烟草科技/烟草化学TobaccoScience&Technology2003年第2期(总第187期)
固相微萃取与同时蒸馏萃取法分析香精成分比较
吕 健1,阮晓明2,盛志艺1,徐海涛1,李炎强3
[1.颐中烟草(集团)公司技术中心,青岛市华阳路20号 266021;
2.青岛卷烟厂科研所,青岛市华阳路20号 266021;3.郑州烟草研究院,郑州市二七路88号 450000]
【关键词】同时蒸馏萃取;固相微萃取;烟用香精;香味成分;气相色谱;气相色谱/质谱
【摘要】分别采用同时蒸馏萃取法与固相微萃取法对烟草香精中的香味成分进行萃取,再用气相色谱/质谱联用法和气相色谱法进行了定性和定量,并对这2种萃取方法鉴定出的化学成分、重复性和定量值进行了比较。结果显示:同时蒸馏萃取法具有良好的重复性和较高的萃取量,成分的定量分析;固相微萃取法具有快速简便、,适合于香精的剖析定性。
【中图分类号】TS264.3 B(-0025-04ComparisonandSimultaneousDistillationandExtractionMethodsforAnalysisofArominTobaccoFlavor
LU¨JIAN(1),RUANXIAO2MING(2),SHENGZHI2YI(1),XUHAI2TAO(1),andLIYAN2QIANG(3)1.TechnologyCenterofEtsongTobaccoGroup,Qingdao266021,Shandong,China2.QingdaoCigaretteFactory,Qingdao266021,Shandong,China
3.ZhengzhouTobaccoResearchInstituteofCNTC,Zhengzhou450000,China
Keywords:Simultaneousdistillationandextraction;Solidphasemicro2extraction;Tobaccoflavor;Aromacompo2nents;Gaschromatography;Gaschromatography2massspectrometry
Abstract:Thearomacomponentsinsametobaccoflavorwereextractedwithsimultaneousdistillationandextraction(SDE)andsolidphasemicro2extractionmethods(SPME),identifiedbyGC2MSandanalyzedbyGC,respectively.Thecontents,repeatabilityandquantitativedataofthearomacomponentsextractedbythesetwowayswerecom2pared.TheresultsshowedthatthenumberandrepeatabilityofthearomacomponentsextractedwithSDEwerehigh2erthanthosewithSPME,andthecoefficientsofvariationofthecomponentsextractedwithSDEwerelessthanthosewithSPME.SoSDEwasmoresuitableforquantitativelyanalyzingthearomacomponentsintobaccoflavor.TherewereseveraladvantagesinqualitativelyanalyzingthearomacomponentswithSPME,includingrapidity,simplicityandnondestructiveextraction.
同时蒸馏萃取法(SDE)[1,2]是近一二十年发展起
【作者简介】吕健(1975-),学士,颐中烟草(集团)公司技术中心助理工程师,主要从事烟草化学成分分析研究。【收稿日期】2002-07-19 【修回日期】2002-10-16【责任编辑】刘立全
来的用于分析样品中挥发性、半挥发性成分的分离方
法。该法将水蒸气蒸馏与溶剂萃取合二为一,减少了实验步骤,缩短了分析时间,节省了萃取试剂;固相微萃取法(SPME)[3,4]是用内涂固定液的石英纤维萃取样品中的化学成分,具有分析时间短、不使用有机溶剂、样品不需前处理等优点。为了考察这2种萃取方法的
25
差异,本实验采用SDE和SPME分别对烟用香精的香味成分进行了分析比较,内容包括2种萃取方法鉴定出的化学成分数目、重复性和定量结果,重点考察了SDE和SPME在半定量方面的优劣。1 实验/Experimentalprocedure
1.1 材料与仪器/Materialsandapparatuses
质量范围:40～550amu;
溶剂延迟:4min;
使用Wiley谱库图谱检索进行定性。1.4 固相微萃取/Solidphasemicro2extraction
