论文导读:：固相微萃取方法。纤维头(100μm。为了使苹果挥发性成分的检测更加合理有效。特别是用于研究新鲜果实的挥发性成分时。
论文关键词：固相微萃取，纤维头，苹果，挥发性成分，气-质联用
果实挥发性和半挥发性芳香物质的类型和含量是衡量果实品质的重要指标，检测时通常需要通过液液萃取、吹扫捕集、顶空或其他技术来浓缩分析物，这些技术都不同程度地存在着所需样品量大、耗时长、使用大量有机溶剂等缺陷，特别是用于研究新鲜果实的挥发性成分时，往往会引起这些成分化学结构或组成成分的变化，不能准确地反映出样品挥发性成分的组成情况[1-2]。固相微萃取(SPME)技术是一种集取样、萃取、浓缩和进样为一体的无溶剂样品预处理技术[3]气-质联用，该技术与气相色谱/质谱联用相结合已广泛用于植物果实的挥发性成分检测。固相微萃取/气质联用萃取和检测苹果中的挥发性成分，受样品中的离子强度、样品的加热平衡温度和时间，萃取的时间和温度，质谱条件等因素影响，关于这方面的研究报道很多、方法也较为成熟[4-8]。但不同固相微萃取纤维头对苹果挥发性成分萃取效果的研究尚不多见，为了使苹果挥发性成分的检测更加合理有效，本文利用本实验室已优化的固相微萃取-气相色谱/质谱检测方法，研究了四种固相微萃取纤维头对苹果挥发性成分的萃取效果，以期使苹果挥发性成分的检测方法更加简单、准确，为进一步研究苹果不同品种，不同发育期挥发性成分的组成、变化规律、生理功能、以及指导苹果的贮藏、加工及产品质量控制过程奠定基础论文开题报告。
1材料和方法
1.1 仪器和材料
气相色谱-质谱联用仪 (450GC-300 MS/MS，美国Varian公司)； PDMS纤维头 (100 μm气-质联用， 聚二甲基硅氧烷)、PDMS纤维头 (7 μm，聚二甲基硅氧烷) 、PA纤维头 (85 μm，聚丙烯酸酯)、DVB/CAR/PDMS 纤维头 (50/30 μm，二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷)，美国Supelco公司；苹果（富士，生理成熟期）。
1.2 色谱-质谱条件
色谱柱：VF-5 ms石英毛细管柱（30 m×0.25 mm×25 μm），美国Varian公司；1177进样口；进样口温度：250 ℃；载气：氦气，纯度≥99.999%，柱流速1.0 mL/min，分流比20︰1；进样方式：无分流进样，5 min后分流阀打开；程序升温：起始温度34 ℃，保持3 min气-质联用，3 ℃/min升温至50 ℃，6 ℃/min升温至140 ℃， 10 ℃/min升温至230 ℃，保持10 min。 离子源温度200℃；传输线温度250 ℃；离子化方式：EI；电子能量70 eV；检测器电压：1394 V；扫描方式：全扫描；扫描质量范围：32-496 amu。各组分经NIST08谱库检索确定。
1.3固相微萃取方法
称7.0克无皮、无核苹果果肉于30 mL样品瓶中，封口。将老化好的纤维头插入样品瓶的顶空部分，45 ℃水浴萃取30 min，然后将纤维头插入气相色谱-质谱联用仪进样口，250 ℃解吸5 min，同时进行GC-MS检测。
2结果与分析
采用四种不同极性纤维头分别进行苹果样品固相微萃取-气相色谱/质谱的全扫描分析，总离子流图见图1。
 
 
图1苹果挥发性成分的总离子流图
(A: 50/30 μm DVB/CAR/PDMS; B: 100 μm PDMS; C: 85 μm PA;D: 7 μm PDMS)
Fig 1 Total ion current chromatogram of volatilecomponents from apple
(A: 50/30 μm DVB/CAR/PDMS; B: 100 μm PDMS; C: 85 μm PA;D: 7 μm PDMS)
图1表明，在其他条件相同的情况下，50/30 μm DVB/CAR/PDMS 纤维头的灵敏度最高、检出物质最多气-质联用，100 μm PDMS纤维头和85 μm PA纤维头的灵敏度和检出物质居中，7 μm PDMS纤维头灵敏度最低，检出物质最少论文开题报告。经计算机标准质谱库（NIST08）检索分析，共鉴定出酯类27种、醇类13种、醛类8种、羧酸类5种、酮类3种，烷烃、烯烃类和各种复杂化合物20余种，结果见表1。还有一些物质可能是因为同分异构体较多或没有完全分离的原因，只能粗略了解其类别，不能确定其组成；此外，四种纤维头均检出了1,2-二氨基丙烷、硝基乙烷、邻苯二甲酸异丙酯、邻苯二甲酸正丁酯和硅氧烷烃等物质，由于是隔垫添加剂和柱流失产生的，表1均未列出。
表1 SPME-GC/MS 鉴定的苹果挥发性成分
Table 1 Volatile components identifiedin apple by SPME-GC/MS
|
类别
