CN110412183B - 一种针捕集-气相色谱-质谱联用对玫瑰花香气成份分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针捕集‑气相色谱‑质谱联用的玫瑰花香气成份分析方法。针捕集是一种先进的无溶剂化的样品前处理技术，将新鲜和田栽培的玫瑰花置于顶空瓶中后，开启加热装置进行加热，将捕集针插入顶空瓶进行吸附，然后将捕集针从顶空瓶上拔出，再插入气相色谱‑质谱进样口进行解吸，解吸后通过气相色谱‑质谱定性分析。本发明采用连续的吸附过程，可大大提高样品的富集效率，将样品中挥发性成分从样品中溢出，利用捕集针捕集吸附采样，解吸后进入检测器分析，适用于痕量有机目标组分的采样分析。可富集痕量组分，灵敏度高、吸附范围广、重现性好、易操作。吸附后可密封保存，吸附过程中副产物少，定性定量准确，操作简单，寿命较长。

Description

一种针捕集-气相色谱-质谱联用对玫瑰花香气成份分析方法

技术领域

本发明涉及一种针捕集-气相色谱-质谱联用对玫瑰花香气成份分析方法。

背景技术

玫瑰(Rosa rugosa Thunb)为蔷薇科蔷薇属植物，目前已成为新疆和田地区主要种植的经济作物，成为新疆特色产品之一。玫瑰香气浓郁纯正、沁人心脾，由其花瓣提取的精油被称为“液体黄金”，可广泛应用于食品、化工、医疗等行业。玫瑰是具有经济价值和观赏价值的植物，可以药用和食用，以花蕾入药，为我国名贵药材之一，具有排毒养颜、行气活血、开窍化瘀、疏肝醒脾、促进胆汁分泌、助消化、调节机体之功效。玫瑰的花蕾、鲜花以其香气香甜、浓郁丰满而自成风格，玫瑰品种众多，耐寒、耐旱、适应性强。研究表明，不同产地的玫瑰出油量和香气成分具有很大不同。品种是影响精油成分的重要因素，玫瑰品种的精油利用必须建立在对精油成分的充分了解上。但是在利用玫瑰花制备精油的过程中，涉及到一部分成分的逃逸或重组，如对鲜花顶空挥发成分进行深入研究，更能了解玫瑰品种挥发物的天然组分。目前，常用的顶空方法有固相微萃取和电子鼻。2013年6:108-111现代科学仪器钱宗耀等学者利用顶空固相微萃取技术吸附新疆和田玫瑰花中的挥发性成分，色谱-质谱联用技术分析鉴定其化学成分，用峰面积进行归一化定量。试验从玫瑰花中共分离出18个峰，鉴定出其中的16种化学成分，占总峰面积的95.88％。2016年34(4):57-64上海交通大学学报(农业科学版)宋婉瑶等采用有机溶剂萃取和固相微萃取2种方法萃取2种国产玫瑰水中的挥发性成分。气相色谱质谱仪分析表明，固相微萃取法萃取得到的2种玫瑰水中的香气成分种类(分别为31种和28种)明显多于有机溶剂萃取法萃取出的香气成分种类(分别为23种和21种)。在2017年2:1-6香料香精化妆品中周围等学者利用电子鼻和气相色谱-质谱仪对“活体”中国苦水玫瑰、保加利亚粉玫瑰及阿拉伯白玫瑰3个不同品种的玫瑰鲜花的香气进行研究。3种玫瑰共鉴定出26种挥发性成分。中国苦水玫瑰鉴定出22种挥发性成分，阿拉伯白玫瑰鉴定出23种挥发性成分，保加利亚粉红玫瑰鉴定出14种挥发性成分。2018年46(9):204-207江苏农业科学袁颖等以丰花玫瑰为研究对象，利用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术测定丰花玫瑰在花蕾期、初开期、盛花期、落花期4种开花阶段下挥发成分的类型及各挥发成分的相对含量变化。花蕾期共检出43种挥发成分，初开期共检测到54种挥发成分，盛花期共检测到59种挥发成分，在落花期共检测出挥发成分56种。2018年08,20(4):22-25鞍山师范学院学报李铁纯等采用顶空固相微萃取技术提取干、鲜玫瑰花的挥发性成分，经气相色谱-质谱测定，比较分析干、鲜玫瑰花的香气成分变化。其中干玫瑰花中鉴定出18种挥发性化学组分，从鲜玫瑰花中鉴定出18种挥发性化学组分。2018年37(2):26-32中国野生植物资源中张文等学者采用固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术检测了食用玫瑰品种‘滇红’在花蕾期、半开期和盛开期等3个时期花朵的芳香成分。共鉴定出85种化学成分，在花蕾期、半开期及盛开期3个时期分别分离鉴定的化合物种类有38种、47种、40种。而对玫瑰顶空富集除了固相微萃取和电子鼻外，针捕集的发展也为其研究提供了一种简便、快速、精确的方法。目前，针捕集在玫瑰花和玫瑰精油中的应用均还未见报道。

