一、介紹
香氣香味化合物是一類非常復雜,數目龐大的物質。存在的濃度范圍很寬,從百分之幾以上到ppt以下不等。化學性質,結構都各不相同,有非極性,也有極性很強的。有的香氣香味物質的濃度雖然很低,但它的氣味很明顯。一般要分析的基質也很復雜。舉幾個簡單的例子,比如中國白酒里面含有幾百種微量香味成份,如酯,醇,酸,醛,酚,吡嗪等。含量幅度相差很大,可以從每百毫升中幾百毫克到幾毫克,甚至到ppb級。香精油是通過蒸餾,萃取,壓榨,吸附的方法從植物的花,葉子,果實,根部等個部位提取的芳香成分,其組成極其復雜。各種食品材料散發的各種香氣。在各種食品,藥品中加入各種香味成分。在化妝品,洗劑用品加入的各種香氣成分。這些香氣香味成分都很復雜,其種類、結構都相差很大。分析難度大。
幸運的是大多數香氣香味化合物具有揮發性或半揮發性,所以氣相色譜為首選方法。絕大多數香氣香味化合物分析可由氣相色譜來完成。少數非揮發性,熱穩定差,極性太強的物質可以用衍生化方法來進行分析或用HPLC來分析。
毛細管氣相色譜對復雜化合物具有高效快速的分離能力。其定性的主要方法是靠利用保留時間(或保留指數)的不同來確定。但許多化合物的保留值都相同。既是非常高效的色譜柱,也不可能在一根柱子上分離所有化合物。總有共流出的時候。各種化合物的保留時間不可能是唯一的。這樣看來僅用保留時間來定性化合物有局限性。
質譜可對未知化合物進行結構鑒定。但要求樣品或化合物的純度越高越好,因為雜質造成的本底對樣品質譜圖產生干擾,對質譜圖的解析不利。混合物必須先分離成單一成分,獲得純化合物,再進行質譜測定。氣相色譜法對混合物能進行有效的分離,可以提供純度高的單一組分化合物,正好滿足了質譜鑒定的要求。
氣相色譜和質譜結合起來,相互補充,充分發揮了氣相法高效快速的分離能力和質譜法定性優勢。對分析復雜的香氣香味物質為首選莫屬。
用氣相色譜質譜聯用分析香氣香味物質,包括三方面的內容:
1. 硬件及分析條件的選擇。
2. 數據處理。
3.樣品準備。
下面簡單的介紹這三個方面的內容。
二、儀器設備和分析條件的選擇
有關的儀器設備,首先是要有GC和GC-MS聯用儀,以及各種輔助設備,如進樣系統,樣品前處理設備等。
對GC-MS聯用儀,毛細管氣相色譜是少不了的,質譜一般采用帶EI源的四級桿質譜儀。
EI質譜能提供有機化合物最豐富的結構信息,是化合物的“指紋譜”,有較好的重復性。通過對單分子裂解規律的研究,已總結了較完整的圖譜解析方法。有成熟含有大量化合物的標準譜庫供檢索。四極桿濾質器的優點是掃描速度快,靈敏度高。(如果有條件的話,也可配置其它的軟電離源,如化學電離源CI,以及配置其它質量分析器,如離子阱,飛行時間或多級質譜等的儀器。這樣可以得到待測化合物的更多信息,以利于質譜解析等。)
另外可單獨配置氣相色譜儀,并帶FID等檢測器。用于色譜分離條件的摸索實驗及定量測定等工作。也可在GC-MS聯用儀上配置FID檢測器用作定量。現在有的供應商的儀器可以同時得到MS和其它檢測器的信號。最好在一根色譜柱后面通過分流裝置,同時得到質譜總離子色譜圖和FID色譜圖。這樣從質譜的定性結果很容易轉移到FID進行定量。
與GC-MS聯用儀配套的自動進樣系統,例如能夠全自動進行液體進樣,靜態頂空,動態頂空(吹掃富集),固相微萃取,固相萃取,熱脫附等樣品前處理的附件。大體積冷卻進樣器等。
樣品前處理設備:全自動連續液液提取儀,同時蒸餾/萃取儀,固相微萃取裝置,固相萃取裝置等。
分析條件的選擇
了解樣品的來源,性質,極性,沸點范圍等信息。向同行咨詢,查詢已發表的相似應用的文獻。根據樣品的組分的性質,文獻資料和分析要求,擬定分析方案。
如果能備好三根不同極性的柱子,即非極性(如DB-5,DB-5),極性(如Wax)和中等極性(如DB-17)就能滿足絕大多數的分析任務。盡量選擇低流失的色譜柱,連接質譜使用MS專用柱。一般先從手邊現有的柱子試試,看看能不能滿足樣品的分析要求。優化分析條件。其實,沒有一種柱子能夠分離所有樣品的。柱流量選擇考慮分離效果和分離時間外,還要注意不要超過質譜真空系統所能承受的最大柱流量。非極性柱的使用溫度比極性高。沸點高的成分在非極性柱子出峰快。沸點較低的組分或極性組分較多時,采用極性柱子會好一點。