顶空分析法范文

顶空分析法范文（精选7篇）

顶空分析法 第1篇

关键词：静态顶空,气质联用,烤烟,香味物质

烟叶中香味物质是决定烟叶品质的重要因素,直接影响卷烟产品的香气。为了弄清楚烟叶香味物质的组成、形成机理、各种香味物质的赋香作用等,全世界烟叶科技工作者做了大量的研究[1,2,3,4,5]。目前对烟叶中香味物质主要采用气相色谱-质谱联用法进行分析,从烟叶中提取香味物质的方法主要有水蒸气蒸馏法[6]、溶剂萃取法[7]、同时蒸馏萃取法[8]、固相微萃取[9]和超临界萃取[10]等。上述分析方法操作步骤较繁琐,提取时间长。

顶空分析法是将样品置于顶空瓶中,对样品进行加热后,样品中的挥发和半挥发性物质在固(液)相与气相中达到热平衡,然后抽取一定量的顶空气体进行定性定量分析的方法。顶空分析法分为动态顶空分析法[9]和静态顶空分析法[11]。动态顶空分析法是利用高聚物对香气物质进行吸附浓缩,然后加热或用溶剂洗脱再进行分析;静态顶空分析法则是直接吸取样品上方气体进行分析,操作简单,条件温和,能杜绝溶剂带来的污染。烟叶顶空香气成分与其评吸质量相关性较高,因此探索静态顶空-气质联用测定烟叶香味物质的方法具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Agilent G1888A自动顶空进样器,Agilent 7890A-5975C气质联用仪,色谱纯二氯甲烷,购自国药集团化学试剂有限公司,香味物质标准品及内标苯乙酸乙酯均购自Sigma-Aldrich公司或百灵威化学试剂有限公司。

1.2 实验方法

取湖北恩施等级为C3F的云烟87烟叶,去除主脉后切丝,然后取一定量置于20 m L顶空瓶中,加热平衡一段时间后取1 m L顶空气体注入气质联用仪进样口进行分析。有标样化合物采用NIST08谱库检索结合保留时间比对定性,内标法定量;无标样化合物采用NIST08谱库检索定性,相对响应因子法定量。

1.3 检测条件优化

分别对顶空进样条件,如加热温度、加热时间、顶空瓶加样量等进行了优化,并对气质联用仪气相和质谱的检测参数进行了优化,以达到最佳的检测条件。

1.4 标样的回归方程及方法的回收率及重复性

回归方程:将各标样化合物分别取准确量,配制成6个不同浓度的标样混合物的二氯甲烷溶液,并分别加入准确量的苯乙酸乙酯作内标(IS),通过顶空瓶加热后去取1 m L顶空气体进行气相色谱-质谱分析。根据各标样成分和内标的色谱峰面积及相应的质量,用质谱数据分析软件求得各个化合物内标法标准曲线的线性回归方程及其相关系数。

回收率及重复性:测定回收率时,准确移取2.0μL混合标样,加入装有定量烟丝的顶空瓶中,采用最优检测方法测定其中香味物质含量,计算有标样化合物的回收率。同一样品平行测定6次验证重复性。

2 结果与讨论

静态顶空加热平衡过程,其实是烟丝中香味物质被释放和被吸附的热平衡过程,顶空瓶中样品量大小、加热温度和平衡时间显著影响释放和吸附速率。

2.1 顶空加热温度优化结果

加热温度显著影响烟丝中香味物质的挥发速率,温度越高,吸附和解吸的速率就越快,香味物质在烟丝和顶空气体中达到平衡时间就越短,在优化加热温度时,固定加样量为0.2 g,平衡时间60 min,分别设定加热温度为40℃,60℃,80℃,100℃,120℃,随着平衡温度从40℃升至100℃,质谱检测出的谱峰数量和丰度均明显增加,但当烟丝在120℃加热后,其颜色明显变得焦黄,表明内部物质已开展转化,所得结果不能真实反映烟叶本身香气物质的成分及含量,因此最佳的平衡温度设定为100℃。

2.2 顶空加热时间优化结果

取0.2 g烟丝样品于顶空瓶中,加热温度设定为100℃,分别设定加热时间为30 min,45 min,60 min,75 min,90 min,评价顶空加热时间的影响,结果表明:当加热时间从30 min延长至60 min时,质谱检测出的谱峰数量和丰度均明显增加,但加热时间超过60 min以后,谱峰数量不再增加,丰度增加也不明显,因此最佳平衡时间设定为60 min。

2.3 顶空瓶加样量优化结果

分别取0.2 g,0.4 g,0.6g,0.8 g,1.0 g烟丝样品于顶空瓶中,100℃加热平衡60 min,取1 m L顶空气体进行分析,结果表明,加样量从0.2 g增加至0.4 g时,谱峰面积均明显增加,表明样品量增多会增加顶空气体中待测化合物的浓度;但样品加样量从0.4 g增加至1.0 g时,待测化合物的峰面积无显著性变化,表明加样量不再影响顶空成分中待测化合物的含量,因此最佳加样量为0.4 g。

2.4 气质联用测定参数优化结果

为使各待测香味物质在色谱柱中较好分离且得到较高的丰度,对气相色谱仪及质谱仪检测参数进行了一系列优化,最佳条件为:采用HP5-MS低流失毛细管色谱柱,载气He,流速1 m L/min,分流比1∶1。柱箱升温程序为:初始温度40℃保持1 min,之后以4℃/min升温至200℃保持5 min,溶剂延迟为2 min。传输线温度200℃,质谱ESI电离电压70 e V,离子源230℃,四级杆150℃,质谱采用全扫描模式,扫描质量数范围33~350 amu。

2.5 方法准确性

在最优检测条件下,共从烟丝中检出33种重要香味物质,分别为乙酸,3-甲基-1-丁醛,2-甲基丁醛(异戊醛),羟丙酮,1-戊烯-3-醇,2,3-戊二酮,2-乙基呋喃,2-乙基呋喃,3-羟基-2-丁酮,己醛,面包酮,糠醛,糠醇,2-乙酰基呋喃,2-乙酰基呋喃,苯甲醛,5-甲基糠醇,6-甲基-5-庚烯-2-酮,苯乙醛,2-乙酰基吡咯,藏红花醛,新植二烯,苯甲醇,苯乙醇,5-甲基糠醛,氧代异氟尔酮,β-大马酮,β-二氢大马酮,香叶基丙酮,金合欢基丙酮、茄酮、巨豆三烯酮、降茄二酮。

图1和图2分别为25种有标样香味物质的混合溶液及烟丝样品的总离子流图,可见在最优检测条件下,有标样的香味物质分离度好,且丰度较大,实际烟丝样品总离子流图各谱峰(有标样物质)保留时间与标样保留时间一致,通过NIST 08谱库检索比对,各化合物谱库检索匹配度得分均在99以上,表明定性可靠。部分化合物如茄酮、巨豆三烯酮等没有标准品,采用谱库检索定性,设定其与内标苯乙酸乙酯的相对响应因子为1进行定量。