Type
|
峰号
Peak #
|
挥发性成分名称
Volatile name
|
DVB/CAR
/PDMS
(50/30 μm)
|
PDMS
(100 μm)
|
PA
(85 μm)
|
PDMS
(7 μm)
|
|
酯类
Esters
|
11
|
乙酸-2-甲基丁酯 1-Butanol, 2-methyl-, acetate
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
13
|
乙酸-2-戊烯酯 2-Penten-1-ol, acetate
|
+
|
|
|
|
|
14
|
己酸甲酯 Hexanoic acid, methyl ester
|
+
|
+
|
|
|
|
15
|
γ-丁内酯 γ-butyrolactone
|
|
|
+
|
|
|
16
|
丙烯酸羟乙酯
2-Propenoic acid, 2-hydroxyethyl ester
|
|
|
+
|
|
|
17
|
丙酸戊酯Propanoic acid, pentyl ester
|
+
|
+
|
|
|
|
18
|
乙酸-3-己烯酯 3-Hexen-1-ol, acetate
|
+
|
+
|
+
|
|
|
20
|
乙酸己酯 Acetic acid, hexyl ester
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
21
|
乙酸-2-己烯酯 2-Hexen-1-ol, acetate
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
23
|
丁酸-2-甲基丁酯 Butanoic acid, 2-methylbutyl ester
|
+
|
+
|
|
|
|
26
|
2-甲基丁酸-2-甲基丁酯
Butanoic acid, 2-methyl-, 2-methylbutyl
|
+
|
+
|
|
|
|
27
|
丙酸己酯 Propanoic acid, hexyl ester
|
|
+
|
|
|
|
30
|
丙酸-2-己烯酯2-Hexen-1-ol, propanoate
|
|
+
|
|
|
|
32
|
辛酸甲酯 Octanoic acid, methyl ester
|
+
|
|
|
|
|
34
|
乙酸-2-乙基己酯 Propanoic acid, hexyl ester
|
+
|
|
|
|
|
39
|
丁酸-3-己烯酯 Butanoic acid, 3-hexenyl ester
|
+
|
+
|
|
|
|
41
|
丁酸己酯 Butanoic acid, hexyl ester
|
+
|
+
|
+
|
|
|
42
|
丁酸-2-己烯酯 Butanoic acid, 2-hexenyl ester,
|
+
|
+
|
+
|
|
|
45
|
3-甲基丁酸-3-己烯酯
Butanoic acid, 3-hexenyl ester,
|
+
|
+
|
|
|
|
46
|
2-甲基丁酸己酯
Butanoic acid, 2-methyl-, hexyl ester
|
+
|
+
|
+
|
|
|
47
|
己酸异丁酯 Hexanoic acid, 2-methylpropyl ester
|
|
+
|
|
|
|
54
|
环己基甲酸苯乙酯
Cyclohexanecarboxylic acid, 2-phenylethyl ester
|
+
|
|
|
|
|
59
|
己酸-2-己烯酯 Hexanoic acid, 2-hexenyl ester
|
|
+
|
|
|
|
60
|
癸酸乙酯 Decanoic acid, ethyl ester
|
|
+
|
|
|
|
75
|
2-甲基丙酸-2-甲基-1-叔丁基-1,3-丙二酯
Propanoic acid, 2-methyl-, 1-(1,1-dimethylethyl) -2-methyl -1,3-propanediyl ester
|
+
|
|
+
|
|
|
76
|
十二酸乙酯 Ethyllaurate
|
|
+
|
+
|
|
|
醇类
Alcohols
|
4
|
2-甲基-1-丁醇 Acetaldehyde
|
+
|
|
|
|
|
6
|
乙二醇 glycol
|
|
|
+
|
|
|
9
|
2-己烯-1-醇 2-Hexen-1-ol
|
+
|
+
|
+
|
|
|
10
|
1-己醇 1-Hexanol
|
+
|
+
|
+
|
|
|
22
|
2-乙基-1-己醇 1-Hexanol, 2-ethyl-
|
+
|
|
+
|
|
|
24
|
1-辛醇 1- Octanol
