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基于岛津GC×GC系统的天然物样品的检测

发布时间: 2013-07-30 13:29 来源:岛津企业管理(中国)有限公司/岛津(香港)有限公司

   天然物等样品的基质多,通常的GC或GCMS难以分析。岛津GC×GC系统在分析天然物等样品时发挥出非凡能力。介绍以下应用实例,供您参考。

  ・矿物油芳香烃类(MOAH)的分析

  ・柑桔精油的GC×GC-MSMS分析

  ・马黛茶的分析

  ・血浆中的脂肪酸分析

  ・咖啡的分析

  本文介绍的应用数据是由意大利墨西拿大学Mondello教授领导的小组取得。

  矿物油芳香烃类(MOAH)的分析                                                                       

  在从原油经过各种蒸馏、精制工艺制造的矿物油产品中,含有矿物油饱和烃类(MOSH)、矿物油芳香烃类(MOAH)物质。近年来,人们在议论矿物油污染食品对人类健康造成的危害性。包装材料上的印刷油墨、作为再生原料的报纸中的油墨等据称是污染源头。在此报告基于GC×GC的通心粉中MOAH的分析实例。

  矿物油分析时,首先萃取粉碎的样品,然后,分离为MOSH成分与MOAH成分,进行定量。比如,应用使用Ag硅胶SPE小柱的在线SPE法进行分离,在分离馏分中还出现了目标成分以外的峰,妨碍定量。通过解析此峰有助于鉴定污染源。

  下图表示使用GC×GC分析市售通心粉(意大利)的MOAH馏分的结果。MOAH Cloud上存在强峰,通过质谱图的谱库检索确认了峰成分,大多是酯类化合物。采用GC×GC-FIDMOAH进行定量,积分与Area integrated区域对应的部分后,扣除多余峰的强度,得到了1.6mg/Kg(C<25)的结果。由于一系列的酯类化合物不存在于包装前测定的通心粉样品中,所以可认为此结果源于包装的影响。

通心粉的MOAH馏分的GCxGC-qMS色谱图
(1st色谱柱:SLB-5ms(L=30m, i.d.=0.25mm, df=0.25µm), 2nd色谱柱:Supelcowax-10(L=1m, i.d.=0.1mm, df=0.10mu;m),调制时间:6sec)

No 化合物名 No 化合物名 No 化合物名
1 Isopropyldodecanoate 2 Dioctylether 3 2-Ethylhexyl octanoate
5 Isopropyltetradecanoate 9 Methylhexadecanoate 10 Ethylhexadecanoate
11 Isopropylhexadecanoate 12 Abietatriene 13 Octyldodecanoate
15 Methyloctadecanoate 16 Dodecyloctanoate 17 n-Butylhexadecanoate
18 Octyltetradecanoate 19 Tetradecyloctanoate 20 n-Butyloctadecanoate
22 Octylhexadecanoate 23 Di(ethylhexyl) phthalate 25 Squalene
26 1-Hexacosanol        

  柑桔精油的GC×GC-MSMS分析

  岛津的三重四极杆型质谱仪GCMS-TQ8030可以进行高速的扫描与MRM数据采集,还可以进行scan/MRM同时测定。在此介绍采用GCMS-TQ8030的scan/MRM同时测定模式进行的柑桔精油的非目标定性分析实例,以及食品添加剂中所含柑桔油的MRM目标分析实例。1st色谱柱使用SLB-5ms,2nd色谱柱使用IL-60。下图表示扫描部分的二维色谱图。下表表示谱图相似度检索一致的不同极性的16种单/倍半萜烯。

Q3扫描部分的柑桔精油的二维色谱图和鉴定结果(调制时间:5sec)

No 化合物名 No 化合物名 No 化合物名
1 citronellal 2 terpinen-4-ol 3 α-terpineol
4 decanal 5 neral 6 geranial
7 perillaldehyde 8 thymol 9 linalool isobutyrate
10 α-copaene 11 dodecanal 12 methyl, N-methyl anthranilate
13 (E,E), α-farnesene 14 δ-cadinene 15 caryophyllene oxide
16 α-sinensal        

  对3种防腐剂邻苯酚 (OPP)、丁基羟基甲苯 (BHT)、丁基羟基苯甲醚 (BHA)进行了MRM目标定量分析。对于OPP制作0.1 ppm-100 ppm范围的工作曲线,对BHA和BHT制作0.5 ppm-200 ppm范围的工作曲线。下图表示1 ppm水平的MRM的二维色谱图。从柑桔精油检出57 ppm的OPP,未检出BHT和BHA。(BHT与BHA的LOD分别是3 ppb、11 ppb。)

1ppm水平的内标IS(1,4-二溴苯),BHT,OPP,BHA的MRM GC×GC-MSMS 二维色谱图。

  如果GCxGC-MSMS,即使是在一般的GC/MS/MS的MRM中发生峰重叠的情况下,也有可能实现色谱分离。

  马黛茶的分析

  马黛茶作为恢复体力的补剂或兴奋性饮料在南美各国被广泛消费。对于在巴西市场上收集到的马黛茶样品(Ilex paraguariensis的叶和枝)的恢复成分使用GCxGC进行了分析。

马黛的GCxGC-qMS色谱图(1st色谱柱:SLB-5ms(L=30m, i.d.=0.25mm, df=0.25μm), 2nd色谱柱Equity 1701(L=1.5m, i.d.=0.1mm, df=0.1μm),调制时间:6sec)