依据JeffreyClark[3]等所做的工作采用如下条件处理样品:移取5mL香精,置于10mL样品瓶中,加入μ10L(0.10026g/mL)乙酸苯乙酯,轻轻摇匀,盖上塞子,放入70℃的水浴锅中15min。将手动SPME装置直接
μ插入样品瓶中,推出涂有65m厚的聚二乙醇/二乙烯基苯的玻璃纤维,顶空吸附30min。然后将玻璃纤维
插入色谱仪口中,脱附1min,不分流进样,其它色谱条件与同时蒸馏萃取的相同。
2 结果与讨论/Resultsanddiscussions
2.1 处理条件的比较/Comparisonofextractioncondi2
材料:烟用香精32#,二氯甲烷(AR),乙酸苯乙酯
(色谱纯,购自Sigma公司);
仪器:同时蒸馏萃取装置,手动固相微萃取装置(美国SUPELCO公司),恒温水浴锅,电子天平(精度0.1mg,美国OHAUS公司),HP6890气相色谱议,HP6890GC/HP5973MS联用仪(美国惠普公司)。1.2 同时蒸馏萃取/Simultaneousdistillationandextrac2tion
按照文献[1]所述条件进行处理,即准确移取5mL烟用香精,置于1000mL平底烧瓶中,加入200mL蒸馏水和少许沸石,该烧瓶接在同时蒸馏萃取装置的一端,用可控制电压的电热套进行加热;的另一端为盛有40mL,在水浴锅上加热,60μ取2h。萃取完成后10L(0.10026g/mL)乙酸苯乙酯(内标),而后进行气相色
tions
同样理5mL香精,40mL二氯甲烷和
;而SPME70℃下中即可,无需试剂,并节省了时间及水电。2.2 鉴定出的香味成分比较/Comparisonofaromacom2ponentsidentified
SDE和SPME萃取的同种烟用香精的香气成分的气相色谱图见图1。由图1可见,SDE较SPME多检测出3种香味成分(A、B、C),Wiley谱库图谱检索结果(表1)表明,这3种香味成分分别为2-羟基丁酸乙酯、芳樟醇和柠檬醛。其中,柠檬醛可能是柠檬烯的氧化产物,其他2种成分可能是由于SPME的纤维吸附的量少,未检测出来。而SPME比SDE多检测出1,2-丙二醇(M),说明1,2-丙二醇的水溶性很强,难以通过水蒸气蒸馏出来。同时也表明,在此SPME萃取温
)下,1,2-丙二醇有一定的挥发性,能够从香度(70℃
精中挥发出来,从而使SPME法能够检测到香精中这种原始成分。2.3 重复性比较/Comparisonofrepeatability
对于同一个香精分别用2种方法进行了5次重复萃取分析,选取2种方法同时都能检测到的16种香味成分测定的变异系数进行重复性比较。结果(表2)表明,SDE所分析的16种香味成分的变异系数均小于SPME,且SDE测得的14种成分的变异系数≤10%,另2种成分的变异系数20%。说明对于香精检测,SDE
谱和气相色谱/质谱分析。
1.3 色2质谱条件/Chromatographicandmassspectromet2ricconditions
1.3.1 色谱条件/Chromatographicconditions
色谱柱:HP25(Crosslinked5%PHMESiloxane)毛细
μ管柱(50m×0.32mmi.d.×1.05md.f.);
载气:氮气,恒流模式:1.5mL/min;
μ进样量:2L,分流比:5∶1;
进样口温度:250℃;
检测器(FID):250℃;氢气:40mL/min,空气:450mL/min;
2℃/min
3℃/min
程序升温:70℃
10℃/min
80℃190℃
250℃(20min)。
1.3.2 色谱2质谱条件/Chromatographicandmassspec2trometricconditions
载气:氦气(纯度>99.99%);其它色谱条件同上;电离方式:EI;电离能量:70eV;传输线温度:250℃;离子源温度:230℃;26
的重复性比SPME要好。2.4 定量结果比较/Comparisonofquantitativeresults
香味成分的定量采用内标法,以乙酸苯乙酯为内标,并假定相对校正因子为1.0,回收率为100%[1,3]。将两种方法检测到的16种成分的峰面积进行比较,结果见表3。
从表3可以看出,除月桂烯和柠檬烯2种成分外,
其它14种成分的测定值,SDE法均比SPME法高。其中,SDE法测得的3-甲基丁醇、香叶醇和三醋酸甘油酯分别是SPME法测得的5.07倍、11.52倍和4.57倍。而月桂烯及柠檬烯的SDE法测定值比SPME法的小,比值分别为0.67和0.43。可见,对于一些烯烃类成分SPME法比较灵敏
。
图1 固相微萃取和同时蒸馏萃取法所得萃取物的气相色谱图比较
Fig.1 ComparisonofChromatogramsofAromaComponentsExtractedbySDEandSPME
表1 SDE与SPME检测的香味成分
Table1 ComparisonofaromacomponentsextractedbySDEwiththosebySPME
色谱峰号/
PeakNo.
