主题：【第十一届原创】【前处理】自动转盘式连续液液提取仪提取气质分析某桃汁的香气成分

【前处理】自动转盘式连续液液提取仪提取气质分析某桃汁的香气成分
前言
液－液萃取（liquid/liquid extraction，LLE）是一种最常用，最普通的提取挥发性香气组分的方法。其优点为容易操作，设备不贵，重线性好，热效应少，浓缩倍数高。适合于水质样品或水溶性溶剂样品，例如各种饮料、果汁中香气香味成分的提取。
一般最简单的设备就是采用分液漏斗。操作常采用少量多次的萃取方法。需要加入样品和有机溶剂，人工不断的震摇，放气，分层，转移出有机相，然后反复几次后合并有机相，干燥浓缩供后气相色谱质谱分析用。使用分液漏斗的优点是价格便宜，缺点是需要人工操作震荡、放气、分离有机相。
想要摆脱人工操作，采用自动的液液萃取，可以使用自动转盘式连续液液提取仪。但缺点是设备费用要高些，萃取时间较分液漏斗长，但萃取效率高，节省人力。
下面简单介绍一下自动转盘式连续液液提取仪的原理。
从下面自动转盘式连续液液提取仪示意图看出，左边烧瓶中加入样品和水。右边烧瓶中加入提取溶剂。溶剂加热后进入冷凝管，冷凝后流入样品瓶。溶剂萃取样品中组分后，通过相分离又回到溶剂瓶。反复数次，最后把样品中的组分转移到溶剂中。

图 1 自动转盘式连续液液提取仪示意图和实物图

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本文采用自动转盘式连续液液提取仪提取桃汁的香气成分，用气相色谱质谱法分析鉴定。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，一根毛细管柱通过分流进入MS和FID。
自动转盘式连续液液提取仪，德国Ludwig。
1.2样品
样品：10%桃味果汁饮料，样品购于某超市。
乙醚，正戊烷均为色谱纯。乙醚使用前重新蒸馏。氯化钠为分析纯。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。
超纯水。
1.3 gc/MS条件

1.3.1 色谱条件:
色谱柱：安捷伦HP-Innowax(60m×0. 25 mm ( i.d.)×0.25μm)毛细管柱
升温程序： 60℃，以3 ℃/min升至250℃，保持28 min；
载气：He, 纯度99.999%以上，流速1.8 mL/min;
进样口温度250℃，分流进样，分流比10:1; 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：1550V。
1.4样品处理及分析方法
采用自动转盘式连续液液提取（ALLE），准确取250g的10%桃味果汁饮料样品和0.6mg/kg的内标物加入自动转盘式连续液液提取仪样品烧瓶中，加入150g高纯氯化钠水至烧瓶径部10cm左右，在溶剂烧瓶中加入40ml乙醚/正戊烷（1:1混合）提取溶剂，并放几粒沸石。开启电磁搅拌适当速度，水浴加热至提取溶剂沸腾并开始回流。提取时间为2小时。萃取液用无水Na2SO4干燥后用K-D浓缩器浓缩到1ml。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
10%桃味果汁饮料的总离子色谱图（TIC）如下：

图2.    10%桃味果汁饮料的总离子色谱图（TIC）

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2.2. 数据处理：
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。用FID检测器的结果加校正因子计算10%桃味果汁饮料挥发性组分的含量。
计算公式：
Ci =( Ai/As)*Cs*Fi/s
Ci为香气组分浓度（mg/kg）
Ai为香气组分峰面积
As为内标物的峰面积
CS为加入到样品的浓度（mg/kg）
Fi/s为组分i相对内标物的相对校正因子。
2.3.  10%桃味果汁饮料挥发性成分