图1 标样混合物的总粒子流图Fig.1 The total ion current chromatograms of standards mixtures

图2 烟丝样品的总粒子流图Fig.2 The total ion current chromatograms of tobacco sapple

表1为有标样化合物的内标法定量标准曲线、线性相关系数等,各标准曲线线性相关系数均大于0.99,且线性范围较大,适合于对烟叶中香味物质不同含量的准确定量。回收率实验表明,除了2-乙酰基呋喃、氧代异佛尔酮、β-大马酮三种物质回收率小于80%外,其余香味物质的回收率介于81.44%~105.77%之间,满足定量要求。同一样品平行测定6次计算RSD结果表明,方法重现性好。

由于顶空香气与烤烟评吸质量的相关性大,因此探索静态顶空-气质联用法测定烤烟香味物质具有较大意义,对比同时蒸馏萃取-气质联用法、超临界流体萃取-气质联用法等具有不需要溶剂,操作步骤少,检测快速准确等优势。

3 结论

通过对试验条件进行优化,建立了一种快速有效,可准确测定烤烟中多种香味物质的静态顶空-气质联用方法,可用于烤烟重要香味物质的定量检测。

顶空分析法 第2篇

多环芳烃不易溶于水, 极易附着在固体颗粒上, 所以一般来说, 大气、土壤中的大多数多环芳烃处于吸附态[6]。在土壤中, 多环芳烃将发生一系列的物理、化学和生物行为, 其中一部分污染物降解或转化为无害物质;一部分通过挥发等途径进入其它相中;还有一部分会长期存在于土壤环境中, 进而对环境产生长期和深远的影响。

目前土壤样品萃取技术主要有:索氏萃取[7], 超声萃取[8,9], 微波辅助萃取[10,11,12], 加速溶剂萃取[13,14,15,16], 超临界流体萃取[17]。其中索氏萃取最为经典, 成为其它萃取方法的参照萃取方法。土壤样品中有机物提取最经典的方法是使用索氏萃取器进行溶剂连续抽取法, 但是萃取时间长, 溶剂的使用量大。其它方法在萃取时间和溶剂使用量上有所改进, 但是存在着各自的缺点:超声萃取易使稳定性较差的有机物分解 (如菲) ;微波辅助萃取时弱极性或非极性有机物在萃取时所用的非极性萃取剂对微波能利用率不高;加速溶剂萃取所用设备价格昂贵;超临界萃取是近年来发展很快的一种样品制备技术。超临界流体的性质介于气体与液体之间, 既有液体的高密度又有提起的高扩散性, 能够渗透到固体内部溶解被测组分, 但是对高沸点化合物的萃取效果差等等。

固相微萃取 (Solid-Phase Microextraction, SPME) 技术是由加拿大Waterloo大学的Pawliszyn等[18]人于1989年提出来的 (Smedes and Boer, 1997;Arthur and Pawliszyn, 1990;Potter and pawliszyn, 1992) 。它是以固相萃取为基础发展起来的新方法。它最突出的优点就是集萃取、浓缩、进样为一体[19], 不需要溶剂。属于非溶剂型选择性萃取法。

目前, 运用顶空固相微萃取-气相色谱质谱法 (HS-SPME-GC-MS) 测定大气、水中PAHs的文献较多, 而关于土壤中PAHs测定的文献较少。本实验采取顶空固相微萃取-气相色谱质谱法 (HS-SPME-GC-MS) 对土壤中的16种多环芳烃进行了分析, 取得较理想的检测结果。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪, GCMS-QP2010Ultra (日本岛津公司) ;毛细管色谱柱, Rtx-5MS, 30m×0.25mm (i.d.) ×0.25μm (日本岛津公司) ;固相微萃取装置, 包括SPME手柄及100μm PAMS萃取头 (均为美国Supelco公司) ;顶空进样器, DANI HSS86.50。

16种PAH标准 (Accu Standard, Inc) :苊 (Acenaphthene, 200.8μg/m L) , 二氢苊 (Acenaphthylene, 199.8μg/m L) , 蒽 (Anthracene, 199.6μg/m L) , 1, 2-苯并蒽 (1, 2-Benzanthrancene, 198.2μg/m L) , 苯并[a]芘 (Benzo (a) pyrene, 199.6μg/m L) , 苯并[b]荧蒽 (Benzo (b) fluoranthen, 199.0μg/m L) , 苯并[g, h, i]芘 (Benzo (g, h, i) perylene, 198.0μg/m L) , 苯并[k]蒽 (Benzo (k) fluoranthene, 200.1μg/m L) , 屈 (Chrysene, 199.0μg/m L) , 二苯蒽 (Dibenz (a, h) anthracene, 198.6μg/m L) , 荧蒽 (Fluoranthene, 200.4μg/m L) , 芴 (Fluorene, 199.6μg/m L) , 茚 (1, 2, 3-cd) 芘 (Indeno (1, 2, 3-cd) pyrene, 199.4μg/m L) , 萘 (Nahpthalene, 198.2μg/m L) , 菲 (Phenanthrene, 199.0μg/m L) , 芘 (Pyrene, 201.4μg/m L) , 溶剂为50%甲醇和50%二氯甲烷;实验室用水为去有机质的二次蒸馏水;甲醇 (色谱纯) ;二氯甲烷 (色谱纯) 。

1.2 GC-MS条件

1.2.1 气相色谱条件

载气:高纯He, 纯度大于99.999%。

进样口温度:250℃;进样模式:不分流。

进样量:1μL, 柱流量:1.01ml/min。

柱温:70℃ (2min) →10℃/min→320℃ (5.5min) 。

1.2.2 质谱条件

电子轰击 (EI) 离子源;电子能量70e V。

扫描模式:选择离子 (SIM) 模式;质量扫描范围m/z:50~650。

离子源温度:230℃;接口温度:280℃;溶剂延迟时间:6.00min。

1.3 标准样品准备

将采集的土壤样品经自然风干后, 除去土样中石子和动植物残体等异物, 用研钵研磨, 过20目筛混匀后, 置烘箱内150℃烘8h, 以除去水分及其他挥发性有机物, 再用研钵研磨后过100目筛, 混匀后置干燥器中备用。取30m L顶空瓶若干只, 各加入10g上述处理过的土样, 加入6m L二次蒸馏水, 盖紧瓶盖, 加适量标准溶液, 于混匀器上混匀。置顶空进样器中平衡30min, 然后进行分析。

1.4 实际样品测试

称取待测土样10g, 置于30m L顶空瓶中, 加入6m L二次蒸馏水, 盖紧瓶盖, 按标准试样测试条件进行分析。

2 结果与讨论

2.1 固相微萃取条件的优化

2.1.1 萃取温度对测定结果的影响

对于顶空固相微萃取处理过程来说, 温度在分析中起着重要的影响作用[7], 一方面, 随着温度的升高, 亨利常数和扩散系数增大;另一方面, 组分在萃取相上的分配系数却随着温度的升高而降低。扩散系数的增大可以加快分析物的传质速度, 亨利常数的增大可以提高分析物在样品顶空的浓度, 从而降低萃取达到平衡的时间;萃取相分配系数的降低会导致平衡时被萃取组分的量减少, 从而降低了萃取效率。不仅如此, 长时间处于过高的温度下, 会降低涂层的使用寿命。因此要综合考虑萃取温度对HS-SPME的影响。分别在30、40、50、60、70、80℃进行试验, 萃取时间30min, 从图1中可以看出在30℃~80℃, 萘随着温度上升峰面积呈下降趋势, 芴、菲及荧蒽等随温度上升萃取量增加, 综合考虑选取60℃为最佳萃取温度。

