快速毛細(xì)管氣相色譜用于香料混合物的分析*

邱 雨，朱 玲，朱立軍，楊 涓，安泓汋，龍 君

(川渝中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)中心，四川成都 610066)

氣相色譜(GC)技術(shù)廣泛應(yīng)用于易揮發(fā)復(fù)雜混合物的分析。為了獲得較高的峰容量和良好的分離度，通常選用較長(zhǎng)的色譜柱或降低程序升溫速率進(jìn)行 GC分析，但一般分析時(shí)間較長(zhǎng)［1－2］。為了適應(yīng)大量樣品的分析、提高分析速度、降低分析成本，研究人員對(duì)快速GC技術(shù)進(jìn)行了深入研究［3－6］。目前，實(shí)現(xiàn)快速色譜分析主要有降低色譜柱內(nèi)徑［7－8］、減短柱長(zhǎng)、降低液膜厚度、增大載氣流速、加快升溫速率［9］及采用高選擇性的固定相［1］等方法。研究表明快速GC可有效用于揮發(fā)油、殺蟲劑和天然脂肪等復(fù)雜基質(zhì)的分析［10］。與常規(guī)GC相比，能顯著提高實(shí)驗(yàn)效率，并在保證分離度的提前下提高實(shí)驗(yàn)的精密度［11］。

本文通過GC Method Translation軟件轉(zhuǎn)化分析條件，同時(shí)降低色譜柱內(nèi)徑、減短柱長(zhǎng)及降低液膜厚度，建立快速毛細(xì)管GC分析香料混合物樣品的方法。旨在保證分離度不變甚至增加的條件下提高分析效率、降低分析成本，并將此方法應(yīng)用于甜橙油和煙用香精的分離分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

HP6890型氣相色譜儀［FID檢測(cè)器，分流/不分流進(jìn)樣口，自動(dòng)進(jìn)樣器，毛細(xì)管柱:DB－17－Ⅰ(60m ×0.25 mm i.d.× 0.25 μm d.f.)，DB－17－Ⅱ(10 m ×0.10 mm i.d.×0.10 μm d.f.)，GC ChemStation和GC Method Translation軟件］。

表1 常規(guī)及快速氣相色譜分析香料混合物的色譜條件Table 1 The chromatographic conditions of spice blends by conventional gas chromatography(GC)and fast GC

香料混合物樣品(含煙用揮發(fā)性中性香味成分 0.1% ～0.5%)和煙用香精(0.5%)，自制;甜橙油(1.0%)，鄭州煙草研究院。

1.2 香料混合物樣品的GC分析

混合香料標(biāo)準(zhǔn)品直接進(jìn)行毛細(xì)管GC分析，并通過GC Method Translation軟件將色譜柱由柱Ⅰ轉(zhuǎn)換成柱Ⅱ，兩種色譜柱分析樣品條件如表1所示。并通過考察不同數(shù)據(jù)采集頻率對(duì)快速毛細(xì)管色譜分析中色譜峰分離度、峰型及精密度的影響，篩選最佳數(shù)據(jù)采集頻率。

1.3 快速毛細(xì)管色譜用于其他樣品的分析

通過GC Method Translation軟件將色譜柱由DB－17－Ⅰ柱轉(zhuǎn)化成 DB－17－Ⅱ柱，對(duì)甜橙油和煙用香精進(jìn)行毛細(xì)管GC分析，兩種色譜柱的分析條件見表2～表3。