|
+
|
+
|
|
|
|
25
|
Z-2-己烯-1-醇 2-Hexen-1-ol,(Z)
|
+
|
|
|
|
|
29
|
2-壬烯-1-醇 2-Nonen-1-ol
|
+
|
|
|
|
|
37
|
1-壬醇1-Nonanol
|
+
|
+
|
+
|
|
|
38
|
薄荷醇 Menthol
|
+
|
+
|
|
|
|
72
|
十二醇 Dodecanol
|
|
|
+
|
|
|
74
|
4-甲基-2,6-叔丁基苯酚 Butylated Hydroxytoluene
|
+
|
|
+
|
|
|
78
|
2,6-二叔丁基-4-(1-丙酰基)苯酚 2,6-Bis(1,1-dimethylethyl)-4-(1-oxopropyl)phenol
|
+
|
|
+
|
+
|
|
醛类 Aldehydes
|
1
|
乙醛 Acetaldehyde
|
+
|
|
|
|
|
7
|
己醛 Hexanal
|
+
|
|
|
|
|
8
|
2-己烯醛 2-Hexenal
|
+
|
|
|
|
|
28
|
壬醛 Nonanal
|
+
|
+
|
+
|
|
|
43
|
癸醛 Decanal
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
44
|
2,5-二甲基苯甲醛 Benzaldehyde, 2,5-dimethyl-
|
+
|
|
|
|
|
64
|
十二醛 Lauraldehyde
|
+
|
+
|
|
+
|
|
77
|
十四醛 Tetradecyl aldehyde
|
|
+
|
|
|
|
酮类 Ketones
|
63
|
5-甲基-1,3-二氢苯并咪唑-2-酮 2H-Benzimidazol-2-one, 1,3-dihydro-5-methyl-
|
|
|
+
|
|
|
70
|
香叶基丙酮 Geranylacetone
|
|
+
|
|
|
|
71
|
2,6-二叔丁基苯醌 2,5-Cyclohexadiene-1,4-dione, 2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-
|
+
|
+
|
+
|
|
|
羧酸类 Carboxylic acid
|
2
|
甲酸 Formic acid
|
|
+
|
|
|
|
3
|
乙酸 Acetic acid
|
|
+
|
|
|
|
5
|
草酸 Oxalic acid
|
|
|
+
|
+
|
|
36
|
苯甲酸 Benzoic acid
|
|
|
+
|
|
|
50
|
壬酸 Nonanoic acid
|
+
|
|
|
|
|
环/芳香碳水化合物
Cyclic/aromatic hydrocarbons
|
31
|
1,2,3,4-四甲苯 Benzene, 1,2,3,4-tetramethyl-
|
+
|
|
|
|
|
33
|
2,4-二甲基苯乙烯 2,4-Dimethylstyrene
|
+
|
|
|
|
|
40
|
萘 Naphthalene
|
+
|
|
+
|
+
|
|
52
|
2-甲基萘 2-Methylnaphthalene
|
+
|
|
+
|
+
|
|
55
|
2,6 -二异氰酸酯甲苯 Benzene, 1,3-diisocyanato -2-methyl-
|
|
|
+
|
|
|
56
|
2,4 -二异氰酸酯甲苯 Benzene, 2,4-diisocyanato -1-methyl-
|
|
|
+
|
|
|
61
|
2-乙基萘 Naphthalene, 2-ethyl-
|
|
|
+
|
|
|
67
|
1,3-二甲基萘 Naphthalene, 1,3-dimethyl-
|
|
+
|
|
|
|
68
|
1,4-二甲基萘 Naphthalene, 1,4-dimethyl-
|
|
+
|
+
|
|
|
直链烷烃 Alkanes
|
51
|
十三烷 Tridecane
|
+
|
|
|
|
|
62
|
十四烷 Tetradecane
|
+
|
+
|
|
+
|
|
73
|
十五烷 Pentadecane
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
79
|
十七烷 Heptadecane
|
+
|
+
|
+
|
|
|
80
|
十八烷 Octadecane
|
+
|
|
+
|
|
|
81
|
二十二烷 Docosane
|
|
+
|
+
|
|
|
82
|
二十三烷 Tricosane
|
|
|
+
|
|
|
83
|
二十七烷 Heptacosane
|
+
|
+
