葡萄酒中低浓度气味检测方案(热解吸仪)

IMPACT磐合科仪Scientific Instrument 利用气相色谱-质谱联用技术对葡萄酒中的低浓度气味进行自动高效吸附萃取 这项研究表明，使用高容量HiSorb 探针进行浸入式吸附萃取，在新型 CentriQ自动化多模式采样和浓缩平台上进行气相色谱质谱(GC/MS)检测，可用于筛选葡萄酒中 ppb 级水平的两种酵母衍生的变质(腐坏)化合物，以及一系列其他化合物。 简介 酒香型酵母菌Brettanomyces (Brett)是葡萄酒天然菌群的一部分，但它的生长可以产生4-乙基苯酚(4-EP)和4-乙基愈草酸(4-EG)，也称为4-乙基-2-甲氧基苯酚)。这些化合物会给葡萄酒带来令人不快的“药用”、酚类或马汗味(称为Brett特征)，并且还对所需的果味香气产生掩蔽效应。 从历史上看，从葡萄酒中提取挥发物的采样方法多种多样，其中一个关键因素是需要改进低效的溶剂萃取方法。HiSorb 高容量吸附萃取是一种新型高效的采样方法，具有广泛的应用前景。它涉及到使用坚固的惰性金属探针，并配备相对较大体积的 PDMS吸附相(图1)，从而实现高灵敏度。在顶空或浸入式取样后，对探针进行冲洗、干燥和解吸，然后在 GC/MS 进样前将分析物蒸汽吸附在聚焦冷阱中。 图1标准长度(75 mm) HiSorb 高容量吸附萃取探针，左边显示PDMS(聚二甲基硅氧烷)相。 在本研究中，我们将这种采样方法(侵入式采样)与GC MS结合使用，以检测红葡萄酒中的一系列VOC， 包括 4-EP 和 4-EG。 HiSorb 取样和基于捕集分对分析物预浓缩的整个过程都是由 MarkesInternational 的 Centri 系统自动完成的，在这里，我们向负责监测葡萄酒香气的分析人员展示了这种方法的众多优势。这些方法包括在较宽的挥发性范围内检测分析物，通过改变分流比来扩大动态范围，以及消除乙醇引起的检测器饱和的问题。 我们还描述了 Centri 上样品的自动分流和重新收集是如何简化方法开发和加速工作流程的，即：方法允许在一个完全自动化的序列中对单个样品进行多次分析。 上海磐合科学仪器股份有限公司热线咨询：400-021-0898邮箱： marketing@phky.com.cn网址： www.phky.com.cn Centri@的背景 Markes 国际公司的GC-MS Centri 是第一个(具有高的灵敏度、无需人值守的)集中分析固体、液体和气夜样品中 VOCs 和 SVOCs采样和预浓缩的平台。 Centri包括 HiSorbTM高容量吸附萃取，顶空， SPME 和采样管热脱附。领先的自动化技术和分析捕获技术用于提高样品吞吐量并最大限度地提高灵敏度，适用于各种应用：-一包括食品，饮料和香料产品的分析，环境监测，临床研究和法医分析。 此外， Centri 允许任何进样模式下被分离被的样品，重新收集到干净的吸附剂管上，避免了重复冗长的样品提取过程并提高有价值样品的安全性等诸多好处。 有关 Centri 的更多信息，请访问 www. phky. com. cn。 实验 样品 将西班牙红酒(12%， v/v酒精)倒入一个20mL 的圆底顶空瓶中(Markes International 的货号：C-HSVC20-100)。体积为19 mL，以帮助减少分析物进入顶部空间造成的损失。 高容量吸附萃取捕集 仪器： CentriQ(Markes International) 探针：标准长度不锈钢HiSorbTM探针(货号： H1-XXAAC) 孵育：30℃(60min)， 600rpm 解吸：280°C(12 min) 传输线温度：200°C 聚焦冷阱：“材料散发型冷阱”(货号：U-T12ME-2S) 预吹扫：50mL/min (1 min) 冷阱低温：25°C 冷阱高温：290°C(5min) 分流流量：高分流流量：50 mL/min 低分流流量：5 mL/min 样品再回收 吸附剂管： Tenax TA不锈钢吸附剂管(货号： C1- AAXX - 5003) 管脱附：300℃(10分钟) GC/MS： 色谱柱： MEGAQ-5 MS， 30 m × 0.25 mm × 0.25 um 恒流：氦气， 2.0 mL/min 柱温箱： 40°C (5 min)， 10°C/min 至250°C， 35°C/min 至300°C (2.5 min) 传输线：310°C 离子源：250°C 四级杆：200°C 质谱扫描范围： m/z 15-350 软件： TargetView GC/MS软件(Markes International)被用来选择性地去除不需要的背景噪声，并去卷积分析峰，从而在随后的自动比对过程中，与 NIST MS Search 2.0数据库中的光谱生成的定制库相比，提高了对较低水平分析物的识别能力。 