CN104007214A - 一种基于py-gc-ms检测香品中挥发性成分的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于PY-GC-MS检测香品中挥发性成分的方法，具体步骤包括：1）样品的准备；2）确定PY-GC-MS检测挥发性成分的条件并进行检测；3）数据分析及定性和定量分析。本发明选择PY-GC-MS技术对香品中挥发份含量进行检测，是为了解决在实际生产、生活中香品挥发性成分难以定性和定量检测的问题，对各种形态的香品，如香块、香粉、香草碎片、香油与香水等的挥发性成分均可进行检测，具有操作简单，检测限低，实验重现性好，实验数据直观可靠等特点，特别适用于微量样品检测，并可对不同样品间的挥发性组成及含量进行比较，应用性更广，为香品的研发、生产及安全监测提供了一条快速检测的思路和方法。

Description

一种基于PY-GC-MS检测香品中挥发性成分的方法
技术领域
本发明涉及一种基于快速热解-气相色谱-质谱联用技术（PY-GC-MS法）快速检测香品中挥发性成分组成和含量的方法。
背景技术
香品有着悠久的历史。从远古时代直接焚烧香料植物开始，人们就一直在努力改进使用香料的方法，一方面使香料的价值能得到更充分的利用，另一方面也使人对香料的使用能更加方便。现在的香品依据人们使用香品所散发香气的方式区分可分为：烧香、涂香、香汤、佩香等；而按照香品形态则可分为香块、香粉、香草碎片、香油与香水等。按照香品形状则可分为瓣香、末香、线香、卧香、香塔、香丸、盘香等等。
香品的气味主要来自燃烧或使用过程中的挥发性成分。随着香品的大量使用及人们对健康生活的不断追求，这些挥发性成分的实际熏香效果和健康问题越来越受到关注。有报道称，大量市售支香、卧香及香环在实施检测过程中发现了有害物质，包括重金属铅、镉等、游离甲醛及挥发性有机化合物（VOC，如苯、甲苯、二甲苯、二氯苯）等。因此建立香品挥发性成分的检测方法是非常必要的。
遗憾的是，目前仍然缺乏针对香品的挥发性成分的高效、快速检测方法。常规的检测仍是依靠闻香师的感觉及对香品生产所使用的原材料的检测，缺乏直接、高效和针对香品本身的检测手段。
快速热解-气质联用分析技术（PY-GC-MS）是一种高效的检测挥发性成分的技术，具有高升温速率、热裂解温度和时间可调、挥发性成分快速转移、能够较快定性等技术优势，近年来发展迅速。但是在利用PY-GC-MS技术进行检测时，针对不同的检测对象和不同的检测目的，需要对热解时间、温度、升温速率、载气流速、分流比、离子化温度、质谱条件等大量检测参数进行确定，难度极大，因此，目前为止还未见到有关基于PY-GC-MS检测香品中挥发性成分的研究和专利文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于PY-GC-MS检测香品中挥发性成分的方法，特别适合对单香和合香中微量成分的检测。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
1）将固体香品研磨后过80-120目筛得样品；
2）将准确称取的一定量所述样品加入热解小杯中，或者将准确量取的液体香品加入热解小杯中；
3）采用快速热解-气相色谱-质谱联用仪对加入热解小杯中的样品或液体香品进行测定；
4）数据分析及鉴定：经过步骤3）后，根据测定的原始色谱数据及质谱数据，获得固体香品或液体香品对应的挥发性成分的组成及相对含量。
所述固体香品包括香块、香粉或香草碎片，液体香品包括香油或香水。
所述热解的条件为：热解温度为100-800℃，热解时间为0.1-20min。
所述气相色谱的工作条件为：载气为流速0.1-4.0mL/min的氦气，分流比为0-500：1，升温程序为：初始温度为40-80℃，保持0-6min，然后以≤10℃/min升至180℃，然后以5-15℃/min升至280℃后保持4min，然后以5-15℃/min升至300-310℃后保持0-10min。
所述质谱的工作条件为：采用EI源、正离子检测，电子能量为60-120eV，离子源温度为200-250℃，单四级杆温度为130-200℃，扫描方式为全扫描方式，电子倍增器电压为1070-3120V，溶剂延迟为0-20min。
所述相对含量采用面积归一化方法进行计算。
所述挥发性成分的定性检测采用NIST08软件的自动匹配计算及与相关文献的参考鉴定。
本发明的有益效果体现在：
