CN110793826A - 一种用于测定碳13同位素丰度的样品制备方法 - Google Patents

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CN110793826A CN201911052595.4A CN201911052595A CN110793826A CN 110793826 A CN110793826 A CN 110793826A CN 201911052595 A CN201911052595 A CN 201911052595A CN 110793826 A CN110793826 A CN 110793826A
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解龙
宋明鸣
雷雯
杜晓宁
徐巾岚
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Abstract

本发明涉及一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法：装样，将13C标记的待制备样品与氧化剂的水溶液装入双球反应管的第一球泡中，将酸性物质装入双球反应管的第二球泡中；制备13CO2气体，保持真空度，同时将第二球泡中的酸性物质加入第一球泡中，生成13CO2；检测，待真空旋塞阀与气体同位素质谱仪间管路的真空度降至2×10‑5Pa以下时，打开真空旋塞阀，将第一球泡中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中；设定气体同位素质谱仪的检测参数，检测质量数为44和45的相对强度，平行测试多次；计算13C同位素丰度值；与现有技术相比，本发明具有操作过程安全可靠、样品前处理时间大大缩短、经济成本低、测试数据准确度和精密度高等优点。

Description

一种用于测定碳13同位素丰度的样品制备方法
技术领域
本发明涉及一种13C同位素丰度检测方法，尤其是涉及一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法。
背景技术
全球碳循环的变化，已经对地球生态环境系统的结构和功能产生了重大影响。通过研究碳元素在不同物质间迁移、转化和交换的作用，进一步研究陆地生态系统碳循环对气候变化和人类生存环境的影响，对于预测未来大气中CO2浓度、认识地球生态系统能量平衡、碳循环和生物多样性变化有着重要的意义。
在整个碳循环过程中，稳定同位素示踪技术作为主要的研究手段之一。采用稳定同位素13C标记化合物(如Na2 13CO3、Ba13CO3)作为示踪剂，通过植物的吸收，来研究植株的根、茎、叶、果实中13C同位素丰度值，追踪碳元素在碳循环过程的迁移和转化效率等，随着不同地区生态环境碳循环研究数据的积累，整合不同地区研究数据将对未来区域乃至全球尺度碳循环的研究提供有力的支持。在生命科学领域，碳元素组成的有机物是生命产生的物质基础，所有的生命体都含有机物，以13C标记的化合物(如13C标记葡萄糖、氨基酸等)作为示踪剂是代谢组学中研究代谢通路和代谢途径的一种常用手段。
现有测定动植物及化学试剂样品中13C同位素丰度的方法为气体同位素质谱法，通常需要将样品和氧化物装入石英管中，抽真空后，经过高温烧制(高达1200℃)封管后，放入800℃以上的马弗炉中大约6h反应后，才能将反应后生成的13CO2引入气体同位素质谱仪中进行同位素丰度测试，整个操作过程相对复杂且反应时间较长。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的局限而提供一种处理时间短、效率高、测试数据准确的用于测定13C同位素丰度的样品制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明中用于测定13C同位素丰度的样品制备方法，包括以下步骤：
S1：装样，将13C标记的待制备样品与氧化剂的水溶液装入双球反应管的第一球泡中，将酸性物质装入双球反应管的第二球泡中，并将双球反应管入口端与进样连接器出口端连接；
S2：制备13CO2气体，将抽真空系统与进样连接器入口端连接，通过抽真空系统将双球反应管中的真空度降至50Pa以下，关闭真空旋塞阀保持真空度，同时将第二球泡中的酸性物质加入第一球泡中，加热第一球泡生成13CO2；
S3：检测，
