應(yīng)用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜法檢測橙汁中酮類組分的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用在線固相微萃取（online-SPME）和全二維氣相色譜/四級桿質(zhì)譜（Comprehensive2DGC/qMS）進(jìn)行橙汁中酮類組分成分鑒定分析的方法。橙汁樣品中的酮類組分采用在線固相微萃取富集，全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜檢測，采用保留指數(shù)和NIST譜庫結(jié)合的方式對檢測化合物進(jìn)行定性分析，并對全二維色譜無法分離的組分采用節(jié)卷積對色譜重疊峰進(jìn)行準(zhǔn)確定量。全二維氣相色譜采用兩支極性不同的色譜柱對酮類組分進(jìn)行正交分離，并在調(diào)制解調(diào)器的作用下進(jìn)入四級桿質(zhì)譜完成檢測，采用保留時間指數(shù)和NIST譜庫結(jié)合的方式進(jìn)行定性分析，借助節(jié)卷積技術(shù)對色譜重疊峰進(jìn)行準(zhǔn)確定量。本發(fā)明方法具有高通量、高靈敏度和準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，解決了橙汁酮類成分分析分離難、定性難的問題。
【專利說明】應(yīng)用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜法檢測橙汁中酮類組分的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于食品安全【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種應(yīng)用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜法檢測橙汁中酮類組分的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]橙汁營養(yǎng)豐富，口味芳香宜人，是全球頗受歡迎、消費(fèi)量大的飲料品種。其中橙汁作為主要的橙汁飲品其消費(fèi)量位居世界前列。近年來，橙汁及其飲料產(chǎn)業(yè)隨著人們認(rèn)可度的提高獲得了較大的發(fā)展，但由于相應(yīng)質(zhì)量控制體系的缺乏，其質(zhì)量摻假、欺騙、有害物質(zhì)超標(biāo)等現(xiàn)象仍時有發(fā)生。
[0003]目前國標(biāo)對于橙汁安全的監(jiān)控主要包括基本的理化指標(biāo)，如GB/T 21731-2008《橙汁及橙汁飲料》中規(guī)定可溶性固形物、蔗糖、葡萄糖、果糖和葡萄糖/果糖及橙汁含量的比值和展青霉素，故而主要的關(guān)注點(diǎn)也集中在基本理化指標(biāo)、農(nóng)藥殘留和微生物指標(biāo)方面，如2009年“芬達(dá)系列”橙汁和檸檬飲料中測得農(nóng)藥嚴(yán)重超標(biāo)；2011年8月國家質(zhì)檢總局對160種果蔬汁產(chǎn)品進(jìn)行抽查約2%的橙汁飲料因菌落總數(shù)、霉菌和酵母數(shù)超標(biāo)而不合格；2012年初，可口可樂生產(chǎn)的巴西橙汁含有少量多菌靈農(nóng)藥等等。但是并沒有針對橙汁品質(zhì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或者檢測標(biāo)準(zhǔn)體系來應(yīng)對橙汁行業(yè)存在的摻假和勾兌現(xiàn)象。2011年臺灣飲料塑化劑事件的出現(xiàn)也折射出國內(nèi)橙汁品質(zhì)監(jiān)控體系的缺失，因此研究橙汁中芳香組分是建立橙汁品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，對橙汁品質(zhì)的監(jiān)控具有重要意義。橙汁中酮類組分是橙汁中芳香成分的重要組成部分。對橙汁的香氣具有重要的貢獻(xiàn)。
