應用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質譜法檢測橙汁中酮類組分的方法
【專利摘要】本發明公開了一種應用在線固相微萃取（online-SPME）和全二維氣相色譜/四級桿質譜（Comprehensive2DGC/qMS）進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-四級桿質譜檢測，采用保留指數和NIST譜庫結合的方式對檢測化合物進行定性分析，并對全二維色譜無法分離的組分采用節卷積對色譜重疊峰進行準確定量。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行正交分離，并在調制解調器的作用下進入四級桿質譜完成檢測，采用保留時間指數和NIST譜庫結合的方式進行定性分析，借助節卷積技術對色譜重疊峰進行準確定量。本發明方法具有高通量、高靈敏度和準確度高的特點，解決了橙汁酮類成分分析分離難、定性難的問題。
【專利說明】應用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質譜法檢測橙汁中酮類組分的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于食品安全【技術領域】，涉及一種應用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質譜法檢測橙汁中酮類組分的方法。
【背景技術】
[0002]橙汁營養豐富，口味芳香宜人，是全球頗受歡迎、消費量大的飲料品種。其中橙汁作為主要的橙汁飲品其消費量位居世界前列。近年來，橙汁及其飲料產業隨著人們認可度的提高獲得了較大的發展，但由于相應質量控制體系的缺乏，其質量摻假、欺騙、有害物質超標等現象仍時有發生。
[0003]目前國標對于橙汁安全的監控主要包括基本的理化指標，如GB/T 21731-2008《橙汁及橙汁飲料》中規定可溶性固形物、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，故而主要的關注點也集中在基本理化指標、農藥殘留和微生物指標方面，如2009年“芬達系列”橙汁和檸檬飲料中測得農藥嚴重超標；2011年8月國家質檢總局對160種果蔬汁產品進行抽查約2%的橙汁飲料因菌落總數、霉菌和酵母數超標而不合格；2012年初，可口可樂生產的巴西橙汁含有少量多菌靈農藥等等。但是并沒有針對橙汁品質的質量標準或者檢測標準體系來應對橙汁行業存在的摻假和勾兌現象。2011年臺灣飲料塑化劑事件的出現也折射出國內橙汁品質監控體系的缺失，因此研究橙汁中芳香組分是建立橙汁品質標準的基礎，對橙汁品質的監控具有重要意義。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。
[0004]全二維氣相色譜-四級桿質譜分析技術是通過將分離機理不同而又相互獨立的兩支色譜柱以串聯的方式結合起來以實現酮類物質的二維分離，在這兩個色譜柱之間裝有調制器，調制器起捕集再傳送的作用。在GCXGC中兩根柱子的分離機制是相互獨立的，經第I支色譜柱分離后的每一個餾分，都先進入調制器，進行聚焦后再以脈沖方式送入到第2支色譜柱進行進一步的分離分析，每一個餾分都要同時被洗脫出進入第2根色譜柱，以免與其他餾分發生共洗脫從而影響分離效率。
[0005]現有檢測果汁中酮類物質的方法采用傳統的一維氣相色譜-質譜法，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-四級桿質譜分析技術檢測化合物可以達到上百種，其峰容量是一維液相色譜-質譜的幾百到幾千倍。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。

【發明內容】

[0006]針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于設計提供一種高通量、高靈敏度、分離效果好的應用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質譜法檢測橙汁中酮類組分的方法。[0007]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種應用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質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行正交分離，四級桿質譜進行檢測；
3)酮類組分定性采用保留時間指數和NIST譜庫結合的方式；
4)通過節卷積技術對色譜峰純度進行判斷，對于色譜重疊峰通過不同選擇離子進行準確定量分析。
[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樣方式進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-四級桿質譜檢測
使用全二維氣相色譜-四級桿質譜儀檢測酮類組分: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樣口通過熱解析的方式進入全二維氣相色譜-四級桿質譜儀中，待測組分經一維色譜柱分離后，經調制解調器加熱冷卻后進入二維氣相色譜柱再分離，通過四級桿質譜全掃描檢測。
[0011]3)酮類組分定性分析
a)數據分析采用GC image version 2.3 ；
b)C8-C20的正構烷烴標準品，采用氣體進樣模式，利用全二維氣相色譜-四級桿質譜進行分析，獲得C8-C20正構烷烴在一維和二維的保留時間，人為定義C8-C20的正構烷烴的保留時間指數，如原子個數為8的正構烷烴保留時間指數定義為800，以此類推(C原子個數 X100)。
[0012]c)根據酮類組分的保留時間計算目標化合物的保留時間指數。
[0013]d)當樣品在EI電離源0.9kv電壓的條件下電離時，其質譜圖與NIST譜庫相比對，當相似度大于設定值，該物質被自動識別。
[0014]e)結合保留時間指數和NIST譜庫搜索結果對酮類組分進行定性。
[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，采用節卷積技術對峰純度進行判定，當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行分別定量分析。
[0017]所述步驟I)采用在線固相微萃取進行樣品的前處理。
[0018]所述步驟2)采用全二維氣相色譜-四級桿質譜進行檢測。
[0019]所述的步驟3)中采用保留時間指數與NIST譜庫結合的方式進行定性分析。
[0020]所述的步驟4)采用節卷積技術對色譜重疊峰進行準確定量。
[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 ；
進樣條件:進樣口解析溫度為250°C，解析5 min。進樣口溫度為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 ；
調制解調器設置:調制周期為6 s ;冷噴氣流量為10 mL/min ;熱噴氣溫度為325°C，熱噴持續時間為350 ms ；
