鹽析效應(yīng)結(jié)合頂空氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定香精香料中甲醇含量

康世平，孫趙麟，張鳳霞，張萌萌，樊亞玲

(陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 技術(shù)中心，陜西 寶雞 721000)

甲醇是一種用途廣泛的基礎(chǔ)有機(jī)合成原料，也是一種性能優(yōu)良的萃取溶劑. 同時(shí)，甲醇具有中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性，對(duì)視神經(jīng)和視網(wǎng)膜有特殊選擇作用，可引起病變，可致代謝性酸中毒，危害人們身體健康. 目前甲醇含量檢測(cè)的方法主要有光度法[1-3]、酶法[4]、激光拉曼光譜法[5]、極譜法[6]和氣相色譜法[4，7-8]，其中應(yīng)用最多的是氣相色譜法. 但是香精香料成份復(fù)雜，氣相色譜直接進(jìn)樣法并不適用于對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，而頂空進(jìn)樣法則可以避免復(fù)雜基質(zhì)進(jìn)入色譜系統(tǒng)，減少基質(zhì)干擾，有利于香精香料中小分子揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定.

鹽析效應(yīng)是指溶液中加入無(wú)機(jī)鹽類而使某種物質(zhì)溶解度降低而析出的過(guò)程，對(duì)提高檢測(cè)靈敏度具有重要作用. 因此，本文利用鹽析效應(yīng)結(jié)合頂空-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀，建立了一種檢測(cè)香精香料中甲醇含量的方法.

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

頂空-氣相色譜/質(zhì)譜儀(美國(guó)，PerkinElmer公司)； 20 mL頂空瓶(美國(guó)，PerkinElmer公司)；1 mL活塞式移液槍(德國(guó)，BRAND).

甲醇(色譜純，SIGMA-ALDRICH)；NaCl(分析純，國(guó)藥滬試)；試驗(yàn)用水為超純水；高純氦氣(中國(guó)，大連大特氣體有限公司)；煙用香精香料.

0.2 mg/mL甲醇溶液：50 mL燒杯中加入10 mL超純水后，準(zhǔn)確稱取20 mg甲醇，攪拌均勻后，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶，超純水重復(fù)清洗燒杯3次(10 mL/次)，超純水定容至刻度，密封保存.

1.2 樣品前處理

取1 mL 5 mol/L NaCl溶液于頂空瓶，加入200 μL樣品，迅速密封瓶口，手動(dòng)搖勻后，進(jìn)行頂空-氣相色譜/質(zhì)譜分析.

1.3 檢測(cè)條件

1.3.1 頂空

取樣針120 ℃，傳輸管線150 ℃, 爐溫80 ℃，加壓3 min，進(jìn)樣0.06 min，拔針0.5 min，保溫15 min.

1.3.2 氣相

毛細(xì)柱VOC專用( 60 m×0.32 mm×1.8 μm); 進(jìn)樣口溫度(200 ℃)；恒流模式；分流比為10∶1；程序升溫40 ℃保持2 min，以4 ℃/min的速率升至80 ℃，保持2 min，再以15 ℃/min的速率升至200 ℃，保持5 min.

1.3.3 質(zhì)譜

傳輸線溫度200 ℃，離子源溫度230 ℃，電離方式: EI，電離能量70 eV，掃描范圍 20～100 amu. 采用選擇離子監(jiān)測(cè)模式掃描，以特征離子m/z 31進(jìn)行定量分析，m/z 29輔助定性.

1.4 結(jié)果處理

在上述試驗(yàn)條件下，采用保留時(shí)間定性，外標(biāo)法定量. 試樣中甲醇含量的計(jì)算公式如下：

X=C×(V1+V2)/V1

(1)

式中，X(ng/mL)為試樣中甲醇的含量，C(ng/mL)為從標(biāo)準(zhǔn)曲線上讀取的甲醇濃度，V1為移取樣品體積0.2 mL，V2基質(zhì)溶液的體積1.0 mL.

2 結(jié)果與討論

2.1 NaCl濃度的優(yōu)化

準(zhǔn)確配置10.27、8.21、6.16、4.11、2.05、0.0 mol/L的NaCl溶液，各取1 mL分別置于頂空瓶中，加入200 μL的0.2 mg/mL甲醇溶液，迅速密封瓶口后，上機(jī)檢測(cè). 結(jié)果如圖1所示.