[0004]全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜分析技術(shù)是通過將分離機(jī)理不同而又相互獨(dú)立的兩支色譜柱以串聯(lián)的方式結(jié)合起來以實(shí)現(xiàn)酮類物質(zhì)的二維分離，在這兩個色譜柱之間裝有調(diào)制器，調(diào)制器起捕集再傳送的作用。在GCXGC中兩根柱子的分離機(jī)制是相互獨(dú)立的，經(jīng)第I支色譜柱分離后的每一個餾分，都先進(jìn)入調(diào)制器，進(jìn)行聚焦后再以脈沖方式送入到第2支色譜柱進(jìn)行進(jìn)一步的分離分析，每一個餾分都要同時被洗脫出進(jìn)入第2根色譜柱，以免與其他餾分發(fā)生共洗脫從而影響分離效率。
[0005]現(xiàn)有檢測果汁中酮類物質(zhì)的方法采用傳統(tǒng)的一維氣相色譜-質(zhì)譜法，一維氣相色譜的分離能力有限，無法使得所有組分完全分離，單次分析可能只能分析幾十種化合物，而全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜分析技術(shù)檢測化合物可以達(dá)到上百種，其峰容量是一維液相色譜-質(zhì)譜的幾百到幾千倍。采用了二維正交分離，能把在一維氣相色譜中無法分離的組分得到很好的分離，大大提高分離效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種高通量、高靈敏度、分離效果好的應(yīng)用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜法檢測橙汁中酮類組分的方法。[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種應(yīng)用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜法檢測橙汁中酮類組分的方法，包括以下步驟:
1)橙汁中的酮類組分采用在線固相微萃取提取富集；
2)采用全二維氣相色譜進(jìn)行正交分離，四級桿質(zhì)譜進(jìn)行檢測；
3)酮類組分定性采用保留時間指數(shù)和NIST譜庫結(jié)合的方式；
4)通過節(jié)卷積技術(shù)對色譜峰純度進(jìn)行判斷，對于色譜重疊峰通過不同選擇離子進(jìn)行準(zhǔn)確定量分析。
[0008]具體地說，包括以下步驟:
I)橙汁中的酮類組分采用在線固相微萃取提取富集
稱取5 g鮮榨橙汁于10 mL頂空進(jìn)樣瓶中，加入2 g NaCl，加蓋密封。采用全自動固相微萃取和全自動進(jìn)樣方式進(jìn)行樣品的吸附和解吸。
[0009]在線固相微萃取條件為:萃取頭為85 Mm Polyacrylate自動式萃取頭；樣品孵化溫度為45°C ;孵化平衡10 min ;萃取頭插入樣品瓶深度為12 mm ;萃取時間為20 min。
[0010]2)采用全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜檢測
使用全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜儀檢測酮類組分:由自動固相微萃取吸附富集酮類組分，吸附于萃取頭上的待測物在進(jìn)樣口通過熱解析的方式進(jìn)入全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜儀中，待測組分經(jīng)一維色譜柱分離后，經(jīng)調(diào)制解調(diào)器加熱冷卻后進(jìn)入二維氣相色譜柱再分離，通過四級桿質(zhì)譜全掃描檢測。
[0011]3)酮類組分定性分析
a)數(shù)據(jù)分析采用GC image version 2.3 ；
b)C8-C20的正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品，采用氣體進(jìn)樣模式，利用全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜進(jìn)行分析，獲得C8-C20正構(gòu)烷烴在一維和二維的保留時間，人為定義C8-C20的正構(gòu)烷烴的保留時間指數(shù)，如原子個數(shù)為8的正構(gòu)烷烴保留時間指數(shù)定義為800，以此類推(C原子個數(shù) X100)。
[0012]c)根據(jù)酮類組分的保留時間計(jì)算目標(biāo)化合物的保留時間指數(shù)。
[0013]d)當(dāng)樣品在EI電離源0.9kv電壓的條件下電離時，其質(zhì)譜圖與NIST譜庫相比對，當(dāng)相似度大于設(shè)定值，該物質(zhì)被自動識別。
