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【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。