结果和讨论 1、整体香气的概述 图2显示了使用 HiSorb 探针采样得到的红葡萄酒的谱图。已检测出一系列芳香类化合物，包括醛类、酸类、醇类、酯类、芳香族和烷烃，其中一些在 C10—C14范围内。这种低挥发性分析物的提取是浸入式采样的结果，一个等效的顶空程序会对这些化合物提供非常有限的响应。 图2还演示了通过在冷阱解吸阶段更改分流比来微调色谱柱上的进样量。图2A显示了使用高分流比的结果，其中相对较小的样本量进入到 GC MS.，这在方法开发的初始阶段是最好的，用于确定更丰富的分析物的浓度，而不会出现检测器饱和的问题。 相比之下，图2B和2C显示了使用低分流比的结果，其中进入到 GC MS 的样本量要大得多。较低的分流比可以在不减弱色谱峰形的情况下检测到更多的化合物，而且还可以最大限度地减少残留乙醇造成的检测器饱和的问题(见第4节)。 这里使用的 Centri 系统的一个关键特征是，它允许分流出的样品被重新收集到一个干净的、(行业)标准的热解吸管上，而不是通过分流造成样品直接流失了。这意味着同一样品可以多次分析，大大减少了样品制备的时间。例如，在上述情况下，可以使用一个初始的高分流比来获得整体分析物的色谱图，然后对重新收集的样品采用低分流运行，以研究痕量化合物。可以使用 Centri 及其控制软件将所有操作配置为单个自动化序列运行。 2、“Brett”气味物质的检出限 使用 TargetView在红酒样品中自动识别目标库中列出的两种气味剂 4-EP 和4-EG，如图3A中的红色线所斤。这两种化合物都与其他分析物混合洗脱，但是软件的反褶积能力提供了很高的可信度， NIST 匹配因子为921(4-EP)和908 (4-EG)。由这些气味引起的峰也清楚地显示在萃取离子质谱中(图3B)。 上海磐合科学仪器股份有限公司热线咨询：400-021-0898邮箱： marketing@phky.com.cn网址：www.phky.com.cn Retention time (min) 图3：红酒样品的 HiSorb分析谱图，显示检测到4-EP和4-EG(红色线所示)： (A))TIC图，嵌入图显示共洗脱物(灰色)色谱图；； (E(B) EIC在m/z107(洋红色)+137(绿色)处。 3、“Brett”气味的定量 4-EP和4-EG的感官阈值水平在品尝者和葡萄酒基质之间变化，但对于 4-EP而言， Brett样品特征通常明显高于300~600ppb (ug/L)， 而 4-EG则为 50ppb。 葡萄酒中 4-EP与 4-EG的比例也各不相同，报告中的值为3：1至22：1。 考虑到这一点，为了确定葡萄酒样品中(这些化合物)存在的浓度，制作了五点校准曲线(图4)，范围为50~1000 ppb (对于4-EP)和5~100 ppb (对于4-EG)，所有校准物质在12%v/v乙醇水中。两种化合物的R2值均大于0.995。 上海磐合科学仪器股份有限公司热线咨询：400-021-0898邮箱： marketing@phky.com.cn网址： www.phky.com.cn 这些校准表明，在葡萄酒样品中，4-EP的浓度为 112 ppb， 4-EG 的浓度为 25 ppb。虽然这些水平略低于上述的阈值水平，因此不会立即引起关注，但重复分析时可能会有用，以查看浓度是否在增加。 图3B中葡萄酒样品样EIC 谱图显示了~100：1(4-EP)和~300：1(4-EG)的信噪比。这说明基于探针的浸入式吸附提取技术可以可靠地检测低 ppb 级水平的 4-EP 和4-EG。