[0014]e)結(jié)合保留時間指數(shù)和NIST譜庫搜索結(jié)果對酮類組分進(jìn)行定性。
[0015]4)酮類組分的定量分析
a)對于分離度好的酮類組分直接記錄峰面積。
[0016]b)對于色譜重疊峰，采用節(jié)卷積技術(shù)對峰純度進(jìn)行判定，當(dāng)判定峰為多種組分重疊形成的，測通過選擇離子方式對重疊峰進(jìn)行分別定量分析。
[0017]所述步驟I)采用在線固相微萃取進(jìn)行樣品的前處理。
[0018]所述步驟2)采用全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜進(jìn)行檢測。
[0019]所述的步驟3)中采用保留時間指數(shù)與NIST譜庫結(jié)合的方式進(jìn)行定性分析。
[0020]所述的步驟4)采用節(jié)卷積技術(shù)對色譜重疊峰進(jìn)行準(zhǔn)確定量。
[0021]所述的步驟4)中全二維氣相色譜條件:
一維色譜柱為非極性柱DB-1 15mX0.25mmX0.1 Mm;
二維色譜柱為極性柱BPX-50 15mX0.1mmX0.1 Mm; 載氣:He,流速 1.0 ml/mL ；
進(jìn)樣條件:進(jìn)樣口解析溫度為250°C，解析5 min。進(jìn)樣口溫度為250°C ；
柱溫箱升溫程序:初始溫度為35°C，保持I min，然后以3 °C/min的升溫速率升溫至270°C，保持 5 min ；
調(diào)制解調(diào)器設(shè)置:調(diào)制周期為6 s ;冷噴氣流量為10 mL/min ;熱噴氣溫度為325°C，熱噴持續(xù)時間為350 ms ；
質(zhì)譜條件:質(zhì)譜檢測器為四級桿質(zhì)譜；離子源溫度230 °C;接口溫度280 °C;溶劑延遲3 min ;采用全掃描方式，掃描范圍為30 m/z-300 m/z，掃描頻率:20000 Hz。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果如下:
(1)一維氣相色譜色譜柱只能是一種極性如非極性或極性，而二維氣相色譜可同時使用非極性和極性柱，多種待測物經(jīng)過一維非極性柱時先按分子大小進(jìn)行分離，再經(jīng)過二維極性色譜柱時再按極性再次分離，因此能達(dá)到GCXGC的分離效果，使復(fù)雜基質(zhì)能得到高效分離[Cl]，因此本發(fā)明方法適合成分分析，對于分析橙汁中的酮類組分具有絕對的優(yōu)勢；
(2)未知物的定性通常借助于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，隨著儀器分析能力的提高，也可以借助于高分辨質(zhì)譜進(jìn)行定性分析。但是對于成分分析而言，待分析組分通常都有上百種，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和高分辨質(zhì)譜的定性方式會比較耗時、耗資。因此本發(fā)明將保留時間指數(shù)應(yīng)用于全二維氣相色譜數(shù)據(jù)的定性分析:當(dāng)色譜柱和色譜條件相同時，物質(zhì)的保留時間指數(shù)與C原子個數(shù)成具有相關(guān)性。本發(fā)明采用保留時間指數(shù)與NIST譜庫相結(jié)合的方式進(jìn)行定性分析。
[0023](3)全二維氣相色譜由于其分離物質(zhì)種類較多，需要與之匹配高掃描速度的質(zhì)譜，本發(fā)明使用的四級桿質(zhì)譜摒棄了傳統(tǒng)四級桿質(zhì)譜掃描速率低的缺點(diǎn)，其掃描速率可以達(dá)到30000Hz，能夠滿足全二維氣相色譜對掃描速度的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為橙汁樣品中酮類物質(zhì)的全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜圖；
圖2為正構(gòu)烷烴的全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
1.儀器與試劑
儀器:Shimadzu Q2010 Ultra GC/GC/MS，配備 A0C-5000 Plus 自動進(jìn)樣器 乙睛，氯化鈉，分析純。C8-C20正構(gòu)燒烴標(biāo)準(zhǔn)品(Sigma-Aldrich, ImL)