1）降低人为因素、更为客观准确。现有方法是将香品点燃后由闻香师去感觉香品的好坏，因此对于香品检测的随意性和主观性较大；本发明中热解方法模拟香品燃烧过程、气相色谱用来分离香品的挥发性成分、质谱用来定性和定量组分，可以最大限度的降低人为因素。
2）热解温度可调。香品在生产过程中因原材料和生产工艺的不同，其燃烧时的温度和起香时间均有不同，本发明利用精确控温和控时的热裂解炉可覆盖香品实际使用过程中的所有起香温度和时间，最大程度的模拟实际过程；同时，每批次样品检测仅需要约2小时左右，节省了人力、物力、财力，可以达到快速检测的目的，提高了工作效率。
3）复杂香味的分离能力非常高：本发明利用气相色谱的强大分离能力可对香品复杂的挥发性成分进行分离和定量检测，样品的分离、分析时间短，分离效果好，因此使本方法具有独特的优势；同时，本发明可对不同香品间的挥发性组成及含量进行比较，应用性更广，为科研实验、生产应用及香品质量控制和安全监测提供新的方法。
4）挥发性成分的定性和定量比较准确。本发明采用质谱作为气相色谱的检测信号，与普通的FID和TCD检测器相比有三大优势：其一是灵敏度高，且没有校正因子的影响，色谱峰的峰面积真正代表了挥发性成分的质量相对含量，这一优点对于未知组分的定量检测尤为重要；其二是检出限低，本发明直接检测的信号是物质的质荷比（m/z），与氢火焰离子和热导检测器相比，省去了将离子浓度（FID）或导热系数（TCD）转化为浓度的步骤，因此，不但降低了检测限，而且还缩短了响应时间；其三是可以直接定性色谱峰，本发明利用气质工作站中的NIST08软件可以对色谱峰进行初步的定性判断，因此相对于不同的香型、香味来说，具有更直接的指导意义。
附图说明
图1为檀香PY-GC-MS检测的总离子流图。
图2为沉香PY-GC-MS检测的总离子流图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种基于快速热解-气相色谱-质谱联用法检测香品中挥发性成分的组成及含量的方法，以檀香中挥发性成分的检测为例，但本发明的保护范围不局限于该实验，具体步骤如下：
一、样品准备
将取得的檀香块（陕西天瑞生物公司，西安）研磨后过120目筛得样品，将样品置于密闭玻璃瓶中；
二、样品分析
将准确称量的1.00mg（±0.02mg）样品放入50uL的热解小杯中，设定热解条件，热裂解炉采用Frontiers的PY2020is，热解条件如下：热解温度为220℃，热解时间为0.20min。
三、分离、检测
色谱：
气相色谱采用安捷伦7890A：
①分析柱是HP-5MS弹性石英毛细管柱（30m*0.25id*0.25um）；
②载气：氦气，流速为1.0mL/min；
③进样量为1mg，进样方式为分流进样，分流比为100：1；
④进样口温度为290℃，传输线温度为300℃；
⑤程序升温，初始温度为40℃，保持3min，然后以4℃/min升至180℃，然后以10℃/min升至280℃，保持4min，再以10℃/min升至310℃，保持4min。
质谱（采用安捷伦5975C）：
①EI源，正离子检测，电子能量为70eV；
②离子源温度为230℃，单四级杆温度为150℃；
③扫描方式为全扫描方式；
④电子倍增器电压为1070V，溶剂延迟为1.5min；
四、数据分析及处理
色谱图的保留时间和积分面积由工作站自动完成，利用NIST08谱库定性色谱峰。各挥发性成分的相对含量通过面积归一化法得到。
参见图1，本檀香块热解组分中可辨认的峰为44个，其余两个峰为水分和惰性气体。可辨认的挥发性成分及其保留时间列于表1。保留时间及峰面积用安捷伦Chemstation计算，相对含量用面积归一化的方法计算。
表1.檀香中挥发性成分的组成和含量
五、精密度、重现性及稳定性实验
1.精密度实验：取制备好的样品1份，按照上述方法连续进样5次，对相对峰面积大于0.5%的42（共有44个，除去水峰和N2峰）个色谱峰进行分析，其相对保留时间和相对峰面积的RSD分别在0-0.11%和0.01%-0.38%之间，说明该方法精密度良好。
2.重现性实验：取同一批次的样品5份，按照上述方法连续进样5次。结果42个色谱峰的相对保留时间和相对峰面积的RSD分别在0-0.21%和0.11%-0.38%之间，说明该方法重现性良好。
3.稳定性实验：取制备好的样品1份，分别在0、1、3、5、10、24、48h进样测定，结果42个色谱峰的相对保留时间和相对峰面积的RSD均小于1%，说明该方法在48h内测定是稳定的。