2.1.2 萃取时间对测定结果的影响

图2为不同萃取时间段中16中PAHs被萃取的效率, 可见随着萃取时间的延长, 16种PAHs被萃取的效率均呈逐渐上升趋势, 但时间越长萃取量增加越慢。在分析的30min内大多数PAHs均未达到萃取平衡, 依据SPME的非平衡理论, 并且考虑实际分析中GC-MS分析时间为28min, 本文选择30min作为萃取时间。

2.1.3 加水量对测定结果的影响

对土壤样品进行HS-SPME-GC-MS分析, 需要在土壤样品中加入一定量的水分, 利于有机物从土壤中脱附出来[20], 在加入相同标准溶液的情况下, 分别加入30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% (水体积/土样重) 的二次蒸馏水。结果如图3所示, 加水量在30%~60%时, 被分析组分的峰面积均随着加水量的增大而增大。当加水量达到60%时, 峰面积达到最大, 加水量超过60%, 峰面积开始降低。因此本实验选择60%的加水量。

通过以上对HS-SPME萃取条件的实验, 得到的优化萃取条件是:萃取温度60℃, 萃取时间30min, 加水量60% (V/m) 。

2.2 方法的检出限、线性范围、相关系数、准确度试验

在优化的萃取条件下, 测定16种多环芳烃化合物的线性范围与线性相关系数、检出限 (S/N=3) 和回收率, 从表1中可以看出该方法的重现性好RSD<5.05%, 现行范围0.05~100μg/kg, 回收率在82.8%~101.6%之间。

2.3 实际样品检测

将建立的方法应用于样品1 (哈尔滨) 、样品2 (长春) 、样品3 (西安) 、样品4 (合肥) 土壤样品中多环芳烃含量和回收率的测试, 结果见表2。

3 结语

顶空分析法 第3篇

目前,针对海藻气味的研究报道多局限在海带(Laminaria japonica)、紫菜(Porphyra)及螺旋藻(Spirulina)等的气味成分和腥味物质定性研究,而包括龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)在内的其他藻种的相关报道很少见到。龙须菜是红藻门,真红藻纲,杉藻目,江蓠科,江蓠属的大型海藻,是国际上重要的经济养殖海藻。龙须菜具有浓郁的芳香气味,不仅营养丰富,同时也是一种理想的保健食品原料,具有抗氧化、降血糖、降血脂、抗肿瘤等功能活性[3,4]。龙须菜的食用和药用历史悠久,但受藻体腥味等原因的影响,其应用受到限制。如何消除不良风味的影响,开发出深受消费者喜爱的食品、添加剂和保健品,是今后值得深入研究的内容,将对有效利用龙须菜海藻资源、深入开发龙须菜风味食品和保健品、促进海洋经济发展具有重要意义。

顶空固相微萃取(headspace solid phase micro-extraction,HS-SPME)技术是提取食品中挥发性和半挥发性成分的首选方法。这种方法能够克服传统方法的许多缺点,具有安全、经济、灵敏度高、选择性好等优点,且样品需用量少,操作简单,方便快捷,无需有机溶剂,被广泛应用于挥发性成分分析的研究中[2,5,6,7,8]。该研究以龙须菜为研究对象,采用顶空固相微萃取技术联合气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析方法,对龙须菜的挥发性气味成分进行萃取条件优化及成分鉴定分析,以期为龙须菜风味产品的开发应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 原料与设备

龙须菜(干品),购自广州市周边水产市场。

GCMS-QP 2010 Plus气相色谱-质谱联用仪(日本SHI-MADZU公司);65μm PDMS/DVB、75μm CAR/PDMS、100μm PDMS、50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头(美国SUPELCO公司);CNW CD-5MS毛细管柱(上海安谱科学仪器有限公司);15 m L顶空萃取瓶(上海安谱科学仪器有限公司);T25型均质机(德国IKA公司);Milli-Q超纯水系统(美国MILLIPORE公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 原料预处理

将龙须菜干品剔除杂质,用超纯水冲洗干净,然后用滤纸吸干表面水分,剪碎。准确称取1.0g藻体置于50 m L离心管,加入超纯水浸泡4 h至藻体变软,经均质机搅拌混匀后转入15 m L顶空萃取瓶中,密封待测。

1.2.2 顶空固相微萃取

将待测样品置于相应萃取温度下,在磁力搅拌条件下平衡20 min,然后插入已老化的萃取头,在指定温度下萃取一段时间,最后在气相色谱进样口250℃条件下解吸10 min后进行化合物分离与分析。实验中采用单因素实验法依次对萃取头种类、萃取温度和萃取时间等条件进行优化,通过评估萃取能力大小(峰面积)和萃取物质的数量选择最优工艺。其中,萃取头的选择方法为分别选用65μm PDMS/DVB、75μm CAR/PDMS、100μm PDMS和50/30μm DVB/CAR/PDMS 4种萃取头,在60℃萃取20 min后比较萃取结果进行选择;萃取温度的优化方法为采用最优萃取头分别在50℃、60℃和70℃3个温度下萃取20 min后比较萃取结果进行选择;萃取时间的优化方法为采用最优萃取头在最优萃取温度下分别萃取20min、30 min和40 min后比较萃取结果进行选择。

1.2.3 气相色谱与质谱条件

参照文献[9]的方法。

1.2.4 数据处理

龙须菜中挥发性成分的定性分析主要以NIST谱库检索为主,同时参考相关文献对机检结果进行核对和确认,仅报道相似度大于80%的物质。半定量分析按峰面积归一化法计算各成分的相对百分含量。采用SPSS20.0软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 顶空固相微萃取的萃取条件优化

2.1.1 萃取头的选择

萃取头的选择对挥发性化合物的分析结果影响很大。影响萃取头萃取效果的主要因素是涂层的性质以及表面积大小。具有极性涂层的萃取头可以有效萃取极性化合物,相反,非极性涂层可有效萃取非极性化合物。在众多涂层中,PDMS(聚二甲基硅氧烷)对非极性化合物萃取效果较好,而Carboxen(碳分子筛)和DVB(聚二乙烯基苯)涂层适用于极性化合物的萃取。PDMS与CAR或者DVB等结合的复合涂层,不但可以同时吸附极性与非极性物质,且增大了吸附面积,提高了萃取能力[10]。

4种不同手动萃取头在相同条件下对龙须菜挥发性风味物质的萃取结果见表1。对比后发现,无论是总峰面积还是萃取所得化合物的数量,都是65μm PDMS/DVB萃取头的最高,这说明65μm PDMS/DVB萃取头对龙须菜中挥发性成分的萃取效果最好,故选取65μm PDMS/DVB萃取头作为该次实验的最佳萃取头。

注:同列不同字母表示存在显著差异,P<0.05;结果表示平均值±相对标准偏差;后表同此。Note:Values with different letters in the same column were significantly different according to the Duncan test at P<0.05.The values are shown as ±RSD;the same case in the following tables.

