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【检测故事】橙汁饮料挥发性香料香气组分分析

symmacros

2018/09/19
分析者端木精英队

私聊

食品添加剂

前言
橙汁饮料是一种添加一定量的天然橙汁、香料、甜味和酸味剂等成分制成的饮料。是最常见最受大家欢迎的饮品之一，味道可口，有一定的营养价值。但橙汁饮料的香气成分很复杂，香气化合物的极性相差较大，沸点范围很宽，所涵盖的化合物这类很多。也无法直接进样，需要进行适当的提取后供gc-MS分析。有多种样品处理方式，例如顶空，液液萃取，固相微萃取，固相萃取，同时蒸馏萃取，吸附搅拌子等。鉴于篇幅所限，以及考虑处理的效果和设备的限制，本文采用液液萃取--气相色谱质谱法分析橙味饮料里面香料香气组分；利用Amdis质谱解卷积软件识别拆分共流出色谱峰，得到更纯净的质谱图，更利于下一步质谱检索的工作；并结合保留指数校正使质谱检索结果更为准确。并使用动态范围宽的FID内标法定量。
1试验部分
1.1 仪器与装置
安捷伦6890N/5973I气相色谱-质谱联用仪，带FID检测器，一根毛细管柱通过分流进入MS和FID。
液液萃取分液漏斗
1.2样品
样品：10%橙汁饮料，样品购于某超市。
二氯甲烷为色谱纯。氯化钠为分析纯。香气化合物标准品均来自Sigma-Aldrich等主要试剂公司，少数为原料精制标样。C6-C30正构烷混合标准物来自AccuStandard。
超纯水。
1.3 gc/MS条件

1.3.1 色谱条件:
色谱柱：安捷伦HP-Innowax(60m×0. 25 mm ( i.d.)×0.25μm)毛细管柱
升温程序： 60℃，以3 ℃/min升至250℃，保持28 min；
载气：He, 纯度99.999%以上，流速1.8 mL/min;
进样口温度250℃，分流进样，分流比10:1; 进样量：1μl。
检测器：FID，氢气：30ml/min, 空气：350ml/min, 尾吹：N2，30ml/min, 温度：270℃。
1.3.2质谱条件:
电子轰击（EI）离子源；电子能量70eV；传输线温度250℃；离子源温度230℃；四级杆温度150℃。SCAN扫描范围：29-400。EMV：1530V。
1.4样品处理及分析方法
液液萃取法（LLE）：准确称取约300g10%橙汁饮料样品，加入适当量内标物，加入30g固体氯化钠，用二氯乙烷40mlX4提取后，无水Na2SO4干燥后用微柱浓缩器浓缩到1ml。进样1微升进行gc-MS/FID分析。
在分析样品前，和样品分析完全相同的条件下，用0.05%的C6-C30的正构烷标样注射到gcMS，获得正构烷的保留时间，用于计算保留指数。分析样品后，用软件计算样品各个组分的保留指数，并和标样的保留指数对比来，结合质谱来定性。事先也用同样方法测定标样的保留指数备用。
2 结果与讨论
2.1 10%橙汁饮料液液萃取香料香气总离子色谱图（TIC）
10%橙汁饮料液液萃取香料香气LLE总离子色谱图（TIC）如下：

图 10%橙汁饮料液液萃取香料香气LLE总离子色谱图（TIC）
*********************************************************************

2.2数据处理：
先用Amdis质谱数据解卷积处理质谱数据，减少本底干扰，对共流出峰拆分，提取出大峰下面的峰或隐藏在里面的色谱峰。例如alpha-Copaene和Octanal，alpha-Muurolene 和alpha-Selinene等对为分离合峰的解卷积拆分。同时用Amdis的MSL质谱数据库和工作站的PBM（L）质谱数据库检索，并结合保留指数来鉴定峰。所有保留指数均由标准样品测定。极少数没有保留指数的化合物，参照其它资料和以往的经验，在保证良好匹配度的情况下确认。由于FID的动态线性范围很宽，定量结果稳定，复杂的多挥发性组分一般用气相色谱FID来定量，而不用质谱总离子(TIC)来定量。用FID检测器的结果加校正因子计算香料香气挥发性组分的含量。
计算公式：
Ci =( Ai/As)*Cs*Fi/s
Ci为香气组分浓度（mg/kg）
Ai为香气组分峰面积
As为内标物的峰面积
CS为加入到样品的浓度（mg/kg）
Fi/s为组分i相对内标物的相对校正因子。
2.3 10%橙汁饮料香料香气挥发性成分