针捕集法是一种新型的集成了主动吸附捕集采样与固相微萃取于一体的样品前处理技术。其工作原理是利用一根在内壁涂布特定单层或多层吸附剂的中空捕集针，使针与注射器或采样泵相连，采样时通过外动力使气样穿过针内，目标分析物被吸附浓缩，然后将捕集针插入气相色谱高温进样口中，经热解吸出的分析组分被带入色谱柱中，实现样品目标物的分离分析。目前，捕集针主要应用在挥发性有机物的富集。2010年29(5):508-512岩矿测试杂志高松等学者就用针捕集吸附提取地下水中7种苯系物，用顶空进样气相色谱法测定，方法加标回收率、检出限和精密度符合美国环境保护署相关标准。2012年分析化学研究报告40(9):1353-1359高松等研究了基于超声的闭路循环动态顶空-针捕集分析地下水中的硝基苯及苯胺的方法，结果表明填充一层吸附剂的捕集针对目标物的残留低于0.79％，苯胺的检出限为2.9-3.7g/L，硝基苯的检出限为0.7-1.9g/L。苯胺和硝基苯的回收率在83％-113％之间，达到较好的分析效果。2018分析测试学报37(6):708-713李远根等建立了闭路循环动态针捕集/气相色谱-质谱测定卷烟烟丝中挥发性化学成分的方法，从鉴定出的化合物数量和总峰面积、相对标准偏差以及对低沸点挥发性成分的富集方面进行比较，捕集方式的灵敏度、重复性均优于固相微萃取。也有学者将针捕集应用到天然植物方面，2015年云南大学学报(自然科学版)37(2):265-271吴恒等应用动态针捕集-气质联用法对来自云南石林、德宏和西双版纳3个种植地薄荷的挥发性成分进行分析，从石林产的薄荷中分离鉴定了28种化学成分，其相对质量分数占总面积的97.19％；从德宏产的薄荷中也分离鉴定了28种化学成分，其相对质量分数占总面积的90.11％；从西双版纳产的薄荷中分离鉴定了26种化学成分，其相对质量分数占总面积的93.92％。研究证明针捕集具有富集温和、高效，解析方便、快速，灵敏度高，使用寿命长等优点。2018年中国实验方剂学杂志24(21):120-128秦艳等人采用针捕集法从紫花地丁中共鉴定出挥发性成分112个，主要为中等挥发性的成分，而静态顶空法共从中鉴定出挥发性成分37个，主要为高挥发性成分。

