再谈香精样品的定量

symmacros

2019/06/25

私聊

气质联用（GCMS）

再谈香精样品的定量

香精样品里面的成分比较复杂，成分种类数目多，可能达数千种。浓度范围很宽。化学性质，结构都各不相同，有非极性，也有极性很强的。有各种酯、醇、醛、酮、酸、醚、萜烯、含氮化合物、含硫化合物等。有的香气香味物质的浓度虽然很低，但它的气味很明显。样品包括日化香精、食品香精等。香精定量也是比较麻烦的事情。怎样才能得到更为准确的定量结果呢？
1. 选择合适的分离柱子
如果想要得到准确的分析定量结果，首先要对香精样品进行比较好的分离，得到良好的峰形，尽量所有成分都能够出来。选择合适的柱子很重要。
选择分析（柱子）条件一般是根据样品的来源、性质、极性、沸点、基质等而定。也可以文献资料和分析要求拟方案。
最常用或最基本的三根主要柱子：非极性（如DB-5, DB-1），极性（如Wax）和中等极性（如DB-17）；要求低流失、MS专用。
非极性柱：使用温度高，沸点高成分出峰快，分析时间短。但PG丙二醇，甘油的峰形很差，前伸；DPG二聚丙二醇容易和其他成分重叠；甲酸，乙酸，丙酸等脂肪酸拖尾比较严重，Furaneol等的峰形也很差。这是个缺点。另外对于某些低分子成分分离也不是很好。日化香精采用非极性柱子多一些。食品香精采用的少。

图1. 丙二醇和丙三醇在弱极性柱子上的峰型

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极性柱：利于沸点较低组分或极性组分较多的样品分析，丙二醇，甘油，二聚丙二醇，有机酸类等的峰形比非极性柱子好。对于一般食品香精比较合适。但高分子量的桂酸酯难出峰，麝香类出峰慢，食品香精辛酸和癸酸甘油酯混合物（ODO）难以出来，出峰时间太久，设置数小时长。

图2. 丙二醇和丙三醇在极性柱子上的峰型

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中极性柱子分离也是不错的，甚至对某些成分比极性和非极性柱子有优势，例如甲醇和乙酸乙酯及乙缩醛能够分离。但一般使用的较少一些，香精分析应用文献也很少。一般很少用于香精分析。
当然可以考虑极性和非极性柱子的双柱定性和分离互补，不过工质量就大了。
柱子规格选择：要得到较好的分离效果，一般采用长一点的柱子，例如50-60米，30米的分离效果要逊色一点。气质一般内径是0.25mm柱子，膜厚一般是0.25um。
柱流量和柱温：考虑分离效果和分离时间，一般选择1-2ml/min。
2. 定量方式
2.1 质谱总离子色谱图面积百分比（TIC%）：比较方便，直接在气质上面得到数据。但质谱总离子色谱图(TIC)稳定性差，线性范围窄。如果含有大量溶剂，溶剂的响应超过线性范围，得到的总量和比例可能更为不准确。
2.2 氢火焰离子化检测器色谱图面积百分比（FID%）：FID的稳定性好、动态线性范围很宽。所以香气香味样品一般最好用气相色谱FID来定量，而不用质谱总离子色谱图(TIC)来定量。
2.3 FID绝对含量百分比（%）或绝对含量值（单位值）：这种定量结果是最准确的一种。但需要引入校正因子引入（得到绝对含量或半定量）。需要测定校正因子，有一定的工作量。每次需要加入内标物，多一道操作步骤。
2.4 选择离子（SIM）定量：对非常痕量的成分，可选用选择离子(SIM)来定量（例如痕量硫化物），或者FPD、NPD等特殊检测器来定量。
2.5 标准曲线测定绝对含量值：离子色谱图比TIC的基质效应小，且信噪比（S/N）高. 所以离子色谱图能给出更稳定的定量数值。但同时要对多个香气香味组分进行定量，每个化合物要选择其定量和特征离子，还要制作定量校正表，很麻烦。另外每个组分的含量不一样，又高有底，每次还不一样，要把所有组分的浓度调整到曲线的范围也是很麻烦的事情。在实际的香精检测，是不现实而难以做到的。
2.6 复配香精进行校正：（略）
定量效果：FID+校正因子 > FID% > TIC%
某一花生香精的部分成分几种定量方法的比较：

序号	产品编号	化合物名称	TIC（%）	FID（%）	内标法ppm	备注
5	10005	三甲基吡嗪	0.136	0.067	506.3
10	10010	乙基麦芽粉	0.333	0.167	1573.8	HPLC: 1499
20	10020	呋喃酮	0.188	0.100	947.8	HPLC: 968
25	10025	香兰素	0.099	0.039	2331.0
…

3. 多异构体成分处理

日化香精里面最常见的溶剂二聚丙醇（DPG）就有五个异构体，食品香精辛酸和癸酸甘油酯混合物（ODO）有多个峰，佳乐麝香（Galaxolide）有两个主要异构体峰及许多异构体小峰和杂质，Iso E Super也是多异构体原料，这些都应该进行加和计算该成分的总量。
4. 未分离合峰的处理
4.1 提取质量离子定量，提取质量离子后，进行手动积分。
4.2 用Amdis自动化质谱图解卷积和鉴定软件进行处理得到合峰拆分后相对比例（面积）来单个组分的含量。
4.3 直接SIM定量。
5. 反应物还原
香精是由多种香原料成分组成的复杂混合物，可能包含溶剂。既然是多种化合物在一起，在存放老化过程，不可避免的会产生某些反应，生产新的物质。这些新物质和原来香精的成分是有关联的，对这些新物质的测定，利用这些信息，就能对原香精的组分更好的还原，使香精剖析更全面准确。
对于香精样品中检测到的成分之间的反应物，例如缩醛，缩酮，酯等。某些组分的氧化，分解等，例如醛的酸，酯的酸和醇等。这些都应该利用化学反应原理和相应的分子量来折算还原回来。