沉香是香中极品,沉香的香味可使人感觉到全身舒畅,经脉柔顺,气机调和,具有抗菌、镇静、解痉、镇痛、平喘、降压等药理作用,沉香主要应用于制作香品、制作香水、配方中药及其他产品,在中国部分地区也有部分卷烟消费者将沉香混合卷烟一起抽吸。并不是所有的沉香属树木都能生成沉香,只有经由自然和人为手段受过伤害的树木才能在伤口处形成树脂,健康木材慢慢转化为褐色或和褐色,形成市面所见沉香。自然条件下,沉香的生成周期极长,十分稀少,且由于沉香应用广泛,市场需求量大,所以自然沉香在上世纪遭受了过度开发,已近绝迹,为了满足市场所需,大部分沉香产区,包括中国在上世纪末即开始了沉香属树木的种植和人工诱导结香。至今,已有部分人工沉香面市,且即将有大规模的人工沉香进入市场。人工沉香由于其结香时间短,在质量上与自然沉香有一些差异,应用于配方中药受到一定的限制,其应用的领域将多见于制作香品和提炼精油,但是针对人工沉香在燃烧和提炼精油两个方面的应用特性的研究,特别是其作为燃香的应用特性研究,未见报道,因此在人工沉香的应用方面存在很多的误区,缺乏科学系统的数据。本论文针对一种广东产的人工沉香,对其应用于非医药领域,即应用于燃香、卷烟和精油领域的效果进行了系统的研究。首先,系统研究了其作为燃香燃烧效果与天然沉香的差异,并对其燃烧的所生成的气溶胶的细胞毒性和基因毒性进行了研究;然后,对这种人工沉香应用于卷烟的效果进行了研究,并对其添加于卷烟的安全性进行了评价;最后研究了这种人工沉香用于提炼精油的效果,建立了一种高效的精油提取工艺,并对所提的精油有效成分和抗菌性能进行了检测。所得结果如下:1.利用气质联用法分析沉香燃烟的主要挥发性成分,发现广东产人工沉香所生成的燃烟粒相物挥发性物质指纹图谱与其它三种自然沉香接近,在图谱中通过谱库检索共鉴定出130种物质,其中有26种共性成分,其总量均占65%以上,主要为一些降解糖、单萜和含甲氧基的酚类物质,与沉香燃烧后的香味和燃烧味道有关;对130种物质中具有香气特征的物质进行分析,发现这类物质有38种,占鉴定出的挥发性物质总量分别为:65.18%(星洲土沉)、70.54%(惠安土沉)、67.39%(芽庄沉)、59.17%(广东产人工沉香),从香气成分的量来看,广东产人工沉香略次于其它三种自然沉香;根据文献对沉香燃烟中的色酮类物质进行初步定性定量,发现广东产人工沉香燃烟中的色酮含量远小于芽庄沉,但大于其他两种自然沉香。对四种沉香燃烟粒相物的粒子状态进行了检测,发现能够进入人肺泡沉降从而对健康产生负面影响的超微粒子和微粒占所有粒子数的绝大部分(大于99%),广东产人工沉香在相同的时间内,产生的粒子数和粒子质量最大;对四种沉香燃烟粒相物的细胞毒性进行了检测,广东产人工沉香的半数致死剂量要远低于其它三种自然沉香;对四种沉香燃烟粒相物的基因毒性进行了检测,广东产人工沉香移码突变基因毒性比其它三种自然沉香强;在无代谢活化体系活化时,碱基置换型突变基因毒性也强于其它三种自然沉香,但经肝脏代谢酶代谢后,便没有了这种基因毒性;在无肝脏代谢酶代谢时,广东产人工沉香燃烟粒相物中氧化型诱变剂带来的基因毒性最小,但一经肝脏代谢酶活化后,形式发生了逆转。综合上述结果,广东产人工沉香燃烧后的毒性要大于其他三种自然沉香样品。上述结果揭示了广东产人工沉香用于燃香时,挥发性物质指纹图谱与自然沉香接近,虽香气物质量略小于自然沉香,但沉香特有的色酮类物质残留量高于被测的其中两种自然沉香,但广东产人工沉香燃烟的毒性要大于自然沉香,此结论一方面客观评价了人工沉香应用于燃香的效果,利于引导人工沉香的燃香产品中的合理应用;另一方面科学评价了燃香应用的安全性,利于更正消费者使用燃香的误区,引导消费者正确使用燃香。2.对广东产的这种人工沉香应用于卷烟的效果进行了研究,利用气质联用法检测了卷烟主流烟气粒相物的挥发性成分在添加沉香前后的变化规律,结果显示:随着沉香的加入量的增加,糠醛、5-甲基糠醛、2,5-二甲酰呋喃、1,4:3,6-二脱水-α-d-吡喃葡萄糖等具有甜香味的糖热解产物明显增加,但同时,柠檬烯、巨豆三烯酮等烟草特征香味的量随着沉香添加量的增加明显下降,有11种有害物质随着沉香的加入量增加而减少,但也有5种有害物质随着沉香的加入而增加。对不同浓度添加量的卷烟进行消费者调研发现,添加量为0.01g/支及0.02g/支的卷烟比较受欢迎,这两个添加量的卷烟在原有烟香的基础上增加了甜香,且不破坏烟香的协调性,随着沉香量的加大,原有的烟香协调性破坏,且引入了一部分新的杂气。细胞毒性检测结果表明,在低添加量时,沉香添加会明显降低卷烟主流烟气的细胞毒性,但随着添加量的加大这种作用渐渐变弱,添加量上升至0.05g/支时,反而会增大卷烟的细胞毒性。基因毒性检测结果表明,沉香的加入无任何正面或负面的作用。上述结果表明,在少量添加时,沉香对卷烟的吸食品质和吸食安全性有正面影响,但添加量加大,这种正面影响减弱,甚至会产生一定的负面影响。本结论对消费者将沉香加入卷烟吸食这一自发的消费行为具有规范和警示作用,另一方面也为人工沉香扩大应用面和新式低危害卷烟的开发提供了一定的思路。3.对广东产的这种人工沉香,用于提取精油的效果进行了研究,建立了一种高效的超临界CO2流体萃取工艺,并对提取所得的精油的有效成分及抗菌活性经行了检测。利用响应面法优化了超临界萃取工艺参数,工艺参数为:浸泡时间为83h、萃取压力为28MPa、萃取温度为46℃、料液比1:1.2、萃取时间2h,在上述条件下,沉香精油的提取率为1.89%,远高于其它文献报道的提取率。对萃取所得的精油的挥发性成分进行了检测,其中倍半萜类物质占挥发性物质总量的8.27%,色酮类物质共占挥发物质总量的71.34%,色酮类物质和倍半萜类物质占挥发性物质总量的79.61%。鉴定出的物质中不含有毒有害物质。对所得精油的抗菌性能进行了研究,结果显示其对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉菌具有抑制和杀灭作用,表明其具有广谱抗菌性能,其抗菌性能高于以往文献报道的人工沉香精油。上述结果表明,利用超临界CO2流体技术萃取广东产的人工沉香所提取的精油得率及有效成分高,具有很好的抗菌活性,所得精油不含任何有毒成分,安全性高,人工沉香应用于精油市场前景好。另外本文建立的超临界CO2流体萃取工艺,也为建立高效、安全无副作用的工业化精油萃取工艺提供了思路。综合本文的所有研究结论,人工沉香应用于燃香产品,虽在效果方面与自然沉香接近,但在安全性方面有一定的限制,在卷烟工业中的应用需要注意合理控制添加量,在精油方面的应用前景最好。