S3-1：将气体同位素质谱仪的进样系统与进样连接器入口端连接，通过同位素质谱仪对真空旋塞阀与气体同位素质谱仪间管路持续抽真空；
S3-2：将第一球泡浸于低温有机溶液中，待真空旋塞阀与气体同位素质谱仪间管路的真空度降至2×10-5Pa以下时，打开真空旋塞阀，将第一球泡中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中；
S3-3：设定气体同位素质谱仪的检测参数，检测质量数为44和45的相对强度，平行测试多次；
S3-4：通过丰度值公式计算13C同位素丰度值。
进一步地，S1中所述的13C标记的待制备样品为动植物样本或化学试剂，所述的化学试剂为液体化学试剂或固体化学试剂。
进一步地，动物样本为血液、尿液、组织、蛋白质、器官中的一种；
植物样本为根、茎、叶、花、果实或种子中的一种；
化学试剂为所有含碳的化合物中的一种或多种，如碳酸钠-13C、碳酸钡-13C、葡萄糖-13C6、乙醇-13C2和甲酸钾-13C等中的一种或多种。
进一步地，S1中所述的待制备样品为化学试剂时无需进行预处理，可直接按照S1过程进行处理。
进一步地，S1中所述的13C标记的待制备样品为动植物样本，在S1过程之前需进行预处理过程，所述的预处理过程为：将13C标记的待制备样品干燥，研磨粉碎，使用孔径为0.1mm～10mm得筛网进行过筛；本技术方案中将满足该过筛孔径范围的粉末密封待用，通过粒径筛选促进后续步骤的混合均匀性和反应充分性，使得整体的检测效率显著提高。
进一步地，S1中所述的13C标记的待制备样品的干燥方式为40℃～600℃的干燥、30℃～150℃的真空干燥或低温冷冻真空干燥处理中的一种。
进一步地，S1中氧化剂的水溶液为高锰酸钾的水溶液、重铬酸钾的水溶液、液溴的水溶液或亚硝酸钠的水溶液中的一种或几种；
S1中氧化剂的水溶液的浓度为0.01mol/L～5mol/L。氧化剂中加入样本的体积为0.5mL～5mL。
进一步地，S1中的酸性物质为0.5mol/L～18mol/L的硫酸、盐酸、硝酸或磷酸中的一种或几种。
进一步地，S2中加热生成13CO2的温度为20℃～90℃，加热时间为0.1min～10min；S2中13C标记样品的消耗量为0.5mg～500mg。
进一步地，S3-2中低温有机溶液为掺有液氮的有机溶剂，低温有机溶液温度为-20℃～-100℃，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或正丁醇的一种或几种。
进一步地，S3-3中气体同位素质谱仪的检测参数为：采用电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为80℃～200℃；电子能量为50eV～110eV；高压为3kV～10kV，阱电压为80V～200V；信号接收器为法拉第筒或电子倍增管。
进一步地，S3-4中利用相对强度计算出13C同位素丰度值是通过检测质量数为44和45的相对强度，通过以下公式(1)计算13C同位素丰度值：
式中：
E－待测物质13C同位素丰度，单位为atom％13C；
I44－质量数为44的相对强度，单位为％；
I45－质量数为45的相对强度，单位为％。
每份待测物质平行测定多次结果的算术平均值作为测定结果。
对于稳定同位素示踪过程中所使用的示踪剂(13C标记化学试剂)和最后的动植物样本，本专利方法均适用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点:
1)本技术方案开发了一步法反应生成13CO2的样品前处理方法，该法样品取样量范围广。可实现1mg～100mg的大区间进样范围，适用的样品种类范围广，可满足大多数动植物样本或化学试剂的测试需求。
2)反应条件温和易于实现，产生13CO2时反应温度低于100℃、反应时间为10min内，可实现大批量待测试样品的快速检测。
3)本技术方案具有操作过程安全可靠、样品前处理时间大大缩短、经济成本低、测试数据准确度和精密度高等优点。
附图说明
图1为本发明中所采用的双球反应管的结构示意图；
图2为本发明中所采用的进样连接器的结构示意图。
图中：1、双球反应管入口端，2、第二球泡，3、第一球泡，4、进样连接器入口端，5、真空旋塞阀，6、进样连接器出口端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
新鲜植物的叶片13C同位素丰度分析，包括以下步骤：
(1)植物的叶片的前处理
