CN113607800B - 用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置及检测方法，包括热裂解器、膜进样系统和质谱系统，热裂解器用于使样品中的橡胶聚合物大分子发生分解，生成含有橡胶类挥发性小分子的气体，膜进样系统包括渗透膜，橡胶类挥发性小分子由渗透膜高压侧渗透至低压侧，质谱系统用于对经过渗透膜过滤后的橡胶类挥发性小分子进行分析，热裂解器设有供样品进入的裂解进口，热裂解器、膜进样系统和质谱系统依次连通。利用热裂解技术使样品中的橡胶成分分解为含有橡胶类分子的气体，通过膜进样系统的渗透膜使橡胶类分子进入到质谱系统，质谱系统对橡胶类分子快速分析，实现对蒲公英橡胶草、地棉草、鹅绒藤等植物内天然橡胶含量进行快速在线分析。

Description

用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及橡胶检测设备技术领域，尤其涉及一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置及检测方法。

背景技术

橡胶是一种重要材料，既柔软又有韧性，还高度防水，被广泛应用于工业、农业、医疗行业以及日常生活中。橡胶是国民生产中非常重要的战略物资，被多个国家列入关键原材料清单。我国是橡胶需求大国，但产量有限，自给率低，大量依赖进口，供需矛盾突出，影响到了国内橡胶产业的供给安全。目前，泰国、马来西亚、印度尼西亚组成的国际橡胶联盟已开始研究采取产量管控等措施，增加对天然橡胶市场的影响力。进口来源的高度集中、地缘政治的不稳定和资源争夺的加剧使我国进口不确定性加大，同时加大了我国橡胶产业安全的风险。

为了满足橡胶的需求，很多产品中采用了合成橡胶，但其相关工艺并不完善，合成橡胶拉伸效果较差而且对环境的污染很大。天然橡胶由于制作方便，耐磨损，对环境污染小，有着合成橡胶不可媲美的优良特性，在航空、航天、航海、医疗和重型汽车制造业等领域的应用具有显著的不可替代性。

天然橡胶以前主要是从橡胶树的汁液中获取，但橡胶树的生长期较长，且很容易遭受真菌侵染，无法满足全球的使用需求。除橡胶树外，蒲公英橡胶草、地锦草、鹅绒藤等植物内也含有较多的天然橡胶。其中，蒲公英橡胶草具有生长周期短、产量大、种植条件低等特点，且提取天然橡胶后所剩余的废渣可以用来发酵制取生物乙醇，已经成为天然橡胶的重要来源。目前众多机构陆续开展了有关蒲公英橡胶草的种植、提胶等方面的研究工作。受自然条件的影响，为了提高橡胶草的利用价值、产量和优化品种，需要对其橡胶含量进行大量的现场快速检测和筛选。

检验橡胶草中橡胶含量的方法有索氏提取法(差重法)、红外光谱法(FT-IR)、热重分析法(TGA)、凝胶渗透色谱法(GPC)、核磁共振(NMR)、裂解气相色谱法(Py-GC)、热裂解/气相色谱-质谱法(Py/GC-MS)等。但是，红外光谱法分析的官能团数量较多且复杂，数据量大且复杂，所需时间长，并且误差较大；差重法消耗试剂较多，预处理较为复杂，分析周期长，且数据稳定性差；热重分析法和凝胶渗透色谱法对进样要求较高，分析周期长；这些方法往往只能用作实验室分析，无法满足现场的快速、便携的检测需求。而近年发展的裂解气相色谱技术可以使样品裂解成可挥发的小分子，并直接用气相色谱分离检测这些裂解产物，但色谱分析的定性能力较差，因此经常与质谱联用，即热裂解/气相色谱-质谱法，这满足了现场的检测需求，但是由于色谱的分析周期较长，需要进行程序升温，对不同性质的物质往往还需要更换不同的色谱柱和不同的检测器，并且无法进行多个流路的同时测量等等，所以在分析速度和测量能力上大打折扣。