質譜條件:質譜檢測器為四級桿質譜；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]本發明的優點和積極效果如下:
(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，多種待測物經過一維非極性柱時先按分子大小進行分離，再經過二維極性色譜柱時再按極性再次分離，因此能達到GCXGC的分離效果，使復雜基質能得到高效分離[Cl]，因此本發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勢；
(2)未知物的定性通常借助于標準物質，隨著儀器分析能力的提高，也可以借助于高分辨質譜進行定性分析。但是對于成分分析而言，待分析組分通常都有上百種，標準物質和高分辨質譜的定性方式會比較耗時、耗資。因此本發明將保留時間指數應用于全二維氣相色譜數據的定性分析:當色譜柱和色譜條件相同時，物質的保留時間指數與C原子個數成具有相關性。本發明采用保留時間指數與NIST譜庫相結合的方式進行定性分析。
[0023](3)全二維氣相色譜由于其分離物質種類較多，需要與之匹配高掃描速度的質譜，本發明使用的四級桿質譜摒棄了傳統四級桿質譜掃描速率低的缺點，其掃描速率可以達到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的全二維氣相色譜-四級桿質譜圖；
圖2為正構烷烴的全二維氣相色譜-四級桿質譜圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明:
1.儀器與試劑
儀器:Shimadzu Q2010 Ultra GC/GC/MS，配備 A0C-5000 Plus 自動進樣器 乙睛，氯化鈉，分析純。C8-C20正構燒烴標準品(Sigma-Aldrich, ImL)
2、樣品處理
稱取5 g鮮榨橙汁于10 mL頂空進樣瓶中，加入2 g NaCl，加蓋密封。采用全自動固相微萃取和全自動進樣方式進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 ；
進樣條件:進樣口解析溫度為250°C，解析5 min。進樣口溫度為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 ；
調制解調器設置:調制周期為6 s ;冷噴氣流量為10 mL/min ;熱噴氣溫度為325°C，熱噴持續時間為350 ms ；
質譜條件:質譜檢測器為四級桿質譜；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]質譜條件:離子源:EI電離源，溫度250°C，傳輸線溫度280°C，質量掃描范圍50-550amu，采集速率:每秒100張圖譜，檢測器電壓:1750V，電離電壓:_70V。數據處理:Pegasus,譜庫檢索:NIST/PEST He
4、結果分析
(I)獲得C8-C20正構烷烴在上述儀器分析條件下的保留時間，如圖2所示。圖中點為得到的正構烷烴的二維色譜圖，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，進行全二維氣相色譜-四級桿質譜分析，對鮮榨橙汁中的酮類組分進行檢測。采用GC image Verson 2.3自帶的保留指數計算方法，計算所有檢測到的酮類組分的保留時間指數，根據保留時間指數值，(如表1)，依據化合物的保留時間指數初步估計酮類組分的C原子個數。
[0029](3)通過NIST譜庫對待定性酮類組分進行譜庫檢索，對檢測組分進行模糊定性，得到多種可能的結構式，然后結合C原子個數進行最后定性。
[0030](4)對于采用全二維氣相色譜無法分離的組分，采用節卷積技術對峰純度進行判定，對通過選擇離子方式實現對重疊酮類組分的準確定量分析。
[0031]以圖1中目標物I為例，根據一維保留時間計算的保留時間指數為1042，則該化合物的C原子個數為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),結合 C 原子個數，最終確定該化合物為苯乙酮。
【權利要求】
1.一種應用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質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)樣品經全二維氣相色譜正交分離后，由四級桿質譜進行檢測； 2)采用保留時間指數和NIST譜庫結合的方式對酮類組分定性； 3)通過節卷積技術對色譜峰純度進行判斷，對于色譜重疊峰通過不同選擇離子進行準確定量分析。
2.根據權利要求1所述的一種應用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質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樣方式進行樣品的吸附和解吸； 2)采用全二維氣相色譜-四級桿質譜檢測 使用全二維氣相色譜-四級桿質譜儀檢測酮類組分: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樣口通過熱解析的方式進入全二維氣相色譜-四級桿質譜儀中，待測組分經一維色譜柱分離后，經調制解調后進入二維氣相色譜柱再分離，酮類組分通過四級桿質譜的全掃描檢測檢測； 3)采用保留時間指數和NIST譜庫結合的方式對酮類組分定性 a)數據分析采用GC image version 2.3 ； b)C8-C20的正構烷烴標準品，采用氣體進樣模式，利用全二維氣相色譜-四級桿質譜進行分析，獲得C8-C20正構烷烴在一維和二維的保留時間，人為定義C8-C20的正構烷烴的保留時間指數，如原子個數為8的正構烷烴保留時間指數定義為800，以此類推(C原子個數 X100)； c)根據酮類組分的保留時間計算目標化合物的保留時間指數； d)當樣品在EI電離源電離時，其質譜圖與NIST譜庫相比對，當相似度大于設定值，該物質被自動識別； e)結合保留時間指數和NIST譜庫搜索結果對酮類組分進行定性； 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，采用節卷積技術對峰純度進行判定，當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行分別定量分析。
3.根據權利要求2所述的一種應用在線固相微萃取和全二維氣相色譜-四級桿質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 ； 進樣條件:進樣口解析溫度為250°C，解析5 min ； 進樣口溫度為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 ；調制解調器設置:調制周期為6 s ;冷噴氣流量為10 mL/min ;熱噴氣溫度為325°C，熱噴持續時間為350 ms ； 質譜條件:質譜檢測器為四級桿質譜；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 優先權日:2014年5月28日
【發明者】鄭文杰, 何佳, 李淑靜, 王云鳳, 陳其勇, 宓捷波, 張曉 , 許泓 申請人:天津出入境檢驗檢疫局動植物與食品檢測中心