2.1.2 萃取温度的选择

不同温度下对龙须菜挥发性成分的萃取结果见表2。结果显示,60℃条件下的萃取总峰面积最大,且得到的化合物数量最多,说明龙须菜的挥发性成分的最适萃取温度为60℃。温度高于或低于60℃时的萃取效果均没有60℃时的好,这是因为温度对萃取效果有双重影响,温度较低时,龙须菜中的挥发性成分挥发速度较慢,且部分成分未完全挥发,因此短时间内萃取效果不佳;温度过高时,虽然可以缩短萃取时间,但会导致挥发性成分的脱附,吸附量减小,影响萃取效果[11]。因此,该次实验选择60℃作为最佳萃取温度。

2.1.3 萃取时间的选择

萃取不同时间对龙须菜挥发性成分萃取效果的影响情况见表3。结果显示,萃取30 min和萃取40 min的龙须菜挥发性成分的总峰面积接近,差异不大,说明此时龙须菜中挥发性成分的吸附与解吸已达到动态平衡。虽然萃取40 min的总峰面积略高于萃取30 min的,但萃取30 min的化合物数量却多于萃取40 min的。这可能是被吸附的龙须菜中的挥发性成分随着萃取时间延长发生解吸所导致,也可能是高温致使其热敏性物质发生降解而产生的[12]。因此该次实验将龙须菜挥发性成分的最佳萃取时间控制在30 min。

综上,通过上述实验得到优选SPME最佳萃取工艺条件为选用65μm PDMS/DVB萃取头,将龙须菜在60℃下萃取30 min。

2.2 龙须菜挥发性成分分析

根据上述优化工艺条件对龙须菜中挥发性成分进行萃取,经GC-MS分析后得到总离子流色谱图(图1)。龙须菜的挥发性成分出峰时间集中在18 min前,尤以8~15 min内出峰数量最多。经鉴定,共得到龙须菜挥发性成分87种(表4),包括醛类、酮类、羧酸类、烃类、醇类、酯类以及少量含硫、含碘等其他化合物。其中,醛类化合物有28种,种类最多且相对百分含量最高(75.62%),包括饱和醛类以及一些烯醛类;其次是酮类化合物,共14种,相对百分含量为10.49%;此外还有烃类化合物17种、醇类化合物10种、羧酸类化合物5种、酯类化合物5种、其他化合物8种,各自相应的相对百分含量分别为5.17%、1.65%、5.41%、0.49%和0.74%。总体上,羰基类化合物和烃类化合物构成了龙须菜挥发性物质的主体成分,与坛紫菜(Porphyra haitanensis)[13]、硅藻[14]等气味成分的组成相似,但与螺旋藻(Spirulina)[15]及其他水产品[6,16,17,18,19]的气味成分构成有所不同。

2.2.1 醛类化合物

醛类化合物主要来自脂肪氧化,因阈值较低、对食品的风味贡献较大而构成食品的特征风味[18]。该实验中测得龙须菜的挥发性成分中醛类化合物有饱和醛类和烯醛类,共28种,相对百分含量占总峰面积的75.62%。其中在龙须菜的87种挥发性物质中,相对百分含量排名前十的只有1种是酮类,其余全部为醛类,且这9种醛类化合物的相对百分含量占总峰面积的68.87%,可见醛类化合物对龙须菜的风味有着极为重要的影响。

研究显示,低级饱和脂肪醛(3~4个碳原子的醛)一般具有强烈的刺激性气味,随着碳链的延长其刺激性气味逐渐减弱,如5~9个碳原子的醛具有清香、油香、脂香气味,10~12个碳原子的醛则具有橘子皮似的气味,而C13以上的长链醛类物质阈值较高,对食品的气味贡献较低;但不饱和醛大多有愉快的香气,研究发现,醛类特别是烯醛和二烯醛,是鸡肉脂肪烤制后产生的特征香味物质[20]。该次实验从干制龙须菜中检出多种不饱和醛类物质,其对龙须菜特征香气的形成有着重要影响。

龙须菜挥发性物质中相对百分含量最高的醛类化合物是己醛,占总峰面积的19.99%,是龙须菜中主要的风味物质。己醛由脂肪氧化产生[21],具有刺激性辛辣味,阈值极低(4.50μg·kg-1),普遍存在于水产品中,是水产品腥味形成的主要物质,因此也是龙须菜腥味形成的主要贡献者[22]。2-庚烯醛的相对百分含量为11.25%,具有刺激性辛辣味和青草味。辛醛、壬醛是油酸氧化的产物,辛醛具有脂肪和水果香气,壬醛具有脂肪和柑橘样的风味。反-2-辛烯醛具有青叶香气。反-2-癸烯醛是聚不饱和脂肪酸氧化的主要产物之一,具有青草香和松香味[23]。反-2-壬烯醛具有啤酒老化的典型味道———纸板味,阈值极低(0.08μg·kg-1),在啤酒酿造业中备受关注,同时也是黄瓜风味的主要贡献者。庚醛具有鱼腥味。26-壬二烯醛是黄瓜香气的重要贡献者。24-癸二烯醛是聚不饱和脂肪酸氧化的产物,具有油炸味。这些醛类化合物不仅相对百分含量较高,且阈值较低,混合在一起共同对龙须菜的特征风味起着重要贡献[24]。

2.2.2 酮类化合物

酮类化合物也是脂肪氧化的主要产物之一[19],同时也是风味化合物中重要的羰基成分,多数酮类化合物具有清香气味。1-辛烯-3-酮是龙须菜挥发性物质中相对百分含量最高的酮类化合物,具有浓郁的奶油味和蘑菇香味,同时带点鱼和蔬菜的味道[25];其次是23-辛二酮,具有奶油香、油脂香以及较浓的果甜香味。从龙须菜中检出的这2种物质相对百分含量均较高(分别为6.23%和3.15%),因其阈值较低(1-辛烯-3-酮感观阈值为0.005μg·kg-1),对龙须菜风味的形成具有重要作用。

2.2.3 酸类化合物及其衍生物

此次龙须菜中检出的酸类化合物及酯类化合物种类较少,只有5种羧酸和5种酯类物质,但棕榈酸、油酸和硬脂酸3种物质的相对百分含量较高,对龙须菜干品的风味有一定的影响。其中棕榈酸具有酸奶香味[26],油酸与硬脂酸混合在一起具有油脂气味。

2.2.4 烃类化合物

烃类化合物广泛存在于水产品中,大多具有较高的阈值(甲苯阈值为1 550μg·kg-1),对食品整体气味贡献较小。张丽君等[15]研究发现螺旋藻的挥发性成分中烃类化合物含量最高,但与之不同的是龙须菜挥发性物质中烃类化合物的相对百分含量较低,仅为5.17%,总体上对龙须菜的整体风味影响不大。值得注意的是不饱和烃类和含支链的饱和烃类化合物种类较多。烯、炔类不饱和烃类化合物很容易被氧化,是生成酮、醛等重要风味物质的前体物质;而含支链的烷烃拥有一定的香气特征[19]。因此,这两种烃类化合物对龙须菜的特征风味也具有重要的贡献。

2.2.5 醇类化合物

一般来说,醇类化合物的阈值较醛酮类化合物高,对食品风味的贡献较小,除非以高浓度或不饱和形式存在[18]。该次测得龙须菜中的醇类化合物相对百分含量均较低,仅有1.65%,对龙须菜的风味贡献不大。