玫瑰香气成分受品种、产地、气候、采收时间、栽培条件和贮藏时间等众多因素均有影响，前人已采用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油以及采用顶空固相微萃取对其挥发性成分进行了表征。为全面了解其挥发性成分，更简单、快速、高效的研究玫瑰花的香气成分，更有必要采用多种方法特别是新型样品前处理方法对玫瑰花进行深入的研究，为和田玫瑰的进一步发展提供技术支持。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种针捕集-气相色谱-质谱联用对玫瑰花香气成份分析方法，该方法将新鲜和田栽培的玫瑰花置于顶空瓶中后，开启加热装置进行加热，在温度60℃加热30min后，将捕集针插入顶空瓶进行吸附，然后将捕集针从顶空瓶上拔出，再插入气相色谱-质谱进样口进行解吸，解吸后通过气相色谱-质谱定性分析。本发明采用连续的吸附过程，可大大提高样品的富集效率，将样品中挥发性成分从样品中溢出，利用捕集针捕集吸附采样，解吸后进入检测器分析，适用于痕量有机目标组分的采样分析。可富集痕量组分，灵敏度高、吸附范围广、重现性好、易操作。吸附后可密封保存，吸附过程中副产物少，定性定量准确，操作简单，寿命较长。克服现有玫瑰花测定前处理耗时、提取温度高的不足。

本发明所述的一种针捕集-气相色谱-质谱联用对玫瑰花香气成份分析方法，按下列步骤进行：

动态针捕集的分析：

a、取新鲜和田栽培玫瑰花捣碎，称取1g样品于20mL带隔垫的螺纹口顶空瓶中，加入500微升饱和氯化钠溶液，放入温度30-80℃恒温的顶空加热器中加热平衡30min，将涂有2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，石墨化碳黑吸附剂和碳分子筛三种吸附剂60-80目；聚二甲基硅氧烷吸附剂100-120目，二乙烯基苯吸附剂80-120目和碳分子筛吸附剂60-80目三种吸附剂；或2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂60-80目，聚二甲基硅氧烷吸附剂100-120目和碳分子筛吸附剂60-80目三种吸附剂的捕集针插入瓶中，针孔至隔垫下方1mm，将捕集针另一头连接于便携式采样器上，并打开电池组电压开关，然后将体积流量设为8-12mL/min，体积设为18-22mL，最后按开始按钮，富集1-3min，富集20mL体积后，取下捕集针放入气相色谱进样口，在温度250℃条件下恒温解析4min；

气相色谱的分析：

b、采用安捷伦7890B-5977A型气相色谱质谱仪，色谱柱为HP-5MS 30m×0.25mm内径，膜厚0.25μm，色谱条件为：气相色谱进样口温度240-260℃，进样模式采用不分流模式进行，柱温箱升温程序：起始温度30-40℃保持0.3-0.7分钟后，以2-4℃/min升温至170-190℃保持0分钟，再以4-6℃/min升温至190-210℃保持0分钟，再以18-22℃/min升温至240-260℃保持2-4分钟，样品运行采用恒流模式，载气为纯度>99.9995％的氦气，流速为0.9-1.1mL/min；

质谱的分析：

c、电子轰击离子源，电子碰撞能量为70eV，离子源温度为220-240℃，传输线温度为140-160℃，辅助温度240-260℃；采集质量数范围为40-500amu；质量分析器：四级杆；扫描模式：全扫描，无溶剂延迟。

本发明所述的一种针捕集-气相色谱-质谱联用对玫瑰花香气成份分析方法，该方法的优点及积极效果为：针捕集是一种先进的无溶剂化的样品前处理技术，由于其采样时通过外动力使气样穿过针内，目标分析物被吸附浓缩，因此，可以实现低温或是常温富集，不会破坏天然植物中的化学成分，避免了高温带来的氧化和分解作用，有很高的保真效果。动态针中采用不同材料进行填充，萃取选择性多样，再加上采样泵持续不断地工作，富集效果优于其他前处理技术。结合气相色谱-质谱对其吸附的成分进行定性分析，满足玫瑰花香气成分定性。

