主题：【第十二届原创】气相色谱-质谱联用分析芥末油天然真假性

前  言
芥末油是一种很好调味品。它是由十字花科植物芥末籽经过粉碎，加水水解，蒸馏而得。其主要成分是异硫氰酸烯丙酯，有强烈的刺激辣味，可刺激唾液和胃液的分泌，有开胃、杀菌消炎等作用，还能增强食欲，另外还有解毒、美容养颜等功效。芥末油有由芥末籽生产纯粹天然品，也有添加人工合成异硫氰酸烯丙酯冒充天然品的。
本文用气相色谱质谱法分析鉴定某一芥末籽油的天然真伪。并与纯天然芥末籽油对比进一步确认真伪。用Amdis质谱数据解卷积处理质谱数据，并结合保留指数校正使质谱检索结果更为准确。使用动态范围宽的FID来定量。
1试验部分
1.1 仪器与装置
安捷伦6890N/5973I气相色谱-质谱联用仪，带FID检测器，双进样口分别接两根毛细管柱及MS和FID。
1.2样品
样品： 待测芥末籽油由某供应商提供，标品由某天然油公司提供。
所有香气化合物标准品均来自Sigma-Aldrich等主要试剂公司，少数为原料精制标样。C6-C30正构烷混合标准物来自AccuStandard。
1.3 gc/MS条件

1.3.1 色谱条件:
色谱柱（质谱鉴定）：安捷伦HP-Innowax(60m×0. 25 mm ( i.d.)×0.25μm)毛细管柱，连接MS定性；
升温程序： 60℃，以3 ℃/min升至250℃，保持28 min；
色谱柱（FID定量）：安捷伦HP-Innowax (60m×0. 25 mm ( i.d.)×0.25μm)毛细管柱，连接FID定量；
升温程序： 60℃，以3℃/min升至250℃，保持28 min；
载气：gcMS, He,纯度99.999%以上，流速1.8 mL/min;
gc-FID, He, 纯度99.999%以，流速1.8mL/min；
进样口温度250℃，分流进样，分流比100:1; 进样量：1μl。
检测器：FID， 氢气：30ml/min, 空气：350ml/min, 尾吹：N2，30ml/min, 温度：270℃。
1.3.2质谱条件:
电子轰击（EI）离子源；电子能量70eV；传输线温度250℃；离子源温度230℃；四级杆温度150℃。SCAN扫描范围：29-400。EMV：1560V。溶剂延迟时间：3.8min.
1.4样品处理及分析方法
样品用特丁基甲醚5倍稀释，进样1微升进行gc-MS/FID分析。
在分析样品前，和样品分析完全相同的条件下，用0.05%的C6-C30的正构烷标样注射到gcMS，获得正构烷的保留时间，用于计算保留指数。分析样品后，用软件计算样品各个组分的保留指数，并和标样的保留指数对比来，结合质谱来定性。事先也用同样方法测定标样的保留指数备用。
2 结果与讨论
2.1 实验结果
待测芥末籽油的总离子色谱图（TIC）如下：

图 1待测芥末籽油的总离子色谱图（TIC）

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从图1看出此待测样品的纯度较高，杂质少。为了便于判断是否为天然，也同时和天然品对照。标准天然品芥末籽油的总离子色谱图（TIC）如下：

图 2 标准天然品芥末籽油的总离子色谱图（TIC）

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对比两张色谱图，标准天然品比待测样品的杂峰要多一些，纯度可以比待测样品低。两者对比图如下：

图3 待测样品和标准品色谱图对照

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2.2数据处理：
2.2.1先用Amdis质谱数据解卷积处理质谱数据，减少本底干扰，对共流出峰拆分，提取出大峰下面的峰或隐藏在里面的色谱峰。同时用Amdis的MSL质谱数据库和工作站的PBM（L）质谱数据库检索，并结合保留指数来鉴定峰。所有保留指数均由标准样品测定。极少数没有保留指数的化合物，参照其它资料和以往的经验，在保证良好匹配度的情况下确认。由于FID的动态线性范围很宽，定量结果稳定，复杂的多挥发性组分一般用气相色谱FID来定量，而不用质谱总离子(TIC)来定量。本篇用FID检测器的面积归一化法来计算芥末籽油挥发性组分的含量。
2.2.2 Amdis处理举例
Amdis质谱数据解卷积处理天然标品数据后在主峰异硫氰酸烯丙酯和硫氰酸烯丙酯的台阶上面发现BUTYL ISOTHIOCYANATE和2-methylbutyl-Isothiocyanat组分。这在一般的检索情况下是无法发现到的。如下图：

