主题:【第十一届原创】SPME-GCMS提取分析口香糖香气成分

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分析者端木精英队发表于:2018/07/01 08:22:06 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复
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SPME-GCMS提取分析口香糖香气成分


前  言
口香糖是一种常见而受大家喜欢的糖果,一般是由木糖醇和其它甜味剂、山梨糖醇、D-甘露糖醇、麦芽糖醇、阿拉伯胶、巴西棕榈蜡、色素、胶基和香精等组成。因为口香糖含有胶基、蜡等,无法直接用溶解进行GCMS分析其香气成分。其香气成分很复杂,基质干扰也很大,香气化合物的极性相差较大,沸点范围很宽,从很容易挥发的化合物到沸点高难以挥发的化合物,所涵盖的化合物这类很多。也无法直接进样,需要进行适当的提取后供GC-MS分析。所以必须选择适当的提取来得到香气成分,既能得到香气成分,又不会污染系统,然后再进行GCMS分析。有多种样品处理方式,例如静态顶空,对极易挥发的组分效果好,但灵敏度差,对稍高沸点化合物效果差。溶剂液液萃取,虽然可以萃取到有效成分,但胶基和蜡对进样口及其分流管路污染很大或损坏,基质也干扰测定。同时蒸馏萃取可能对有些成分提取不到或引起变化。固相萃取不是液体不好做。吸附搅拌子需要热脱附等设备。固相微萃取简单易于操作灵敏度高。本文探讨利用固相微萃取SPME提取分析口香糖香气成分。
1试验部分
1.1 仪器与装置
美国安捷伦6890N/5973I气相色谱-质谱联用仪,安捷伦6890N气相色谱仪(配FID检测器)。
固相微萃取萃取头采用DVB/CAR/PDMS,30/50μm,2cm(美国Supelco公司)。
1.2样品和标样、试剂
西瓜口味口香糖样品,市场样,来自某超市。
所有香气化合物标准品均来自Sigma-Aldrich等主要试剂公司,少数为实验室内部精制标样。C6-C30正构烷混合标准物来自安谱公司。
1.3 GC/MS条件

1.3.1 色谱条件:
色谱柱: HP-Innowax(60m×0. 25 mm ( i.d.)×0.25μm)毛细管柱(用于GCMS分离);
HP-Innowax (30m×0. 25 mm( i.d.)×0.25μm)毛细管柱(用于GC-FID分离);
升温程序: 40℃保持2 min,以5 ℃/min升至250℃,保持26 min;
载气(He, 纯度99.999%以上)流速1.8 mL/min(用于GCMS分离);
载气(N2, 纯度99.999%以上)流速1.2 mL/min(用于GC-FID分离);
进样口温度250℃,不分流进样;
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280℃;离子源温度230℃;
四级杆温度150℃。SCAN扫描范围:29-400。EMV:1600V。
1.4样品处理及分析方法
1.4.1固相微萃取
取一颗口香糖切碎,约1g放入20ml顶空瓶中,插入萃取头。平衡时间:30min, 平衡温度:40,60,80度,提取时间:20,40,60min,解析温度:250度,解析时间1,2,3min,。萃取头:DVB/CAR/PDMS,65μm,2cm。(GC-FID和GCMS的SPME提取条件一样,分别进样。)
1.4.2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 固相微萃取SPME提取条件大致初步优化
2.1.1萃取头选择:在相同条件(平衡温度:60度;提取时间:40min)下比较三种萃取头,PDMS,PDMS/DVB, DVB/CAR/PDMS,发现DVB/CAR/PDMS提取得到的组分峰最多,可能是口香糖的香气化合物的极性相差较大,沸点范围很宽,从很容易挥发的化合物到沸点高难以挥发的化合物,所涵盖的化合物这类很多有关。并直接选用2cm长度的萃取头,没有选用1cm萃取头,以提高灵敏度。
2.1.2平衡温度:选择40,60,80度三种温度观察,40度对于后面沸点较高的组分的响应低一些,60度的高低沸点组分响应都要好一些,80度对于一些易挥发低沸点组分有所损失。最后选用60度提取。
2.1.3提取时间:选择20,40,60min,发现20min提取不完全,40和60min峰数目和响应差别不大,为节省时间,最后选用40min来提取。
2.1.4样品量:由于口香糖在水中的溶解性不高,不能放入太多的样品。0.5g样品量提取的峰响应略有点小,1g响应比较好,1.5g响应稍微大些,但并不成倍数比例增加,2g样品溶解不好。最后选1g样品量来提取。
2.1.5解析时间:选择1,2,3min进行观察,发现1min以上解析时间峰数或峰响应并未增加,说明1min时间足够。
2.2 固相微萃取SPME总离子色谱图(TIC)
固相微萃取SPME总离子色谱图(TIC)如下:

图1 西瓜味口香糖固相微萃取SPME总离子色谱图(TIC)

********************************************************************
从上面的TIC图看出来,固相微萃取SPME得到香气化合物比较丰富,峰数目较多。特别是后面的沸点高一些组分的提取效果也很好,响应高。总体灵敏度不错。


2.3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,香气样品的含量范围较宽,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检测器的结果计算西瓜口香糖样品组分的含量。

Amdis拆分了9对共流峰,例如18.78, 19.08, 20.07, 31.40, 32.28(靠基线小峰),33.41(大峰里面小峰), 34.43(大峰里面小峰),42.01, 55.26min。


图2 Amdis拆分例子1

******************************************************


图3 Amdis拆分例子2

*******************************************************

除去一些烷烃,萘类衍生物等基质带来的化合物外(已经删掉),这款口香糖共鉴定了112个组分。

含量参见下表。此西瓜味口香糖含清凉的薄荷酮,薄荷脑,WS23清凉剂,乙酸薄荷酯,柠稀,异松油烯,长叶烯及其它萜烯等薄荷油成分;含瓜香特征的西瓜醛,包括四个异构体和杂质;丰富的酯类香气物质,例如乙酸乙酯,丁酸乙酯,乙酸异戊酯,丁酸异戊酯,乙酸己酯,乙酸己烯酯异构体等。溶剂为三醋酸甘油酯,里面的二醋酸甘油酯,单醋酸甘油酯是其杂质。BHT为抗氧化剂。

2.4 口香糖成分

表 口香糖成分表

   
 
