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1、固相微萃取有效性Cryofocusing在桔子果汁中的挥发性成分分析Akihiko HASHIMOTO, Kazumasa KOZIMA和 Koji SAKAMOTO Hiroshima 广岛县食品科技研究中心，12-70 Hijiyamahon-machi,南区，广岛，732-0861,日本 2005年3月18日收到,2006年8月23日接受我们学习了 Cryofocusing在运用固相微萃取分析挥发性成分的有效性将比较运用了 Cryofocusing的和没有用Cryofocusing的观察来估计保留时间，解析度和峰面积，发现运 用了Cryofocusing的比没有用Cryofocusing
2、的分辨率和峰面积大。因此，固相微萃取能有效 的来痕量分析桔子果汁中的挥发性成分。关键字：固相微萃取，桔子汁，食品风味，气相色谱仪，Cryofocusing，解析度简介固相微萃(SPME)气质联用取是一种新的样本处理的技术，它能提取和浓缩样品基体中 的挥发性成分。固相微萃取的光纤能直接进入气相质谱仪的注射器中，而且这数据也是高度 可信赖的因为没有溶剂的使用。为此有多种光纤在固相微萃取应用。在固相微萃取中，样品的挥发性成分被光纤吸收，然后经过一个高温解析过程进入气相 质谱仪。这个过程很慢，而且解析时间对解析度有很大的影响。根据一些报道(Deibler et al.,l999; Elmore et
3、al., l997; Jia et al.,1998)持续解析 2 分钟，Fischer 和 Fischer (l997) 决定解析时间为15分钟，而Bicchi et al. (l997)报道解析时间为5分钟。这些变化显示了 在运用固相微萃取来分析食品风味中很困难决定解析时间。吹扫捕集和固相微萃取有相同的问题就是很困难去决定解析时间。然而，吹扫捕集中解 析时间能是使Cryofocusing延长(Shimodaand Shibamoto, l990a; Shimodaand Shibamoto, l990b)。Cryofocusing能有效的来解决在固相微萃取中这些固有的问题。目前，我们研究运
4、 用Cryofocusing固相微萃取测量桔子汁中的挥发性成分的有效性，并将与使用普通固相微萃 取的分析的结果进行比较。材料和方法Single-strength桔子汁是向一家在Hiroshima县的食品制造商购买的，一毫升的桔子 汁放在一个小瓶(6-CV, 22x38mm, Chromacol, Herts, United Kingdom )中，里面放有标准 溶液(10uL of 1%环乙醇)。这个溶液在40的环境中放置10分钟，然后固相微萃取的光 纤插入有隔板密封的小瓶中并保持在注射口 20分钟，将五种固相微萃取的光纤吸附能力进 行比较。发现CAR/PDMS和sfDVB/CAR/PDM是低极
5、性，sf-DVB/PDMS有中极性，sfCW/DVB是 高极性的。惠普5890系列II安装FID (Hewlett-Packard, Palo Alto, California)实现了气相质谱 分析，惠普3396系列II的积分器输出气相质谱分析的数据。注射温度为260，检测器的温 度为230C，用一根DB-WAX毛细管柱(60mx0.25mm I.D. x0.25 mm film thickness, Agilent, Palo Alto,California)来分析挥发性成分。运载气体是氦气，箱温以每分钟3C的速度从 40CA 升到 230C固相微萃取Cryofocusing的运行如下：气相
6、质谱的加热停止后，气相质谱仪的柱头(10 cm)浸入液氮收集不分流模式中的挥发 性成分，固相微萃取的光纤插入注射器并保持7分钟。结果与讨论固相微萃取光纤的稳定期来检查吸附的挥发性成分如表1：表1:使用固相微萃取光纤上cryofocusing1分钟时桔子汁中主要挥发性成分Fiber typFihpr Him thicknessFlavor Peak Aines.CAIUPIJMS.75 pmFfCAr-t/PDMSMDg DVB 保3炯的pmq皿.f讣皿i一加馈）卫瓯一Ethanz.exhF口叫尸1伽l伊3两2.1X10做fi.Txlo1 gtt-Pin&ne0.710* (100)EJ.&vi
7、o1 (98)My rccxtc(265)cfTequlnciac4 .910(100)(520)(26)4.2MI01 (S4)L软待侦敢）dLimununt*2.5x10(100)a.ixio75.8k itlu (23)1.6X10*(65)2.10 971p_Cyme 口 e4.5k I0:,览逾1侦Terpinolene1 flxic/5 (313)S.OkHi田即L2k l0n (22)rrideeane4.Qxl 0s (31204.1KI0狗1一伽1。叮涂的】厅技OUJCycidhexannl4.5X1D4 (100)liS8)2.0xl(l.Sxl0n 伽朋1.fix 1(/
8、(411)Octyl acetate13X10 (iwil.ii-101 (SU_-s, 1中底廿卸日 日典日 for a fiber was rfpfinerf hh the pak 日偌日 nf tht fsher 日用 a pec-enCaRf of the peak Hirea cibtaincd UBin CA1UPDMS.列着放有内标物的桔子汁中用固相微萃取光纤分析的9种主要挥发性成分的峰面积和相 应的峰面积。CAR/PDMS的峰面积作为相对峰面积的标准，使用CAR/PDMS获得的峰面积作为一 个百分比来定义相应的峰面积。CAR/PDMS和sfCAR/PDMS吸附的a-蒎烯与乙酸辛