1M2A3456B7C89101112
保留时间/Retentiontime(min)
7.807.918.8910.8018.0919.2121.1221.5024.7032.2133.1236.1936.6037.9639.3039.68
香味成分/Components
3-甲基丁醇/3-methylbutanol1,2-丙二醇/1,2-Propanediol
匹配度/Matchfactors
[***********][1**********]791
SDE+-++++++++++++++
①
SPME+++-++++-+-+++++
丁酸/Butyricacid
2-羟基丁酸乙酯/Ethyl2-Hydroxybutyrate苯甲醛/Benzaldehyde月桂烯/Myrcene枫内酯/Corylon柠檬烯/Limonene芳樟醇/Linalool香叶醇/Geraniol柠檬醛/Citral
三醋酸甘油酯/Triacetin丁酸苄酯/BenzylButyrate乙酸香叶酯/GeranylAcetate香兰素/Vanillin
乙酸芳樟酯/LinalylAcetate
27
色谱峰号/PeakNo.
13141516
保留时间/Retentiontime(min)
43.1744.4845.1045.48
香味成分/Components
丁酸(1,2-二甲基-苯乙基)酯/Butanoicacid,1,2-dimethyl-2-phenylethylester异丁酸香叶酯/GeranylIsobutyrateβ-松油醇/beta-Terpineol丁酸香叶酯/GeranylButyrate
匹配度/Matchfactors
90918291
SDE++++
SPME++++
注:①“+”表示检出“,-”表示未检出。
表2 SDE与SPME分析香精中香味成分的重复性比较
Table2 ComparisonofrepeatabilityofSDEwiththatofSPME
表3 SDE与SPME分析香精中香味成分定量结果的比较
Table3 ComparisonofQuantitativeResultsofAromaComponents
inTobaccoFlavorbySDEandSPME
峰号/PeakNo.
[***********]41516
香味成分/Components
3-甲基丁醇/3-Methylbu2tanol
变异系数/Coefficientof
variation(%)SDESPME
7.67.55.810.07.95.813.5.514.43.34.43.64.25.04.9
19.634.417.913.024.07.810.118.113.515.115.616.8
序号/
PeakNo.
[**************]
成分/Components
3-甲基丁醇/3-methylbutanol
SDE∶SPME(峰面积)比/Ratioofpeakarea
5.07∶11.67∶12.24∶10.67∶12.53∶10.43∶111.52∶14.57∶12.84∶12.22∶11.16∶11.09∶12.42∶11.63∶11.88∶11.82∶1
丁酸/Butyricacid苯甲醛/Benzaldehyde月桂烯/Myrcene枫内酯/Corylon柠檬烯/Limonene香叶醇/Geraniol丁酸苄酯/乙酸香叶酯/Geranylacetate香兰素/Vanillin
乙酸芳樟酯/Linalylacetate丁酸(1,1-二甲基-苯乙基)
酯/Butanoicacid,1,2-dimethyl-2-phenylethylester异丁酸香叶酯/Geranylisobu2tyrate
β-松油醇/beta-Terpineol丁酸香叶酯/Geranylbutyrate
丁酸/Butyricacid苯甲醛/Benzaldehyde月桂烯/Myrcene/CLim/三醋酸甘油酯/Triacetin丁酸苄酯/Benzylbutyrate乙酸香叶酯/Geranylacetate香兰素/Vanillin
乙酸芳樟酯/Linalylacetate丁酸(1,1-二甲基-苯乙基)酯/Butanoicacid,1,2-dimethyl-2-phenylethylester
异丁酸香叶酯/Geranylisobutyrateβ-松油醇/beta-Terpineol丁酸香叶酯/Geranylbutyrate
10.4
14
10.110.610.5
1516
择SDE法会获得满意的效果;对于定性来讲,SPME法由于其简便无破坏性的优点,应予首先考虑。
【参考文献】
[1] 李炎强,冼可法.同时蒸馏萃取法与水蒸气蒸馏法分离
3 结论/Conclusions
经过以上的测定比较和数据分析看出,虽然SDE
萃取时间较长,但可以把香精中的香味成分最大限度地萃取出来,得到理想的重复性,有利于香精的定量分析和质量控制。SPME法虽然重复性较差,但能够基本上反映香精的原始信息,可用于香精的初步鉴定。同时,由于该法顶空吸附样品的挥发性、半挥发性成分,对于香精中一些半挥发性成分的测定灵敏度偏低,而且对实验条件的依赖性较大,特别是纤维萃取头使用一段时间后由于固定液流失,吸附能力明显下降,不容易得到理想的重复性结果。所以,对于定量来讲,选28
分析烟草挥发性、半挥发性中性成分的比较[J].烟草科技,2000,(2):18-21.
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