2、樣品處理
稱取5 g鮮榨橙汁于10 mL頂空進(jìn)樣瓶中，加入2 g NaCl，加蓋密封。采用全自動固相微萃取和全自動進(jìn)樣方式進(jìn)行樣品的富集和解析。在線固相微萃取條件為:萃取頭為85Mm Polyacrylate自動式萃取頭；樣品孵化溫度為45°C ;孵化平衡10 min ;萃取頭插入樣品瓶深度為12 mm ;萃取時間為20 min。
[0026]3、儀器條件
一維色譜柱為非極性柱DB-1 15mX0.25mmX0.1 Mm;
二維色譜柱為極性柱BPX-50 15mX0.1mmX0.1 Mm; 載氣:He,流速 1.0 ml/mL ；
進(jìn)樣條件:進(jìn)樣口解析溫度為250°C，解析5 min。進(jìn)樣口溫度為250°C ；
柱溫箱升溫程序:初始溫度為35°C，保持I min，然后以3 °C/min的升溫速率升溫至270°C，保持 5 min ；
調(diào)制解調(diào)器設(shè)置:調(diào)制周期為6 s ;冷噴氣流量為10 mL/min ;熱噴氣溫度為325°C，熱噴持續(xù)時間為350 ms ；
質(zhì)譜條件:質(zhì)譜檢測器為四級桿質(zhì)譜；離子源溫度230 °C;接口溫度280 °C;溶劑延遲
3min ;采用全掃描方式，掃描范圍為30 m/z-300 m/z，掃描頻率:20000 Hz。
[0027]質(zhì)譜條件:離子源:EI電離源，溫度250°C，傳輸線溫度280°C，質(zhì)量掃描范圍50-550amu，采集速率:每秒100張圖譜，檢測器電壓:1750V，電離電壓:_70V。數(shù)據(jù)處理:Pegasus,譜庫檢索:NIST/PEST He
4、結(jié)果分析
(I)獲得C8-C20正構(gòu)烷烴在上述儀器分析條件下的保留時間，如圖2所示。圖中點(diǎn)為得到的正構(gòu)烷烴的二維色譜圖，從左至右依次為C8H18, C9H2tl, C10H22, C11H24, C12H26, C13H28,C14H3。，C15H32, C16H34, C17H36, C18H38, C19H40, C20H42。
[0028](2)通過在線固相微萃取吸附酮類組分，進(jìn)行全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜分析，對鮮榨橙汁中的酮類組分進(jìn)行檢測。采用GC image Verson 2.3自帶的保留指數(shù)計(jì)算方法，計(jì)算所有檢測到的酮類組分的保留時間指數(shù)，根據(jù)保留時間指數(shù)值，(如表1)，依據(jù)化合物的保留時間指數(shù)初步估計(jì)酮類組分的C原子個數(shù)。
[0029](3)通過NIST譜庫對待定性酮類組分進(jìn)行譜庫檢索，對檢測組分進(jìn)行模糊定性，得到多種可能的結(jié)構(gòu)式，然后結(jié)合C原子個數(shù)進(jìn)行最后定性。
[0030](4)對于采用全二維氣相色譜無法分離的組分，采用節(jié)卷積技術(shù)對峰純度進(jìn)行判定，對通過選擇離子方式實(shí)現(xiàn)對重疊酮類組分的準(zhǔn)確定量分析。
[0031]以圖1中目標(biāo)物I為例，根據(jù)一維保留時間計(jì)算的保留時間指數(shù)為1042，則該化合物的C原子個數(shù)為8,然后通過NIST譜庫檢索排名靠前五種選擇為:Acetophenone(C8H8O), Valerophenone (C11H14O), Phenacyl thiocyanate (C9H7NOS), N-[1-(Benzimidoyl-amino) -2, 2, 2-trif luoro-l-trif luoromethyl-ethyl] -benzamide (C17H13F6N3O),2- (Ethylthio) acetophenone, y -Chlorobutyrophenone (C10H12OS),結(jié)合 C 原子個數(shù)，最終確定該化合物為苯乙酮。