取2～5片新鲜植物的叶片，使用无尘纸将表面污染物擦净，用超纯水(25℃时，电阻率18MΩ×cm)淋洗2～5次，剪碎放在洁净的培养皿中，放入70℃的鼓风干燥箱中进行常压干燥，3h后手动研磨粉碎，过0.25mm孔径筛，放入玻璃容器中密封待用。
(2)制备13CO2气体
本发明中采用的反应设备为如图1所示的双球反应管，该双球反应管的一侧为通过管路连通的两个球泡，通过倾斜可实现将第二球泡2中的液体进入第一球泡3，双球反应管的另一侧可与外部的其他设备连通。
本发明中采用的进样连接器如图2所示，上依次串联有两个真空旋塞阀5，其一端可与抽真空系统或者检测设备连接，另一端可与双球反应管入口端1连接，对双球反应管进行抽真空，并通过关闭真空旋塞阀5实现真空度的保持。
取2mL 2mol/L的重铬酸钾溶液和20mg处理后的样品于双球反应管的第一球泡3中，第二球泡2中加入2mL 15mol/L的硫酸溶液，将进样连接器入口端4连接抽真空系统，进样连接器出口端6连接双球反应管入口端1，待真空度低于50Pa后，关闭真空旋塞阀5，将第二球泡2中的硫酸加入到第一球泡3中，并放入60℃～80℃热水浴中，持续5min，反应生成13CO2。
(3)仪器参数设置
电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为140℃；电子能量为98.6eV；高压为10kV，阱电压为130V；信号接收器为法拉第筒。
(4)同位素丰度的计算
将进样连接器入口端4连接气体同位素质谱仪，双球反应管浸泡在-50℃～-60℃液氮调制的乙醇溶液中，待气体同位素质谱仪与进样连接器入口端4处的真空度低于2×10-5Pa时，可以将双球反应管中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中进行测定，通过检测质量数为44和45的相对强度，平行测试两次，质量数为44相对强度分别为：100％、100％；质量数为45的相对强度分别为：1.624％、1.576％。通过公式计算得到E值分别为1.598atom％13C、1.552atom％13C，平均值1.58atom％13C。
实施例2
土豆13C同位素丰度分析，包括以下步骤：
(1)土豆组织的前处理
割取一小块块土豆内部组织，用超纯水(25℃时，电阻率18MΩ×cm)淋洗2～5次，剪碎放在洁净的培养皿中，放入40℃的鼓风干燥箱中进行常压干燥，3h后手动研磨粉碎，过2mm孔径筛，放入玻璃容器中密封待用。
(2)制备13CO2气体
取2mL 2mol/L的重铬酸钾溶液和20mg处理后的样品于双球反应管的第一球泡3中，第二球泡2中加入0.5mL 16mol/L的硝酸溶液，将进样连接器入口端4连接抽真空系统，进样连接器出口端6连接双球反应管入口端1，待真空度低于50Pa后，关闭真空旋塞阀5，将第二球泡2中的硝酸加入到第一球泡3中，并放入90℃热水浴中，持续5min，反应生成13CO2。
(3)仪器参数设置
电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为140℃；电子能量为98.6eV；高压为10kV，阱电压为130V；信号接收器为法拉第筒。
(4)同位素丰度的计算
将进样连接器入口端4连接气体同位素质谱仪，双球反应管浸泡在-50℃～-60℃液氮调制的乙醇溶液中，待气体同位素质谱仪与进样连接器入口端4处的真空度低于2×10-5Pa时，可以将双球反应管中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中进行测定，通过检测质量数为44和45的相对强度，平行测试两次，质量数为44相对强度分别为：100％、100％；质量数为45的相对强度分别为：1.624％、1.576％。通过公式计算得到E值分别为1.598atom％13C、1.552atom％13C，平均值1.58atom％13C。
实施例3
小鼠肝脏13C同位素丰度分析
分析过程包括以下步骤：
(1)小鼠肝脏的前处理
取一小块小鼠肝脏，用超纯水(25℃时，电阻率18MΩ×cm)淋洗2～5次，放在洁净的培养皿中，剪碎并放入-70℃的低温冷冻真空干燥，6h后手动研磨粉碎，过0.7mm孔径筛，放入玻璃容器中密封待用。
(2)制备13CO2气体
