CN101334385B - 一种芳香植物挥发性有机物的分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芳香植物挥发性有机物的分析方法，其包括以下步骤：对芳香植物进行采样，剪碎，放入样品瓶中密封并静置待用；将经过老化的萃取头***到样品瓶中，推出均匀涂有吸附剂涂层的纤维头，悬空在室温下萃取30～50分钟；抽回纤维头，从样品瓶上拔出萃取头，再将所述萃取头迅速***GC/MS汽化室进行解吸，同时启动仪器采集数据；采用气相色谱-质谱联用仪进行定性和定量的分析。本发明分析方法由于采用了顶空固相微萃取法与气相色谱质谱联用技术，并采用灵敏度较高的双极性100μmCarboxen-PDMS萃取头用于芳香植物挥发性有机物的检测，具有快速、简单、样品量少、精确灵敏、经济高效的优点。

Description

一种芳香植物挥发性有机物的分析方法

技术领域

本发明涉及一种挥发性有机物的分析方法，尤其涉及的是一种芳香植物挥发性有机物的检测、分析方法。

背景技术

在现有技术中，20世纪70年代以前，对植物挥发性有机物的研究主要使用的是传统的提取收集方法，如溶剂提取法、水蒸气蒸馏法等。有机溶剂提取法提取时需要使用大量的有机溶剂，容易将溶剂中的微量杂质沉积在样品中，造成提取物纯度不高；而且也易引起环境污染。

水蒸气蒸馏法的缺点为提取时加热将可能将挥发性有机物破坏，特别是一些低沸点的挥发性有机物根本收集不到，导致不能完整地反映活体植物挥发性有机物的组成和含量。

超临界CO₂萃取法是近年发展起来的新技术，但是该方法的设备一次性投入太大，普适性不高，主要适于非极性或弱极性物质的提取。大分子量和强极性物质很难利用超临界CO₂来萃取加工。

固相微萃取方法(solid-phase microextraction，SPME)是20世纪90年代出现的一种不需要溶剂对样品进行前处理的技术，与以上技术相比具有分析速度快、灵敏度高、重现性好等特点。该技术基本上都是和其它分离检测技术联用的，比较常见的是SPME-GC和SPME-HPLC联用。SPME-GC联用技术最早，最为成熟，特别是结合高灵敏度的MS检测器，即SPME-GC/MS联用技术，能快速有效地分析样品中的痕量有机物，在环境监测、法化学等领域的应用已经比较成熟。

芳香植物是兼有药用植物和香料植物共有属性的一类植物，它们的根、茎、叶或花等器官中含有芳香类挥发性有机物，这类物质能够以精油的形式被提炼出来用于医药、食品、化妆品等。同时，芳香植物在城市园林中的应用越来越被人们重视，近两年，发明人所在课题组进行了创建保健型生态园林的研究，芳香植物是构建保健型园林的关键因素，因此如何合理利用芳香植物及测定其挥发性有机物的成分及含量具有重要意义。

但正如上述所说明，现有技术的检测分析方法如果不是无法准确检测芳香植物的挥发性有机物组分就是所需设备投入成本过高，不具有普适意义。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芳香植物挥发性有机物的分析方法，既能实现在检测过程中不对有机物组分造成破坏，又可以方便容易的实现对芳香植物挥发性有机物的分析和检测。

本发明的技术方案包括：

一种芳香植物挥发性有机物的分析方法，其包括以下步骤：

A、对芳香植物进行采样，剪碎，放入样品瓶中密封并静置待用；

B、将经过老化的萃取头***到样品瓶中，推出均匀涂有吸附剂涂层的纤维头，悬空在室温下萃取30～50分钟；

C、抽回纤维头，从样品瓶上拔出萃取头，再将所述萃取头迅速***GC/MS汽化室进行解吸，同时启动仪器采集数据；

D、采用气相色谱-质谱联用仪进行定性和定量的分析。

所述的分析方法，其中，所述步骤D还包括：

D1、以电子轰击为电离源，进行色谱/质谱联用分析，采集所得到的质谱图；

D2、利用NIST谱库检索，同时采用保留指数定性的方法来辅助质谱检索定性。

所述的分析方法，其中，所述步骤D还包括：用峰面积归一化法进行所述挥发性有机物组分的定量处理。

所述的分析方法，其中，所述步骤D1还包括：色谱条件包括：色谱柱：HP-5MS(30m×0.25mm×0.25μm)弹性石英毛细管柱；进样口温度：230℃；进样方式：不分流进样；载气：高纯氦气，恒流流速1.0毫升/分钟；程序升温：初始温度50℃，以4℃/分钟升至150℃，保持2分钟，然后以8℃/分钟升至250℃；接口温度：280℃。

所述的分析方法，其中，所述步骤D1还包括：质谱条件：电子轰击离子源的电子能量为70eV；离子阱温度为250℃；四级杆温度为150℃；质量扫描范围m/z35-500。