因此，如何解决通过现有的裂解气相色谱法对植物橡胶含量测量能力差和分析速度慢的问题，是目前业界亟待解决的重要课题。

发明内容

本发明提供一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置及检测方法，用以解决通过现有的裂解气相色谱法对植物橡胶含量测量能力差和分析速度慢的的缺陷，利用热裂解技术使样品中的橡胶成分分解形成含有橡胶类挥发性小分子的气体，并通过膜进样系统过滤气体中的杂质，使橡胶类挥发性小分子透过膜进样系统的渗透膜进入到质谱系统，质谱系统对橡胶类挥发性小分子快速分析，从而实现对蒲公英橡胶草、地棉草、鹅绒藤等植物内的天然橡胶含量进行快速在线分析。

本发明提供一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，包括：

热裂解器，用于使样品中的橡胶聚合物大分子分解，生成含有橡胶类挥发性小分子的气体；

膜进样系统，用于过滤所述气体，所述膜进样系统包括渗透膜，所述气体中的橡胶类挥发性小分子能够由所述渗透膜的高压侧渗透至所述渗透膜的低压侧；

质谱系统，用于对经过所述渗透膜过滤后的橡胶类挥发性小分子进行分析；

所述热裂解器设置有供所述样品进入的裂解进口，所述热裂解器、所述膜进样系统和所述质谱系统依次连通。

根据本发明提供的一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，所述膜进样系统还包括用于抽取未透过所述渗透膜的物质的采样泵，所述采样泵的进口位于所述渗透膜与所述膜进样系统的进口之间、且靠近所述渗透膜设置。

根据本发明提供的一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，所述膜进样系统还包括膜进样主体，所述渗透膜设置在所述膜进样主体内，所述膜进样主体内设置有用于支撑渗透膜的支撑结构，所述支撑结构设置在所述渗透膜靠近所述质谱系统的一端。

根据本发明提供的一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，所述膜进样系统还包括用于使所述渗透膜保持恒温的温控器，所述温控器设置在所述膜进样主体的外侧。

根据本发明提供的一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，所述质谱系统包括质谱真空腔、离子源、质量分析器、检测器、用于处理和显示橡胶类挥发性小分子的数据处理与显示单元，所述离子源、所述质量分析器和所述检测器均位于所述质谱真空腔内，所述离子源的电离室与所述膜进样系统的出口相连通，所述离子源、所述质量分析器、所述检测器和所述数据处理与显示单元依次连接。

根据本发明提供的一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，所述质谱系统还包括抽真空的真空组件，所述真空组件与所述质谱真空腔相连通。

根据本发明提供的一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，所述热裂解器包括热裂解管和供载气进入所述热裂解管的进气管，所述裂解进口与所述热裂解管相连通，且所述进气管靠近所述裂解进口设置。

根据本发明提供的一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，所述热裂解器还包括与所述热裂解管相连通的采样器，所述裂解进口设置在所述采样器上，且所述采样器上设置有用于封闭所述裂解进口的密封盖。

根据本发明提供的一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，所述热裂解器还包括用于盛装所述样品的样品杯，所述热裂解管内设置有用于固定所述样品杯的支架。

本发明还提供一种检测方法，基于上述任意一项所述的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，包括步骤：

通过热裂解器将样品中的橡胶聚合物大分子分解、生成含有橡胶类挥发性小分子的气体；

通过膜进样系统的渗透膜将所述气体过滤，使所述气体中的橡胶类挥发性小分子能够由所述渗透膜的高压侧渗透至所述渗透膜的低压侧；

通过质谱系统对经过所述渗透膜过滤后的橡胶类挥发性小分子进行分析。

本发明提供的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置及检测方法，利用热裂解技术使样品中的橡胶聚合物大分子在高温下发生分解，生成含有橡胶类挥发性小分子的气体，并通过膜进样系统的渗透膜对气体进行过滤，使气体中的橡胶类挥发性小分子透过渗透膜进入到质谱系统，质谱系统对经过渗透膜进入到质谱系统内的橡胶类挥发性小分子进行快速分析，从而实现对蒲公英橡胶草、地棉草、鹅绒藤等植物内的天然橡胶含量进行快速在线分析；所需样品少，没有复杂的样品处理过程，分析速度快，结果准确，重现性好，非常适合橡胶草的筛选和培育过程中的现场分析检测，对优化橡胶草品种、提升价值有着重大作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置的结构示意图；