圖1 NaCl濃度與甲醇響應(yīng)關(guān)系Fig.1 Effect of amount of NaCl on response of methanol

結(jié)果表明：(1) 甲醇的響應(yīng)面積隨NaCl濃度的增高而增大，說(shuō)明NaCl的加入能改變甲醇-水體系的互溶度，提高甲醇的檢測(cè)響應(yīng)；(2) 隨著NaCl濃度的增加，甲醇檢測(cè)響應(yīng)呈現(xiàn)緩-急-緩的趨勢(shì)，在0～2 mol/L區(qū)間變化緩慢，在2～5 mol/L區(qū)間響應(yīng)急速上升，5 mol/L以后趨于平緩. 因此，選取5 mol/L NaCl作為本次檢測(cè)的基質(zhì)溶液.

2.2 平衡時(shí)間的優(yōu)化

配制6份相同待測(cè)樣品(1 mL 5mol/L NaCl溶液+200 μL 0.2 mg/mL的甲醇溶液)，考察5、10、15、20、30、40 min的平衡時(shí)間對(duì)甲醇檢測(cè)峰面積的影響. 測(cè)得峰面積和平衡時(shí)間關(guān)系如圖2所示.

圖2 平衡時(shí)間與甲醇響應(yīng)關(guān)系Fig.2 Effect of equilibrium time on response of methanol

結(jié)果表明：(1) 甲醇的響應(yīng)面積在5～15 min內(nèi)，隨平衡時(shí)間的增長(zhǎng)而增大；(2)甲醇的響應(yīng)面積在15 min以后趨于平緩，說(shuō)明在15 min附近時(shí)，甲醇揮發(fā)基本完全. 因此，選取15 min作為本次檢測(cè)的頂空平衡時(shí)間.

2.3 頂空平衡溫度的優(yōu)化

在上述優(yōu)化好的試驗(yàn)條件下，配制5份相同的待測(cè)樣品(1 mL 5 mol/L NaCl溶液+200 μL 0.2 mg/mL的甲醇溶液). 在平衡時(shí)間為15 min時(shí)，分別在60、70、80、90和100 ℃的樣品平衡溫度條件下檢測(cè)，考察樣品平衡溫度對(duì)甲醇峰面積的影響. 結(jié)果如圖3所示.

圖3 平衡溫度與甲醇響應(yīng)關(guān)系Fig.3 Effect of equilibrium temperature on response of methanol

本次測(cè)定結(jié)果表明：(1)甲醇的響應(yīng)面積隨平衡溫度的升高而增大；(2)溫度(90～100 ℃)的急劇升高有可能是大量水蒸氣攜帶甲醇進(jìn)入檢測(cè)體系造成的. 因此，為減少實(shí)際香精香料樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)入檢測(cè)儀器，干擾檢測(cè)結(jié)果，選取80 ℃為本次檢測(cè)的頂空平衡溫度.

2.4 線性范圍

用5 mol/L NaCl溶液配置0.2、0.8、2、8、20、60、200 ng/mL范圍內(nèi)的7級(jí)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液. 取1 mL置于頂空瓶中，迅速封口，上機(jī)檢測(cè)，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖4所示.

圖4 甲醇濃度與積分響應(yīng)的關(guān)系Fig.4 Standard curve of methanol

線性回歸方程:Y=9 192.17X+786.97，r2=0. 999 9，n=6. 低濃度標(biāo)樣譜圖中甲醇仍能夠較好出峰，空白試樣的譜圖中未出現(xiàn)目標(biāo)峰，在所配置濃度范圍甲醇峰面積與濃度呈良好的線性關(guān)系.

2.5 檢出限、定量限

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線中的最低濃度連續(xù)重復(fù)進(jìn)樣10次，將10次測(cè)定濃度值的標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)，分別以3SD和10SD為C代入式(1)中,得到的值分別為本方法的檢測(cè)限和定量限. 具體數(shù)據(jù)如表1所列.

表1 方法的檢測(cè)限和定量限Table 1 Detection limit and quantitation limit of method

2.6 日內(nèi)重復(fù)性、日間重復(fù)性和樣品加標(biāo)回收率

配置6份試樣(1 mL 5 mol/L NaCl溶液+200 μL A香精香料樣品)，按照1.2及1.3操作，日內(nèi)重復(fù)測(cè)定5次，RSD為1.8%(<2%). 每天配置1份試樣(1 mL 5 mol/L NaCl溶液+200 μL A香精香料樣品)，按照1.2及1.3操作，上機(jī)檢測(cè)，連續(xù)測(cè)定5天，RSD為4.2%(如表2所列).

表2 重復(fù)性試驗(yàn)Table 2 Repeatability of method

分別移取100 μL 8 ng/mL、20 ng/mL、200 ng/mL的甲醇溶液各兩份，分別置于6個(gè)含有1 mL 5 mol/L NaCl溶液和200 μL A香精香料樣品的容量瓶中，迅速密封，搖勻后按1.3操作，上機(jī)檢測(cè)，回收率結(jié)果如表3所列.