2.2.6 其他化合物

此次龙须菜的挥发性物质中被检出含有微量的含碘烷烃和含硫化合物。研究发现,大多藻类化合物中都有含卤素化合物,只是不同藻类中卤素种类不尽相同。但这些物质大多具有令人不快的刺激性气味,且阈值较低,因此会对龙须菜的风味造成不良影响[18]。另外,还检出3种含硅化合物,有报道指出,环状硅氧烷一般为柱流失成分,并非龙须菜自身成分[27]。

3 结论

该研究采用顶空固相微萃取(HS-SPME)技术对龙须菜干品的挥发性成分进行了萃取,以气相色谱-质谱联用仪分析结果———色谱峰面积和有效色谱峰个数为萃取能力大小的判定依据对萃取条件进行了优化,最终得到最佳萃取条件为采用65μm PDMS/DVB萃取头,在60℃下萃取30min。经鉴定,龙须菜中共检测出87种挥发性成分,包括醛类、酮类、烃类、醇类、酸类、酯类以及其他物质,其中醛类化合物种类最多且相对百分含量也最高,对龙须菜的特征气味影响较大。就单一化合物而言,己醛、2-庚烯醛、辛醛、反-2-辛烯醛、1-辛烯-3-酮、反-2-癸烯醛、壬醛、反-2-壬烯醛、庚醛、26-壬二烯醛、23-辛二酮等化合物的相对百分含量比较高,对龙须菜的风味影响较重。总体上,醛、酮等羰基类化合物和烃类化合物是构成龙须菜风味物质的主体成分,既是龙须菜腥味形成的主要物质,也是龙须菜独特风味的主要贡献者,对龙须菜在加工应用中的影响很大。

摘要：采用顶空固相微萃取技术(HS-SPME)对干龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)中挥发性成分的萃取条件进行了优化,并结合气相色谱-质谱法(GC-MS)进行了成分鉴定分析。结果表明,顶空固相微萃取的最佳萃取条件为利用65μm PDMS/DVB萃取头在60℃萃取30 min;经GC-MS分离和鉴定,共检测出87种挥发性成分,其中醛类化合物28种,相对百分含量为75.62%,酮类化合物14种,相对百分含量为10.49%,另有烃类17种,醇类10种,羧酸类5种,酯类5种,其他含硫、含碘及杂环化合物8种,其相对百分含量分别为5.17%、1.65%、5.41%、0.49%和0.74%;相对百分含量较高的物质主要有己醛(19.99%)、2-庚烯醛(11.25%)、辛醛(7.95%)、反-2-辛烯醛(6.95%)、1-辛烯-3-酮(6.23%)、反-2-癸烯醛(6.01%)、壬醛(4.43%)、反-2-壬烯醛(4.37%)、庚醛(4.11%)、26-壬二烯醛(3.79%)、23-辛二酮(3.15%)等。总体上看,醛、酮等羰基类化合物和烃类化合物对龙须菜的风味贡献比较大。

顶空进样法测定更昔洛韦的残留溶剂 第4篇

1 仪器与试药

Agilent 6890N气相色谱仪、安捷伦7694E顶空自动进样装置(配有Agilent操作控制及积分软件);Mettler Toledo AG285电子天平;乙醇、乙酸乙酯和二甲基亚砜(DMSO)和DMF均为分析纯;更昔洛韦原料样品由湖北保乐制药有限公司提供。

2. 方法与结果

2.1 气相色谱条件

色谱柱为HP-5(30 m×0.25 mm,0.25μm)毛细管色谱柱,柱温采用程序升温,初始温度为40℃,维持2 min,再以20℃/min升至200℃并维持3 min;采用氮气作为载气,流速为1 ml/min,分流比为1∶5;检测器为氢火焰(FID)检测器,温度为250℃;顶空平衡温度为70℃,平衡时间为25 min,进样口温度150℃,取顶空瓶上部气体1 ml进样测定。

2.2 溶液的制备

2.2.1 对照品溶液的制备

取乙醇、乙酸乙酯、DMF适量,精密称定,用DMSO溶解并定量稀释制成每1 ml中约含乙醇、乙酸乙酯、DMF分别为1.0、1.0、0.5 mg的溶液,作为对照品储备液。精密量取对照品储备液5 ml置于50 ml量瓶中,加DMSO稀释至刻度,摇匀,作为对照品溶液。

2.2.2 样品溶液的制备

精密称取原料10 g加入二甲基亚砜(DMSO)溶解,摇匀,定容至100 ml量瓶中,制得100 mg/ml的供试品溶液。

2.3 方法的系统适用性试验

分别取对照品溶液和样品溶液按上述色谱条件进行测定,并记录色谱图。结果显示,空白溶剂、乙醇、乙酸乙酯与DMF各色谱峰之间分离度符合要求,峰形良好;扣除本底后,出峰次序依次为乙醇(tR=4.34 min)、乙酸乙酯(tR=5.44 min)、DMF(tR=8.48 min)。对照品溶液和样品溶液所得色谱图,分别见图1、2。

2.4 线性关系考察

分别精密量取上述对照品储备液0.1、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 ml于10 ml量瓶中,加DMSO稀释至刻度,摇匀。再分别精密量取上述系列溶液各2 ml,置20 ml顶空瓶中,在上述色谱条件下密封进样,记录色谱图,以待测物的峰面积为纵坐标(Y),以对照品溶液的浓度为横坐标(X),进行线性回归,得到各溶剂的线性回归方程。结果见表1。

2.5 精密度试验

精密量取对照品溶液2 ml,置20 ml顶空瓶中,共6份,在上述色谱条件下密封进样,记录色谱图,结果乙醇、乙酸乙酯和DMF峰面积的RSD(n=6)分别为1.45%、2.01%和1.04%。

2.6 重现性试验

取更昔洛韦样品(批号为20100401)约100 mg,精密称定,共6份,按“2.2.2”项下配制供试品溶液,在上述色谱条件下进样检测,依法分析。所得乙醇、乙酸乙酯和DMF均未检出。

2.7 加样回收率试验

精密称取更昔洛韦样品(批号为20100401)100 mg,共9份,置于9个100 ml量瓶中,分别精密加入对照品储备液0.8、1.0、1.2 ml各三份,加DMSO稀释至刻度,摇匀,制成分别相当于对照品质量浓度80%、100%和120%的溶液。分别取上述溶液各2 ml,在设定的色谱条件下,顶空进样分析,根据峰面积计算回收率。结果乙醇、乙酸乙酯和DMF的平均回收率(n=9)分别为99.7%、102.1%和97.3%,RSD分别为4.78%、3.14%和4.51%。

2.8 溶液稳定性试验

取已测定线性关系良好的对照品溶液,在上述色谱条件下,分别于0、1、2、4、6、8 h进样,考察溶液稳定性。所得乙醇、乙酸乙酯和DMF各溶剂峰面积的RSD分别为1.38%、1.60%和2.02%。

2.9 最低检测限试验

精确配制系列标准浓度的溶液,逐步稀释,在上述色谱条件下进样,记录色谱图,测定主峰的响应值与基线噪声的比值约为3∶1时,乙醇、乙酸乙酯和DMF的最低检测浓度分别为:30 ng/ml、45 ng/ml和82 ng/ml。

