在惰性气氛中运行，从而避免加热过程中组分的氧化，能够准确模拟沉香在多种温度下的燃烧状态。随着分析化学领域的快速发展，GLME技术已广泛应用于环境监测、食品安全和药物分析等领域[14],[15],[16],[17],[18]。
作为一种便携式预处理方法，GLME通过调节加热模块的温度并利用惰性气体的吹扫作用实时捕获不同加热温度下的挥发性目标化合物。与以往用于分析沉香香气成分的技术相比，该技术只需极少量样品（10毫克或更少）即可获得丰富的香气成分谱图，特别适用于珍贵药材的分析。此外，通过自主控制加热模块，可以精确分析不同温度区间内的成分差异。
本研究引入了GLME技术，并创新性地建立了逐步萃取策略，用于从关香区、海口区和新州区采集沉香中的香气化合物。随后使用GC-MS技术在25°C–280°C的温度范围内收集香气成分信息。在数据鉴定方面，结合了我们团队之前采用的非靶向和靶向分析方法，揭示了沉香燃烧过程中的成分变化，并从多个分析角度发现了微量和新的热解产物（见图1）。本研究提出的预处理和分析框架填补了沉香香气研究中的空白，详细描述了燃烧过程中香气成分的动态变化，为沉香的实际应用提供了宝贵见解。
化学物质、试剂和材料
HPLC级二氯甲烷、正己烷和乙酸乙酯购自Fisher Corporation（美国卡尔斯巴德，Van Allen Way）。分析级石油醚购自中国医药化工有限公司（上海）。化学标准品包括2-(2-苯乙基)色酮、6-甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮、2-[2-(4-甲氧基苯基)乙基]色酮、6-羟基-2-(2-苯乙基)色酮、6,7-二甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮、6,7-二甲氧基-[2-(4-甲氧基苯基)乙基]色酮等。
GLME优化
GLME预处理基于使用恒定N2流速动态吹扫加热样品中的挥发性成分，随后在比色皿中冷凝和液相捕获，具有样品需求量小、操作简便、便携性强和成本效益高等优点。在正式实验前，优化了萃取溶剂和时间等关键参数。
为了选择合适的接收溶剂，研究了正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯等选项。
结论
本研究通过结合GLME方法和综合鉴定策略，阐明了沉香在燃烧过程中的变化规律。作为微萃取技术，GLME仅需少量样品即可获得最佳香气收集效果，适用于高效追踪微量香气成分。通过设置不同的温度区间，GLME能够更清晰地解释温度对挥发性香气的影响。
作者贡献声明
杨丽：负责监督和资金申请。谢艳桥：撰写初稿和资金申请。赵金花：数据验证和整理。王和晨：数据分析。李琳楠：资源协调。李东豪：资源支持。王正涛：监督工作。黄胜奇：方法学设计。周毅：软件开发。沈晨：数据分析。尹格：软件开发和方法学支持
竞争利益声明
作者声明没有可能影响本文研究的已知竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：82504977）、上海市科学技术委员会科技创新计划基金（项目编号：24YF2741200）和贵州省科学技术厅（项目编号：CXPTXM〔2025〕010/〔2025〕021/ KXJZ〔2025〕014/〔2024〕015）的财政支持。