对于没有“Brett”气味历史的非常年轻的葡萄酒酿造商来说，检测出如此低的水平可能对发现潜在问题很有价值，从而能够及早干预，防止异味的产生。 图4：：((A))4-EP和(B)4-EG的校准曲线 4、尽可能减少乙醇的干扰 在分析水样中的挥发物时，水的水扰是一个常见的问题，但由于在 HiSorb 探针上使用了相对疏水的 PDMS相，所以在本研究中避免了这一问题。然而，葡萄酒中存在的大量乙醇仍然是一个难题，因为它是由 PDMS 采样的，并可能导致一个超载的峰值，可以掩盖其他早期洗脱的化合物。 上海磐合科学仪器股份有限公司热线咨询：400-021-0898邮箱： marketing@phky.com.cn网址： www.phky.com.cn Centri 可以从三方面解决这个问题： ● 使用疏水吸附剂的聚焦冷阱(和环境温度冷阱)有助于防止捕获过量的乙醇。 在解吸之前用环境温度载气对聚焦冷阱进行预吹扫，可以进一步减少冷阱上的乙醇含量。 使用低分流比有助于消除残留乙醇过载的问题。 使用上述方法的结果如图5所示，显示了乙醇在两种分流比条件下的谱图。 图5A显示了使用高分流比的结果图。即使在这些条件下，疏水吸附剂的使用和预吹扫过程意味着乙醇的反应只比附近的乙酸乙酯峰值大4~5倍，大大低于葡萄酒中12%酒精含量的预期值。 图5B显示了对重新收集的样本使用低分流比的结果。虽然经过色谱柱的样品含量增加了10倍，但是重复的吸附剂采样和净化过程导致乙醇反应进一步降低，此外乙酸乙酯和一些较小的组分更加突出。 图5：红酒样品的HiSorb分析，显示了优化分析条件对乙醇反应的影响： (A)高分流比运行谱图；(B)对重新收集的样品进行低分流比运行。 结论 ( 本研究表明，基于基针的 HiSorb 吸附萃取在 Centri平台上的自动化，结合GC/MS， 可以检测葡萄酒中的挥发物，包括“Br e tt”气味剂 4-EP 和4-EG。 ) ( 这些气味物质被检测到的水平大大低于典型的感官阈值，表明了吸收萃取和预浓缩过程的灵敏性。这可 以在早期识别“Brett”酵母菌的损坏问题，并允许采取迅速的补救措施。 ) 上海磐合科学仪器股份有限公司热线咨询：400-021-0898邮箱： marketing@phky.com.cn网址： www.phky.com.cn 使用 Centri 系统的一个关键特性是，它能够将样品分流并重新收集到一个干净的吸附管中，从而允许对同一样品多次在同一序列中进行全自动运行。在本研究中，该功能被用于通过使用不同的分流比来扩展检测物的动态范围，而且它在广泛的应用中还具有许多其他好处，比如允许保存有价值的样品，避免重复冗长的样本制备过程。 ( 参考文献 ) 、 M. Malfeito-Ferreira， Two decades off““horse sweat" taint and Brettanomyces yeasts in wine：Where do we stand now?， Beverages， 22018，4：32， http：//doi.org/10.3390/ beverages4020032。Centri、HiSorb 和 TargetView 是 Markes International 的商标。MEGA 是 MEGA 的商标。 应用是在规定的分析条件下进行的。在不同的条件下，或者在样本矩阵不相容的情况下，可能会影响显示的性能。 热线咨询：海磐合科学仪器股份有限公司邮箱： marketing@phky.com.cn网址：www.phky.com.cn 在本研究中，我们将这种采样方法（侵入式采样）与GC MS结合使用，以检测红葡萄酒中的一系列VOC，包括4-EP和4-EG。HiSorb取样和基于捕集阱对分析物预浓缩的整个过程都是由Markes International的Centri系统自动完成的，在这里，我们向负责监测葡萄酒香气的分析人员展示了这种方法的众多优势。这些方法包括在较宽的挥发性范围内检测分析物，通过改变分流比来扩大动态范围，以及消除乙醇引起的检测器饱和的问题。我们还描述了Centri上样品的自动分流和重新收集是如何简化方法开发和加速工作流程的，即：方法允许在一个完全自动化的序列中对单个样品进行多次分析。