CN107884234A - 一种植物叶面挥发物的收集方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种植物叶面挥发物的收集方法和装置，本发明采用两个空气采样仪及2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂作为吸附剂，简单、高效对植物叶面挥发物进行收集，解决了现有植物挥发物收集方法中存在的操作复杂、处理时间长、收集条件严苛、效率低、成本高的技术问题。

Description

一种植物叶面挥发物的收集方法和装置

技术领域

本发明属于植物挥发物收集领域，具体涉及一种植物叶面挥发物的收集方法和装置。

背景技术

在生态***中，植物挥发物具有重要的化学信息传递作用；在人体健康方面， 植物挥发物具有调节精神、消除疲劳、强身健体、祛病保健之功效；在净化空气上，植物释放的萜类化合物可使周围环境空气增加清新，并且具有抑制微生物生长的作用。随着对植物挥发物研究的深入，人们发现它们在生态***中的作用越来越突出，因此对植物挥发物的研究已成为最新研究领域。

对于植物挥发物的收集目前主要是采用两种方法——固相微萃取法（solid-phase microextraction，SPME）和动态顶空收集法（HAS）。

固相微萃取方法（SPME）使用具有吸附涂层的萃取纤维暴露在样品中进行萃取。固相微萃取装置外型如一只微量进样器，由手柄和萃取头或纤维头两部分构成，萃取头是一根1㎝长，涂有不同吸附剂的熔融纤维接在不锈钢丝上，外套细不锈钢管，纤维头在钢管内可伸缩或进出，细不锈钢管可穿透橡胶或塑料垫片进行取样或进样。由于固相微萃取方法收集的物质总量有限因而要求挥发物的纯度高、杂质少。

SPME 技术收集到的挥发物量少，在收集和测定过程中需要严格控制试验条件，防止含量低的组分流失。SPME收集方法主要用于复杂样品中微量或痕量目标化合物的分离和富集，而对于大样本量的收集和测定较困难。

顶空分析法（HAS）是直接吸取样品上方的气体，利用多孔高聚物吸附树脂对香气物质进行吸附浓缩，然后加热或利用溶液洗脱吸附质，再进气相色谱分析。但同样该法捕集到的挥发物绝对量少，且易受到周围外界环境的影响。

HAS技术操作复杂，处理时间长，捕集到的挥发物绝对量少，灵敏度低，从而限制了微量成分的检验。同样易受到样品大小和环境条件限制，尤其是挥发物的收集工作较为困难。

中国专利文献CN 203183881 U公开了一种植物挥发物收集装置，包括气体循环发生装置，密封采样装置和吸附柱，所述气体循环发生装置设有第一出气口和第一进气口，所述密封采样装置设有第二进气口和第二出气口，所述第一出气口与第二进气口通过通气管气密封连接，所述第二出气口、吸附柱、第一进气口依次通过通气管气密封连接。该专利采用气体循环发生装置产生流动气体，然而为了使香气分子尽可能多的富集到吸附树脂上，需在开放的环境下对植物顶空的挥发物进行吸附。

基于此，有必要提供一种合适的植物挥发物采集方法和装置，简单、高效地收集植物挥发物，满足检测要求，同时挥发物组分不易流失，且成本低。

发明内容

为解决现有植物挥发物收集方法中存在的操作复杂、处理时间长、收集条件严苛、效率低、成本高的技术问题，本发明提供一种植物叶面挥发物的收集方法和装置，本发明采用两个空气采样仪及2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂作为吸附剂，简单、高效对植物叶面挥发物进行收集，解决了现有植物挥发物收集方法中存在的上述技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种植物叶面挥发物的收集方法，包括以下步骤：

（1）将整株植物放入植物培养装置中3天，以适应收集***的环境；

（2）空气收集：采用第一空气采样仪收集空气，依次经过吸附除杂、蒸馏水加湿后，通入到植物培养装置中；

（3）挥发物的吸附：植物培养装置中植物叶面产生的挥发物随空气的流动进入吸附装置中，经吸附装置中的吸附剂保留下来，吸附装置中的空气经第二空气采样仪导出；

（4）挥发物的提取：将吸附装置中的吸附剂取下来，用有机溶剂进行淋洗，使香味成分洗脱出来，并对清洗后的溶液进行浓缩，保存。

进一步，所述步骤（2）中吸附除杂采用活性炭、离子交换树脂、分子筛、硅胶、活性铝中的其中一种。

所述蒸馏水加湿为经加湿器加湿，使空气湿润并伴生丰富的负氧离子，达到均匀加湿，还能对空气中的病菌、粉尘、颗粒物进行净化。

进一步，所述第一空气采样仪空气流量为500~800ml/min，优选为800ml / min；所述第二空气采样仪空气流量为500~1000ml/min，优选为1000ml / min。

进一步，所述步骤（3）中所用吸附剂为2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂。

进一步，所述2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂为6-80目。

进一步，所述收集方法中吸附时长为8~12h，优选为12h。

进一步，所述步骤（4）中所用有机溶剂为正己烷、二氯甲烷、乙醇、***中的一种或多种。

进一步，所述步骤（4）中每次淋洗所用有机溶剂为0.5~1ml，优选为1ml，淋洗次数为至少两次。

一种上述植物叶面挥发物收集方法的装置，包括第一空气采样仪、除杂装置、加湿装置、植物培养装置、吸附装置、第二空气采样仪，上述装置之间通过玻璃导管连接；第一空气采样仪包括第一出气口，植物培养装置包括第二进气口和第二出气口，第二空气采样仪包括第三进气口，空气经第一空气采样仪的第一出气口依次通过除杂装置和加湿装置进入植物培养装置的第二进气口，再经第二空气采样仪的第三进气口将吸附装置中的空气导出，所述吸附装置内装有2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，所述吸附装置为玻璃管、开管毛细管柱、吸收瓶中的一种。

进一步，所述植物培养装置为密封玻璃罩或密封塑料袋。

进一步，所述吸附装置为玻璃管时，采用玻璃管直径为0.4cm，长度为 30 cm，两端以石英棉塞住，内装入20cm长的2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂。

进一步，所述吸附装置为开管毛细管柱时，开管毛细管柱的内径为0.53mm，长度为2m，膜厚为1μm。

进一步，所述吸附装置为吸收瓶时，吸收瓶包括内筒和外筒，外筒套设于内筒外，外筒与内筒之间装有2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，所述内筒为滤网结构，且目数小于30目，外筒材质为石英玻璃，玻璃导管从顶部***所述吸收瓶内筒内，外筒顶部设有出气口连接第二空气采样仪的第三进气口。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明植物叶面挥发物的收集方法采用整株活体收集，在植物叶面挥发物收集的过程中，尽可能收集到更多有效的挥发物成分，减少低含量组分的流失，从而提高灵敏度，便于定性或定量分析；同时在利用有机溶剂进行淋洗时，每次淋洗所用有机溶剂量优选为1ml，这样尽可能减少淋洗过程中挥发物的损失。

（2）本发明植物叶面挥发物的收集方法中采用2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂作为吸附剂，这种吸附剂是一种疏水高聚物，对水和甲醇、乙醇等低分子量醇无吸附性，对有机挥发物（包括香气成分）有良好的吸附性能，且杂质少，热稳定性好，装有该吸附剂的玻璃管两端以石英棉塞住，也可防止空气中的有机污染物进入***，提高吸附的挥发物的质量。

（3）传统装置无法控制吹扫气流的流速，气流速度过大，很容易使吸附剂发生穿透现象，进而使香味成分损失本。本发明装置中的大气采样仪由空气入口和出口、采样泵、缓冲器、气体压力传感器，温度传感器、湿度传感器、空气流量传感器和大屏幕液晶显示器组成，通过单片机反馈控制隔膜泵稳速运转使气体流量稳定，并可直接在液晶屏上显示出气体。大气采样仪采样工作快捷，可靠。具有抽气压力大、负载能力强、流量稳定、噪音低等优点。同时为了使香气分子尽可能多的富集到吸附树脂上，需在开放的环境下对植物顶空的挥发物进行吸附，而大气采样仪是小阻力低流量气体样品采集的最佳选择，有效的控制了进气口和出气口的空气流速，能够更多的采集到植物挥发物，且对挥发物的组分和性质的影响较小，使分析结果比较接近植物本身的挥发物。

附图说明

图1为本发明实施例1所采用的采集装置示意图；

图2为本发明实施例2所采用的采集装置示意图；

图3为本发明实施例3所采用的采集装置示意图；

图4为本发明实施例4所采用的采集装置示意图；

图中：1-第一空气采样仪，11-第一出气口，2-除杂装置，3-加湿装置，4-植物培养装置，41-第二进气口，42-第三进气口，5-吸附装置，6-第二空气采样仪，61-第三进气口，7-玻璃导管。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明以烟株为实施例，对本发明进行详细说明，本发明的收集方法和收集装置同样也适用于其他植物叶面挥发物的收集。

本发明中所用正己烷为色谱纯，纯度＞98.0%，所用2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂为6-80目。

实施例1

如图1所示，一种植物叶面挥发物的收集装置，包括第一空气采样仪1、除杂装置2、加湿装置3、植物培养装置4、吸附装置5、第二空气采样仪6，上述装置之间通过玻璃导管7连接；第一空气采样仪包括第一出气口11，第一出气口11的空气流量通过第一空气流量计进行控制，植物培养装置包括第二进气口41和第二出气口42，第二空气采样仪包括第三进气口61，第三进气口61的空气流量通过第二空气流量计进行控制（两个空气流量计图中未显示），空气经第一空气采样仪1的第一出气口11依次通过除杂装置2和加湿装置3进入植物培养装置4的第二进气口41，再经第二空气采样仪6的第三进气口61将吸附装置5中的空气导出，所述吸附装置5内装有2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂。

其中，所述吸附装置为玻璃管，采用玻璃管直径为0.4cm，长度为 30 cm，两端以石英棉塞住，内装入20cm长的2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂。

根据上述装置收集烟株叶面挥发物的过程为：

将烟株放在干燥洁净的玻璃罩内静置3天，使其适应***环境。试验前更换相同的玻璃罩，并通气10 min 去除其中的气味，然后将玻璃罩密封。密封玻璃罩有第二进气口和第二出气口，第二进气口的一侧依次接入第一空气采样仪的第一出气口，经玻璃导管依次通过分别装有活性炭的除杂装置和蒸馏水的加湿装置，第二出气口依次连接装有50目的2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂吸附剂的吸附装置和第二空气采样仪的第三进气口。收集时，通过空气流量计控制第一空气采样仪空气流量为500~800ml/min，优选控制空气流量为800ml/min；第二空气采样仪空气流量为500~1000ml/min，优选控制空气流量为1000ml/min，连续吸附8~12h，最佳时长为12h，保持环境通风、无异味，温度为( 26±2) ℃，相对湿度为( 50±10) %，光源为自然光。将收集气体的吸附装置取下，每次用0.5~1ml的正己烷，最佳使用1ml洗脱两次至棕色样品瓶中，经过浓缩后存于-20℃条件下冷藏待测。待测样品利用GC/MS进行定性分析。

其中，上述玻璃罩可以用密封塑料袋来替代。除杂装置中除填充活性炭外，还可以填充离子交换树脂、分子筛、硅胶、活性铝中的其中一种。淋洗所用有机溶剂除使用正己烷外，还可以用二氯甲烷、乙醇、***中的一种或多种来替代。

实施例2

与实施例1的采集方法和装置相同，不同之处为，所述吸附装置为开管毛细管柱，开管毛细管柱的内径为0.53mm，长度为2m，膜厚为1μm。

实施例3

与实施例1的采集方法和装置相同，不同之处为，所述吸附装置为吸收瓶，吸收瓶包括内筒和外筒，外筒套设于内筒外，外筒与内筒之间装有2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，所述内筒为滤网结构，且目数小于30目，外筒材质为石英玻璃，玻璃导管从顶部***所述吸收瓶内筒内，外筒顶部设有出气口连接第二空气采样仪的第三进气口。

实施例4

与实施例1的采集方法和装置相同，不同之处为，所述吸附装置为缓冲瓶，缓冲瓶内装有2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，空气经缓冲瓶内的细导管排出。

上述实施例中，图中箭头表示气体流向，为防止花盆内土壤干扰，测定期间用封口膜对花盆进行密封处理。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种植物叶面挥发物的收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将整株植物放入植物培养装置中3天，以适应收集***的环境；

（2）空气收集：采用第一空气采样仪收集空气，依次经过吸附除杂、蒸馏水加湿后，通入到植物培养装置中；

（3）挥发物的吸附：植物培养装置中植物叶面产生的挥发物随空气的流动进入吸附装置中，经吸附装置中的吸附剂保留下来，吸附装置中的空气经第二空气采样仪导出；

（4）挥发物的提取：将吸附装置中的吸附剂取下来，用有机溶剂进行淋洗，使香味成分洗脱出来，并对清洗后的溶液进行浓缩，保存。

2.根据权利要求1所述的一种植物叶面挥发物的收集方法，其特征在于，所述步骤（2）中吸附除杂采用活性炭、离子交换树脂、分子筛、硅胶、活性铝中的其中一种。

3.根据权利要求1所述的一种植物叶面挥发物的收集方法，其特征在于，所述第一空气采样仪空气流量为500~800ml/min；所述第二空气采样仪空气流量为500~1000ml/min。

4.根据权利要求1所述的一种植物叶面挥发物的收集方法，其特征在于，所述步骤（3）中所用吸附剂为2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂。

5.根据权利要求1所述的一种植物叶面挥发物的收集方法，其特征在于，所述步骤（4）中所用有机溶剂为正己烷、二氯甲烷、乙醇、***中的一种或多种。

6.一种上述植物叶面挥发物收集方法的装置，其特征在于，包括第一空气采样仪、除杂装置、加湿装置、植物培养装置、吸附装置、第二空气采样仪，上述装置之间通过玻璃导管连接；第一空气采样仪包括第一出气口，植物培养装置包括第二进气口和第二出气口，第二空气采样仪包括第三进气口，空气经第一空气采样仪的第一出气口依次通过除杂装置和加湿装置进入植物培养装置的第二进气口，再经第二空气采样仪的第三进气口将吸附装置中的空气导出，所述吸附装置内装有2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，所述吸附装置为玻璃管、开管毛细管柱、吸收瓶中的一种。

7.根据权利要求6所述的一种植物叶面挥发物收集方法的装置，其特征在于，所述植物培养装置为密封玻璃罩或密封塑料袋。

8.根据权利要求6所述的一种植物叶面挥发物收集方法的装置，其特征在于，所述吸附装置为玻璃管时，采用玻璃管直径为0.4cm，长度为 30 cm，两端以石英棉塞住，内装入20cm长的2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂。

9.根据权利要求6所述的一种植物叶面挥发物收集方法的装置，其特征在于，所述吸附装置为开管毛细管柱时，开管毛细管柱的内径为0.53mm，长度为2m，膜厚为1μm。

10.根据权利要求6所述的一种植物叶面挥发物收集方法的装置，其特征在于，所述吸附装置为吸收瓶时，吸收瓶包括内筒和外筒，外筒套设于内筒外，外筒与内筒之间装有2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，所述内筒为滤网结构，且目数小于30目，外筒材质为石英玻璃，玻璃导管从顶部***所述吸收瓶内筒内，外筒顶部设有出气口连接第二空气采样仪的第三进气口。