     
FID
NoRTNameArea%
15.97ETHYL ACETATE0.403
27.46ETHYL PROPIONATE0.153
37.65ETHYL ISOBUTYRATE0.081
48.96ISOBUTYL ACETATE1.664
59.74ETHYL BUTYRATE7.625
610.19ETHYL METHYLBUTYRATE-20.048
710.52BIS-3-METHYLBUTYL ETHER0.003
810.92BUTYL ACETATE0.267
912.84ISOAMYL ACETATE7.061
1014.43PHELLANDRENE ALPHA0.006
1114.84AMYL ACETATE0.004
1215.41METHYL CAPRONATE0.048
1315.82LIMONENE0.290
1416.07ISOAMYL ALCOHOL0.039
1516.13EUCALYPTOL0.014
1616.22PHELLANDRENE BETA0.009
1716.71BUTYL BUTYRATE0.056
1817.39ETHYL CAPRONATE0.820
1918.78MENTHADIENE, 3,8-P-0.012
2018.78ISOAMYL BUTYRATE1.582
2119.08CYMENE, P-0.007
2219.08HEXYL ACETATE1.209
2319.27ISOAMYL METHYLBUTYRATE-20.007
2419.49TERPINOLENE0.003
2519.74MENTHADIENE, 2,4(8)-P-0.006
2620.07ISOAMYL ISOVALERIANATE1.185
2720.07BUTYL 3-METHYLBUTYRATE, 2-METHYL-1.136
2820.64HEXENYL ACETATE, 3E-0.006
2921.03HEXENYL ACETATE, 3Z-0.355
3021.94METHYL HEPTENONE, 6,5,2-2.987
3122.38ALCOHOL C 60.009
3222.63MELONAL0.763
3323.80HEXENOL, 3Z-0.294
3424.56ETHLENE GLYCOL MONOBUTYL ETHER0.007
3525.98ETHYL CAPRYLATE0.010
3626.56Melonal isomer 10.092
3726.94ACETIC ACID0.062
3827.12Melonal Isomer 20.227
3927.27MENTHONE0.144
4027.76OCTYL ACETATE, 1-0.244
4128.00SATIVENE, CYCLO-0.045
4228.16MENTHOFURAN0.009
4328.45ISOMENTHONE0.025
4428.72LONGICYCLENE0.416
4529.63Abitol I0.541
4629.73LONGIFOLENE, ISO-0.051
4729.91BENZALDEHYDE0.563
4830.69Melonal isomer 30.404
4931.03METHYL 3E-NONENOATE0.102
5031.40MENTHYL ACETATE0.058
5131.40ISOPULEGOL, NEO-0.063
5231.70ISOPULEGOL5.353
5332.09MENTHANYL FORMATE, 2-P-NEO0.244
5432.28Melonal isomer 40.033
5532.28NONADIENAL, 2E,6Z-0.009
5633.14METHYL NONENOATE-214.300
5733.14Caryophyleine-(I3)0.000
5833.92NONANAL 1,2-PROPYLENE GLYCOL ACETAL P.10.085
5934.04BUTYRIC ACID0.026
6034.43MENTHOL15.228
6134.43PANASINSENE, ALPHA-0.010
6235.041,3-Propanediol, diacetate0.013
6335.27DOWANOL DPnB0.020
6435.43CURCUMENE, DIHYDRO-AR-0.023
6536.53TERPINEOL, ALPHA-0.036
6636.64BORNEOL0.007
6737.07HIMACHALENE, BETA-0.025
6837.29ACETYLFURAN-20.003
6937.45ZINGIBERENE0.006
7037.61MUUROLENE, ALPHA-0.023
7137.91BENZYL ACETATE1.906
7238.02CARVONE0.012
7338.29DECANAL PROPYLENE GLYCOL ACETAL P.20.004
7438.42STYRALLYL  ISOBUTYRATE0.022
7538.78GERANYL ACETATE0.059
7639.28CADINENE, GAMMA-0.016
7739.46CURCUMENE, ALPHA-0.016
7839.66METHYL SALICYLATE0.004
7940.291-Methoxy propane-2,3-diol Diacetate0.036
8040.63ARBOROMA0.113
8141.14DAMASCENONE, BETA-0.046
8241.60CALAMENENE, CIS-0.030
8342.01ETHYL LAURATE0.071
8442.01COOLING AGENT WS235.784
8542.01CAPRONIC ACID0.082
8642.19IONONE, ALPHA-0.020
8742.90HIMACHALENE, AR-0.014
8843.13BENZYLALCOHOL1.368
8944.40BHT1.325
9044.58BORNYL SALICYLATE0.038
9147.72ETHYLMALTOL0.801
9248.34ETHYLGUAIACOL, 4-0.026
9349.18CAPRYLIC ACID0.066
9449.84TRIACETIN16.488
9550.42MENTHOL, 8-HYDROXY, NEO-2.309
9652.04DECALACTONE, GAMMA-0.053
9752.22SCLAREOLOXIDE0.058
9852.52PELARGONIC ACID0.081
9952.67SCLAREOLOXIDE0.032
10052.93MENTHOL, 8-HYDROXY-0.922
10153.47MENTHANEDIOL, 2,8-P- P.10.089
10254.38GLYCERIN DIACETATE  (DIACETIN)0.032
10355.13Abitol 40.025
10455.26PHENOL, 2-TERT.-BUTYL-5-METHYL-0.027
10555.26MONOACETIN0.007
10655.46GAMMA UNDECALACTONE1.121
10755.68CAPRIC ACID0.076
10859.75DODECALACTONE, DELTA-0.012
10959.99BENZOIC ACID0.025
11060.67LAURIC ACID0.043
11162.13VANILLIN0.043
11264.06MYRISTIC ACID0.022
99.98
   
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2018/7/2 22:46:22 Last edit by jimzhu 举报
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花开见我
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很全面呢。不仅对分析工作有很好的指导意义,对西瓜味口香糖香精的调配也很有参考价值。
一片枫叶
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朱老师的作品很经典,很有实际应用价值!
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GRANT
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萃取头、萃取时间、萃取样品质量等等,都进行了优化,朱老师做实验做得很严谨!赞!

GRANT
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请问下,PMDS  PDMS/DVB  DVB/CAR/PDMS 三种不同涂层的萃取头出的峰差异性大吗?
symmacros
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原文由 花开见我(cai008) 发表:
很全面呢。不仅对分析工作有很好的指导意义,对西瓜味口香糖香精的调配也很有参考价值。
过奖,由于篇幅所限,可能有的地方未能写到,可以参考一下。
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原文由 一片枫叶(v2960432) 发表:
朱老师的作品很经典,很有实际应用价值!
多谢夸奖, 传统写法,八股。
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原文由 夏天的雪(bingwang228) 发表:
朱老师的大作,拜读了
谢谢,共勉共勉,一起探讨进步。
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原文由 GRANT(fatinsect) 发表:
萃取头、萃取时间、萃取样品质量等等,都进行了优化,朱老师做实验做得很严谨!赞!

由于时间所限, 只是做了初步的对比。