图4  Amdis处理举例

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2.2.3 特殊峰形积分
由于芥末籽油的主成分异硫氰酸烯丙酯和硫氰酸烯丙酯的峰形比较特殊，在两者之间也有少许物质。积分采用面积加合，撇线处理和扣除结合的方法。积分方法请参考：一个较难积分的例子https://bbs.instrument.com.cn/topic/7270600

图5 主峰积分方法

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2.3芥末籽油挥发性成分

表 芥末籽油挥发性成分表

   

·	·	·	天然样品	待测样品
·	·	·	Std	unknown
No	RT(min)	Name 成分名称
1	4.01	2-Propenal  2-丙烯醛	0.000	0.014
2	4.22	ALLYLMERCAPTANE  丙烯硫醇	0.006	0.005
3	4.49	DIALLYL ETHER 烯丙醚	0.000	0.000
4	4.63	BENZENE  苯	0.000	0.005
5	5.70	1,2-dichloro-Propane  1,2-二氯-丙烷	0.000	0.017
6	6.69	ALLYL ALCOHOL    烯丙醇	0.000	0.026
7	7.64	DIALLYL SULPHIDE 二丙烯基硫醚	0.011	0.000
8	7.85	3-Butenenitrile  3-丁烯腈	0.001	0.000
9	8.22	2-Butenenitrile  2 -丁烯腈	0.868	0.000
10	9.32	THIAZOLE 噻唑	0.000	0.031
11	10.88	BUTYL ISOTHIO  CYANATE, 2-  异硫氰酸2-丁酯	0.138	0.000
12	12.47	BUTYL ISOTHIOCYANATE,  ISO-    异硫氰酸异丁酯	0.012	0.000
13	13.89	ALLINATE /ALLYL  ISOTHIOCYANATE  异硫氰酸烯丙酯	92.245	94.296
14	14.80	BUTYL  ISOTHIOCYANATE  异硫氰酸丁酯	0.006	0.000
15	16.18	Isothiocyanat,  2-methylbutyl- 异硫氰酸2-甲基丁酯	0.026	0.000
16	17.07	ALLYL  THIOCYANATE  硫氰酸烯丙酯	5.879	5.392
17	17.23	3-BUTENYL  ISOTHIOCYANATE    异硫氰酸3-甲基丁酯	0.692	0.000
18	18.50	AMYL  ISOTHIOCYANATE    异硫氰酸戊酯	0.006	0.000
19	20.35	PENTENYL  ISOTHIOCYANATE, 4-    异硫氰酸戊烯-4-酯	0.024	0.000
20	36.26	METHYLTHIOPROPYL  ISOTHIOCYANATE  异硫氰酸甲基硫代丙酯	0.020	0.000
21	43.60	m/z 87,57,115 unknown  未知物	0.000	0.182
22	43.69	2-PHENYLETHYL  ISOTHIOCYANATE  异硫氰酸2-苯乙酯	0.053	0.000
*	SUM	总计	99.99	99.97

从上述结果来看，从芥末籽油里面一共鉴定测定了22个挥发性组分。主要成分是异硫氰酸烯丙酯，其次是硫氰酸烯丙酯。

从待测样品发现有苯，1,2-二氯丙烷，而天然品里面并没有，显然是由于化学合成提纯时候带来的。另外2-丙烯醛，烯丙醇等也是在天然品里面没有看到。在天然品里面具有的，硫醚，丁烯腈，二丙烯基硫醚，异硫氰酸的丁酯异构体，异硫氰酸戊酯异构体，异硫氰酸苯乙酯等在待测样品里面也没有看到。所以判断该号称天然芥末籽油的样品并不是天然来源，是化学合成而来。即使待测样品的异硫氰酸烯丙酯的含量高，为94.3%，比天然品还高2%，但并非是天然的。