2.1 0 样品测定结果

取更昔洛韦样品约100 mg,精密称定,置100 ml量瓶中,加DMSO溶解并稀释至刻度,依上述方法和色谱条件测定,以外标法计算各组分含量。结果批号为20100401、20100504和20100607的3批样品中乙醇、乙酸乙酯和DMF均未检出。

3 讨论

3.1 程序升温的选择

三种溶剂中,乙醇和乙酸乙酯的沸点非常接近,均在80℃以下,但DMF的沸点较高,可达150℃以上,为了在短时间内达到有效的分离,笔者采用了上述程序升温的条件,在200℃时保持3 min以保证溶媒DMSO全部被吹出,而不影响下一次进样的测定。

3.2 溶媒的选择

根据更昔洛韦的溶解特性,同时考虑沸点与出峰时间,笔者选择DMSO为溶媒,样品的乙醇、乙酸乙酯和DMF得到了比较理想的分离,可以准确地测定该药中的残留溶剂。

3.3 本方法的优点

本研究采用顶空进样法测定有机残留溶剂,与直接进样相比,可以避免样品溶液对色谱柱的污染以及样品基质的干扰,操作简单,不易损坏色谱柱,柱效也较高[6,7]。

综上所述,本文所用方法的分离度、精密度和准确度均达到《中国药典》2005年版的相关规定,三种溶剂的检测下限均远远小于ICH中这三种溶剂的用量限制。因此,本实验建立的方法可以用来控制更昔洛韦中有机溶剂的残留量。

参考文献

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[3]李桂贤,吴国琼.胸腺素、更昔洛韦治疗小儿传染性单核细胞增多症80例的疗效观察[J].广西医学,2008,30(11):1803-1804.

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顶空分析法 第5篇

关键词：自动顶空,气相色谱,苯系物,水质

苯系物(BTEX)是含苯环的一系列芳烃化学物质,水中苯系物主要来源于工业废水,通常包括苯(C6H6)、甲苯(C6H5CH3)、乙苯(C6H5C2H5)、邻二甲苯[ο-C6H4(CH3)2]、间二甲苯[m-C6H4(CH3)2]、对二甲苯[pC6H4(CH3)2]等化合物[1]。除苯是目前世界公认的致癌物质[2],其他几种苯系物也对人体有不同程度的毒性[3]。目前,我国已经将部分苯系物列为优先控制的污染物[4],已颁布的《地表水环境质量标准》[5]、《生活饮用水卫生标准》[6]和《污水综合排放标准》[7]也对主要苯系物的各项指标做出严格的限制规定,因此建立一套科学、快速、准确、方便的水质中苯系物分析方法是非常有必要的。

水中苯系物的测试方法主要有分光光度法[8]、气相色谱法[9]和气相色谱-质谱法[9],相应的前处理方法主要有CS2萃取法[10]、顶空法[10,11,12]、吹扫捕集法[13]、固相微萃取法[14]和膜分离技术[15]等,其中,顶空-气相色谱法因具有不使用溶剂、干扰少、准确性高、方便快捷、可重复进样等优点广为监测人员使用,但国标中规定的顶空-气相色谱法[10,16]在目前工作中已经受到多方面约束,比如使用的填充柱分离效果不好,顶空处理过程繁琐、重复性差等。本文采用自动顶空进样器,使用毛细柱对水质中苯系物进行分析,并对不同水质中苯系物进行加标实验,得出一套适合目前监测要求的水质中苯系物分析的方法。

1 试验

1.1 主要仪器与试剂

Agilent 6890型气相色谱仪,带氢火焰离子化检测器;DB-FFAP毛细管色谱柱(30.0m0.53mm1.00μm);Agilent-G1888顶空自动进样器,70位,22 mL标准顶空瓶(Agilent,带内涂聚四氟乙烯膜的瓶盖和铝密封盖),顶空瓶瓶盖密封器和拆卸器;箱式电炉;移液枪,吉尔森;其他实验室常用设备。

苯系物标准溶液,环保部标准样品研究所,332408(苯:233μg/mL,甲苯:239μg/mL,乙苯:239μg/mL,对二甲苯:237μg/mL,间二甲苯:237μg/mL,邻二甲苯:237μg/mL,异丙苯:237μg/mL);氯化钠(优级纯,北京化工厂),经450℃烘烤2h,冷却后装入磨口玻璃瓶中,置于干燥器中保存;纯水,经顶空-气相色谱检测无干扰;高纯氮(≥99.999%);高纯氢(≥99.999%);压缩空气(≥99.99%)。

1.2 色谱和顶空条件

色谱条件:进样口温度,160℃;检测器温度,200℃;载气流量,6.0mL/min;分流比,10:1;柱温,40℃恒温保持1min,8℃/min至100℃,保持1min。

顶空条件:定量环,高于样品平衡温度10℃;传输线,高于定量环温度10℃;GC循环时间,9.5min;加压时间,0.08min;定量环填充时间,0.15min;定量环平衡时间,0.15min;注射时间,1.00min。

1.3 标准曲线绘制

5个干净的22mL顶空瓶中加入10.0 mL纯水,用移液枪分取标准溶液0.0μL,10.0μL,20.0μL,50.0μL,100.0μL至已准备好的顶空瓶内,加入一定量NaCl,用密封器密封并轻微混匀,待测。

1.4 样品的保存与分析

使用棕色玻璃瓶为采样器,使水样充满采样瓶,不留空隙,加盖,水封,于2~5℃低温避光保存,一周内分析。分析时,直接取一定量水样于顶空瓶中,加入一定量NaCl,用密封器密封并轻微混匀,待测。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的选择

色谱柱的选择是决定化合物色谱分离效果的主要影响因素,而色谱柱分离效果主要取决于固定液的性质。对于苯系物来说,比较难分离的是对-二甲苯和间-二甲苯,为获得比较好的分离效果,本文采用强极性的毛细管柱DB-FFAP(硝基对苯二酸改性的聚乙二醇)。实验表明,使用DB-FFAP毛细管柱,不仅可使苯系物得到很好的分离效果,而且对于难分离物质对(对-二甲苯和间-二甲苯)也能实现较好的分离,对-二甲苯和间-二甲苯的分离度为1.3。由图1可见,在进样口温度为160℃,检测器温度为200℃,载气流量为6.0mL/min,分流比为10:1的条件下,使用50℃恒温保持1min,6℃/min至100℃,保持1min的程序升温,利用DB-FFAP毛细管柱测定苯系物,分析时间仅为7.2 min,各目标化合物峰型尖锐、对称,分离度较高,完全可以满足测定的要求。

2.2 顶空条件的优化

顶空法是根据相平衡原理,通过分析气体样来测定平衡液相中组分的方法,主要影响因素有水样的平衡温度、平衡时间、气液比和添加剂等,本文通过考察顶空主要影响因素,得出一套适合自动顶空装置测定苯系物的最佳条件。

2.2.1 平衡温度的影响

使用加液枪,量取一定量的标准溶液于纯水中,配制同一浓度加标水样。取若干10.0mL加标水样于顶空瓶中,分别以40℃,50℃,60℃,70℃的平衡温度进行分析,其他条件保存一致,测定各峰峰面积(见图2)。由图2可见,在50℃以下,增加水样的平衡温度会加大苯系物各化合物的溶出量,提高方法的灵敏度,当大于50℃,各化合物的溶出量基本趋于平衡。同时,考虑到过高的温度会使更多的水蒸气进入色谱,以及增大顶空瓶泄露的可能,故本方法采用50℃作为水样的平衡温度。