取2mL 2mol/L的重铬酸钾溶液和20mg处理后的样品于双球反应管的第一球泡3中，第二球泡2中加入5mL 0.5mol/L硫酸，将进样连接器入口端4连接抽真空系统，进样连接器出的口端6连接双球反应管入口端1，待真空度低于50Pa后，关闭真空旋塞阀5，将第二球泡2中的硫酸加入到第一球泡3中并放入20度常温水中，持续10min，反应生成13CO2。
(3)仪器参数设置
电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为140℃；电子能量为98.6eV；高压为10kV，阱电压为130V；信号接收器为法拉第筒。
(4)同位素丰度的计算
将进样连接器入口端4连接气体同位素质谱仪，双球反应管浸泡在-50℃～-60℃液氮调制的乙醇溶液中，待气体同位素质谱仪与进样连接器入口端4处的真空度低于2×10-5Pa时，可以将双球反应管中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中进行测定，通过检测质量数为44和45的相对强度，平行测试两次，质量数为44相对强度分别为：100％、100％；质量数为45的相对强度分别为：61.973％、62.585％。通过公式计算得到E值分别为38.261atom％13C、38.494atom％13C，平均值38.38atom％13C。
实施例4
新鲜海草13C同位素丰度分析
分析过程包括以下步骤：
(1)新鲜海草的前处理
取多株新鲜海草，使用无尘纸将表面污染物擦净，用超纯水(25℃时，电阻率18MΩ×cm)淋洗2～5次，放在洁净的培养皿中，剪碎并放入-60℃的低温冷冻真空干燥，6h后手动研磨粉碎，过0.25mm孔径筛，放入玻璃容器中密封待用。
(2)制备13CO2气体
取2mL 2mol/L的重铬酸钾溶液和20mg处理后的样品于双球反应管的第一球泡3中，第二球泡2中加入2mL 15mol/L硫酸，将进样连接器入口端4连接抽真空系统，进样连接器出的口端6连接双球反应管入口端1，待真空度低于50Pa后，关闭真空旋塞阀5，将第二球泡2中的硫酸加入到第一球泡3中并放入60℃～80℃热水浴中，持续5min，反应生成13CO2。
(3)仪器参数设置
电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为140℃；电子能量为98.6eV；高压为10kV，阱电压为130V；信号接收器为法拉第筒。
(4)同位素丰度的计算
将进样连接器入口端4连接气体同位素质谱仪，双球反应管浸泡在-50℃～-60℃液氮调制的乙醇溶液中，待气体同位素质谱仪与进样连接器入口端4处的真空度低于2×10-5Pa时，可以将双球反应管中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中进行测定，通过检测质量数为44和45的相对强度，平行测试两次，质量数为44相对强度分别为：100％、100％；质量数为45的相对强度分别为：61.973％、62.585％。通过公式计算得到E值分别为38.640atom％13C、38.493atom％13C，平均值38.57atom％13C。
实施例5
13C标记葡萄糖同位素丰度分析
分析过程包括以下步骤：
(1)13C标记葡萄糖的前处理
取50mg样品放在洁净的培养皿中，放入-60℃的低温冷冻真空干燥，3h后手动研磨粉碎，过0.1mm孔径筛，放入玻璃容器中密封待用。
(2)制备13CO2气体
取2mL 2mol/L的重铬酸钾溶液和20mg处理后的样品于双球反应管的第一球泡3中，第二球泡2中加入2mL 15mol/L硫酸，将进样连接器入口端4连接抽真空系统，进样连接器出的口端6连接双球反应管入口端1，待真空度低于50Pa后，关闭真空旋塞阀5，将第二球泡2中的硫酸加入到第一球泡3中，室温下持续反应3min生成13CO2。
(3)仪器参数设置
电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为140℃；电子能量为98.6eV；高压为10kV，阱电压为130V；信号接收器为法拉第筒。
(4)同位素丰度的计算