图2是本发明提供的热裂解器的结构示意图；

图3是本发明提供的膜进样系统的结构示意图；

图4是本发明提供的质谱系统的结构示意图一；

图5是本发明提供的质谱系统的结构示意图二。

附图标记：

1：采样器； 2：进气管； 3：裂解器外壳；

4：热裂解管； 5：样品杯； 6：加热器；

7：支架； 8：裂解出口； 9：膜进样主体；

10：膜进样主体进口； 11：采样泵； 12：渗透膜；

13：支撑结构； 14：温控器； 15：电磁阀；

16：进样管； 17：质谱真空腔； 18：电离室；

19：电离室进口； 20：离子推斥极； 21：灯丝；

22：离子透镜； 23：四极杆质量分析器； 24：电子倍增器；

25：法拉第杯； 26：数据处理与显示单元；27：隔膜泵；

28：涡轮分子泵。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图5描述本发明的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，包括热裂解器、膜进样系统和质谱系统，热裂解器用于使样品中的橡胶聚合物大分子热裂解，即橡胶聚合物大分子在高温下发生分解、生成含有特异性挥发性气体小分子(橡胶类挥发性小分子)的气体，膜进样系统用于过滤此气体，以将气体中的橡胶类挥发性小分子与其他物质分离，并且膜进样系统包括渗透膜12，当气体进入到膜进样系统内时，由于热裂解器与质谱系统存在压力差，在压力梯度差的作用下，气体中的橡胶类挥发性小分子由渗透膜12的高压侧渗透至低压侧，从而使气体中的橡胶类挥发性小分子进入到质谱系统中，质谱系统用于对经过渗透膜12过滤后的橡胶类挥发性小分子进行分析，以用于判定样品中的橡胶含量，从而判定植物中的橡胶含量。

其中，热裂解器上设置有裂解进口、以供样品进入到热裂解器内，从而进行热裂解。

热裂解器、膜进样系统和质谱系统依次连通，以便于橡胶类挥发性小分子进入到质谱系统中，被质谱系统分析。

这里，由于质谱系统是真空状态，使得膜进样系统的进口和膜进样系统的出口之间存在压力差，所以使渗透膜的两侧形成高压侧和低压侧，即渗透膜的高压侧指的是靠近膜进样系统的进口的一侧，渗透膜的低压侧指的是靠近膜进样系统的出口的一侧。

需要说明的是，大分子橡胶聚合物材料可以为聚异戊二烯，通过对样品中的聚异戊二烯的含量的直接测定，从而判定样品中的橡胶含量。橡胶类挥发性小分子可以为异戊二烯和柠檬烯等挥发性气体小分子。

如此设置，本快速质谱检测装置利用热裂解技术使样品中的橡胶聚合物大分子在高温下发生分解，生成含有橡胶类挥发性小分子的气体，并通过膜进样系统的渗透膜12对气体进行过滤，使气体中的橡胶类挥发性小分子透过渗透膜12进入到质谱系统，质谱系统对经过渗透膜进入到质谱系统内的橡胶类挥发性小分子进行快速分析，从而实现对蒲公英橡胶草、地棉草、鹅绒藤等植物内的天然橡胶含量进行快速在线分析。