表 10%橙汁饮料挥发性香料香气成分表

No	Component Name
1	acetaldehyde	0.500	SPME
2	ethyl acetate	2.500	SPME
3	PINENE, ALPHA-	0.219
4	ETHYL BUTYRATE	2.532
5	CAMPHENE	0.003
6	ALDEHYDE C 6	0.014
7	LIMETOL	0.007
8	CARENE, DELTA-3-	0.044
9	MYRCENE	1.261
10	PHELLANDRENE ALPHA	0.062
11	TERPINENE, ALPHA-	0.025
12	ISOAMYL ALCOHOL	0.017
13	LIMONENE	71.985
14	PHELLANDRENE BETA	0.099
15	MENTHATRIENE, 1,5,8-P-	0.008
16	TERPINENE, GAMMA-	0.050
17	MENTHATRIENE, 1(7),2,8-P-	0.027
18	CYMENE, P-	0.014
19	ACETYL METHYL CARBINOL	0.046
20	TERPINOLENE	0.068
21	ALDEHYDE C 8	0.387
22	NONATRIENE, 4,8-DIMETHYL-1,3E,7-	0.007
23	METHYL BUTENOL-3,2	0.024
24	ALLYL CAPRONATE	0.039
25	ALDEHYDE C 9	0.056
26	DIMETHYLSTYRENE, P-	0.008
27	ALCOHOL C 7	0.012
28	FURFURAL	0.510
29	CUBEBENE, ALPHA-	0.038
30	OCTYL ACETATE, 1-	0.042
31	COPAENE, ALPHA-	0.075
32	ALDEHYDE C10	0.318
33	LINALOOL	1.106
34	ALCOHOL C 8	0.200
35	Menthenol-(1), 2-p-, trans-	0.040
36	Acetaldehyd-3,8-p-menthandiolacetal	0.032
37	FENCHOL	0.039
38	ELEMENE, BETA-	0.054
39	CUBEBENE, BETA-	0.054
40	TERPINENOL, 4-	0.364
41	CARYOPHYLLENE	0.034
42	MYRCENOL	0.039
43	BICYCLO(3.2.1)OCTEN-6-ONE, CIS-4,7-DIMETHYL-3-	0.013
44	CYCLOCITRAL, BETA-	0.019
45	MENTHADIEN-1-OL, E-2,8-P-	0.069
46	TERPINEOL, BETA-TRANS-	0.596
47	MENTHOL	0.014
48	METHYL 3-HYDROXYHEXANOATE	0.004
49	ALLOAROMADENDRENE	0.007
50	ALCOHOL C 9	0.030
51	CITRONELLYL ACETATE	0.013
52	MENTHADIEN-1-OL, Z-2,8-P-	0.024
53	FARNESENE, E-BETA-	0.013
54	ETHYL HYDROXYHEXANOATE-3-	0.095
55	TERPINEOL, BETA-CIS-	0.138
56	MENTHADIEN-4-OL, 1,8-P-	0.035
57	TERPINEOL, ALPHA-	4.301
58	germacrene d	0.008
59	ALDEHYDE C12	0.046
60	VALENCENE	0.255
61	SELINENE, ALPHA-	0.047
62	CARVONE	0.093
63	PIPERITOL, E-	0.024
64	PIPERITENOL, TRANS-ISO-	0.011
65	PIPERITENOL, CIS-ISO-	0.031
66	FARNESENE, 3E,6E-ALPHA-	0.020
67	CADINENE, DELTA	0.121
68	CITRONELLOL	0.069
69	7-epi-.alpha.-selinene	0.019
70	MENTHADIEN-8-OL, 1(7),2-P-	0.017
71	PERILLA ALDEHYDE	0.133