|
|
+
|
|
各种复杂化合物
Miacellaneous compounds
|
12
|
1-庚胺 1-Heptanamine
|
|
|
+
|
|
|
19
|
二乙二醇乙醚 Diethylene glycol monoethylether
|
|
|
+
|
|
|
35
|
2,3-二氢-4-甲基茚
1H-Indene, 2,3-dihydro -4-methyl-
|
+
|
|
|
|
|
48
|
2,2,6,6-四甲基-4-亚甲基庚烷
Heptane, 2,2,6,6- tetramethyl-4-methylene
|
+
|
+
|
|
|
|
49
|
1-甲基-1-乙基-2,3-二氢茚
1H-Indene, 1-ethyl-2,3- dihydro-1-methyl-
|
+
|
|
|
|
|
53
|
1-亚乙基茚 1H-Indene, 1-ethylidene-
|
+
|
|
|
|
|
57
|
2,4,4,6,6,8,8-七甲基-2-壬烯 2,4,4,6,6,8,8-Heptamethyl-2-nonene
|
+
|
+
|
|
|
|
58
|
2,4,4,6,6,8,8-七甲基-1-壬烯 2,4,4,6,6,8,8-Heptamethyl-1-nonene
|
+
|
|
|
|
|
65
|
长叶烯 Longifolene
|
+
|
+
|
|
|
|
66
|
柏木烯 Cedrene
|
+
|
|
|
|
|
累计 Total
|
|
|
56
|
42
|
39
|
11
|
注：+ 已检出 Note:+ detected
表1表明，50/30μm DVB/CAR/PDMS和100μm PDMS纤维头对酯类有较好的萃取效果气-质联用，萃取物数目分别为19和18种。50/30 μm DVB/CAR/PDMS和85 μm PA纤维头对醇类有较好的萃取效果，萃取物数目为11和8种；50/30 μm DVB/CAR/PDMS、100 μm PDMS 和85 μm PA纤维头对烷烃类、85 μm PA纤维头对芳香碳水化合物、50/30 μm DVB/CAR/PDMS纤维头对杂环和长链、环状烯烃萃取效果较好。使用50/30 μm DVB/CAR/ PDMS 纤维头检出的物质最多(56种)，其余依次是100 μm PDMS纤维头 (42种)、85 μm PA（39种）和7 μmPDMS (11种)。说明100 μm PDMS纤维头主要吸附非极性挥发性成分（酯类），85 μm PA主要吸附极性挥发性成分（醇类），50/30 μm DVB/CAR/PDMS纤维头由于结合了DVB涂层和CAR涂层的特点，有较大的表面积和选择性，因此对各类挥发性成分均有较好吸附。
四种纤维头均检出乙酸-2-甲基丁酯、乙酸己酯、乙酸-2-己烯酯、癸醛和十五烷，但萃取灵敏度不同（表2），使用50/30 μm DVB/CAR/PDMS 纤维头检测到的五种物质总峰面积之和是100 μm PDMS、85 μm PA、7 μm PDMS的22、34和663倍，这意味着50/30 μm DVB/CAR/PDMS 纤维头对同一苹果样品有着最大吸附量，较适合于苹果挥发性成分的分析。
表2 不同纤维头对检测结果的影响
Table 2 Effect of different coatingfibers on analytical results
|
挥发性成分名称
Volatile name
|
峰面积 Peak area
|
|
DVB/CAR/PDMS
(50/30 μm)
|
PDMS
(100 μm)
|
PA
(85 μm)
|
PDMS
(7 μm)
|
|
乙酸-2-甲基丁酯 1-Butanol, 2-methyl-, acetate
|
6.96×1010
|
1.37×109
|
6.40×108
|
2.85×107
|
|
乙酸己酯 Acetic acid, hexyl ester
|
7.90×109
|
5.38×108
|
3.57×108
|
1.68×107
|
|
乙酸-2-己烯酯 2-Hexen-1-ol, acetate
|
8.70×109
|
4.35×108
|
3.36×108
|
2.40×107
|
|
癸醛 Decanal
|
2.14×108
|
9.93×106
|
3.43×107
|
9.22×106
|
|
十五烷 Pentadecane
|
1.86×108
|
5.00×107
|
1.72×107
|
1.27×107
|
|
总峰面积 Total peak area
|
8.66×1010
|
2.40×109
|
1.38×109
|
9.12×107
|
3 讨论