本实施例中，热裂解器包括热裂解管4和进气管2，进气管2用于供载气进入热裂解管4，并且裂解进口与热裂解管4相连通，以便于样品进入到热裂解管4内。

其中，进气管2靠近裂解进口设置，以便于将样品中的橡胶聚合物大分子分解后生成的含有橡胶类挥发性小分子的气体带入到膜进样系统内。

需要说明的是，载气可以为氦气，也可以为氮气，这样，载气不会与样品热裂解后生成的气体发生反应，不会影响对样品的检测。

热裂解器还包括加热器6，加热器6用于给热裂解管4加热、为样品热裂解提供所需的高温。

本实施例中，热裂解器还包括采样器1，采样器1与热裂解管4相连通，并且裂解进口设置在采样器1上，以使样品通过采样器1进入到热裂解管4内。

这里，为了保证热裂解器的密封性，在采样器1上设置有密封盖、以封闭裂解进口，避免外界空气进入或避免热裂解后的物质从裂解进口跑出，而影响植物样品橡胶含量的检测。

本实施例中，热裂解器还包括用于盛放样品的样品杯5，在热裂解管4内设置有支架7、以用于固定样品杯5，避免样品杯5掉落到热裂解管4的底部而造成热裂解不充分。

其中，样品杯5能够通过裂解进口进入到热裂解管4内，并能够沿热裂解管4移动至支架7上，具体地，样品杯5能够进入到采样器1内，并从采样器1下落至热裂解管4内，直至下落至支架7上。

需要说明的是，热裂解管4的内径略大于样品杯5的直径，以使热裂解管4与样品杯5能够间隙配合，并能够避免样品杯5在下落的过程中倾斜。

优选地，支架7与加热器6相对应设置，具体地，支架7位于加热器6所对应的热裂解管4的范围内，以提高加热器6对样品的加热程度，使样品热裂解的更加充分。

并且，热裂解器还包括裂解器外壳3，裂解器外壳3的底端设置有裂解出口8，裂解出口8与热裂解管4相连通，裂解出口8与膜进样系统的进口相连通，以便于含有橡胶类挥发性小分子的气体进入到膜进样系统中。

在使用时，首先设定热裂解器的加热器6的温度，可以设定为300-650℃，将载气从进气管2通入，将样品放进样品杯5中，然后将样品杯5连接到采样器1上，并盖上密封盖。样品杯5在热裂解管4中自由下落，经过加热器6，接触到支架7时停止。样品中的聚异戊二烯在高温下发生裂解，生成异戊二烯和柠檬烯等橡胶类挥发性小分子，这些橡胶类挥发性小分子被从进气管2进入的载气由裂解出口8带出，进入到膜进样系统内。

本实施例中，膜进样系统包括膜进样主体9，膜进样主体9与热裂解器和质谱系统相连通，渗透膜12设置在膜进样主体9内，以使气体中的橡胶类挥发性小分子渗透过，并将其他物质阻隔，从而保证质谱系统具有足够的真空度和保证橡胶类分子的纯度，而提高质谱系统的检测效率。

需要说明的是，膜进样是指利用膜的渗透汽化技术，依靠溶解-扩散机理实现进样，不需要样品制备和处理，可以选择性透过特定的物质。不同的膜材料对物质的渗透性有所差别，可以分为亲水膜和疏水膜(亲有机物膜)。这里，渗透膜12采用疏水膜，具体地可以采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜，也可以采用苯乙烯基聚合物膜、聚偏氟乙烯(PVDF)膜、聚醚酰胺嵌段共聚物(PEBA)膜等等疏水性膜。PDMS膜对有机物有着极好的分离作用，且可以有效地隔绝氮气、氧气、二氧化碳等气体，从而保证质谱系统具有足够的真空度，通常可以达到10^-6mbar以上。

其中，渗透膜12可以采用平板膜，也可以采用管状膜，具体可以根据热裂解器和质谱系统的结构确定渗透膜12的结构。

这里，渗透膜12选用平板膜结构，并通过O形密封圈实现PDMS膜和质谱系统的气密性连接，即渗透膜12与膜进样主体之间设置有O形密封圈。

并且，由于质谱系统为高真空状态，使得膜进样系统的进口和膜进样系统的出口之间存在压力差，为了防止渗透膜12在压力差的作用下破裂，在膜进样主体9内还设置有用于支撑渗透膜12的支撑结构13，支撑结构13设置在渗透膜12靠近质谱系统的一侧，以对渗透膜12进行保护，避免渗透膜12在压力差的作用下破裂，并使渗透膜12提供了足够的进样面积，保证了进样量，从而保证质谱系统的检测灵敏度。

具体地，支撑结构13可以采用多孔烧结块，也可以采用具有一定强度的网孔板。

这里，多孔烧结块的材质可以是陶瓷，也可以是金属粉末烧结。

本实施例中，膜进样系统还包括采样泵11，以用于抽取未透过渗透膜12的物质，并且，采样泵11的进口位于渗透膜12与膜进样系统的进口之间，以便于吸取未透过渗透膜12的物质。