表 10%桃味果汁饮料挥发性成分表

No.	组分名称	浓度
1	Ethyl Acetate	0.080
2	ETHYL BUTYRATE	0.116
3	ETHYL  METHYLBUTYRATE-2	0.005
4	LIMETOL	0.009
5	PENTEN-2-OL, 3E-	0.038
6	ISOAMYL ALCOHOL	0.007
7	LIMONENE	0.088
8	BUTYL BUTYRATE	0.015
9	OCIMENE Z-BETA	0.003
10	BUTANONE,  3-HYDROXY-3-METHYL-2-	0.017
11	OCIMENE E-BETA	0.003
12	CYMENE, P-	0.007
13	HEXENOL, 3Z-	0.013
14	ALDEHYDE C 8	0.006
15	PROPANOL, 2-OXO-	0.009
16	HEXENYL ACETATE, 3E-	0.010
17	HEXENYL ACETATE, 3Z-	0.583
18	ALCOHOL C 6	0.026
19	METHYLISOPROPYLTHIAZOLE,  4,2-	0.285
20	ROSEOXIDE, CIS-	0.003
21	HEXENOL, 3E-	0.038
22	HEXENOL, 3Z-	1.900
23	HEXENYL ISOBUTYRATE,  3E/Z-	0.090
24	ALDEHYDE C 9	0.010
25	HEXENOL, 4Z-	0.012
26	HEXYL BUTYRATE	0.212
27	LIMONENEPOXIDE,  1,2-Z-	0.014
28	FURFURAL	1.126
29	MENTHONE	0.008
30	CYCLOHEXANOL,  3,3,5-TRIMETHYL- P.1	0.006
31	BENZALDEHYDE	0.305
32	DIHYDRO LINALOOL	0.040
33	LINALOOL	0.936
34	TETRAHYDRO  THIOPHENONE, 3-	0.004
35	2-HYDROXYPROPYL  ACETATE	0.030
36	DIETHYL MALONATE	1.096
37	PROPYLENE GLYCOL,  1,2-	1.796
38	3-Decanol	0.016
39	ISOPHORONE	0.012
40	TERPINENOL, 4-	0.006
41	1-HYDROXY-2-PROPYL  ACETATE	0.030
42	HEXYL CAPRONATE	0.190
43	BUTYRIC ACID	0.164
44	TERPINEOL,  BETA-TRANS-	0.006
45	MENTHOL	0.017
46	DOWANOL DPnB  P.1	0.009
47	METHYLBUTYRIC ACID,  2-	0.602
48	DOWANOL DPnB  P.2	0.014
49	TERPINEOL, ALPHA-	0.377
50	2-HYDROXYPROPYL  BUTYRATE	0.021
51	2-HYDROXYPROPYL  BUTYRATE, 3-METHYL-	0.008
52	1-HYDROXY-2-PROPYL  BUTYRATE	0.010
53	PROPYLENE GLYCOL  TRIMER 6	0.008
54	CITRONELLOL	0.007
55	NEROL	0.033
56	PHENYLETHYL ALCOHOL,  1-	0.012
57	DAMASCONE, BETA-	0.006
58	DAMASCENONE, BETA-	0.011
59	GERANIOL	0.120
60	CAPRONIC ACID	0.016
61	OCTALACTONE, GAMMA-	0.336
62	IONONE, BETA-	0.044
63	OCTALACTONE, DELTA-	0.022
64	LINALOOL,  7-HYDROXY-6,7-DIHYDRO-	0.176
65	PYRONE, 3-HYDROXY-2-	1.289
66	ETHYLMALTOL	0.376
67	FURANEOL	0.021
68	CAPRYLIC ACID	0.044
69	TRIACETIN	0.843
70	MENTHOL, 8-HYDROXY,  NEO-	0.019
71	LACTOJASMONE	0.013
72	DECALACTONE, GAMMA-	1.900
73	DECALACTONE, DELTA-	0.129
74	MASSOIALACTONE	0.173
75	JASMINLACTONE	0.025
76	GAMMA UNDECALACTONE	0.298
77	PYRONE,  3,5-DIHYDROXY-2-METHYL-4-	0.009
78	CAPRIC ACID	0.037
79	GERANIOL,  7-HYDROXY-6,7-DIHYDRO-	0.011
80	UNDECALACTONE, DELTA-	0.111
81	DODECALACTONE, DELTA-	0.299
82	HYDROXYMETHYLFURFURALE,  5-	0.022
83	VANILLIN	0.100
84	BENZYL BENZOATE	0.284
85	PALMITIC ACID	0.003
Sum	17.14

 
从上述结果来看，从10%桃味果汁饮料里面一共鉴定测定了85个挥发性组分，总量约17.14mg/kg。样品含丰富的酯，醛，醇，酮，酸，内酯等化合物。酯类化合物提供各种香气：异佛尔酮，麦芽酚，紫罗兰酮，大马酮等提供桃子甜香味道；内酯有桃子特有味道；还有一些来自精油的成分。丙二醇为添加香精的溶剂。No.65，77，85等来自饮料样品基质的糖分。
2.4. 使用自动转盘式连续液液提取仪可以减轻人的劳动，不用使用分液漏斗的人工不断的震摇，放气，分层，转移出有机相，合并有机相的操作。节省萃取溶剂，例如一般分液漏斗萃取需要40mlX4的萃取溶剂，而自动转盘式连续液液提取仪仅需要40ml萃取溶剂就可以。但缺点是设备费用要高些，萃取时间较分液漏斗长，但萃取效率高，节省人力。
2.5. 对于某些含胶，蛋白的样品，和分液漏斗一样，自动转盘式连续液液提取仪也可能会产生乳化的问题，但控制好电磁搅拌速度就可以避免。
2.6. 由于液液萃取需要有机溶剂来提取，需要浓缩。这样对于沸点极低的易挥发组分可能会有所损失。例如二甲基硫醚漏检，需要顶空或固相微萃取等其它前处理方法来弥补。
2.7. 由于液液萃取是从水质样品或水溶性溶剂中提取，对于强极性化合物可能会有损失。例如麦芽酚（Maltol）等组分的回收率有影响。