2 結(jié)果與討論

2.1 快速毛細(xì)管色譜分析香料混合物樣品

根據(jù)表1中色譜條件，分別使用常規(guī)柱和微孔柱對(duì)香料混合物標(biāo)樣進(jìn)行了毛細(xì)管GC對(duì)照分析，色譜圖見圖1所示。在分析香料混合物標(biāo)樣時(shí)兩根DB－17色譜柱所用時(shí)間分別為76 min和6.87 min，快速毛細(xì)管GC相對(duì)于普通毛細(xì)管GC色譜分離速度提高了近10倍。由圖1可見，常規(guī)柱Ⅰ，11號(hào)峰與12號(hào)峰完全重疊，沒有達(dá)到分離;使用DB－17－Ⅱ快速毛細(xì)管GC分析香料混合物樣品，能將11號(hào)峰與12號(hào)峰分離，且其他峰也可以達(dá)到完全分離。與常規(guī)GC相比，快速毛細(xì)管GC各色譜峰所對(duì)應(yīng)峰面積百分比的平均變化率為3.95%。由此可知，快速毛細(xì)管GC在不影響分離度和定量分析的提前下，能有效的縮短分析時(shí)間、提高檢測(cè)效率及降低檢測(cè)成本，因此通過GC Method Translation 軟件將色譜柱由 DB－17－Ⅰ柱轉(zhuǎn)化成DB－17－Ⅱ柱對(duì)于分析香料混合物樣品具有可行性及實(shí)用性。

圖1 毛細(xì)管GC分析香料混合物樣品色譜圖*Figure 1 Capillary GC chromatograms of the spice blends*分析條件同表1

表2 常規(guī)及快速氣相色譜分析甜橙油的色譜條件Table 2 The chromatographic conditions of orange sweet oil by conventional gas chromatography(GC)and fast GC

表3 常規(guī)及快速氣相色譜分析煙用香精的色譜條件Table 3 The chromatographic conditions of tobacco essence by conventional gas chromatography(GC)and fast GC

2.2 快速毛細(xì)管GC分析香料方法的優(yōu)化

為了進(jìn)一步優(yōu)化快速毛細(xì)管GC分析香料方法，篩選最佳數(shù)據(jù)采集頻率。在保持表1中其他GC條件不變的情況下，分別把數(shù)據(jù)采集頻率設(shè)為5 Hz，10 Hz和 50 Hz，用 DB－17－Ⅱ柱作色譜柱快速分析香料混合物樣品。

(1)數(shù)據(jù)采集頻率對(duì)色譜峰分離度的影響

采用GC ChemStation軟件計(jì)算每個(gè)色譜峰的分離度，結(jié)果見圖2。由圖2可見，隨著數(shù)據(jù)采集頻率的提高，除13號(hào)峰外，其他色譜峰的分離度均明顯提高。隨著數(shù)據(jù)采集頻率從5 Hz提高至10 Hz，16組峰分離度平均增加約14%;數(shù)據(jù)采集頻率從5 Hz提高至50 Hz，16組峰分離度平均增加約20%;其中4號(hào)峰分離度提高最為顯著，分別約為26%和34%。由此可見，在5 Hz到50 Hz范圍內(nèi)，提高數(shù)據(jù)采集頻率能有效的提高色譜分離效果，將有利于較難分離化合物的分析檢測(cè)。

(2)數(shù)據(jù)采集頻率對(duì)色譜峰性質(zhì)的影響

不同采集速率對(duì)色譜峰性質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在色譜峰的峰高、半峰寬以及峰面積變化。在5 Hz到50 Hz范圍內(nèi)，以15號(hào)峰為例對(duì)不同數(shù)據(jù)采集頻率下快速GC分析香料混合物樣品色譜峰的性質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果見圖2和表4所示。從其可以看出，隨著數(shù)據(jù)采集頻率的增大，色譜峰的峰高逐漸增加，峰寬逐漸減小，峰面積變化較小。因此提高采集速率不影響色譜峰的定量，但有利于峰型的優(yōu)化。

圖2 不同數(shù)據(jù)采集頻率下快速毛細(xì)管GC分析混合香料的色譜圖Figure 2 Fast capillary GC chromatograms of the spice blends with the different data acquisition frequency

表4 不同數(shù)據(jù)采集頻率下快速GC分析混合香料No.15色譜峰的性質(zhì)Table 4 The character of No.15 peak by the fast capillary GC with the different data acquisition frequency