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜法檢測橙汁中酮類組分的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)樣品經(jīng)全二維氣相色譜正交分離后，由四級桿質(zhì)譜進(jìn)行檢測； 2)采用保留時間指數(shù)和NIST譜庫結(jié)合的方式對酮類組分定性； 3)通過節(jié)卷積技術(shù)對色譜峰純度進(jìn)行判斷，對于色譜重疊峰通過不同選擇離子進(jìn)行準(zhǔn)確定量分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜法檢測橙汁中酮類組分的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)橙汁中的酮類組分采用在線固相微萃取提取富集 稱取小于5 g鮮榨橙汁于10 mL頂空進(jìn)樣瓶中，加入過量NaCl (約2 g)，加蓋密封，采用全自動固相微萃取和全自動進(jìn)樣方式進(jìn)行樣品的吸附和解吸； 2)采用全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜檢測 使用全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜儀檢測酮類組分:由自動固相微萃取吸附富集酮類組分，吸附于萃取頭上的待測物在進(jìn)樣口通過熱解析的方式進(jìn)入全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜儀中，待測組分經(jīng)一維色譜柱分離后，經(jīng)調(diào)制解調(diào)后進(jìn)入二維氣相色譜柱再分離，酮類組分通過四級桿質(zhì)譜的全掃描檢測檢測； 3)采用保留時間指數(shù)和NIST譜庫結(jié)合的方式對酮類組分定性 a)數(shù)據(jù)分析采用GC image version 2.3 ； b)C8-C20的正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品，采用氣體進(jìn)樣模式，利用全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜進(jìn)行分析，獲得C8-C20正構(gòu)烷烴在一維和二維的保留時間，人為定義C8-C20的正構(gòu)烷烴的保留時間指數(shù)，如原子個數(shù)為8的正構(gòu)烷烴保留時間指數(shù)定義為800，以此類推(C原子個數(shù) X100)； c)根據(jù)酮類組分的保留時間計(jì)算目標(biāo)化合物的保留時間指數(shù)； d)當(dāng)樣品在EI電離源電離時，其質(zhì)譜圖與NIST譜庫相比對，當(dāng)相似度大于設(shè)定值，該物質(zhì)被自動識別； e)結(jié)合保留時間指數(shù)和NIST譜庫搜索結(jié)果對酮類組分進(jìn)行定性； 4)酮類組分的定量分析 a)對于分離度好的酮類組分直接記錄峰面積； b)對于色譜重疊峰，采用節(jié)卷積技術(shù)對峰純度進(jìn)行判定，當(dāng)判定峰為多種組分重疊形成的，測通過選擇離子方式對重疊峰進(jìn)行分別定量分析。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質(zhì)譜法檢測橙汁中酮類組分的方法，其特征在于，所述的步驟2)中全二維氣相色譜條件: 一維色譜柱為非極性柱DB-1 15mX0.25mmX0.1 Mm; 二維色譜柱為極性柱BPX-50 15mX0.1mmX0.1 Mm; 載氣:He,流速 1.0 mL/min ； 進(jìn)樣條件:進(jìn)樣口解析溫度為250°C，解析5 min ； 進(jìn)樣口溫度為250°C ； 柱溫箱升溫程序:初始溫度為35~40°e，保持廣2 min，然后以:T5 °C/min的升溫速率升溫至270~300。(:，保持5~8 min ；調(diào)制解調(diào)器設(shè)置:調(diào)制周期為6 s ;冷噴氣流量為10 mL/min ;熱噴氣溫度為325°C，熱噴持續(xù)時間為350 ms ； 質(zhì)譜條件:質(zhì)譜檢測器為四級桿質(zhì)譜；離子源溫度230 °C;接口溫度280 °C;溶劑延遲3~4 min ;采用 全掃描方式，掃描范圍為30 m/z-300 m/z，掃描頻率:20000 Hz。
【文檔編號】G01N30/02GK103983712SQ201410232630
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】鄭文杰, 何佳, 李淑靜, 王云鳳, 陳其勇, 宓捷波, 張曉 , 許泓 申請人:天津出入境檢驗(yàn)檢疫局動植物與食品檢測中心