香气香味化合物GCMS分析中的几种样品准备方法简介(六)
----搅拌棒吸附萃取SBSE分析方法
1. 基本原理
搅拌棒吸附萃取Stir Bar Sorptive Extraction(SBSE)是一种无溶剂的同时萃取和富集技术,其萃取原理是利用分析物在样品相和吸附层之间的分配系数,在达到平衡后,完成萃取过程。具有检出限低 (ppt),灵敏度高,操作简便的特点。当搅拌棒(twister)吸附目标物完成后,放入TDU或TD3.5+热脱附进行热脱附,进入CIS冷阱保留,冷阱然后快速升温而把目标物转送到GCMS进行分析。适用于各种微量或痕量样品的前处理。
一般香气香味样品(不含油脂或极少量油脂)样品含不同基质,不同状态,加水或饱和氯化钠水溶液使食品样品成为水溶液,然后放入搅拌棒提取(SBSE)。在溶液中加入NaCl(或饱和氯化钠水溶液代替),来增加离子强度,减少有机化合物的溶解度,有利于更好的提取有机化合物,即盐析作用。但注意,少数情况下,某些成分加盐可能会降低提取效果,需要用实验来验证评估是否需要加盐。
目前主要有两种种类搅拌棒:Twister, PDMS和EG-Silicon (Gerstel)
需要使用仪器设备:
TDU或TD3.5+热脱附装置,MPS多功能进样平台
GCMS气相色谱质谱联用仪
2. 基本操作方法
2.1样品前处理:
2.1.1对于液体样品,可以直接提取或加水稀释。一般取2-15g左右样品(根据风味化合物的含量而定)于20ml顶空瓶,加入20-30%的氯化钠。对于固体,半固体或粉末样品,取0.5-3g左右样品(根据风味化合物的含量而定)于20ml顶空瓶,加水2-10g,加氯化钠30%(以加水量计),或直接加入饱和氯化钠溶液,放入磁力吸附搅拌子。如果需要半定量,加入适量内标物。放入磁力吸附搅拌子,放在电磁搅拌器上面,转速约800-1000rpm,一小时后,用Gerstel专用工具或镊子取出(吸取)Twister,用去离子水冲洗干净,用无味无添加不掉屑纸巾(无尘纸)擦干净,放入TDU2或TD3.5+热脱附管,放入TDU样品托盘,运行序列,进行热脱附。
2.1.2对于含量极少的稀薄液体样品处理----顺序搅拌子提取(Seq-SBSE):
对于含量极少的稀薄液体样品,或要想得到更完整的信息,更灵敏的结果,可以采样顺序搅拌子提取(Seq-SBSE)。取10-15g左右样品(根据风味化合物的含量而定)于20ml顶空瓶。如果需要半定量,加入适量内标物。放入第一个磁力吸附搅拌子,放在电磁搅拌器上面,转速约800-1000rpm,提取一小时后,用Gerstel专用工具或镊子取出(吸取)Twister,用去离子水冲洗干净,用无味无添加不掉屑纸巾(无尘纸)擦干净,放入TDU2热脱附的小管待用。然后加入氯化钠30%的氯化钠,放入第二个磁力吸附搅拌子,放在电磁搅拌器上面,转速约800-1000rpm,提取一小时后,用Gerstel专用工具或镊子取出(吸取)Twister,用去离子水冲洗干净,放入同一个TDU2热脱附的小管,放入TDU样品托盘,运行序列,进行热脱附。
2.1.3 SBSE操作流程示意图:
图1. 单Twister的SBSE操作流程示意图
图2. 顺序SBSE示意图
3 热脱附条件及气相色谱质谱条件:
3.1 热脱附条件
进样口:CIS4-PTV大体积冷进样口,温度-30℃-250℃, 15℃/S;分流比10-20:1(分流比以灵敏度可适当调节)。
TDU或TD3.5+:25-230℃(PDMS搅拌棒),25-220°C(EG-Silicon搅拌棒),50℃/min,不分流,传输线温度:260℃
GC/MS条件
3.2 色谱条件:
根据实验室条件和目标物分析要求而选定
质谱条件:
根据实验室条件和目标物分析要求而选定
4. 搅拌棒吸附萃取SBSE适用范围
搅拌棒吸附萃取SBSE适用范围很广泛,几乎各种香气香味样品都可以使用,例如可以应用于各种基质的样品前处理,例如各种食品饮料,酒类,茶叶,植物,冰淇淋,奶制品,酸奶,菜肴,水,香精,日用消费品,个人护理产品,日化产品等样品种挥发性风味化合物的分析。
5. 搅拌棒吸附萃取SBSE特点
对于样品基质复杂,其香气风味成分测定需要一种简单快速,无溶剂或少许溶剂的提取富集技术。搅拌棒吸附萃取SBSE具有灵敏度,操作简便特点。和一般LLC,SDE,SPE,SAFE等样品提取制备方法相比,搅拌棒吸附萃取(SBSE)是一种无溶剂的用于萃取和浓缩痕量有机物的技术。不需要大量溶剂,样品量少,无需浓缩等步骤。是一种绿色无溶剂化学分析方法。
SBSE具有比SPME,以及SPME Arrow更大的吸附层体积(24-126 μL vs. 0.5 μL vs. 10.2 μL),故其灵敏度比SPPME要高出50-250倍,同理也比SPME Arrow要高几倍。图1为SBSE、SPME Arrow、SPME的理论回收率的示意图,当样品体积为10mL,SBSE的萃取层体积为24 μL,SPME Arrow的萃取层为10.2 μL, SPME的萃取层为0.5μL时,对不同极性(以Log Ko/w指数来表现)的化合物的理论回收率。
图3是茶水的SBSE和SPME比较。明显看出来SBSE的灵敏度要比SPME高。尽管SBSE采用分流进样模式,而SPME采用不分流进样模式,如果SBSE采用不分流模式,那峰会大许多。特别在中后段SBSE明显具有很大优势。茶水中关键香气化合物茉莉内酯,吲哚的峰远远高许多。
图3 茶水的SBSE和SPME比较
6. 搅拌棒吸附萃取SBSE应用案例
6.1应用吸附搅拌磁子分析大红袍茶挥发性香气成分 (SBSE)
图4 应用吸附搅拌磁子分析大红袍茶挥发性香气成分 (SBSE)
6.2 月饼的SBSE分析:
图4月饼的SBSE分析
6.3 酸菜鱼汤
图5 酸菜鱼汤