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粘稠状香原料的气质联用分析研究

点击次数:2006 发布时间:2016-07-15

天然提取的粘稠状香原料由于含有蜡质,所以多数品种在常温下呈半固态或较粘稠的液态,也就是通常我们所说的浸膏,如香茹浸膏、甘草浸膏、桂花浸膏等,这些粘稠状香原料的成分十分复杂,一般由数十种具有挥发性的化合物组成,其中的微小变化也许能使对整体的香味产生较大的改变[1-4]。 
  气质联用(GC-MS)方法作为香精香料分析检测的常用方法,可同时对复杂组分进行定性和定量分析。采用GC-MS的指纹图谱对照法,通过样品和标样的图谱对照可以检验不同批次香精的质量状况[7-8]。 
  1 材料与方法 
  1.1 材料与仪器 
  香原料,由广东中烟公司提供。丙酮,乙酸乙酯、乙二醇、丙二醇、二氯甲烷、正己烷,乙醇,二甲亚砜。6890 N气相色谱/5973N质谱联用仪,CP 224S型电子天平,HY-5回旋振荡器。 
  1.2 前处理条件 
  取1.0 g样品加入1.25 mL溶剂,超声振荡10 min,静置,用0.45 μm膜过滤后,取澄清溶液在GC-MS中进样检测。 
  1.3 GC-MS测试条件 
  色谱条件:色谱柱FFAP石英毛细管柱,进样口温度250 ℃,柱温60 ℃保持4 min,以4℃/min速率升至230 ℃,恒温10 min。后运行230 ℃,保持15 min。载气为氦气,流速1.2 mL/min;分流进样,分流比20∶1,进样量1.0 μL。 
  质谱条件:电子轰击离子源,电离电压70 eV,传输线温度230 ℃,离子源温度230 ℃,检测器在18.00~22.00 min关闭。扫描方式为全扫描。对检测结果使用NIST数据库检索。 
  2 结果与讨论 
  2.1 溶剂选择 
  通过采用乙醇、丙酮、乙酸乙酯、丙二醇、二氯甲烷、正己烷.其溶解后的效果如图1所示。由图1可看出:加入乙醇,超声后溶液呈浅黄色,样品部分溶解,有沉淀;加入丙酮,大部分不溶解,溶液浑浊;加入乙酸乙酯,大部分不溶解,有明显沉淀,上层清液呈黄色;加入丙二醇,超声后为悬浊液,静置后分层,上层略显澄清,下层浑浊;加入二氯甲烷或正己烷,基本不溶解,上下分层,二氯甲烷层或正己烷层基本无色由此可知水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、丙二醇、二氯甲烷和正己烷等七种常规溶剂均无法较好溶解待测香原料。 
  为了更好地说明各种溶剂对浸膏的溶解情况,将溶解将清液用GC-FID检测。由于各种溶剂沸点、极性等性质不同,GC分析中溶剂出峰时间皆不相同。对不同溶剂的溶解在用香原料的溶液进行GC-FID分析,得到在用香原料溶解在不同溶剂的FID图,如图2所示,对比分析谱图,比较不同溶剂对*类香原料的实际萃取效果,筛选效果较好的再进行GC-MS检测。根据GC-FID分析得出,乙醇、二氯甲烷、丙酮、正己烷、乙酸乙酯、丙二醇溶解的样品的谱图没有或只有很少的特征峰,萃取效果皆不佳,其FID图无法真实反映浸膏组成。图3在不同比例的DMSO的溶解实验的效果图。 
  经过大量实验,选择二甲亚砜对样品进行溶解,可以较好的溶解待测样品,得到澄清透明的黄棕色溶液,见图3。所以,终选择低毒性的二甲亚砜(DMSO)对待测样品进行溶解试验。 
  2.2 不同稀释比例的影响 
  取1.0 g待测香原料,分别加入1.00mL、1.25mL、1.50mL二甲亚砜作为溶剂,经超声后发现:当采用1∶1比例时,待测香原料无法*溶解在溶剂中。采用1.00∶1.25与1.00∶2.50时,均可得到澄清透明溶液。把后两种浓度的溶液在GC-MS中进行检测,总离子流图如图2所示。从图4可看出,随着溶剂用量的增加,样品的浓度降低,同样的进样量得到的谱图尽管出峰数相同,但0.40 g/mL样品的峰高低于0.80 g/mL,但从峰形上看,较低浓度的样品损失了细节。 
  2.3 升温速率的优化 
  色谱柱FFAP石英毛细管柱的耐受稳定一般到230 ℃,因此,常规方法一般以10 ℃/min速率升至230 ℃,但在此种条件下,由于香原料中包含的物质太多,过快的升温速率会导致色谱峰无法很好的分离。因此,分别以4 ℃/min、6 ℃/min、8 ℃/min和10 ℃/min的升温速率进行检测,结果见图5。由10℃开始逐步递减升温速率,到4 ℃/min时,物质峰能基本分离,以A组峰与B组峰为例,A组峰的呋喃酮与2-羟基-2-环戊烯-1-酮,B组峰的香草醛与α-1,2二羟基乙基呋喃需要在4℃/min的升温速率下才能分离。为了保证分析时间不会过长,不再减低升温速率,选定升温速率为4℃/min。 
  2.4 不同分流比的影响 
  为平衡香精中小峰物质的检出灵敏度以及进样量大小对溶剂残留的影响,需要调整优化分流比,分别选取分流比为50∶1、30∶1、20∶1、10∶1,进行GC-MS分析。对比不同分流比的TIC图如图6,分流比为50∶1与30∶1时,由于进入色谱柱内的样品量太少,谱图中的物质峰太小。 
  2.5 检测器关闭时间的确定 
  由于二甲亚砜的沸点较高,溶剂的出峰时间靠后,难以通过常规的手段(如溶剂延时等)来减少溶剂对灯丝的损伤,以及对测试谱图的影响。需要采用分时段关闭与开启检测器的方法来克服这一问题。把纯溶剂二甲亚砜直接进样,分流比50∶1,出峰时间为16.80~20.20 min。由于对待测样品进行分析时所采用的分流比为20∶1,溶剂峰的峰宽会随着溶剂进样量的加大而展开,并且推迟出峰,因此检测器的关闭时间设定为17.50~22.00 min。 
  2.6 香气成分分析 
  GC-MS分析得到的总离子流图见图3。通过对各色谱峰进行计算机谱库检索,鉴定的化合物。鉴定出匹配度≥80的风味物质成分33个,其中烃类6种,酮类9种,醇类8种,酯类7种,醛类5种及杂环类3种。进行不同批次香原料的质量检验时,采用GC-MS指纹图谱对照法,通过对比新样品和标样的之间香气物质的色谱峰数量与相对含量,达到香原料质量控制的目的。 
  3 结论 
  通过详细研究不同溶剂对待测粘稠膏状香原料的溶解性能,确定佳溶剂为二甲亚砜,适稀释比为1.00∶1.25,通过对分析条件的优化得到的佳分离条件为:色谱升温速率为4 ℃/min,分流比为20∶1,检测器的关闭时间设定为17.50~22.00 min。建立了一种针对粘稠香原料直接检测的方法,该方法具有操作快速、方便、简单等优点,可作为企业进行大批量香原料质量监控方法。 

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