将进样连接器入口端4连接气体同位素质谱仪，双球反应管浸泡在-50℃～-60℃液氮调制的乙醇溶液中，待气体同位素质谱仪与进样连接器入口端4处的真空度低于2×10-5Pa时，可以将双球反应管中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中进行测定，通过检测质量数为44和45的相对强度，对两组13C标记葡萄糖样品进行测试，每组平行测试两次共4个数据，质量数为44相对强度分别为：100％、100％、0.988％、1.031％；质量数为45的相对强度分别为：8.582％、8.514％、100％、100％。通过公式计算得到4个E值分别为7.904atom％13C、7.846atom％13C、99.022atom％13C、98.980atom％13C，两组13C标记葡萄糖样品同位素丰度平均值分别为7.88atom％13C、99.00atom％13C。
实施例6
13C标记葵花籽同位素丰度分析
分析过程包括以下步骤：
(1)13C标记葵花籽的前处理
取100mg样品放在洁净的培养皿中，放入-60℃的低温冷冻真空干燥，3h后手动研磨粉碎，过3.5mm孔径筛，放入玻璃容器中密封待用。
(2)制备13CO2气体
取5mL0.01mol/L的重铬酸钾溶液和20mg处理后的样品于双球反应管的第一球泡3中，第二球泡2中加入2mL 15mol/L磷酸，将进样连接器入口端4连接抽真空系统，进样连接器出的口端6连接双球反应管入口端1，待真空度低于50Pa后，关闭真空旋塞阀5，将第二球泡2中的磷酸加入到第一球泡3中，室温下持续反应3min生成13CO2。
(3)仪器参数设置
电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为140℃；电子能量为98.6eV；高压为10kV，阱电压为130V；信号接收器为法拉第筒。
(4)同位素丰度的计算
将进样连接器入口端4连接气体同位素质谱仪，双球反应管浸泡在-50℃～-60℃液氮调制的乙醇溶液中，待气体同位素质谱仪与进样连接器入口端4处的真空度低于2×10-5Pa时，可以将双球反应管中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中进行测定，通过检测质量数为44和45的相对强度，对两组13C标记葵花籽样品进行测试，每组平行测试两次共4个数据，质量数为44相对强度分别为：100％、100％、15.988％、16.031％；质量数为45的相对强度分别为：(请写入推测预期值)8.582％、8.514％、100％、100％。通过公式计算得到4个E值分别为7.904atom％13C、7.846atom％13C、86.216atom％13C、86.184atom％13C，两组13C标记葵花籽样品同位素丰度平均值分别为7.88atom％13C、86.20atom％13C。
实施例7
13C标记精氨酸同位素丰度分析
分析过程包括以下步骤：
(1)13C标记精氨酸的前处理
取20mg样品放在洁净的培养皿中，放入-60℃的低温冷冻真空干燥，3h后手动研磨粉碎，过0.35mm孔径筛，放入玻璃容器中密封待用。
(2)制备13CO2气体
取2mL 2mol/L的重铬酸钾溶液和5mg处理后的样品于双球反应管的第一球泡3中，第二球泡2中加入2mL 15mol/L硫酸，将进样连接器入口端4连接抽真空系统，进样连接器出的口端6连接双球反应管入口端1，待真空度低于50Pa后，关闭真空旋塞阀5，将第二球泡2中的硫酸加入到第一球泡3中，室温下持续反应3min生成13CO2。
(3)仪器参数设置
电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为140℃；电子能量为98.6eV；高压为10kV，阱电压为130V；信号接收器为法拉第筒。
(4)同位素丰度的计算
将进样连接器入口端4连接气体同位素质谱仪，双球反应管浸泡在-50℃～-60℃液氮调制的乙醇溶液中，待气体同位素质谱仪与进样连接器入口端4处的真空度低于2×10-5Pa时，可以将双球反应管中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中进行测定，通过检测质量数为44和45的相对强度，每组平行测试两次，质量数为44相对强度分别为：1.936％、1.025％；质量数为45的相对强度分别为：100％、100％。通过公式计算得到E值分别为98.101atom％13C、98.015atom％13C，平均值为98.06atom％13C。
实施例8
13C标记乙醇-13C同位素丰度分析
分析过程包括以下步骤：
(1)制备13CO2气体
取2mL 3mol/L的重铬酸钾溶液和20μL处理后的样品于双球反应管的第一球泡3中，第二球泡2中加入2mL 15mol/L硫酸，将进样连接器入口端4连接抽真空系统，进样连接器出的口端6连接双球反应管入口端1，待真空度低于50Pa后，关闭真空旋塞阀5，将第二球泡2中的硫酸加入到第一球泡3中，室温下持续反应3min生成13CO2。