表3 樣品加標(biāo)回收率試驗(yàn)Table 3 Recovery of method

2.7 實(shí)際樣品測(cè)定

隨機(jī)取10個(gè)香精香料樣品進(jìn)行檢測(cè)，在優(yōu)化好的試驗(yàn)條件下，按照1.2及1.3操作，測(cè)得甲醇質(zhì)量濃度在0.00～8.40 ng/mL范圍內(nèi). 詳細(xì)數(shù)據(jù)如表4所列.

表4 香精香料中甲醇測(cè)定Table 4 Contents of methanol in different essence and perfume samples

3 結(jié)論

本研究利用鹽析效應(yīng)結(jié)合頂空-氣相色譜/質(zhì)譜建立了一種檢測(cè)香精香料中甲醇含量的方法. 該方法具有樣品前處理簡(jiǎn)單、分析周期短、靈敏度高、檢出限低、回收率和精密度好、對(duì)色譜柱基本無(wú)污染等特點(diǎn)，適合成分復(fù)雜的樣品檢測(cè)，是一種高效、低成本、簡(jiǎn)捷的檢測(cè)香精香料中甲醇含量的方法.

[1] 鮑霞, 張小玲. 5-Br-PADAP雙波長(zhǎng)分光光度法測(cè)定酒樣中甲醇[J]. 理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè)), 2008(4): 345-347+349. [BAO Xia, ZHANG Xiao-ling. DW-spectrophotometric determination of methanol in wine with reagent 5-Br-PADAP[J]. Physical Testing and Chemical Analysis (Part B: Chemical Analysis), 2008(4): 345-347+349.]

[2] 余波，戴小峰，張社，等．變色酸分光光度法測(cè)定畢赤酵母發(fā)酵液中的甲醇含量[J]．上海大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2006, 12(2)：196-199.[YU Bo， DAI Xiao-feng， ZHANG She， et al. Determination of methanol during fermentation of pichia pastoris by chromotropic acid spectrophotography[J]. Journal of Shanghai University(Natural Science Edition) ，2006, 12(2)：196-199.]

[3] 李晶，鄭立慶，張?zhí)鹛?，等．賴氨?甲醇-1，2-萘醌-4-磺酸鈉體系褪色光度法測(cè)定甲醇[J]．應(yīng)用化學(xué)，2010, 27(4)：484-487.[LI Jing, ZHENG Li-qing, ZHANG Tian-tian, et al. Decolouring spectrophotometric determination of methanol in lysine-methanol-sodium 1, 2-naphthoquinone-4-sulfonateSystem[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 2010, 27(4)：484-487.]

[4] 伊雄海，郭德華，鄧曉軍，等．多維氣相色譜法檢測(cè)酒中甲醇[J]．分析化學(xué)，2011，39(5): 705-708.[YI Xiong-hai，GUO De-hua，DENG Xiao-jun，et al. Determination of methanol in wines by multidimensional gas chromatography[J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry，2011，39(5): 705-708.]

[5] 陳玉鋒, 莊志萍, 魏林博, 等. 激光拉曼光譜內(nèi)標(biāo)法直接測(cè)定甲醇含量[J]. 理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè)), 2015, 51(4): 558-559.[CHENG Yu-feng, ZHUANG Zhi-ping， WEI Lin-bo, et al. Direct quantitative determination of methanol by laser raman spectrometry with internal standard method[J]. Physical Testing and Chemical Analysis(Part B:Chemical Analysis), 2015, 51(4): 558-559.]

[6] 李紅洲, 彭小東, 談曉君, 等. 白酒中甲醇檢測(cè)方法研究進(jìn)展[J]. 釀酒科技, 2017(7): 99-101+141.[LI Hong-zhou, PENG Xiao-dong, TAN Xiao-jun, et al. Research progress in the detection of methanol in baijiu[J]. Liquor-Making Science & Technology, 2017(7): 99-101+141.]

[7] 朱文輝, 陸舍銘, 朱麗, 等. 頂空-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法檢測(cè)食品添加劑中的甲醇[J]. 香料香精化妝品, 2013(1): 21-24.[ZHU Wen-hui, LU She-ming, ZHU Li, et al. Determination of methanol in food additives by headspace-gas spectrometry/mass spectrometry method[J]. Flavour Fragrance Cosmetics, 2013(1): 21-24.]

[8] 王芍, 牛宇東, 魏萍. 頂空-氣相色譜法測(cè)定藥酒中的甲醇量[J]. 西北藥學(xué)雜志, 2015, 30(4): 367-369.[WANG Shao, NIU Yu-dong, WEI Ping. Determination of methanol in herb wine by headspace GC with capillary column[J]. Northwest Pharmaceutical Journal, 2015, 30(4): 367-369.]