所述的分析方法，其中，所述步骤A还包括：对所述样品瓶采用聚四氟乙烯衬里的硅橡胶垫密封。

所述的分析方法，其中，所述步骤A还包括：静置30分钟后待测。

所述的分析方法，其中，所述步骤B中还包括对所述萃取头的老化过程为：选择100μmCarboxen-PDMS萃取头***GC/MS进样口中，于250℃老化2至2.5个小时。

所述的分析方法，其中，所述步骤C还包括所述萃取头解吸的过程为：***GC/MS汽化室，于230℃解吸3分钟。

本发明所提供的一种芳香植物挥发性有机物的分析方法，由于采用顶空固相微萃取法与气相色谱质谱联用技术来对芳香植物中挥发性有机物进行分析和检测，并采用灵敏度较高的双极性100μm Carboxen-PDMS萃取头用于芳香植物挥发性有机物的检测，具有快速、简单、样品量少、精确灵敏、经济高效的优点。

附图说明

图1a和图1b分别为本发明方法中萃取头示意图及萃取流程示意图；

图2为本发明方法较佳实施例之迷迭香叶挥发性成分GC/MS总离子流图。

具体实施方式

以下结合附图，将对本发明的各较佳实施例进行更为详细的说明。

本发明芳香植物挥发性有机物的分析方法通过采用顶空固相微萃取法与气相色谱质谱联用技术，确立了芳香植物中挥发性有机物的分析方法，通过采用一种灵敏度较高的双极性100μm Carboxen-PDMS萃取头用于芳香植物挥发性有机物的检测，创新了样品的处理方法，优化了HS-SPME萃取参数和与GC-MS联用的分析方法，具有快速、简单、样品量少、精确灵敏、经济高效的优点。

本发明方法的流程步骤包括：

(1)采样

所采摘的芳香植物材料要求完整、多样段、无污染。取样后将样品剪碎，将剪碎后的样品取质量为0.5g放入5ml样品瓶中，用聚四氟乙烯衬里的硅橡胶垫密封。静置30分钟待测。

本环节要求：第一、在天气晴朗条件下取样；第二、样品能够反映整个或整群植物的特性，一般要求采无病害、成熟的植株部分；第三、避免外界的污染，处理样品时必须在无菌、洁净条件下进行。

(2)萃取

选择100μmCarboxen-PDMS萃取头***GC/MS进样口中，于250℃老化2至2.5个小时。将老化好的萃取头通过瓶盖的橡皮垫***到样品瓶中，推出纤维头，注意不要使其碰到样品，悬空在室温下萃取30～50分钟，随后抽回纤维头，从样品瓶上拔出萃取头，再将萃取头迅速***GC/MS汽化室，于230℃解吸3分钟，同时启动仪器采集数据。

本发明方法的100μmCarboxen-PDMS萃取头萃取纤维上均匀涂有吸附剂涂层，该涂层可直接吸附从样品中挥发出来的挥发性有机物。当有机物在吸附剂涂层中扩散达到平衡后，利用GC进样口高温充分解吸，使之进人色谱柱。

(3)仪器及测定条件的设定

仪器：

采用6890N/5973气相色谱-质谱联用仪，所述联用仪可采用美国Agilent公司产品；手动SPME进样器；100μm聚二甲基硅烷(PDMS)萃取头。

测定条件：

色谱条件

色谱柱：HP-5MS(30m×0.25mm×0.25μm)弹性石英毛细管柱；进样口温度：230℃；进样方式：不分流进样；载气：高纯氦气，恒流流速1.0mL/min；程序升温：初始温度50℃，以4℃/min升至150℃，保持2min，然后以8℃/min升至250℃；接口温度：280℃。

质谱条件

电子轰击(EI)离子源；电子能量70eV；离子阱温度为250℃；四级杆温度为150℃；质量扫描范围m/z35-500。

(4)定性和定量分析

首先以EI为电离源，进行色谱/质谱联用分析，采集所得到的质谱图，利用NIST谱库检索，同时采用保留指数定性的方法来辅助质谱检索定性。用峰面积归一化法进行定量。

本发明方法的技术原理为：100μm Carboxen-PDMS萃取头的萃取纤维上均匀涂有吸附剂涂层，该涂层可直接吸附从样品中挥发出来的挥发性有机物。当有机物在吸附剂涂层中扩散达到平衡后，利用GC进样口高温充分解吸，使之进人色谱柱。吸附剂涂层在吸附和解吸过程中不改变挥发性有机物原有性质，如图1a和图1b所示。

当挥发性有机物进入色谱柱后以惰性气体作为流动相，利用挥发性有机物中各组分在色谱柱中的气相和固定相间分配系数的不同进行分离。挥发性有机物在色谱柱中运行时，组分就在其中的两相间进行反复多次的分配(吸附--脱附--放出)。由于固定相对各种组分的吸附能力不同(即保存作用不同)，因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同。经过一定的柱长后，各组分彼此分离，按顺序离开色谱柱进人检测器，产生的离子流信号经放大后，即可在记录器上描绘出质谱图。