(2)仪器参数设置
电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为140℃；电子能量为98.6eV；高压为10kV，阱电压为130V；信号接收器为法拉第筒。
(3)同位素丰度的计算
将进样连接器入口端4连接气体同位素质谱仪，双球反应管浸泡在-50℃～-60℃液氮调制的乙醇溶液中，待气体同位素质谱仪与进样连接器入口端4处的真空度低于2×10-5Pa时，可以将双球反应管中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中进行测定，通过检测质量数为44和45的相对强度，对两组13C标记乙醇样品进行测试，每组平行测试两次共4个数据，质量数为44相对强度分别为：100％、100％、0.768％、0.841％；质量数为45的相对强度分别为：1.126％、1.135％、100％、100％。通过公式计算得到4个E值分别为1.113atom％13C、1.122atom％13C、99.238atom％13C、99.166atom％13C，两组13C标记乙醇-13C样品同位素丰度平均值分别为1.12atom％13C、99.20atom％13C。
实施例9
13C标记Na2CO3-13C同位素丰度分析
分析过程包括以下步骤：
(1)制备13CO2气体
取1mL 0.5mol/L的重铬酸钾溶液和8mg处理后的样品于双球反应管的第一球泡3中，第二球泡2中加入2mL 15mol/L硫酸，将进样连接器入口端4连接抽真空系统，进样连接器出的口端6连接双球反应管入口端1，待真空度低于50Pa后，关闭真空旋塞阀5，将第二球泡2中的硫酸加入到第一球泡3中，90℃下持续反应0.5min生成13CO2。
(2)仪器参数设置
电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为140℃；电子能量为98.6eV；高压为10kV，阱电压为130V；信号接收器为法拉第筒。
(3)同位素丰度的计算
将进样连接器入口端4连接气体同位素质谱仪，双球反应管浸泡在-50℃～-60℃液氮调制的乙醇溶液中，待气体同位素质谱仪与进样连接器入口端4处的真空度低于2×10-5Pa时，可以将双球反应管中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中进行测定，通过检测质量数为44和45的相对强度，对13C标记Na2CO3-13C样品进行测试，每组平行测试两次，质量数为44相对强度分别为：1.769％、1.828％；质量数为45的相对强度分别为：100％、100％。通过公式计算得到E值分别为98.262atom％13C、98.205atom％13C，平均值为99.23atom％13C。
实施例10
13C标记碳酸钡-13C同位素丰度分析
分析过程包括以下步骤：
(1)制备13CO2气体
取1mL 0.5mol/L的重铬酸钾溶液和8mg处理后的样品于双球反应管的第一球泡3中，第二球泡2中加入2mL 10mol/L硫酸，将进样连接器入口端4连接抽真空系统，进样连接器出的口端6连接双球反应管入口端1，待真空度低于50Pa后，关闭真空旋塞阀5，将第二球泡2中的硫酸加入到第一球泡3中，室温下持续反应2min生成13CO2。
(2)仪器参数设置
电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为140℃；电子能量为98.6eV；高压为10kV，阱电压为130V；信号接收器为法拉第筒。
(3)同位素丰度的计算
将进样连接器入口端4连接气体同位素质谱仪，双球反应管浸泡在-50℃～-60℃液氮调制的乙醇溶液中，待气体同位素质谱仪与进样连接器入口端4处的真空度低于2×10-5Pa时，可以将双球反应管中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中进行测定，通过检测质量数为44和45的相对强度，对13C标记碳酸钡-13C样品进行测试，每组平行测试两次，质量数为44相对强度分别为：1.769％、1.828％；质量数为45的相对强度分别为：100％、100％。通过公式计算得到E值分别为98.262atom％13C、98.205atom％13C，平均值为99.23atom％13C。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：装样，将13C标记的待制备样品与氧化剂的水溶液装入双球反应管的第一球泡(3)中，将酸性物质装入双球反应管的第二球泡(2)中，并将双球反应管入口端(1)与进样连接器出口端(6)连接；