固相微萃取装置的核心部件是其用于吸附挥发性成分的纤维头，不同涂层的纤维头有着不同的性能气-质联用，一般分为非极性、中等极性和极性三种论文开题报告。用极性相匹配的涂层可增加萃取选择性、提高特殊样品的回收率、减少萃取杂质的干扰[9-12]。涂层厚度也是影响检测灵敏度的重要因素，涂层厚度正比于检测灵敏度，涂层越厚，对分析物的吸附量越大，检出限越低[7]。一般来说，小分子量或挥发性的非极性化合物通常选用100μm PDMS纤维头，大分子量或半挥发性非极性化合物通常选用7μm PDMS纤维头，强极性化合物通常选用85μm PA纤维头，C3-C20大范围分析选用50/30 μmDVB/CAR/PDMS 纤维头。苹果中已鉴别的的挥发性成分有350多种，且含量差异很大，其中低分子酯类物质占78%~92%，以乙酸、丁酸和己酸分别与乙醇、丁醇和己醇形成的酯类为主；醇类物质占总挥发性成分的6%~12%气-质联用，主要醇类为丁醇和己醇，还有少量酮类和醛类物质[13]，所以固相微萃取纤维头的选择对苹果挥发性成分分析尤为重要。本研究显示，100 μm PDMS 纤维头萃取的酯类物质的种类较多，50/30 μm DVB/CAR/ PDMS 纤维头萃取的醇类、醛类、烷烃和烯烃类物质的种类较多，85μm PA纤维头对含有苯环结构的物质萃取效果较好，100 μm PDMS和 85μm PA纤维头对酮和羧酸类物质的萃取效果较好。100 μm PDMS纤维头虽然对酯类物质的选择性较好，但灵敏度和对醇类物质的选择性均低于50/30 μm DVB/CAR/ PDMS 纤维头。综合比较，50/30 μm DVB/CAR/ PDMS 纤维头对苹果挥发性成分的的萃取具有选择性好、萃取容量大、灵敏度高的特点，较适合于苹果挥发性成分的萃取。100 μm PDMS 和7 μm PDMS纤维头虽然都是聚二甲基硅氧烷涂层，但吸附效果差别很大，对酯类物质的选择性分别为19种和3种、醇类物质的选择性为5种和1种气-质联用，灵敏度约为30︰1，说明对于PDMS涂层，厚度决定其对挥发性成分的萃取选择性和容量，7 μm PDMS纤维头不适合于苹果挥发性成分分析论文开题报告。
4 结论
SPME对苹果主要挥发性成分能够很好的吸附，该法与传统的挥发性成分的收集、分离手段相比，具有快速、灵敏、不需溶剂等优点。50/30 μm DVB/CAR/PDMS 纤维头对酯、醛、醇、烷烃和烯烃类化合物均有较好吸附，100 μm PDMS (100 μm)和85 μm PV分别对酯和醇的吸附能力较强，PDMS (7 μm) 纤维头不适合于苹果挥发性成分分析。50/30 μm DVB/CAR/ PDMS 纤维头的灵敏度最高、检出的物质最多，其余依次是100 μm PDMS纤维头、85 μm PA和7 μm PDMS。因此，50/30 μm DVB/CAR/ PDMS较适用于苹果挥发性成分的萃取。
参考文献References:
[1]DIXON J, HEWETT E W. Factorsaffecting apple aroma/flavour volatile concentration: A review [J]. New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science, 2000, 28: 155-173.
[2]NARAIN N, HSIEH T C Y,JOHNSON C E. Dynamic headspace concentration and gas chromatography of volatileflavor components in peach [J]. Journal of Food Science, 1990, 55(5): 1303-1307.
[3]VAS G, VEKEY K.Solid-phase microextraction: a powerful sample preparation tool prior to massspectrometric analysis [J]. Journal of Mass Spectrometry, 2004, 39: 233-254.
[4]Wu Ji-hong, Zhang Mei-li,Chen Fang, Liao Xiao-jun, Hu Xiao-song. Determination of representativearomatic components in different breeds of apple by GC-MS with solid phasemicroextraction [J]. Journal of Instrumental Analysis, 2005, 24(4): 101-104.
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