CN104849390A - 一种应用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用定性白酒中组分的方法 - Google Patents
一种应用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用定性白酒中组分的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种应用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用定性白酒中组分的方法，先用去离子水将待测酒样稀释到最终酒精含量10～15％vol，吸取8～10mL稀释酒样至20mL顶空瓶中，添加1～3gNaCl，然后用顶空固相微萃取富集酒样中的组分，最后采用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用测定。全二维气相色谱采用两支极性不同的色谱柱对酒中组分进行正交分离，并在调制器的作用下进入飞行时间质谱完成检测，本发明样品前处理方式简单，分析设备具有高通量、高灵敏度和高准确度的特点，解决了白酒组分复杂、难分离、难定性的问题，为进一步剖析白酒微量成分提供了一条有效的途径。
Description
技术领域
本发明涉及一种分析测试组分的方法，尤其是一种分析白酒中组分的方法。
背景技术
白酒为中国特有的一种蒸馏酒，是世界八大蒸馏酒(白兰地Brandy、威士忌Whisky、伏特加Vodka、金酒Gin、朗姆酒Rum、龙舌兰酒Tequila、日本清酒sake、中国白酒Spirit)之一，由淀粉或糖质原料制成酒醅或发酵后经蒸馏而得。
香气是人们对白酒的第一印象，是衡量白酒品质的一个非常重要因素。然而随着白酒组分存在差异，白酒呈现不同的香味。中国传统固态发酵白酒中含有的微量成分种类成千上万，从组分的类别上可以分为醇类、酸类、酯类、醛类、酮类、醚类以及杂环类等，如何全面的将这些组分进行定性，这对我们研究白酒风味、排查白酒风险危害、逆推微生物代谢途径、改进白酒酿造工艺都具有非常重要的作用。
近年来，随着仪器分析设备的不断更新，分析水平不断提高，白酒组分分析设备已经从之前的气相色谱、液相色谱发展到气质联用、液质联用，从白酒中能够检出的成分也从之前的几十种发展到现在的几百种。但是由于中国传统固态发酵白酒工艺的复杂性，造成白酒中仍然存在很多微量成分处于未知状态。因此选择简单、快速、高效的白酒前处理方法，并借助具有高通量、高灵敏度和高准确度的分析设备来分析白酒中的组分仍然是中国传统固态发酵法白酒风味研究的重要课题。
固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)技术是20世纪90年代兴起的一项新颖的样品前处理与富集技术，是一种集采样、萃取、浓缩和进样于一体的无溶剂样品微萃取新技术。与固相萃取技术相比，固相微萃取操作更简单，携带更方便，操作费用也更加低廉；另外克服了固相萃取回收率低、吸附剂孔道易堵塞的缺点。因此成为目前所采用的样品前处理技术中应用最为广泛的方法之一。
全二维气相色谱(Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatography,GC×GC)是90年代初出现的方法，它是把分离机理不同而有相互独立的两只色谱柱以串联方式结合成二维气相色谱，经调制器的起捕集和再传送作用，经第一支色谱柱分离的每一个馏分都需先进入调制器，进行聚焦后再以脉冲方式送到第二支色谱柱，所有的组分从第二支色谱柱进入检测器，信号经数据***处理后，得到以柱1保留时间为第一横坐标，柱2保留时间为第二横坐标，信号强度为纵坐标的三位色谱图或轮廓图。全二维气相色谱与一维色谱相比，具有分辨率高、峰容量大、灵敏度高、定性可靠性强的有点，十分适合分析如中国传统白酒这种组分复杂的物质体系。全二维气相色谱仪和飞行时间质谱仪搭配而成的全二维气相色谱-飞行时间质谱联用仪(GC×GC-TOFMS)可以说是目前世界上分析功能最为强大的气质设备。
发明内容
本发明旨在提供一种样品前处理方式简单且能检出更多组分的定性白酒中组分的方法，为了克服现有白酒组分分析方法耗时长、检出成分较少的不足，
本发明应用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用定性白酒中组分的方法，其特点在于：先用去离子水将待测酒样稀释至最终酒精含量为10～15％，然后用顶空固相微萃取富集待测酒样中的组分，再运用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用定性测定待测酒样的中组分。包括以下步骤：
A、稀释处理：用去离子水将待测酒样稀释至最终酒精含量体积比为10～15％；
B、顶空固相微萃取：吸取8～10mL稀释酒样至20mL顶空瓶中，添加1～3gNaCl，旋紧顶空瓶盖；然后在45～55℃恒温预热3～5min后，将萃取头***所述顶空瓶中，于45～55℃恒温萃取30～40min；萃取头在所述顶空瓶中的***深度为40～43mm；
C、全二维气相色谱-飞行时间质谱分析：在顶空固相微萃取结束后，将萃取头***到全二维气相色谱-飞行时间质谱的进样口，***深度50～54mm，230～250℃热解析3～5min，经全二维气相色谱-飞行时间质谱分析，综合分析结果得到待测酒样中的组分。
由自动顶空固相微萃取吸附富集待测酒样中的组分后，吸附于萃取头上的待测组分在前进样口通过热解析的方式进入全二维气相色谱仪中，待测组分经一维色谱柱分离后，经调制解调后进入二维气相色谱柱进行再次分离，待测组分通过飞行时间质谱进行检测。
进一步的是，在步骤B中，萃取是采用顶空固相微萃取技术进行的，萃取头为50/30μmDVB/CAR/PDMS自动式萃取头。
进一步的是，在步骤C中，全二维气相色谱仪的分析条件如下：
色谱柱采用GC×GC柱***，一维色谱柱为60m×0.25mm×0.25μm DB-wax极性柱，二维色谱柱为2m×0.18mm×0.18μm Rtx-200中等极性柱，一维色谱柱和二维色谱柱通过毛细管柱接头连接器以串联方式连接；
进样口温度230～250℃；不分流模式；
调制周期4～6s(冷喷时间1～2s，热喷时间1～3s)，冷却剂为液氮，热调制气体为压缩空气，冷调制气体为氮气；
载气为He，流速为0.9～1.1mL/min；
柱温箱升温程序为：一维柱温箱初始温度40～45℃，保持2～4min，然后以1～3℃/min的升温速率升温至90～100℃，再以4～6℃/min的升温速率升温至180～200℃，最后以6～8℃/min的升温速率升温至230～250℃，保持12～15min；
二维柱温箱初始温度45～50℃，保持2～4min，然后以1～3℃/min的升温速率升温至100～115℃，再以4～6℃/min的升温速率升温至185～200℃，最后以6～7℃/min的升温速率升温至225～235℃，保持12～15min；
调制补偿温度为10～15℃；
进一步的是，在步骤C中，飞行时间质谱的分析条件如下：质量采集范围30～400amu，传输线温度230～250℃，采集频率100～120张全谱图/s，离子源温度200～220℃，检测器电压1450～1500V；
本发明的优点和积极效果如下：
本发明采用顶空固相微萃取样品前处理方式，是一种集采样、萃取、浓缩和进样于一体的无溶剂样品微萃取新技术。与固相萃取技术相比，固相微萃取操作更简单，携带更方便，操作费用也更加低廉，另外克服了固相萃取回收率低、吸附剂孔道易堵塞的缺点；与液液萃取方法相比，固相微萃取操作更简单、耗时更短、安全性更高；另外，本发明借助了Gerstel MPS三合一全自动样品前处理平台，实现了样品前处理的批量化处理，更加提高了样品的分析效率。
传统的一维气相色谱只能采用一根色谱柱，色谱柱或极性或非极性，而全二维气相色谱采用GC×GC双柱***，样品中的待测组分经过一维极性色谱柱时先按分子极性大小分离，再经二维非极性色谱柱按分子大小分离，同理，待测组分亦可先按分子大小分离，再按分子极性分离，从而使待测组分实现正交分离。因此本发明方法适合多组分的分离分析，对于分析白酒中组分具有绝对的优势；
本发明将顶空固相微萃取技术和全二维气相色谱-飞行时间质谱应用于分析白酒组分的研究中，其结果准确可靠，灵敏度高，在白酒中能一次性检测到1000多种微量成分，远远超过其他分析方法在白酒中检测到的组分。
附图说明
图1为实施例酒样中组分的全二维气相色谱-飞行时间质谱总离子流图；
图2为实施例酒样中组分的全二维气相色谱-飞行时间质谱表面图；
图3为实施例酒样中组分的全二维气相色谱-飞行时间质谱轮廓图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
仪器：Leco Pegasus 4D全二维气相色谱-飞行时间质谱仪(GC×GC-TOFMS)；配备Agilent 7890B二维气相色谱仪，Gerstel MPS(Gerstel GmbH,Mulheimander Ruhr,Germany)自动进样器。
试剂：无水乙醇，色谱纯；NaCl，分析纯。
用去离子水将待测酒样稀释至最终酒精含量13％vol；吸取稀释后的酒样9mL于20mL顶空瓶中，并加入2gNaCl，旋紧顶空瓶盖，采用全自动固相微萃取和全自动进样方式进行样品的吸附和解析。在线固相微萃取条件为：萃取头为50/30μm DVB/CAR/PDMS自动式萃取头，样品孵化温度为50℃；孵化平衡4min；萃取头***顶空瓶的深度为42mm，萃取时间为37min，进样时萃取头***进样口的深度52mm。
仪器条件：
一维色谱柱为60m×0.25mm×0.25μm DB-wax极性柱；
二维色谱柱为2m×0.18mm×0.18μm Rtx-200中等极性柱；
载气：He，流速1mL/min；
分流模式：不分流；
进样条件：进样口解析温度240℃，解析时间4min，进样口温度240℃；
柱温箱升温程序为：一维柱温箱初始温度40℃，保持3min，然后以2℃/min的升温速率升温至95℃，再以5℃/min的升温速率升温至190℃，最后以7℃/min的升温速率升温至230℃，保持14min；
二维柱温箱初始温度45℃，保持3min，然后以2℃/min的升温速率升温至100℃，再以5℃/min的升温速率升温至195℃，最后以7℃/min的升温速率升温至235℃，保持14min；
调制补偿温度为15℃。
调制周期6s(冷喷时间1s，热喷时间2s)，冷却剂为液氮，热调制气体为压缩空气，冷调制气体为氮气；
质谱条件：质谱检测器为飞行时间质谱，EI离子源温度210℃，电离电压：-70v，传输线温度240℃，采用全扫描方式，质量采集范围30-400amu，采集频率100张全谱图/s，检测器电压1450v；
数据处理：所得数据再经Pegasus 4D的工作站自动处理，定性所用的图谱库为NIST/EPA/NIH Version 2.0。所得数据再经进一步处理得到最终结果。结果表明，利用本发明方法在待测酒样中检测出1600余种微量成分，具体结果见表1(表中仅列出主要的350种)。
本发明方法适用于白酒中组分的定性测定
附表：本例酒样中的主要成分表
Claims (5)
1.一种应用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用定性白酒中组分的方法，其特征在于先用去离子水将待测酒样稀释至最终酒精含量为10～15％，然后用顶空固相微萃取富集待测酒样中的组分，再运用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用定性测定待测酒样中的组分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步骤：
A、稀释处理：用去离子水将待测酒样稀释至最终酒精含量为10～15％；
B、顶空固相微萃取：吸取8～10mL稀释酒样至20mL顶空瓶中，添加1～3gNaCl，旋紧顶空瓶盖；然后在45～55℃恒温预热3～5min后，将萃取头***所述顶空瓶中，于45～55℃恒温萃取30～40min；萃取头在所述顶空瓶中的***深度为40～43mm；
C、全二维气相色谱-飞行时间质谱分析：在顶空固相微萃取结束后，将萃取头***到全二维气相色谱-飞行时间质谱的进样口，***深度50～54mm，230～250℃热解析3～5min，经全二维气相色谱-飞行时间质谱分析，综合分析结果得到待测酒样中的组分。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所用萃取头为50/30μm DVB/CAR/PDMS自动式萃取头。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：全二维气相色谱的分析条件为：
色谱柱采用GC×GC柱***，一维色谱柱为60m×0.25mm×0.25μm DB-wax极性柱，二维色谱柱为2m×0.18mm×0.18μm Rtx-200中等极性柱，一维色谱柱和二维色谱柱通过毛细管柱接头连接器以串联方式连接；
进样口温度230～250℃；不分流模式；
调制周期4～6s，其中冷喷时间1～2s、热喷时间1～3s，冷却剂为液氮，热调制气体为压缩空气，冷调制气体为氮气；
载气为He，流速为0.9～1.1mL/min；
柱温箱升温程序为：一维柱温箱初始温度40～45℃，保持2～4min，然后以1～3℃/min的升温速率升温至90～100℃，再以4～6℃/min的升温速率升温至180～200℃，最后以6～8℃/min的升温速率升温至230～250℃，保持12～15min；
二维柱温箱初始温度45～50℃，保持2～4min，然后以1～3℃/min的升温速率升温至100～115℃，再以4～6℃/min的升温速率升温至185～200℃，最后以6～7℃/min的升温速率升温至225～235℃，保持12～15min；
调制补偿温度为10～15℃。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：飞行时间质谱的分析条件为：
质量采集范围30～400amu，传输线温度230～250℃，采集频率为100～120张全谱图/s，离子源温度200～220℃，检测器电压1450～1500V。
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