S2：制备13CO2气体，将抽真空系统与进样连接器入口端(4)连接，通过抽真空系统将双球反应管中的真空度降至50Pa以下，关闭真空旋塞阀(5)保持真空度，同时将第二球泡(2)中的酸性物质加入第一球泡(3)中，加热第一球泡(3)生成13CO2；
S3：检测，
S3-1：将气体同位素质谱仪的进样系统与进样连接器入口端(4)连接，通过同位素质谱仪对真空旋塞阀(5)与气体同位素质谱仪间管路持续抽真空；
S3-2：将第一球泡(3)浸于低温有机溶液中，待真空旋塞阀(5)与气体同位素质谱仪间管路的真空度降至2×10-5Pa以下时，打开真空旋塞阀(5)，将第一球泡(3)中的13CO2引入到气体同位素质谱仪中；
S3-3：设定气体同位素质谱仪的检测参数，检测质量数为44和45的相对强度，平行测试多次；
S3-4：通过丰度值公式计算13C同位素丰度值。
2.根据权利要求1所述的一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法，其特征在于，S1中所述的13C标记的待制备样品为13C标记的动植物样本或化学试剂，所述的化学试剂为液体化学试剂或固体化学试剂。
3.根据权利要求2所述的一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法，其特征在于，动物样本为血液、尿液、组织、蛋白质、器官中的一种；
植物样本为根、茎、叶、花、果实或种子中的一种；
化学试剂为含碳的化合物中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法，其特征在于，S1中所述的13C标记的待制备样品为动植物样本，在S1过程之前需进行预处理过程，所述的预处理过程为：将13C标记的待制备样品干燥，研磨粉碎，使用孔径为0.1mm～10mm得筛网进行过筛。
5.根据权利要求3所述的一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法，其特征在于，S1中所述的13C标记的待制备样品的干燥方式为40℃～600℃的常压干燥、30℃～150℃的真空干燥或低温冷冻真空干燥处理中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法，其特征在于，S1中氧化剂的水溶液为浓度为0.01mol/L～5mol/L的高锰酸钾的水溶液、重铬酸钾的水溶液、液溴的水溶液或亚硝酸钠的水溶液中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法，其特征在于，S1中的酸性物质为浓度为0.5mol/L～18mol/L的硫酸、盐酸、硝酸或磷酸中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法，其特征在于，S2中加热生成13CO2的温度为20℃～90℃，加热时间为0.1min～10min；S2中13C标记样品的消耗量为0.5mg～500mg。
9.根据权利要求1所述的一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法，其特征在于，S3-2中低温有机溶液为掺有液氮的有机溶剂，低温有机溶液温度为-20℃～-100℃，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或正丁醇的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种用于测定13C同位素丰度的样品制备方法，其特征在于，S3-3中气体同位素质谱仪的检测参数为：采用电子轰击离子源(EI)；扫描范围(m/z)为18～50；离子源温度为80℃～200℃；电子能量为50eV～110eV；高压为3kV～10kV，阱电压为80V～200V；信号接收器为法拉第筒或电子倍增管。
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