2.2.2 平衡时间的影响

使用加液枪,量取一定量标准溶液于纯水中,配制同一浓度加标水样。取若干10.0mL加标水样于顶空瓶中,在50℃平衡温度下,分别平衡3min,6min,10min,15min,20min,其他条件保存一致,测定各峰峰面积(见图3)。由图3可见,增加水样平衡时间会提高目标化合物灵敏度,但当平衡时间大于10min以后,苯系物气液基本达到平衡,溶出量变化很小,考虑到提高工作效率的原则,本方法采用的水样平衡时间为10min。

2.2.3 液体体积的影响

使用加液枪,量取一定量标准溶液于纯水中,配制同一浓度加标水样。分别取6.0mL,8.0mL,10.0mL加标水样于顶空瓶中,在50℃平衡温度下,平衡10min,其他条件保存一致,测定各峰峰面积(见图4)。由结果可见,随着液体体积增加,气体空间减少,目标化合物响应值逐渐地增加,但过多的液体会影响顶空进样针取样,综合考虑本方法选择气液比大约1:1的比例,即采用10.0mL液体体积进行实验。

2.2.4 含盐量的影响

使用加液枪,量取一定量的标准溶液于纯水中,配制同一浓度加标水样。取10.0 mL加标水样于若干顶空瓶中,分别在各瓶中加入0.0g,1.0g,2.0g,3.0g,3.6g氯化钠,密封,待溶解完混匀。于上述最佳条件下,测定各峰峰面积。由结果图5可见,NaCl的加入会提高苯系物的灵敏度,在NaCl的饱和溶解度(360g/L)范围内,NaCl加入量越多越好,特别是对邻-二甲苯影响最大。考虑到不同水样的含盐量有所不同以及方法的易操作原则,本方法选择加入NaCl的量为3.0g。

2.2.5 重复进样的影响

取10.0mL纯水于顶空瓶中,用加液枪加入一定量的标准溶液,加入3.0g氯化钠,密封,混匀。在上述最佳条件下对该水样进行重复测试,样品2次顶空预处理之间间隔15min,使之冷却,测试结果(见图6)。由图6可见,该浓度的样品在前5次重复进样时,苯系物峰面积变化不大,各目标化合物前5次重复进样最大相对标准偏差为3.7%。但继续重复进样峰面积会逐渐减小,下降的原因可能是由于随着进样次数的增加,样品浓度和密封效果下降引起的。由此可见,使用商业化的顶空装置,顶空样品可在一定范围内多次重复进样,顶空瓶密封效果较好,相对标准偏差小于5%。

2.3 方法标准曲线、检出限和精密度

2.3.1 标准曲线

按照1.3步骤配制标准曲线,使用上述最佳测试条件,以峰面积-浓度绘制苯系物各化合物的标准曲线(见表1)。由表1可知,利用自动顶空-气相色谱法测定水中苯系物,各化合物标准曲线具有很好的线性关系,其相关系数均在0.999以上。

2.3.2 检出限

配制以产生仪器信噪比2~5倍响应值所对应浓度的样品,分别取10.0mL至7个顶空瓶内,加入3.0g NaCl,密封混匀,按照样品分析的最佳条件,进行7次平行测定,按照HJ 168-2010中附录A中检出限的计算方法[17]计算方法检出限,苯系物检出限为0.24~0.43μg/L,完全可满足目前所有标准对苯系物的测定要求(见表1)。

2.3.3 精密度

使用纯水配制统一浓度的加标水样,分别取10.0mL至7个顶空瓶内,密封混匀,按照样品分析的最佳条件,进行7次重复测定,计算本方法的精密度。由表1可知,本方法的目标化合物平行测定7次,相对标准偏差均小于5%,可见,利用自动顶空-气相色谱法测定水中苯系物,具有很好的重复性。

注:y:峰面积,x:浓度(μg/L)

2.4 实际样品加标回收率

选用纯水、自来水、地表水、地下水、生活污水和工业废水6种水质。在各水质中分别加入2种不同体积的苯系物标准溶液,配制约为480μg/L和4.8μg/L的高、低2种加标浓度,按照上述最佳的分析步骤进行分析,进行实际样品分析以及加标回收率实验(见表2)。研究结果表明,6种水质的加标回收率均能达到90%以上,完全符合水质监测的要求。

3 结语

本方法利用自动顶空-气相色谱法测定水质中7种苯系物,研究结果表明,利用DB-FFAP毛细管柱可很好地分离目标化合物,顶空的最佳条件为平衡温度50℃、平衡时间10min、液体体积10.0mL、加入3.0g氯化钠。在该条件下,各组分标准曲线线性相关系数均能在0.999以上,RSD小于5%,方法检出限为0.24~0.43μg/L,6种不同水质的加标回收率均可达90%以上。由此可见,自动顶空-气相色谱法测定水质中苯系物,操作方便快捷,准确度和灵敏度高,结果重复性好,适合多种水质苯系物的快速常规检测。

顶空分析法 第6篇

关键词：顶空-气相色谱法,苯系物,饮用水

顶端空间气相色谱法(Headspace Gas Chromatography)简称HSGC法,是通过对样品基质上方的气体成分进行气相色谱分析来测定这些组分在原样品中的含量,是一种重要的分离分析方法[1]。通过对密闭容器顶部空间气体进行采样,可专一性收集样品中的易挥发性成分,与液-液萃取和固相萃取相比,既可避免在除去溶剂时引起挥发物的损失,又能降低提取过多杂质而带来的干扰,具有更高的灵敏度和分析速度,对分析人员和环境危害小,操作简便,能除去非挥发物的干扰,对柱子污染少,谱图简单,干扰峰少[2]。但定量时须注意操作条件的稳定性和重现性[3]。顶空气相色谱法是一种符合“绿色分析化学”要求的分析手段。随着气相色谱分析方法的发展,现代顶空分析法在不断更新,已形成一个相对较为完善的分析体系。

1 材料与方法

1.1 主要仪器

气相色谱仪:Aglient 6890,附FID检测器;顶空进样器:美国Perkin Elmer公司生产;微量进样针:SEG,容积0.5~5.0m L。

1.2 主要试剂

氯化钠:分析纯;饮用水:色谱检验无苯系物;标准溶液:用甲醇分别配制苯、甲苯、邻-二甲苯、间-二甲苯、对-二甲苯混合标准储备液,浓度均为100mg/L,密封混匀待用。5种苯系物标准品的色谱图见图1。

1.3 气相色谱分析条件

色谱柱:HP-FFAP柱,30m0.25mm0.25μm;进样口温度:200℃;检测器温度220℃;升温程序:50℃保持1min,以10℃/min升温至100℃,保持10min,以15℃/min升温至150℃,保持3min;载气(N2)流量:0.5m L/min;氮气:纯度≥99.999%。