72	MENTHADIEN-2-OL, TRANS-1(7),8-P-	0.015
73	NEROL	0.048
74	PHENYLETHYL ALCOHOL, 1-	0.012
75	CARVEOL L TRANS	0.065
76	CALAMENENE, TRANS-	0.001
77	PIPERITENONE, ISO-	0.019
78	GERANIOL	0.161
79	CYMENOL, 8-P-	0.017
80	MENTHADIEN-9-YL ACETATE, 1,8(10)-P-	0.016
81	CARVEOL L CIS	0.022
82	NERYL BUTYRATE	0.001
83	MENTHADIEN-2-OL, CIS-1(7),8-P-	0.012
84	GERANYL BUTYRATE	0.003
85	PHENYLETHYL ALCOHOL, 2-	0.001
86	PIPERITENONE	0.012
87	MENTHEN-9-OL PARA I	0.001
88	IONONE, BETA-	0.016
89	LINALOOL, 7-HYDROXY-6,7-DIHYDRO-	0.089
90	PYRONE, 3-HYDROXY-2-	0.886
91	MENTHADIEN-9-OL, 1,8(10)-P-	0.086
92	MENTHADIEN-9-OL, 1,8(10)-P- P.2	0.007
93	EUGENOL METHYL ETHER	0.003
94	CAPRYLIC ACID	0.062
95	ELEMOL	0.027
96	MENTHANEDIOL, CIS-1,8-P-	0.110
97	MENTHOL, 8-HYDROXY, NEO-	0.026
98	MENTHENE-1,8-DIOL, TRANS-2-P-	0.023
99	THYMOL	0.019
100	MUUROLOL, T-	0.024
101	DOCOSANE	0.050
102	SINENSAL, 2E,6E-BETA-	0.058
103	MENTHENE-1,2-DIOL-8-P-	0.035
104	GAMMA UNDECALACTONE	0.018
105	MENTHENE-1,2-DIOL-8-P-	0.069
106	MENTHANEDIOL, 2,8-P- P.2	0.020
107	TRICOSANE	0.298
108	SINENSAL, 2E,6E,9E-ALPHA-	0.026
109	TETRACOSANE	0.114
110	CASCARILLIC ACID, CIS-	0.038
111	ABALYN (MAIN PEAK)	0.030
112	ABALYN D-E	0.034
113	ABALYN (MAIN PEAK)	0.036
114	HYDROXYMETHYLFURFURALE, 5-	0.042
115	METHYL LINOLEATE	0.102
116	NOOTKATONE	0.051
117	PENTACOSANE	0.261
118	HEXACOSANE	0.032
119	MYRISTIC ACID	0.031
120	HEPTACOSANE	0.046
121	PENTADECANOIC ACID	0.023
122	PALMITIC ACID	5.170
123	9-Hexadecenoic acid	0.130
124	ABALYN D-E	0.206
125	OLEIC ACID	2.205
126	LINOLIC ACID	2.608
SUM	99.74

从上述结果来看，从10%橙汁饮料里面一共鉴定测定了126个香料香气挥发性组分。主要是甜橙油的组分。柠稀含量很高，另外添加乙醛，乙酸乙酯，丁酸乙酯，脂肪醛，松油醇，等组分。部分组分含量从10%的果汁而来，部分从添加的食用香料香精而来。添加部分的天然油成分为主，附加一些其他香料组成。ABALYN从果汁饮料的乳化剂而来。
2.4 用二氯甲烷萃取对极性组分和非极性组分的提取较好，试剂容易得到。由于需要分析小分子极性组分，极性柱子的分离效果好，峰型好。但二氯甲烷在极性柱子上面和乙醇峰靠近，由于溶剂延迟而无法检查到乙醛，乙酸乙酯等组分，需要用其它方法弥补，例如固相微萃取（SPME）。或者更换萃取溶剂，例如乙醚戊烷。但由于需要浓缩，乙醛，乙酸乙酯等组分还会有所损失的。另外二氯甲烷属于卤素化合物可能会对环境（臭氧层）有影响，根据蒙特利尔国家化学公约，应当减少其使用。