优选地，采样泵11的进口靠近渗透膜12设置，以便于将没有透过渗透膜12的物质抽走。

本实施例中，由于温度会使渗透膜12对待测物质(橡胶类挥发性小分子)的渗透率发生改变，膜进样系统还包括温控器14、以用于使渗透膜12保持恒温，从而避免外界环境温度对质谱系统的检测结果造成影响。

这里，温控器14设置在膜进样主体9的外侧，并且温控器14的温度可以调控为50-120℃。

本实施例中，为了延长渗透膜12的使用寿命和实现对后端质谱系统的保护，在膜进样系统的出口和质谱系统的进口之间设置有电磁阀15，具体地，电磁阀15可以设置在膜进样系统的出口处，也可以设置在质谱系统的进口处，以实现质谱系统进口的开和关，当不对样品进行分析时，把电磁阀15关闭，实现质谱系统的密封，使质谱系统保持一个相对较高的真空度；当对样品进行分析时，把电磁阀15打开，从而将透过渗透膜12的橡胶类挥发性小分子导入到质谱系统内，对橡胶类挥发性小分子进行分析。

需要说明的是，膜进样系统的进口和出口分别为膜进样主体进口10和膜进样主体出口。

本实施例中，质谱系统包括质谱真空腔17、离子源、质量分析器、检测器和数据处理与显示单元26，离子源、质量分析器和检测器均位于质谱真空腔17内，数据处理与显示单元26用于处理分析和显示橡胶类挥发性小分子。

其中，离子源的电离室18与膜进样系统的出口相连通，具体地，电离室进口19与膜进样系统的出口相连通，以使橡胶类挥发性小分子能够进入到离子源的电离室18内、并发生电离。离子源、质量分析器、检测器和数据处理与显示单元26依次连接，以使电离所产生的离子进入到质量分析器内，质量分析器对离子进行质量分析之后，离子到达检测器，检测器对离子进行检测，并将检测信号传输给数据处理与显示单元26，数据处理与显示单元26对检测信号进行处理，得出橡胶类挥发性小分子的质谱图、并将其显示出来。

具体地，离子源可以采用电子轰击电离(EI)源、紫外光电离源、辉光放电-电子轰击电离(GDEI)源等真空离子源；质量分析器可以采用四极杆质量分析器23，也可以采用离子阱质量分析器，或者其他小型质量分析器；检测器可以根据离子信号的强度来确定检测器的种类，具体可以采用法拉第杯25、电子倍增器24、微通道板等不同的检测器组合。电子轰击电离源包括由交叉束电离源和筛网开放式电离源。

本实施例中，质谱系统还包括真空组件、以用于抽真空，真空组件与质谱真空腔17相连通，以能够对质谱真空腔17进行抽真空操作，从而保证质谱真空腔17内处于真空状态。

具体地，真空组件可以包括高真空泵和前级泵，高真空泵和前级泵均与质谱真空腔17相连通，前级泵可以采用机械泵、干泵、隔膜泵27等，高真空泵可以采用涡轮分子泵28，也可以采用吸气剂泵、离子泵等。

这里，可以采用交叉束EI源作为离子源，采用隔膜泵27作为前级泵，四极杆质量分析器23作为质量分析器，电子倍增器24和法拉第杯25作为检测器，涡轮分子泵28作为高真空泵。工作时，隔膜泵27首先启动并对质谱真空腔17进行真空抽取，当质谱真空腔17内的压力达到涡轮分子泵28的启动真空压力后，启动涡轮分子泵28继续对质谱真空腔17进行高真空的抽取，橡胶类挥发性小分子通过质谱系统的进口进入到离子源的电离室18内，由电离室18上的灯丝21所产生的电子作用而发生电离，电离所产生的离子在离子源的离子推斥极20的作用下被推出电离室18，在离子源的离子透镜22的作用下被拉出和聚焦，然后进入到四极杆质量分析器23的入口，四极杆质量分析器23根据质荷比对离子进行筛选和过滤，经过四极杆质量分析器23筛选和过滤的离子，进入检测器内，通过法拉第杯25或电子倍增器24对离子进行检测，最后将检测信号传递给数据处理与显示单元26，得出橡胶类挥发性小分子的质谱图、并显示出来。