2 结果与分析

2.1 Na Cl加入量对饮用水中苯系物含量测定的影响

根据文献报道,向饮用水中加入一定量的Na Cl有利于两相的分层,便于苯系物挥发到气体中,从而可以提高方法的灵敏度[4]。该试验在等量的饮用水中加入等量的混合标准溶液,然后分别加入0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0g Na Cl于7个顶空瓶中,在同一色谱条件下进样分析。结果表明(图2),5种苯系物的峰面积随Na Cl的增加而增加,当Na Cl加入2.0g后,样品峰面积无明显变化,综合考虑各种因素,Na Cl加入量以2.0g为好。

2.2 顶空平衡温度对饮用水中苯系物含量测定的影响

通常提高顶空瓶的平衡温度可以减少达到平衡所需要的时间,提高易挥发物质的溶出量,但温度过高会有水蒸汽干扰,反而会降低响应值[5]。本试验选择在一定量饮用水中加入Na Cl 2.0g,取一定量混合标准溶液于顶空瓶中,在30、40、50、70、80℃条件下平衡30min,在同一色谱条件下进样分析,考查平衡温度对5种苯系物溶出量的影响。结果表明(图3),平衡温度为50℃时,各种苯系物都有较好的溶出。

2.3 顶空平衡时间对饮用水中苯系物含量测定的影响

平衡时间是在一定的顶空温度下达到气液平衡所需的时间[6]。待测物质在气液两相达到平衡状态时需要一定的时间,因此需要考查平衡时间的影响。本试验选择在一定量饮用水中加入Na Cl 2.0g,取一定量混合标准溶液于顶空瓶中,在50℃条件下设平衡时间为10、20、30、40、50、60min,在同一色谱条件下进样分析。结果表明(图4),随着平衡时间的延长,标样的峰面积先增加然后变化趋于平缓,即30min以后峰面积变化较小,考虑到效率和节能,选择30min为平衡时间。

2.4 进样压力的影响

一定量饮用水中加入Na Cl 2.0g,取一定量混合标准溶液于顶空瓶中,在50℃条件下平衡时间为30min,气液比为1∶1,进样压力采用89.635、103.425、124.110、137.900、172.375、206.850k Pa。在同一色谱条件下进样分析,结果表明(图5),苯系物面积随压力增加而增加,但压力过大,对顶部气体起到稀释作用,则会引起样品响应值的降低。因此,选择进样压力为137.900k Pa。

2.5 气液体积比的影响

气液体积比是指顶空瓶内气相部分和液相部分的体积之比。由于苯系物在空气和水中呈动态平衡,当二者体积达到适当比例时,目标物才能有最大限度的溶出。向相同饮用水中加入Na Cl 2.0g,取一定量混合标准溶液于顶空瓶中,在50℃条件下平衡30min,气液比分别为21∶1,20∶2,18∶4,16∶6,14∶8,12∶10,10∶12,8∶14,在相同色谱条件下进样分析。结果表明(图6),气液比在18∶4时,苯系物溶出最高。

3 结论

本试验对测定饮用水中5种苯系物的顶空条件进行优化,从而确定顶空的条件为:Na Cl加入量为2.0 g,平衡温度为50℃,平衡时间为30min,进样压力为137.900k Pa,气液比为18∶4。

参考文献

[1]王立,汪正范.色谱分析样品处理(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2006.

[2]王昊阳,郭寅龙,张正行,等.顶空-气相色谱法进展[J].分析测试技术与仪器,2003,9(3):129-135.

[3]李似姣.影响顶空色谱分析因素的探讨[J].浙江师大学报(自然科学版),1999,22(3):39-42.

[4]曾东宝.顶空-气相色谱法同时测定引用水中八种挥发性苯系物[J].广州化学,2008,33(2):48-52.

顶空分析法 第7篇

根据分析目的和技术能力的不同,分析对象可以不同[4]。测定水中挥发性卤代烃的方法很多,如直接水样注射法、液-液萃取法,顶空法等。直接水样法中水蒸汽对色谱柱有一定程度的损坏,缩短了色谱柱的使用寿命。液-液萃取法虽然操作简单,但在样品转移过程中易造成挥发性卤代烃的损失。本文选择了无分流毛细管柱/静态顶空自动进样法,可以克服以上缺点,并能减少顶空手动进样法的误差。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

GC-17A岛津气相色谱仪,配置电子捕获检测器(ECD),SPB-1(30 m0.53 mm1.50 μm)色谱柱;PE美国顶空自动进样器;注射器10 μL。

色谱纯甲醇;国家标物中心的5种挥发性卤代烃标准品。

1.2 气相色谱顶空自动进样条件

采用无非流进样,汽化室温度为130 ℃,色谱柱温度为60 ℃,ECD检测器温度为220 ℃;程序升温为60 ℃保持3.5 min,以25 ℃min-1升至120 ℃保持1 min。

PE美国顶空自动进样器,传输压力65 kPa,顶空针温度为45 ℃,传输温度为135 ℃,加热炉温度为40 ℃;进样时间为0.04 min,进样加压时间为1.0 min,传输时间为0.1 min,加热炉加热时间为10 min,分析循环时间为12 min;进样量为0.08 mL(自动进样采集)。

1.3 定性、定量方法及标准曲线

用国家标准品配制标准系列,自动采集进样0.08 mL,以保留时间定性,峰面积定量,测定工作曲线。

1.4 样品溶液的测定

所用纯水为经过二次处理的实验室纯水,将实验室纯水煮沸30 min即可(或使用空白值满意的商业纯水)。直接取样10 mL(或取适当样品用纯水稀释为10 mL)于顶空瓶,用顶空自动进样装置和气相色谱分析。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件和顶空进样条件的选择

由于是无分流进样方式,就要考虑加热水蒸汽对色谱柱的影响,根据合理的色谱条件调整顶空自动进样器的加热传输时间和压力,从而得到1.2所述分析条件。

2.2 定量标准曲线

用色谱纯甲醇配制标准溶液系列进行色谱测定,色谱图如图1。标准系列如表1。以峰面积和浓度做定量工作曲线,各分析目标的线性方程、相关系数在所选条件下的结果如表2。结果表明三氯甲烷、三氯乙烯在1～20 μgL-1线性关系良好,四氯化碳在0.25～5 μgL-1线性良好,四氯乙烯在0.5～10 μgL-1线性良好,三溴甲烷在10～200 μgL-1线性良好。各相关系数均大于0.9990。

2.3 方法的精密度,检出限及样品加标回收率

对饮用水和自来水进行精密度和加标回收率实验,结果如表3,各分析目标物的相对标准偏差为2.6%～6.3%,加标回收率均在91%～110%之间。检出限为三氯甲烷0.005 μgL-1,四氯化碳0.003 μgL-1,三氯乙烯0.09 μgL-1,四氯乙烯0.02 μgL-1,三溴甲烷0.15 μgL-1。本方法检出限低于国家标准方法检出限[5]。实验结果表明,该方法精密度高,检出限低,回收率结果良好。国标方法和传统方法为恒温后手动进样,会造成进样误差,从而影响进样重复性和结果的精密度。本文用顶空自动进样装置取代手动进样,可很好地解决这一问题。

参考文献

[1]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002.529-533.

[2]中国环境优先监测研究课题组.环境优先污染物[M].北京:中国环境科学出版社,1989.152-160.

[3]魏复盛,等.水和废水监测分析方法指南(中册)[M].北京:中国环境科学出版社,1994.270-275.

[4]生活饮用水卫生规范[S].