本发明所述的一种针捕集-气相色谱-质谱联用对玫瑰花香气成份分析方法，该方法适用于玫瑰花香气组分的定性分析：

表1，2，3为和田栽培玫瑰花香气成分的主要成分表，捕集针类型分别为针内壁涂布2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，石墨化碳黑吸附剂和碳分子筛吸附剂三种吸附剂(60-80目)；聚二甲基硅氧烷吸附剂(100-120目)，二乙烯基苯吸附剂(80-120目)和碳分子筛吸附剂(60-80目)三种吸附剂；2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂(60-80目)，聚二甲基硅氧烷吸附剂(100-120目)和碳分子筛吸附剂(60-80目)三种吸附剂。

附图说明

图1为本发明实例样品和田栽培新鲜玫瑰花香气成分总离子流图，捕集针类型分别为针内壁涂布2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，石墨化碳黑吸附剂和碳分子筛吸附剂三种吸附剂(60-80目)。

图2为本发明实例样品和田栽培新鲜玫瑰花香气成分总离子流图，捕集针类型分别为针内壁涂布聚二甲基硅氧烷吸附剂(100-120目)，二乙烯基苯吸附剂(80-120目)和碳分子筛吸附剂(60-80目)三种吸附剂。

图3为本发明实例样品和田栽培新鲜玫瑰花香气成分总离子流图，捕集针类型分别为针内壁涂布2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂(60-80目)，聚二甲基硅氧烷吸附剂(100-120目)和碳分子筛吸附剂(60-80目)三种吸附剂。

具体实施方式

下面结合附图、主要成分表及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

仪器：美国安捷伦7890B-5977A气相色谱-质谱仪(GC-MS)。SC-045-XL-19型针捕集便携式采样器，包括1-50mL/min电子流量控制器，恒温加热装置，真空采样泵，采样控制器。

三种不同吸附涂层的捕集针：针内壁涂布2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，石墨化碳黑吸附剂和碳分子筛吸附剂三种吸附剂(60-80目)；针内壁涂布聚二甲基硅氧烷吸附剂(100-120目)，二乙烯基苯吸附剂(80-120目)和碳分子筛吸附剂(60-80目)三种吸附剂；或针内壁涂布2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂(60-80目)，聚二甲基硅氧烷吸附剂(100-120目)和碳分子筛吸附剂(60-80目)三种吸附剂；20mL带隔垫的顶空螺纹口样品瓶。

试剂：氯化钠，分析纯；二次蒸馏水。

实施例1

动态针捕集的分析：

a、取新鲜和田栽培玫瑰花捣碎，称取1g样品于20mL带隔垫的螺纹口顶空瓶中，加入500微升饱和氯化钠溶液，置于温度60℃恒温的顶空加热器中加热平衡30min，将涂有2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，石墨化碳黑吸附剂和碳分子筛吸附剂三种吸附剂(60-80目)的捕集针插入瓶中，针孔至隔垫下方1mm，将捕集针另一头连接于便携式采样器上，并打开电池组电压开关，然后将体积流量设为10mL/min，体积设为20mL，最后按开始按钮，富集2min，富集20mL体积后，取下捕集针放入气相色谱进样口，在温度250℃条件下恒温解析4min；经气相色谱-质谱分析，综合分析结果得到新鲜玫瑰花香气成分结果；

气相色谱的分析：

b、采用安捷伦7890B-5977A型气相色谱质谱仪，色谱柱为HP-5MS 30m×0.25mm内径，膜厚0.25μm，色谱条件为：气相色谱进样口温度240℃，进样模式采用不分流模式进行，柱温箱升温程序：起始温度35℃保持0.5分钟后，以3℃/min升温至180℃保持0分钟，再以5℃/min升温至200℃保持0分钟，再以20℃/min升温至250℃保持3分钟，样品运行采用恒流模式，载气为纯度>99.9995％的氦气，流速为1.0mL/min；

质谱的分析：

c、电子轰击离子源，电子碰撞能量为70eV，离子源温度为230℃，传输线温度为150℃，辅助温度250℃；采集质量数范围为40-500amu；质量分析器：四级杆；扫描模式：全扫描，无溶剂延迟。

