香气香味化合物GCMS分析中的几种样品准备方法简介(一)
一、概述
香气香味化合物是一类非常复杂,数目庞大,种类繁多,来源广的物质。存在的浓度范围很宽变化幅度大,从百分之几以上到ppt以下不等。化学性质,结构都各不相同,有非极性,也有极性很强的,有含氮含硫化合物,有各种杂环化合物,有这种官能团的化合物等。有的香气香味物质的浓度虽然很低痕量,但它的气味很明显,也就是通常讲的气味阈值非常低。一般要分析的基质也很复杂。样品来源例如,1 香精香料:香原料、日化香精、食用香精、烟用香精;2 各种化妆品、洗剂用品、香薰品、加香纸制品、玩具、香水、牙膏、香烟;3 各种食品:饮料、糖果、饼干糕点、各种汤料、酱料等;4 天然产物:带香动植物、天然提取物、香精油;5 药品中的加香成分;6 其它来源的香气材料等。
举几个简单的例子,比如香精中的含量从痕量到称量的香气化合物都有,某些食品香精含几乎90%以上的溶剂,而香气香味物质极少,必须做适当处理才能够来分析。中国白酒里面含有几百种微量香味成份,如酯,醇,酸,醛,酚,吡嗪等。含量幅度相差很大,可以从每百毫升中几百毫克到几毫克,甚至到ppb级。香精油是通过蒸馏,萃取,压榨,吸附的方法从植物的花,叶子,果实,根部等个部位提取的芳香成分,其组成极其复杂。各种食品材料散发的各种香气,但一般本身固有的香气香味物质的量都非常小,一般在ppb级或ppt级,通常在上百种到数百种的香气香味成分,例如各种水果里一般会要几百种香气香味化合物,咖啡里面可能有上千种香气香味物质,且基质干扰大,检测难度大。在各种食品,药品中加入各种香味成分,添加量也是非常小。在化妆品,洗剂用品加入的各种香气成分,也是痕量添加。这些香气香味成分都很复杂,其种类、结构都相差很大。分析难度大。
样品制备(sample preparation)是香气香味物质分析中的重要环节,它一般包括从样品中提取香气香味化合物(包括去除样品中的干扰性杂质的分离净化)、浓缩提取液等步骤,是将待测样品处理成适合GC/MS的检测溶液的过程。
有各种各类样品,其基质和香气香味物质化学组成极为复杂,要能适合GC/MS分析,必须对样品进行细致的提取、浓缩和净化处理。样品制备在香气香味物质分析中是耗时、费力的过程。其效果好坏直接影响到分析结果的准确性,而且还影响GC/MS仪器的工作寿命。在提取过程中要求尽量完全地将香气香味组分从样品中提取出来,同时又尽量除出基质和干扰性杂质,也要把新化合物的形成和外来污染减少到最低程度,防止不稳香气气味定化合物的反应或分解,防止及区分由于基质产生的物质(artifacts)。当样品中香气香味含量很低时,常常通过增大样品量和浓缩提取液来达到仪器检测限的要求。
在样品处理时候,应尽量避免由于物理过程、化学过程或生物过程而产生而形成的新物质。例如避免或降低加热过程,甚至用冷却低温方式处理样品。减少光线照射、空气(氧气)氧化可能带来的影响(例如在氮气的保护下提取浓缩等)。破坏酶或加入利于提取的酶。由于是微痕量分析,应减少样品保证材料的污染,减少提取装置器皿的残留污染,减少试剂不纯的污染。有时候需要进行空白试验来判断本底情况。
用GC/MS 分析时,样品组分必须为挥发性,无纤维,无油脂,无碳水化合物(糖)类,无蛋白质,有足够量,不含水,基质的峰不干扰香气香味成分。一般能满足直接进样的样品不多,通常样品净化非常需要,也很重要。如果没有良好的样品提取方法,就无法获得足够的,准确的待分析香气香味成分来进行GC/MS分析。
在拿到样品后,先要对样品做初步判断,尽可能知道样品的相关信息,来确定适当的样品处理方式。观察样品形态,基质介质是什么,闻香气看看强度如何,食品类样品可以闻香和品尝来判断香气香味成分,有时候感官评价也很重要。
(二)样品提取原理
如何从基质中分离待测香气香味成分?一般从下面几个方面考虑:
·从挥发性(沸点)考虑,采取蒸馏的方法。例如,直接从样品中蒸馏出来挥发性成分,水蒸气蒸馏,真空蒸馏等。
·从极性(溶解度)考虑,依据“相似相溶”原理,采取溶剂萃取的方法。例如,液液溶剂萃取,固体粉末溶剂提取,超临界萃取等。
·从功能团的相互作用考虑,采取吸附的方法。 例如固相萃取(SPE),固相微萃取(SPME),热脱附,固相萃取整体捕集器等
·其它辅助加速萃取。 例如超声波萃取,微波萃取等。
香气香味物质分析中常用的样品制备方法有以下几种: