CN103645271B

CN103645271B - 提高三甲硅醚衍生化-gc/ms测定气溶胶中糖类和羧酸化合物精密度和准确性的方法

Info

Publication number: CN103645271B
Application number: CN201310714308.8A
Authority: CN
Inventors: 李黎; 蒲金国; 莫恒勤; 周易; 赖玮; 伍钧; 邓仕槐
Original assignee: Sichuan Agricultural University
Current assignee: Sichuan Agricultural University
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: CN103645271A

Abstract

本发明公开了属于气溶胶中糖类和羧酸化合物测定技术领域的提高三甲硅醚衍生化-GC/MS测定气溶胶中糖类和羧酸化合物精密度和准确性的方法。本发明采用带有预柱的色谱柱进行分析测定，并在进样前将样品进行小比例的稀释，既保留了样品中真实的含量信息，又对色谱柱的伤害降到最低，实验证明，这样做可获取准确的浓度信息和良好的测量精度。此外，本发明创造性地提出衍生化后在冰水浴中低温下阻断反应，低温下开盖进行稀释混匀操作，减少了样品中硅醚衍生产物的损失，进一步保证了测定的准确性和平行精密度。

Description

提高三甲硅醚衍生化-GC/MS测定气溶胶中糖类和羧酸化合物精密度和准确性的方法

技术领域

本发明属于气溶胶成分测定技术领域，特别涉及一种三甲硅醚衍生化-GC/MS测定气溶胶中糖类和羧酸化合物的方法及提高其测定精密度和准确性的方法。

背景技术

三甲硅醚衍生化-GC/MS测定是对极性化合物（主要是糖类和羧酸化合物）测定的一种快速有效的方法。它在对化合物的定性测定方法上有非常明显的优势。但在定量测定上，仍存在一些问题，主要是样品中吡啶对色谱柱的影响，导致在对某些样品进行测定时，会出现衍生化效果不佳，或者峰形欠佳，影响定量的精密度和准确性。

现有的三甲硅醚衍生化-GC/MS测定糖类和羧酸化合物的方法通常如下：首先将一定量的内标（内标通常为氘代苹果酸和β-甲基木糖吡喃糖）加到气溶胶样本上，接着将样本剪碎，加入二氯甲烷和甲醇的混合溶剂提取，提取之后将样品在旋转蒸发仪上浓缩至1-2ml，然后在柔和的氮气下吹干。之后加入BSTFA：TMCS=99:1（v/v）的商品衍生化试剂与吡啶的2:1的混合物在70℃下反应1h。衍生化后的溶液在24h内注入GC/MS进行分析测定。

上述经典的三甲硅醚衍生化-GC/MS测定糖类和羧酸化合物的方法在进行定量分析时存在以下问题：1）衍生化中必须加入吡啶作为催化剂，但衍生化产物中含有吡啶会明显地损伤色谱柱，引起色谱柱的明显柱流失，从而使测定的重现性和准确性受到质疑；2）衍生后产物为半挥发性产物，在开瓶取样测定过程中，会有一部分的产物由于滞留在气相中而散失。从而导致平行样品中内标化合物的峰面积变化较大，影响平行样的测定精密度。

发明内容

本发明鉴于以上测定方法出现的一些问题，相对应的采取一些措施，经试验验证，改进后的方法对样品测定的准确性和精密度的提高有明显的改进，可做到重复进样，化合物浓度的精密度变化一般小于10%。本发明的目的在于提供一种提高三甲硅醚衍生化-GC/MS测定气溶胶中糖类和羧酸化合物测定精密度和准确性的方法。

本发明提供的提高三甲硅醚衍生化-GC/MS测定气溶胶中糖类和羧酸化合物精密度和准确性的方法，包括如下步骤：

1）衍生化反应结束后，将密闭的衍生化瓶放置在冰水浴中振荡30min以上，以确保瓶内的样品衍生化产物冷却到室温；

2）样品进样前加入1:1体积的正己烷进行稀释，是为了减少样品中吡啶的含量，减少吡啶对色谱柱的损伤；

3）在色谱柱前增加一段玻璃预柱，预柱可起到隔离衍生化产物中吡啶的效果。

本发明提供的三甲硅醚衍生化-GC/MS测定气溶胶中糖类和羧酸化合物的方法，步骤如下：

1、取3～15cm²的石英滤膜，所述石英滤膜已采集了含测定目标化合物颗粒物样本，然后将石英滤膜剪碎放入锥形瓶中，加入内标，所述内标为氘代苹果酸和β-甲基木糖吡喃糖；

2、接着，向锥形瓶中加入二氯甲烷：甲醇为2:1（体积比）的提取液，在室温下进行超声提取；提取时，加入提取液提取30min后，超声液静置数分钟，然后将上清液转移至一鸡心瓶内，依照上述方法重复超声提取3次，合并提取液于鸡心瓶内；

3、提取液在旋转蒸发仪上（真空度：0.08MPa，40℃）蒸发浓缩至1～2ml，浓缩液经0.22μm的PTFE（聚四氟乙烯）针头过滤，再转移至一衍生化反应瓶中，并于柔和氮气下将样品吹干；

4、接着，向衍生化反应瓶中加入商品衍生化试剂与吡啶的2:1（体积比）的混合物，所述商品衍生化试剂为体积比为99:1的N,O-双(三甲硅醚)-三氟乙酰胺（BSTFA）和三甲基氯硅烷（TMCS）的混合物（BSTFA：N,O-双(三甲硅醚)-三氟乙酰胺，N,O-bis(trimethylsilyl)-trifluroacetamide，TMCS：三甲基氯硅烷，trimethylchlorosilane），于恒温加热器中70℃反应1h；

5、衍生化反应结束后，将密闭的衍生化瓶放置在冰水浴中振荡30min以上，以确保瓶内的样品衍生化产物冷却到室温；

6、样品进样前加入1:1体积的正己烷进行稀释，是为了减少样品中吡啶的含量，减少吡啶对色谱柱的损伤；

7、在色谱柱前增加一段玻璃预柱，预柱可起到隔离衍生化产物中吡啶的效果；

8、步骤6稀释后的样品振荡摇匀后，取适量溶液（例如1μl）进行GC/MS检测。

本发明技术方案带来的有益效果：

本发明能较好地解决三甲硅醚衍生化-GC/MS测定糖类和羧酸化合物这一经典的分析方法在具体应用过程中在定量测定上的精密度和准确性的问题。为环境分析检测提供一个强大有效的手段。

本发明采用带有预柱的色谱柱进行分析测定，并在进样前将样品进行小比例的稀释，既保留了样品中真实的含量信息，又对色谱柱的伤害降到最低，实验证明，这样做可获取准确的浓度信息和良好的测量精度。

此外，本发明创造性地提出衍生化后在冰水浴中低温下阻断反应，低温下开盖进行稀释混匀操作，减少了样品中硅醚衍生产物的损失，进一步保证了测定的准确性和平行精密度。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

相对标准偏差可衡量平行数据间的偏差程度，是精密度的衡量指标。设C_i为平行测定的数据，C为测定的样品的平均浓度，相对标准偏差（精密度的衡量指标）的计算公式为：

RSD = \frac{\sqrt{\frac{Σ_{i = 1}^{n} {(C_{i} - C)}^{2}}{n - 1}}}{C}

当n=2时，相对标准偏差的计算公式为：

RSD = \frac{\sqrt{{(C_{1} - C)}^{2} + {(C_{2} - C)}^{2}}}{C}

测定化合物：

异戊二烯氧化产物：2-甲基丁四醇（2-methyltetrols，包括2-甲基赤藓醇（2-methylerythritol）和2-甲基苏阿醇（2-methylthreitol））、2-甲基甘油酸（2-methylglyceric acid）；

糖类：赤藓醇（erythritol）、阿拉伯醇（arabitol）、甘露醇（mannitol）、葡萄糖（glucose）、果糖（fructose）、左旋葡聚糖（levoglucosan）；

小分子羧酸：苹果酸（malic acid）、2-羟基戊二酸（2-hydroxyglutaric acid）、3-羟基戊二酸（3-hydroxyglutaric acid）。

测定流程：

1、根据气溶胶样品中有机碳含量的高低，分别取3～15cm2的石英滤膜，所述石英滤膜已采集了含测定目标化合物的大气颗粒物，然后将石英滤膜剪碎放入锥形瓶中，加入内标800ng氘代苹果酸和600ngβ-甲基木糖吡喃糖（内标采用的是氘代苹果酸和β-甲基木糖吡喃糖。具体计算的时候，苹果酸、2-羟基戊二酸、3-羟基戊二酸采用的内标为氘代苹果酸，其余化合物采用的内标为β-甲基木糖吡喃糖）。

2、接着，向锥形瓶中加入20ml二氯甲烷：甲醇为2:1（体积比）的提取液，在室温下进行超声提取30min，超声液静置数分钟后，将上清液转移至一鸡心瓶内。依照上述的方法重复超声提取3次，合并提取液于鸡心瓶内。

3、提取液在旋转蒸发仪上（真空度：0.08MPa，40℃）蒸发浓缩至1～2ml，浓缩液经0.22μm的PTFE（聚四氟乙烯）针头过滤，再转移至一衍生化反应瓶中，并于柔和氮气下将样品吹干。

6、样品进样前加入1:1体积的正己烷（完全冷却后的样品开盖，加入40μl的正己烷）进行稀释，是为了减少样品中吡啶的含量，减少吡啶对色谱柱的损伤；

7、在色谱柱前配一2m长的玻璃预柱（内径：0.25mm），预柱可起到隔离衍生化产物中吡啶的效果；

8、步骤6稀释后的样品振荡摇匀后，取1μl进行GC/MS检测。

测定时，气相色谱质谱仪（GC/MS，Agilent GC7890和MS5975）进样口温度为250℃，不分流进样，起始炉温50℃，保留2min，以3℃/min的速度升温到200℃，保留5min，30℃/min的速度升温到310℃，保留2min，总运行时间为62.677min。色谱柱采用Rex-5MS熔融硅毛细管柱（长度：30m，内径：0.25mm，膜厚：0.25μm）。

GC/MS分析采用选择离子定量：β-甲基木糖吡喃糖的定量碎片离子为m/z204；2-甲基甘油酸、2-甲基丁四醇（包括2-甲基赤藓醇和2-甲基苏阿醇）的定量碎片离子为m/z219；苹果酸和氘代苹果酸的定量碎片离子分别为m/z233和236；3-羟基戊二酸和2-羟基戊二酸的定量碎片离子分别为m/z259和247；葡萄糖和左旋葡聚糖的定量碎片离子为m/z204；赤藓醇、阿拉伯醇和果糖的定量碎片离子为m/z217；甘露醇的定量碎片离子为m/z319。

采用本发明背景技术中所述经典的三甲硅醚衍生化-GC/MS测定糖类和羧酸化合物的方法测定时，相关测定浓度及相对标准偏差如表1所示，采用本实施例的三甲硅醚衍生化-GC/MS测定气溶胶中糖类和羧酸化合物的方法，相关测定结果如表2所示。

从表中1和2的对比可以看出，在采用了本发明所申请的方法后，对气溶胶中不同糖类和羧酸化合物的平行测定的数值，其相对标准偏差值均有明显的改善。数据分布的精密度有明显的提高。此外，采用本发明所申请的方法，表中所列出的化合物的回收率值分布范围为91～115%。因此，本发明申请的方法可明显的提高三甲硅醚衍生化-GC/MS法测定气溶胶中糖类和羧酸化合物的精密度和准确性。

表1采用现有技术方法测定（单位ng/m³）

表2采用本实施例方法测定（单位ng/m³）

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种提高三甲硅醚衍生化-GC/MS测定气溶胶中糖类和羧酸化合物精密度和准确性的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)衍生化反应结束后，将密闭的衍生化瓶放置在冰水浴中振荡30min以上，以确保瓶内的样品衍生化产物冷却到室温；

2)样品进样前加入1:1体积的正己烷进行稀释，同样是为了减少样品中吡啶的含量，减少吡啶对色谱柱的损伤；

3)在色谱柱前增加一段玻璃预柱，预柱可起到隔离衍生化产物中吡啶的效果。

2.一种三甲硅醚衍生化-GC/MS测定气溶胶中糖类和羧酸化合物的方法，其特征在于步骤如下：

(1)、取3～15cm²的石英滤膜，所述石英滤膜已采集了含测定目标化合物的大气颗粒物，然后将石英滤膜剪碎放入锥形瓶中，加入内标，所述内标为氘代苹果酸和β-甲基木糖吡喃糖；

(2)、接着，向锥形瓶中按体积比加入二氯甲烷：甲醇为2:1的提取液，在室温下进行超声提取；

(3)、提取液在旋转蒸发仪上蒸发浓缩至1～2ml，浓缩液经0.22μm的聚四氟乙烯针头过滤，再转移至一衍生化反应瓶中，并于柔和氮气下将样品吹干；

(4)、接着，向衍生化反应瓶中加入商品衍生化试剂与吡啶按体积比为2:1的混合物，所述商品衍生化试剂为体积比为99:1的N,O-双(三甲硅醚)-三氟乙酰胺(BSTFA)和三甲基氯硅烷(TMCS)的混合物，于恒温加热器中70℃反应1h；

(5)、衍生化反应结束后，将密闭的衍生化瓶放置在冰水浴中振荡30min以上，以确保瓶内的样品衍生化产物冷却到室温；

(6)、样品进样前加入1:1体积的正己烷进行稀释，是为了减少样品中吡啶的含量，减少吡啶对色谱柱的损伤；

(7)、在色谱柱前增加一段玻璃预柱，预柱可起到隔离衍生化产物中吡啶的效果；

(8)、步骤(6)稀释后的样品振荡摇匀后，取适量溶液进行GC/MS检测。