将气相色谱-质谱仪得到的总离子流图通过系统自带的NIST11谱库检索，并结合有关文献进行人工谱图解析，确定玫瑰香气各成分的名称。通过化学工作站数据处理系统，按面积归一化法求得各化学成分的相对百分含量，具体结果见表1；

表1和田栽培玫瑰花香气成分的主要成分表：捕集针类型为针内壁涂布2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，石墨化碳黑吸附剂和碳分子筛三种吸附剂

实施例2

动态针捕集的分析：

a、取新鲜和田栽培玫瑰花捣碎，称取1g样品于20mL带隔垫的螺纹口顶空瓶中，加入500微升饱和氯化钠溶液，放入温度60℃恒温的顶空加热器中加热平衡30min，将涂有聚二甲基硅氧烷吸附剂(100-120目)，二乙烯基苯吸附剂(80-120目)和碳分子筛吸附剂(60-80目)三种吸附剂的捕集针插入瓶中，针孔至隔垫下方1mm，将捕集针另一头连接于便携式采样器上，并打开电池组电压开关，然后将体积流量设为10mL/min，体积设为20mL，最后按开始按钮，富集2min，富集20mL体积后，取下捕集针放入气相色谱进样口，在温度250℃条件下恒温解析4min；经气相色谱-质谱分析，综合分析结果得到新鲜玫瑰花香气成分结果；

气相色谱的分析：

b、采用安捷伦7890B-5977A型气相色谱质谱仪，色谱柱为HP-5MS 30m×0.25mm内径，膜厚0.25μm，色谱条件为：气相色谱进样口温度250℃，进样模式采用不分流模式进行，柱温箱升温程序：起始温度35℃保持0.5分钟后，以3℃/min升温至180℃保持0分钟，再以5℃/min升温至200℃保持0分钟，再以20℃/min升温至250℃保持3分钟，样品运行采用恒流模式，载气为纯度>99.9995％的氦气，流速为1.0mL/min；

质谱的分析：

c、电子轰击离子源，电子碰撞能量为70eV，离子源温度为230℃，传输线温度为150℃，辅助温度250℃；采集质量数范围为40-500amu；质量分析器：四级杆；扫描模式：全扫描，无溶剂延迟。

将气相色谱-质谱仪得到的总离子流图通过系统自带的NIST11谱库检索，并结合有关文献进行人工谱图解析，确定玫瑰香气各成分的名称。通过化学工作站数据处理系统，按面积归一化法求得各化学成分的相对百分含量，具体结果见表2；

表2和田栽培玫瑰花香气成分的主要成分表：捕集针类型为针内壁涂布聚二甲基硅氧烷吸附剂，二乙烯基苯吸附剂和碳分子筛吸附剂

实施例3

动态针捕集的分析：

a、取新鲜和田栽培玫瑰花捣碎，称取1g样品于20mL带隔垫的螺纹口顶空瓶中，加入500微升饱和氯化钠溶液，放入温度60℃恒温的顶空加热器中加热平衡30min，将涂有2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂(60-80目)，聚二甲基硅氧烷吸附剂(100-120目)和碳分子筛吸附剂(60-80目)三种吸附剂的捕集针插入瓶中，针孔至隔垫下方1mm，将捕集针另一头连接于便携式采样器上，并打开电池组电压开关，然后将体积流量设为10mL/min，体积设为20mL，最后按开始按钮，富集2min，富集20mL体积后，取下捕集针放入气相色谱进样口，在温度250℃条件下恒温解析4min；经气相色谱-质谱分析，综合分析结果得到新鲜玫瑰花香气成分结果；

气相色谱的分析：

b、采用安捷伦7890B-5977A型气相色谱质谱仪，色谱柱为HP-5MS 30m×0.25mm内径，膜厚0.25μm，色谱条件为：气相色谱进样口温度260℃，进样模式采用不分流模式进行，柱温箱升温程序：起始温度35℃保持0.5分钟后，以3℃/min升温至180℃保持0分钟，再以5℃/min升温至200℃保持0分钟，再以20℃/min升温至250℃保持3分钟，样品运行采用恒流模式，载气为纯度>99.9995％的氦气，流速为1.0mL/min；