9、酯的峰面积相等，CAR/PDMS吸附的甲基 异丙基苯比sfCAR/PDMS吸附的高，然而这个相对的结果用来分析其他挥发性成分。CAR/PDMS 的基质用石英玻璃制作，SfCAR/PDMS和其他StableFlex光纤的基质由柔韧的石英玻璃和 聚丙烯酸酯制作。CAR/PDMS和sfCAR/PDMS的吸附由于没有基质的吸附，它们的吸附特征应 该是一样的。基质加强了吸附剂和中心金属的联系，然而当前的学习结果显示者两种光纤的 吸附特征优势不一样的。sfDVB/CAR/PDMS和CAR/PDMS的峰面积在这五种固相微萃取的光 纤中相对大一些，sfDVB/PDMS and sfCW/DVB的峰面积比较小。
10、在桔子汁中的挥发性成分主 要是被低极性吸附剂受吸附。Clark和Bunch （1997）报道吸附在烟草中的挥发性成分取决于不同固相微萃取光纤的 使用；所以要选择一个合适的固相微萃取光纤来分析挥发性成分。因为SfDVB/CAR/PDMS and CAR/PDMS有效的吸附所有在桔子汁中的主要挥发性成分，所以用这些光纤经过固相微萃取 气相质谱联用分析。图1显示了在桔子汁中的挥发性成分。表2列出了运用Cryofocusing和不用 Cryofocusing的保留时间，理论塔板数和相对的峰面积。运用了Cryofocusing技术获得的 峰面积作为一个百分比，来定义没有运用Cryofocusing技术的
11、相对峰面积。没有运用Cryofocusing 一般的解析时间是 2 分钟（Deibler et al.,1999; Elmore et al., 1997; Jia et al., 1998）。解析时间会影响气相质谱的分辨率，我们需要去确定最佳时间。理论塔板数为N，获得的保留时间为tR，半宽度为w0.5在保留时间里，理论塔板数越高则峰越窄，因此理论塔板数是色谱分辨率的指示器。没有运用Cryofocusing（解析时间=1分钟），乙醇在sfDVB/CAR/PDMS光纤中的保留时间 是6分钟。然而运用了Cryofocusing的时间是6.8分钟，显然运用了Cryofocusing的保留时间 比没有
12、运用Cryofocusing的世界长。没有运用Cryofocusing的解析时间越长则保留时间越 短。运用了Cryofocusing时，a-蒎烯的保留时间是8.8分钟；但是没有运用Cryofocusing时 保留时间只有4分钟（解析时间为7分钟）没有运用Cryofocusing时，sfDVB/CAR/PDMS的相对峰面积是94% （解析时间为1分钟）。解析时间为2分钟与更长的解析时间获得的峰面积是一样的。使用sfDVB/CAR/PDMS时，解析 时间为1分钟吸附乙醇和其他九种挥发性成分。运用Cryofocusing使用sfDVB/CAR/PDMS时，乙醇的理论塔板数为1.2X105，没有运用
13、Cryofocusing的是3.7 X 104。运用了 Cryofocusing的解析率大于没有运用的。运用 Cryofocusing时，a-蒎烯的理论塔板数是2.3X 105,没有运用的是5.0X 105 （解析时间为1 分钟），显然结果是不同的。没有运用Cryofocusing时，解析时间越长则理论塔板数越小， 峰越宽。这意味着，没有运用Cryofocusing时挥发性成分没有集聚在柱头，结果显示短的解 析时间可提高分辨率。在色谱图中d-柠檬烯、p-甲基异丙基苯、异松油烯、十三烷、环乙醇、乙酸辛酯的峰 运用了Cryofocusing和没有运用的一样。在图1 （1）中展示的是运用Cryofo
14、cusing获得的在 a-蒎烯，月桂烯和a-萜品烯前面的峰，它们比在其他色谱图中的峰更锋利。如果缺少Cryofocusing这些挥发性成分的结果很低，但是d-柠檬烯在柱头40C （箱的起初温度）是 能被集聚结果很高。将运用了 Cryofocusing的结果与没有运用Cryofocusing的结果进行比较，尽管这些峰面 积不同，但是理论塔板数一样，建议将固相微萃取光纤解析挥发性成分的时间为1分钟。因 此，1分钟的解析时间也适合没有运用Cryofocusing的sfDVB/CAR/PDMS，尽管这个结果很低。 尽管解析时间只有1分钟运用Cryofocusing时，但是结果却比没有运用Cryofoc
15、using的高。CAR/sfDVB/CAR/PDMS和CAR/PDMS的解析趋势是不同的。用CAR/PDMS在没有运用 Cryofocusing时的乙醇的峰面积比运用了Cryofocusing的小，CAR/PDMS的解析时间很慢，因 为解析时间越长则理论塔板数越小在没有运用Cryofocusing时没有运用Cryofocusing，很困难去获得重视的结果。尽管运用Cryofocusing时解析时 间只有1分钟，但是峰面积和理论塔板数却比没有运用Cryofocusing时的大。结果显示固 相微萃取Cryofocusing技术课有效的分析含量高的挥发性成分，而且短的保留时间则解析 率高（取决于保留
16、指数1182 ）。1分钟时最佳的解析时间没有运用Cryofocusing时对于 sfDVB/CAR/PDMS来说，因为这个水平上光纤的解析和结果是最好的。但是，运用了 Cryofocusing时解析和结果都比较好。总得来说，我们的固相微萃取允许去分析高挥发性 的微量挥发性成分，确保高的解析率。因为食品风味含有很多高度的挥发性成分Arora et al.,1995; Chin et al.,1996; Jia et al.,1998）所以固相微萃取cryofocusing将会有效并广泛应用于食品分析。图一中，气相色谱挥发性成分固相微萃取（桔子汁受到sfDVB /CAR/ PDMS纤维）分析。 （