本发明芳香植物挥发性有机物的分析方法在样品处理方面降低了成本，减少了误差，节省了时间，有利于大规模的调查研究；并且其HS-SPME萃取参数可设置为：室温条件下，萃取30～50分钟，于230℃条件下解吸3分钟，从而对挥发性有机物不会有损失；本发明方法利用GC-MS联用的分析方法，确认的挥发性有机物种类可达到检测到的种类的95％以上，可将相对百分含量0.01％以上的挥发性有机物全部检测出。

下面举以HS-SPME萃取迷迭香叶的挥发性有机物处理过程为例说明本发明方法的具体流程：

1.主要仪器与试材

气相色谱-质谱联用仪：6890N/5973GC/MS联用仪，由美国Agilent公司生产；手动SPME进样器，100μm聚二甲基硅烷(PDMS)萃取头；迷迭香叶片。

2.试验条件

2.1色谱条件

色谱柱：HP-5MS(30m×0.25mm×0.25μm)弹性石英毛细管柱；进样口温度：230℃；进样方式：不分流进样；载气：高纯氦气，恒流流速1.0ml/min；程序升温：初始温度50℃，以4℃/min升至150℃，保持2分钟，然后以8℃/min升至250℃；接口温度：280℃；

2.2质谱条件

电子轰击(EI)离子源；电子能量70eV；离子阱温度为250℃；四级杆温度为150℃；质量扫描范围m/z35-500。

3.试验方法

于上午10:00点天气晴朗时，取迷迭香枝条中部的叶，进行预处理。在萃取前30分钟把经过处理的迷迭香碎叶0.5g置于5ml样品瓶中，用聚四氟乙烯衬里的硅橡胶垫密封。然后将在250℃条件下老化2至2.5个小时的100μm PDMS萃取头***到样品瓶中，于28℃室温下顶空萃取40分钟。再将萃取头迅速***GC/MS汽化室，于230℃条件下解吸3分钟。以EI为电离源，进行GC/MS分析。

4.定性和定量分析

根据GC/MS分析所得到的质谱图，利用NIST谱库检索鉴定化学成分，同时采用保留指数定性的方法来辅助质谱检索定性；用峰面积归一化法进行定量。

5.试验结果

按上述实验步骤进行实验，得到迷迭香叶挥发性成分的GC/MS总离子流图，如图2所示。用质谱检索和保留指数相结合的二维定性方法进行定性，鉴定出了迷迭香叶中的52种挥发性成分；然后可用峰面积归一化法定量确定各化合物在挥发性成分中的相对百分含量。

上述本发明方法各实施例中，质谱检索和保留指数相结合的二维定性方法，以及峰面积归一化法都是现有技术已知的处理方法，在此不再赘述。

芳香植物挥发性有机物的分析方法由于在不同季节，植物的生长环境等有所不同，所以萃取条件、分析条件等都可用正交试验法或重复试验等进行相应改进，最终获得精确的挥发性有机物组分情况。

本发明方法简化了材料的预处理过程，提高了芳香植物挥发性有机物萃取的种类、精确度；仪器操作更简便，获取的数据更准确、方便、快捷。

应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的描述较为具体，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种芳香植物挥发性有机物的分析方法，其包括以下步骤：

A、在天气晴朗条件下，对能够反映整个或整群植物特性、无病害和成熟的芳香植物进行采样，剪碎，放入样品瓶中，用聚四氟乙烯衬里的硅橡胶垫密封并静置30分钟；

B、选择100μmCarboxen-PDMS萃取头***GC/MS进样口中，于250℃老化2至2.5个小时，将经过老化的萃取头***到样品瓶中，推出均匀涂有吸附剂涂层的纤维头，悬空在室温下萃取30～50分钟；

C、抽回纤维头，从样品瓶上拔出萃取头，再将所述萃取头迅速***GC/MS汽化室于230℃解吸3分钟，同时启动仪器采集数据；

D、采用气相色谱-质谱联用仪进行定性和定量的分析。

2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述步骤D还包括：

D1、以电子轰击为电离源，进行色谱/质谱联用分析，采集所得到的质谱图；

D2、利用NIST谱库检索，同时采用保留指数定性的方法来辅助质谱检索定性。

3.根据权利要求2所述的分析方法，其特征在于，所述步骤D还包括：用峰面积归一化法进行所述挥发性有机物组分的定量处理。

4.根据权利要求2所述的分析方法，其特征在于，所述步骤D1还包括：色谱条件包括：色谱柱：HP-5MS30m×0.25mm×0.25μm弹性石英毛细管柱；进样口温度：230℃；进样方式：不分流进样；载气：高纯氦气，恒流流速1.0毫升/分钟；程序升温：初始温度50℃，以4℃/分钟升至150℃，保持2分钟，然后以8℃/分钟升至250℃；接口温度：280℃。

5.根据权利要求4所述的分析方法，其特征在于，所述步骤D1还包括：质谱条件：电子轰击离子源的电子能量为70eV；离子阱温度为250℃；四级杆温度为150℃；质量扫描范围m/z35-500。

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