质谱的分析：

c、电子轰击离子源，电子碰撞能量为70eV，离子源温度为230℃，传输线温度为150℃，辅助温度250℃；采集质量数范围为40-500amu；质量分析器：四级杆；扫描模式：全扫描，无溶剂延迟。

将气相色谱-质谱仪得到的总离子流图通过系统自带的NIST11谱库检索，并结合有关文献进行人工谱图解析，确定玫瑰香气各成分的名称。通过化学工作站数据处理系统，按面积归一化法求得各化学成分的相对百分含量，具体结果见表3；

表3和田栽培玫瑰花香气成分的主要成分表：捕集针类型为针内壁涂布2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，聚二甲基硅氧烷吸附剂和碳分子筛吸附剂

利用本发明方法，使用2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，石墨化碳黑吸附剂和碳分子筛三种吸附剂的捕集针共鉴定出51个色谱峰，定性出的色谱峰面积占总面积的98.83％；使用聚二甲基硅氧烷吸附剂，二乙烯基苯吸附剂和碳分子筛三种吸附剂的捕集针共鉴定出64个色谱峰，定性出的色谱峰面积占总面积的99.17％；使用2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，聚二甲基硅氧烷吸附剂和碳分子筛三种吸附剂的捕集针共鉴定出50个色谱峰，定性出的色谱峰面积占总面积的83.38％；其中，聚二甲基硅氧烷吸附剂，二乙烯基苯吸附剂和碳分子筛三种吸附剂的捕集针对和田栽培玫瑰花有较好的的富集效果，可用于后续玫瑰花及玫瑰精油的进一步定性定量分析。

Claims (1)

1.一种针捕集-气相色谱-质谱联用对玫瑰花香气成份分析方法，其特征在于按下列步骤进行：

动态针捕集的分析：

a、取新鲜和田栽培玫瑰花捣碎，称取1 g样品于20 mL带隔垫的螺纹口顶空瓶中，加入500微升饱和氯化钠溶液，放入温度30-80℃恒温的顶空加热器中加热平衡30min，将涂有2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂，石墨化碳黑吸附剂和碳分子筛三种吸附剂60-80目；聚二甲基硅氧烷吸附剂100-120目，二乙烯基苯吸附剂80-120目和碳分子筛吸附剂60-80目三种吸附剂；或2,6二苯呋喃多孔聚合物树脂60-80目，聚二甲基硅氧烷吸附剂100-120目和碳分子筛吸附剂60-80目三种吸附剂的捕集针插入瓶中，针孔至隔垫下方1 mm，将捕集针另一头连接于便携式采样器上，并打开电池组电压开关，然后将体积流量设为8-12 mL/min，体积设为18-22 mL，最后按开始按钮，富集1-3 min，富集20 mL体积后，取下捕集针放入气相色谱进样口，在温度250℃条件下恒温解析4 min；

气相色谱的分析：

b、采用安捷伦7890B-5977A型气相色谱质谱仪，色谱柱为HP-5MS 30 m×0.25 mm内径，膜厚0.25 μm，色谱条件为：气相色谱进样口温度240-260℃，进样模式采用不分流模式进行，柱温箱升温程序：起始温度30-40℃保持0.3-0.7分钟后，以2-4 ℃/min升温至170-190℃保持0分钟，再以4-6 ℃/min升温至190-210℃保持0分钟，再以18-22 ℃/min升温至240-260 ℃保持2-4分钟，样品运行采用恒流模式，载气为纯度>99.9995%的氦气，流速为0.9-1.1 mL/min；

质谱的分析：

c、电子轰击离子源，电子碰撞能量为70 eV，离子源温度为220-240℃，传输线温度为140-160℃，辅助温度240-260℃；采集质量数范围为40-500 amu；质量分析器：四级杆；扫描模式：全扫描，无溶剂延迟。

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