17、1）采用cryofocusing（解吸时间=7分钟）,（2）没有采用cryofocusing（解吸时间=1分钟）,（3）没有 采用cryofocusing（解吸时间=2分钟）、（四）没有采用cryofocusing（解吸时间=5分钟）,（5）没有采 用cryofocusing（解吸时间=7分钟）。AN醇;B:a-蒎烯;C：月桂烯;D： a-萜品烯;E： d-l柠檬烯;F:p- 甲基异丙基苯;G： erpinolene;H：十三烷;I:环己醇（内部标准）;和J:辛基醋酸。参考文献Arora, G., Cormier, F. and Lee, B. (1995). Analysis of odor
18、-activevolatiles in cheddar cheese headspace by multidimensional GC/MS/sniffng. J. Agric. Food Chem.,43,748-752.Arthur, C.L. and Pawliszyn, J. (1990). Solid-phase microextraction with thermal desorption using fused silica optical fibers. Anal. Chem., 62 ,2145-2148 .Bicchi, C.P., Panero, O.M., Pelleg
19、rino, G.M. and Vanni, A.C. (1997). Characterization of roasted co#ee and co#ee beverages by solid phase microextraction-gas chromatography and principal component analysis. J. Agric. Food Chem.,45, .4680-4686.Chin, H.W., Bernhard, R.A. and Rosenberg, M. (1996). Solid phase microextraction for cheese
20、 volatile compound analysis. J. Food Sci.,61, 1118-1122.Clark, T. J. and Bunch, J.E. (1997). Qualitative and quantitative analysis of flavor additives on tobacco products using SPMEGC- mass spectroscopy. J. Agric. Food Chem., 45, 884-849.Deibler, K.D., Acree, T.E. and Lavin, E.H. (1996). Solid phase
21、 microextraction application in gas chromatography/olfactometry dilution analysis. J. Agric. Food Chem.,47, 1616-1618.Elmore, J.S., Erbahadir, M.A. and Mottram, D.S. (1997). Comparison of dynamic headspace concentration on Tenax with solid phase microextraction for the analysis of aroma volatiles. J
22、. Agric. Food Chem.,45,2638-2641.Fischer, C. and Fischer, U. (1997). Analysis of cork taint in wine and cork material at olfactory subthreshold levels by solid phase microextraction. J. Agric. Food Chem.,45, 1995-1997.Jia, Q.M., Zhang, H. and Min, D.B. (1998). Optimization of solidphase microextract
23、ion analysis for headspace flavor compounds of orange juice. J. Agric. Food Chem., 46,2744-2747.Shimoda, M. and Shibamoto, T. (1990a). Factors affecting headspace analysis by the on-column injection/cryofocusing method. Journal of High Resolution Chromatography, 13, 518-520.Shimoda, M. and Shibamoto, T. (+33*b). Isolation and identification of headspace volatiles from brewed co#ee with an oncolumn GC/MS method. J. Agric. Food Chem., 38,802-804.文献来自于：FoodSci. Technol. Res., 12 (4),295-298,2006