实施例2
一种基于快速热解-气相色谱-质谱联用法检测香品中挥发性成分的组成及含量的方法，以沉香中挥发性成分的检测为例，但本发明的保护范围不局限于该实验，具体步骤如下：
将取得的沉香块研磨后过120目筛得样品，将样品置于密闭玻璃瓶中；
将准确称量的1.00mg（±0.02mg）样品放入50uL的热解小杯中，设定热解条件，热裂解炉采用Frontiers的PY2020is，热解条件如下：热解温度为220℃，热解时间为0.20min
色谱：
气相色谱采用安捷伦7890A：
①分析柱是HP-5MS弹性石英毛细管柱（30m*0.25id*0.25um）；
②载气：氦气，流速为1.5mL/min；
③进样量为1mg，进样方式为分流进样，分流比为100：1；
④进样口温度为290℃，传输线温度为300℃；
⑤程序升温，初始温度为45℃，保持3min，然后以5℃/min升至180℃，然后以10℃/min升至280℃，保持4min，再以10℃/min升至300℃，保持5min。
质谱（采用安捷伦5975C）：
①EI源，正离子检测，电子能量为70eV；
②离子源温度为230℃，单四级杆温度为150℃；
③扫描方式为全扫描方式；
④电子倍增器电压为1070V，溶剂延迟为3.75min。
檀香、沉香、丁香、郁金香等从根本上说是因为香品在燃烧过程中其挥发性成分组成和含量均有不同，本发明所针对的是香品，檀香块只是所做的众多样品中的一个，如沉香块对应的挥发性成分多达52个（参见图2）。不同的香品需要的热解、分离和分析条件均不相同，据此得出本发明中的条件范围。
本发明选择PY-GC-MS技术对香品中挥发份含量进行检测，是为了解决在实际生产、生活中香品挥发性成分难以定性和定量检测的问题，对各种形态的香品，如香块、香粉、香草碎片、香油与香水等的挥发性成分均可进行检测，具有操作简单，检测限低，实验重现性好，实验数据直观可靠等特点，特别适用于微量样品检测，并可对不同样品间的挥发性成分组成及含量进行比较，应用性更广，为香品的研发、生产及安全监测提供了一条快速检测的思路和方法。

Claims (7)

1.一种基于PY-GC-MS检测香品中挥发性成分的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将固体香品研磨后过80-120目筛得样品；
2）将准确称取的一定量所述样品加入热解小杯中，或者将准确量取的液体香品加入热解小杯中；
3）采用快速热解-气相色谱-质谱联用仪对加入热解小杯中的样品或液体香品进行测定；
4）数据分析及鉴定：经过步骤3）后，根据测定的原始色谱数据及质谱数据，获得固体香品或液体香品对应的挥发性成分的组成及相对含量。
2.根据权利要求1所述一种基于PY-GC-MS检测香品中挥发性成分的方法，其特征在于：所述固体香品包括香块、香粉或香草碎片，液体香品包括香油或香水。
3.根据权利要求1所述一种基于PY-GC-MS检测香品中挥发性成分的方法，其特征在于：所述热解的条件为：热解温度为100-800℃，热解时间为0.1-20min。
4.根据权利要求1所述一种基于PY-GC-MS检测香品中挥发性成分的方法，其特征在于：所述气相色谱的工作条件为：载气为流速0.1-4.0mL/min的氦气，分流比为0-500：1，升温程序为：初始温度为40-80℃，保持0-6min，然后以≤10℃/min升至180℃，然后以5-15℃/min升至280℃后保持4min，然后以5-15℃/min升至300-310℃后保持0-10min。
5.根据权利要求1所述一种基于PY-GC-MS检测香品中挥发性成分的方法，其特征在于：所述质谱的工作条件为：采用EI源、正离子检测，电子能量为60-120eV，离子源温度为200-250℃，单四级杆温度为130-200℃，扫描方式为全扫描方式，电子倍增器电压为1070-3120V，溶剂延迟为0-20min。
6.根据权利要求1所述一种基于PY-GC-MS检测香品中挥发性成分的方法，其特征在于：所述相对含量采用面积归一化方法进行计算。
7.根据权利要求1所述一种基于PY-GC-MS检测香品中挥发性成分的方法，其特征在于：所述挥发性成分的定性检测采用NIST08软件的自动匹配计算及与相关文献的参考鉴定。
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