热裂解结合气相色谱嗅闻技术 PYRO-GC-O-MS：识别乳香中热产生的气味物质的新方法

GERSTEL（哲斯泰）

2024/03/13 22:42

这里介绍两位风味研究界的大佬Johannes Niebler 和 Andrea Buettner的研究：热裂解-GC-O-MS测定法：识别乳香中热产生的气味物质的新方法

结合热裂解-气相色谱-质谱（GC-MS）技术与嗅觉检测，形成了一种充满潜力的新型分析手段，旨在探究复杂样品中非挥发性成分中气味活性化合物的形成过程。特别是采用可灵活设置升温程序的热裂解仪，在热裂解过程中先通过热脱附技术去除样品中原有的挥发物，这种方法尤为有效。这一点在乳香（Boswellia sacra Flueck）树脂的研究中得到了验证。该技术能够检测出在天然材料中未曾发现的由热裂解产生的气味活性物质，这些物质通常会被样品中的挥发成分所掩盖。通过溶剂萃取和高真空蒸馏对材料进行分离，可以进一步明确热裂解产物的来源。在120至300°C的温度下进行多次热解吸，随后在500°C下进行热裂解，以便监测样品中化合物的释放与生成情况。这一新方法不仅适用于研究香料材料，对于热处理材料中异味的产生、烟雾味道的研究等相关领域，也提供了高效便捷的分析途径。

亮点

• Py-GC-MS 与嗅觉检测相结合

• 方便、真实地模拟熏香烟雾的产生

• 分析胶树脂基质的热释放动力学

• 研究乳香馏分中气味活性化合物的形成

乳香树胶树脂，由乳香树割取而得，干燥后形成。其中，Boswellia sacra Flueck. 树种，又称乳香树，生长于阿曼与索马里。另外，乳香的同类分泌物，主要源自 Boswellia papyrifera Hochst. 和 B. frereana Birdw.，同样作为乳香在市场流通。这些树种主要分布在红海沿岸地区，而乳香（Boswellia serrata Roxb）则主要在印度某些地区生长，产出独特的印度乳香树脂。品质上，B. sacra 乳香普遍被认为最为上乘。由于其挥发性成分和潜在生物活性物质如乳香酸，乳香吸引了大量研究关注。然而，乳香最为普遍的使用方式—通过在热木炭上加热或其它方式制成的烟雾，却鲜少受到研究。这可能是因为烟雾的分析方法还不够完善，且极其复杂。烟雾实质上是一种高度复杂的气溶胶，由颗粒物、挥发性物质和气体混合而成。虽然已有不同方法对香制品如香棒和锥体燃烧产生的烟雾进行了研究，但在健康相关的分析或纯粹的分析中，很少考虑到气味活性。

PYRO-GC-O-MS

本研究中使用的热裂解-气相色谱-质谱/嗅觉测定的仪器设置

Py-GC-O-MS方法高效且直接，用于探究乳香等材料在热裂解过程中产生的物质。这一方法免除了复杂的后处理步骤，同时减少了在热裂解过程中可能出现的高挥发性或反应性产物的丢失。通过这一技术，可以对条件进行精确控制，确保实验结果的可重复性。另外，通过反复进行热解吸附和/或热解过程，可以在设定的温度下，详细监测特定化合物的释放情况。

图文赏析

乳香树脂中发现的选定化合物的结构和编号

在乳香树脂的不同部分中检测到的化合物的结构和编号。* 标记暂时鉴定的化合物

选择物质从树脂基质中的热解吸色谱图/热解图和热释放，计算为六张GC色谱图中特定物质的总峰面积百分比。样品包括：(4a) 索马里乳香；(4b) 阿曼乳香；(4c) 印度齿叶乳香；(4d) 厄立特里亚乳香。峰数指化合物。

Py-GC-O-MS在样品A的挥发性部分中检测到的气味活性区域

乳香乳香胶组分的热解吸/热烈解色谱图, 在 300°C 和 500°C 下可以观察到多种热解生成的化合物

乳香乳香非挥发性树脂组分的热解吸/热裂解色谱图。在最下面的色谱图中可以看到一些未通过蒸馏完全除去的挥发物。放大的细节显示了 incensole/serratol 5/6 和 24-norursa-3,12-diene 7 的主峰

结论

本研究展示了如何将Py-GC-MS技术与嗅觉检测（Py-GC-O-MS）相结合，以分析乳香树脂热裂解过程中产生的气味剂。我们突出了乳香材料不同区域在热裂解过程中如何形成各类气味活性化合物的现象。例如，当B. sacra乳香被加热至500°C时，会释放出多种气味成分，其中包括一些具有乳香特征香气的物质。此种结合新方法能够深入探究复杂样品基质中化合物的生成、释放及其气味活性。Py-GC-O-MS方法不仅适用于各种香料材料的分析，也可用于热应激材料在工业应用中产生的异味、烟雾味等研究，以及其他相关领域。