  第1色谱柱采用微极性色谱柱,第2色谱柱采用具有适合快速分析尺寸的中极性色谱柱。得到的二维色谱图中检测出非常多的成分,在二维图的下部(低极性区域)检测出烃成分组,检测出的比较明显的化合物还有咖啡因。

GCxGC分析与单GC分析的比较
  检出峰数 得到鉴定的峰数
GCxGC-MS 1000以上 241
单GC-MS 200 70

  通过基于质谱图的谱库检索,在检出的1000个以上的峰中,可以鉴定241个。可知GCxGC是复杂样品分析的有效手段。

  马黛茶的GCxGC-qMS色谱图和鉴定结果例

No 化合物名 No 化合物名 No 化合物名
20 4-hydroxy-2-butanone 30 5-methyl-3-methylene-5-hexen-2-one 40 alpha-pinene
21 methylpyrazine 31 2-heptanone 41 2-octanone 
22 furfural 32 nonane 42 2-heptenal,
23 isovaleric acid 33 4-heptenal, 43 2,2-dimethyl-3-heptanone
24 (2E)-hexenal 34 2-butoxyethanol 44 5-ethyl-2(5H)-furanone
25 2-allylfuran  35 2,4-hexadienal 45 5-methyl furfural
26 (2Z)-hexenal 36 2(5H)-furanone 46 benzaldehyde
27 furfuryl alcohol  37 gamma-butyrolactone 47 hexanoic acid
28 hexanol 38 pyrazine, 2,5-dimethyl- 48 3-methyl-2(5H)-furanone
29 pentanoic acid  39 2,7-dimethyloxepine 49 1-octen-3-ol 

  血浆中的脂肪酸分析

  食物中的脂肪与高血压、心脏病、肥胖,高胆固醇血症等一系列的病理有责深刻的关系,引起人们的关注。近年来,广泛使用色谱装置进行检测,但目前的方法存在着i)质谱图相似,无法鉴定脂肪酸同分异构体的双键位置

  ii) GC的分离能力低

  iii) 灵敏度低,无法检出微量水平的峰等问题。在此,尝试了将高分离能力与高灵敏度的GC×GC法应用于确定人血浆中脂肪酸甲酯的分析中。

血浆中的脂肪酸甲酯的二维色谱图(1st色谱柱:SLB-5ms(L=30m, i.d.=0.25mm, df=0.25μm), 2nd色谱柱:Supercowax-10(L=0.95m, i.d.=0.1mm, df=0.1μm),调制时间:6sec)

Peak FAME Peak FAME Peak FAME Peak FAME
1 C8:0 18 a-C19:0 35 C18:2ω6 (st) 52 C22:4ω6
2 C9:0 19 C19:0 36 C20:2 53 C22:4ω3
3 C10:0 (st) 20 C20:0 (st) 37 C20:2ω6 (st) 54 C24:4ω6
4 C11:0 (st) 21 C21:0 (st)  38 C22:2ω6 (st) 55 C20:5ω3 (st)
5 C12:0 (st) 22 C22:0 (st) 39 C24:2ω6 56 C20:5ω1
6 i-C14:0 23 C23:0 (st)  40 C18:3ω6 (st) 57 C21:5
7 C14:0 (st) 24 C24:0 (st) 41 C18:3ω3 (st) 58 C22:5ω6
8 i-C15:0 (st) 25 C14:1ω5 (st) 42 C18:3 59 C22:5ω3 (st)
9 a-C15:0 (st)  26 C16:1ω7 (st) 43 C19:3 60 C24:5ω3
10 C15:0 (st) 27 C17:1ω7 (st) 44 C19:3ω6 61 C24:5
11 i-C16:0 (st) 28 C18:1ω9 (st) 45 C20:3ω6 (st) 62 C20:6ω1
12 C16:0 (st) 29 C19:1 46 C20:3ω3 (st) 63 C22:6ω3 (st)
13 i-C17:0 (st) 30 C20:1ω9 (st) 47 C22:3ω6 64 C23:6
14 a-C17:0 31 C22:1ω9 (st) 48 C18:4ω3 65 C24:6ω3
15 C17:0 (st) 32 C24:1ω9 (st) 49 C20:4ω6 (st)    
16 i-C18:0 33 C16:2ω6 50 C20:4ω3 (st)    
17 C18:0 (st) 34 C17:2 51 C21:4    

  可知FAME峰与碳数(C)、双键数(DB)、双键位置(ω)相对应,在二维色谱图上有规则地分布。 此空间分布排列对化合物鉴定预测非常有用,根据此排列,65个峰之中,有29个可以基于此排列进行鉴定(表中的(st)基于标准样品)。另外,低水平的奇数碳数脂肪酸也可检出。

  咖啡的分析

  烘焙咖啡主要由于存在属于吡喃、吡嗪、吡咯化合物的数千种挥发化合物而发出特征性的香气。不同种类物质的嗅觉感受性、浓度、化学特性都不相同,通过相互作用而形成咖啡独特的气。由于组成成分非常复杂,咖啡豆的挥发成分难以属于通常的GC进行分析。在此,尝试使用GCxGC-MS进行了分析。

阿拉比卡咖啡挥发成分的二维色谱图(1色谱柱:Supercowax-10(L=30m, i.d.=0.25mm, df=0.25μm), 2nd色谱柱:SPB-5ms(L=1.0m, i.d.=0.1mm, df=0.1μm),调制时间:6sec)

  本分析使用极性-无极性的色谱柱对,在2维面内检出了数千个峰,可很好地描绘出非常复杂的咖啡香气。

二维色谱图所描绘出的吡嗪成分组

  可知14种吡嗪形成与侧链碳数相对应的成分组,谱带群按水平方向排列。

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