需要说明的是，离子源可以根据改变灯丝21所产生的电子能量大小来调节电子轰击电离的软硬程度。

对离子信号进行检测时，当离子信号强度较大时(通常离子浓度大于100ppm时)，可以直接采用法拉第杯25进行离子收集，并通过电流放大器实现电流放大后进行检测，当离子信号较弱时(通常离子浓度小于100ppm时)，可以采用电子倍增器24先将离子流放大，然后再通过电流放大器放大后进行检测。这里，在检测器时，可以先通过法拉第杯25进行检测，估算出大概的离子浓度，从而判断样品的离子信号是否够大。

本实施例中，膜进样主体进口10与裂解出口8为气密连接，膜进样主体出口与质谱系统的进口为气密连接，以保证质谱系统处于真空状态，从而保证本快速质谱检测装置的检测性能。具体地，可以采用卡管套等密封形式，利用单卡套或双卡套将膜进样主体进口10与裂解出口8连接并实现气密封；可以在质谱真空腔17上伸出的一根进样管16，使进样管16与膜进样主体出口相连接，进样管16可以为不锈钢管，外径可以采用1/16、1/8、3mm等不同规格的尺寸。这里，电磁阀15可以设置在进样管16上。

与现有技术相比，本发明提出的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，将含有天然橡胶的植物内的聚异戊二烯裂解成挥发性的异戊二烯和柠檬烯等橡胶类挥发性小分子，并利用膜进样质谱技术进行实时检测，可以实现对蒲公英橡胶草、地锦草、鹅绒藤等植物内的天然橡胶进行快速的在线分析。

下面对本发明提供的检测方法进行描述，下文描述的检测方法使基于上文描述的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置实现的，与上文描述的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置可相互对应参照。

本发明的检测方法，包括步骤：

通过热裂解器将样品中的橡胶聚合物大分子分解、生成含有橡胶类挥发性小分子的气体；

通过膜进样系统的渗透膜将所述气体过滤，使气体中的橡胶类挥发性小分子能够由所述渗透膜的高压侧渗透至所述渗透膜的低压侧；

通过质谱系统对经过渗透膜过滤后的橡胶类挥发性小分子进行分析。

该检测方法所达到的有益效果与上述用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置所达到的有益效果相一致，该检测方法所需样品少，没有复杂的样品处理过程，分析速度非常快，结果准确，重现性好，非常适合橡胶草的筛选和培育过程中的现场分析检测，对优化橡胶草品种、提升价值有着重大作用。推广应用该技术，可以为天然橡胶的生产工业提供强有力的技术支持，对促使我国离摆脱进口依赖、实现橡胶生产自给自足的目标做出贡献。除此之外，该技术不仅可以用于植物中橡胶含量的测定，还可以用于橡胶的产品打假等应用。

具体地，可以设定热裂解器中加热器6的温度为300-650℃，具体可以设定为500℃；膜进样系统的温控器的温度可以设定为50-120℃，具体可以设定为60℃，使载气从进气管2流入，称取一定质量不同浓度的植物橡胶标准样品粉末，放进样品杯5中，然后将样品杯5连接到采样器1上；启动质谱系统开始检测。样品杯5在热裂解管4中自由下落，经过加热器6，接触到支架7时停止，样品被迅速热裂解，所产生的特异性挥发性气体小分子-异戊二烯通过渗透膜后进入质谱系统，得到异戊二烯随时间变化的总离子流图和质谱图，提取异戊二烯的特征离子，得到异戊二烯提取离子流谱图，记录其强度(提取离子流峰面积或者峰高)，根据不同浓度的样品和获得的异戊二烯提取离子流强度绘制出标准曲线。