(3)數(shù)據(jù)采集頻率對(duì)精密度的影響

分別把數(shù)據(jù)采集頻率設(shè)為5 Hz和50 Hz，用相同的GC條件對(duì)香料混合物樣品各進(jìn)行10次分析，并計(jì)算出每個(gè)色譜峰的保留時(shí)間和峰面積的平均值及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果表明，兩種采集頻率下保留時(shí)間的RSD沒有明顯的變化，但峰面積的RSD變化較為明顯。采集速率為50 Hz時(shí)峰面積的 RSD均小于 1%，均值在 0.59% ±0.19%;而采集5 Hz時(shí)峰面積的RSD有超過2%的，均值在0.79% ±0.39%。由此可見，在一定范圍內(nèi)，采用高采集速率較低采集速率能提高精密度，有利于快速毛細(xì)管GC的定量檢測(cè)。

綜上所述，數(shù)據(jù)采集頻率在5 Hz到50 Hz范圍內(nèi)，隨著數(shù)據(jù)采集頻率的提高，快速毛細(xì)管GC分析色譜峰分離度、峰型及檢測(cè)精密度均有顯著的優(yōu)化效果。數(shù)據(jù)采集頻率過低，色譜峰真實(shí)性、分離度、峰型及檢測(cè)精密度達(dá)不到檢測(cè)要求;但是過高的數(shù)據(jù)采集頻率一方面會(huì)增大噪音信號(hào)、降低分辨率及重復(fù)性;另一方面對(duì)硬件要求更高，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量也較大［12］。因此，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)采集頻率(50 Hz)能有效的優(yōu)化快速毛細(xì)管GC分析香料方法。

2.3 快速毛細(xì)管GC用于甜橙油和煙用香精的分析

(1)甜橙油的分析

GC 條件同表2，分別用 DB－17－Ⅰ柱和 DB－17－Ⅱ柱對(duì)甜橙油進(jìn)行對(duì)照分析，結(jié)果見圖3。由圖3可見，與常規(guī)GC相比，快速毛細(xì)管GC各色譜峰所對(duì)應(yīng)峰面積百分比的峰面積百分比變化率為－1.14% ±3.16%，可知改變 GC條件對(duì)甜橙油的定量分析檢測(cè)影響較小，快速毛細(xì)管GC檢測(cè)結(jié)果具有可靠性。從分析條件對(duì)比可知，快速毛細(xì)管GC能有效將甜橙油的分析時(shí)間由91 min降低至8.62 min，且色譜峰分離度進(jìn)一步提高，有利于甜橙油的快速、準(zhǔn)確定量分析。

圖3 毛細(xì)管GC分析甜橙油色譜圖*Figure 3 Capillary GC chromatograms of the orange sweet oil

(2)煙用香精的分析

GC 條件同表 3，分別用 DB－17－Ⅰ柱和 DB－17－Ⅱ柱對(duì)煙用香精進(jìn)行分析，結(jié)果見圖4。由圖4可見，快速毛細(xì)管GC能有效將煙用香精的分析時(shí)間由52 min降低至4.95 min，分離度提高。且與常規(guī)GC相比，快速毛細(xì)管GC各色譜峰所對(duì)應(yīng)峰面積百分比的峰面積百分比變化率為0.73% ±4.66%。

圖4 毛細(xì)管GC分析煙用香精色譜圖*Figure 4 Capillary GC chromatograms of the tobacco essence

綜上所述，將快速毛細(xì)管GC應(yīng)用于甜橙油和煙用香精樣品分析，與常規(guī)毛細(xì)管分析相比，在不影響色譜峰峰面積百分比的前提下，分析速率提高近10倍，各色譜峰的分離度也有所提高。

3 結(jié)論

采用快速毛細(xì)管GC分析混合香料能顯著提高檢測(cè)效率、增加色譜峰分離度、降低分析成本，且采用適當(dāng)?shù)牟杉俾士蛇M(jìn)一步提高色譜峰分離度、峰型及檢測(cè)精密度。將快速毛細(xì)管GC應(yīng)用于甜橙油和煙用香精的分析，在不影響定量分析結(jié)果的前提下，提高了分析速率近10倍，并提高各色譜峰的分離度。因此快速毛細(xì)管GC法適用于煙用香精的快速分析。

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