将被测植物样品先制成样品粉末，然后称取一定重量，在相同条件下和相同方法下获得待测样品的质谱图和异戊二烯提取离子流强度。根据质谱图中裂解产物的质谱峰和异戊二烯的标准谱图比对，可对橡胶成份得到定性结果，根据异戊二烯提取离子流强度和标准曲线的关系则可对橡胶含量进行定量分析。

标准样品也可按照以下方法制备：在植物中加入萃取溶剂进行萃取，萃取液烘干后再加入提取溶剂进行提取，然后加入沉淀剂使橡胶沉淀出来，烘干后即得植物橡胶标准品。用溶剂将植物橡胶标准品溶解稀释后定容，从而得到不同浓度的标准样品。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，其特征在于，包括：

热裂解器，用于使样品中的橡胶聚合物大分子分解，生成含有橡胶类挥发性小分子的气体；所述热裂解器包括热裂解管和进气管，所述进气管用于供载气进入所述热裂解管；所述热裂解器还包括采样器、加热器和用于盛放样品的样品杯，所述采样器与所述热裂解管连通，所述采样器上设置有裂解进口，所述进气管靠近所述裂解进口设置，且所述采样器上设置有密封盖、以封闭所述裂解进口；所述热裂解管内设置有支架、以用于固定所述样品杯，所述样品杯能够进入所述采样器内，并从所述采样器下落至所述热裂解管内，直至下落至所述支架上且所述支架位于所述加热器所对应的热裂解管的范围内；且所述样品杯呈倒锥形结构，沿由上至下的方向，所述支架的支承部的宽度逐渐减小，所述支架与所述样品杯同轴设置；

膜进样系统，用于过滤所述气体，所述膜进样系统包括渗透膜，所述气体中的橡胶类挥发性小分子能够由所述渗透膜的高压侧渗透至所述渗透膜的低压侧；

质谱系统，用于对经过所述渗透膜过滤后的橡胶类挥发性小分子进行分析，所述质谱系统包括检测器和数据处理与显示单元，所述检测器对离子进行检测，并将检测信号传输给所述数据处理与显示单元，所述数据处理与显示单元对检测信号进行处理，得出橡胶类挥发性小分子的质谱图、并将其显示出来；

所述热裂解器、所述膜进样系统和所述质谱系统依次连通；

其中，所述膜进样系统的出口和所述质谱系统的进口之间设置有电磁阀、以实现所述质谱系统的进口的开和关。

2.根据权利要求1所述的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，其特征在于，所述膜进样系统还包括用于抽取未透过所述渗透膜的物质的采样泵，所述采样泵的进口位于所述渗透膜与所述膜进样系统的进口之间、且靠近所述渗透膜设置。

3.根据权利要求1所述的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，其特征在于，所述膜进样系统还包括膜进样主体，所述渗透膜设置在所述膜进样主体内，所述膜进样主体内设置有用于支撑渗透膜的支撑结构，所述支撑结构设置在所述渗透膜靠近所述质谱系统的一端。

4.根据权利要求3所述的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，其特征在于，所述膜进样系统还包括用于使所述渗透膜保持恒温的温控器，所述温控器设置在所述膜进样主体的外侧。

5.根据权利要求1所述的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，其特征在于，所述质谱系统包括质谱真空腔、离子源、质量分析器，所述离子源、所述质量分析器和所述检测器均位于所述质谱真空腔内，所述离子源的电离室与所述膜进样系统的出口相连通，所述离子源、所述质量分析器、所述检测器和所述数据处理与显示单元依次连接。

6.根据权利要求5所述的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，其特征在于，所述质谱系统还包括抽真空的真空组件，所述真空组件与所述质谱真空腔相连通。

7.一种检测方法，其特征在于，基于权利要求1-6任意一项所述的用于检测植物中橡胶含量的快速质谱检测装置，包括步骤：

通过热裂解器将样品中的橡胶聚合物大分子分解、生成含有橡胶类挥发性小分子的气体；

通过膜进样系统的渗透膜将所述气体过滤，使所述气体中的橡胶类挥发性小分子能够由所述渗透膜的高压侧渗透至所述渗透膜的低压侧；

通过质谱系统对经过所述渗透膜过滤后的橡胶类挥发性小分子进行分析。