酒类中极性VOC检测方案(其它萃取设备)

萃取完两个搅拌子同时放入热脱附管中进行热脱附 2nd Twister 第一次萃取(1小时)： 5 mL样品放入10mL顶空瓶中 放入第一个搅拌子Twister进行 搅拌萃取 咖啡，奶茶，果汁，可乐，啤酒，葡萄酒，白酒，威士忌，各种饮品和酒类，为我们的生活增添了快乐和情趣。味觉和嗅觉品尝饮料的同时，也唤醒了记忆，如果有一点变化，回忆也跟着变了味。如何保证每款饮品的口味始终如一，如何开发别具风味的个性产品，这就需要我们的分析师们和饮料中上千个风味化合物打交道。在使用气相色谱技术对绝大多数的VOC做完“人口普查”后，总有少数的一些化合物特别是极性VOC，还躲在角落里，成为分析上的“老大难”。这些化合物包括含氮化合物，酚类化合物，醇类和吡咯等，不但极性高而且往往含量也少，但是却对一些饮品的风味特性，起着举足轻重的作用。为什么极性化合物这么老大难，又有哪些高效的样品前处理法可以把它们“揪”出来，可能需要我们首先从GC毛细管柱说起，来理解萃取的原理。◆提高极性化合物的回收率◆GC毛细管柱相的选择基于“相似相溶”的基本通用化学原则：非极性色谱柱最适合于非极性化合物的分析，而极性色谱柱则对于极性化合物分离效果最佳。PDMS，聚二甲基硅氧烷，是非极性气相色谱柱的主要成分，主要用于分离非极性的化合物。想必大家对这张图是非常熟悉的，这张图告诉我们，气相色谱适合与非极性到中极性的化合物，分子量较小（< 800 Dalton）。这也是为什么PDMS是最最常用的GC色谱柱固定相的原因：相似相溶。 同样对于固相微萃取技术SPME和搅拌棒吸附萃取SBSE，PDMS吸附层也是适用最多的材料，原因也很简单，配合GC的应用范围。 并且PDMS做为吸附层，有着橡胶的特性，牢固又耐用。在热脱附管中的PDMS搅拌子如果用PDMS相来萃取水中的极性化合物，回收率并不理想，因为水是极性的，PDMS是非极性的，相似相溶，极性化合物更愿意呆在哪个相中，可想而知。我们用一个参数来大致将化合物的极性来加以区别，这个参数是辛醇-水的分配系数(Ko/w), 一般认为这个分配系数的对数logKo/w < 4的，属于极性化合物，并且数字越小，极性就越大。LogK/o/w > 4 的，属于非极性，数字越大，非极性就越大。 有两个方法，可以帮助PDMS相从水中夺取更多的极性化合物。方法一：加盐 方法二：使用极性吸附层 但是这里我们碰到一个难以两全的处境：加了盐以后，可以提高极性化合物的回收率，但是却会抑制非极性化合物的萃取效果。同样，适用了极性的吸附层，反过来对非极性的化合物没有吸引力了。怎么办？哲斯泰的日本分析化学师Ochiai博士，脑洞大开，他思考了很久，突然想到为什么不能对同一个样品，使用两个搅拌子，在不同的条件下进行萃取，然后再同时进行热脱附分析呢？ （颇有烤鸭三吃的哲理）于是，便诞生了“顺序SBSE”萃取技术，只要多用一个搅拌子，就可以解决极性化合物的低回收率！ ◆什么是SBSE，何为顺序SBSE？◆哲斯泰专利搅拌子Twister首先简单的介绍一下搅拌棒吸附萃取SBSE。跟固相微萃取SPME一样，SBSE也是一种使用固态的吸附层来萃取样品中的化合物的技术。他们无须溶剂，高效且环保。经过一段时间的采样后，样品中的化合物就会根据各自的分配系数，部分或是完全从样品中进入固态吸附层中。然后利用热能将吸附在吸附层中的化合物释放出来，也就是我们说的热脱附，热解析。被释放出来的化合物可以直接通过载气被传输到GC进样口，然后通过GC进行分离，最后使用MS或是FID等检测器进行化合物的鉴定。与SPME不同的是: 1. SBSE技术使用的搅拌子表面包裹的吸附层体积，是SPME技术使用的纤维头上的吸附层的50-250倍。而化合物的回收率，跟吸附层体积成正比关系，吸附层越大，回收率就越高。 2.  SBSE使用搅拌棒浸入式萃取，对液体样品的萃取效率最高， 特别是对挥发性低的化合物有更高的回收率。"尽管SPME及SBSE都可以实现顶空和浸入两种方式，但在气味组分分析中，SPME常用顶空方式，SBSE常用浸入方式。[1]“3. 可以离线平行采样，也可以使用多个磁子对同一个样品进行同时采样。顺序SBSE，英文叫Sequential SBSE，顾名思义就是一个接一个的使用SBSE技术来采样：两个磁子，一个对样品萃取完以后，下一个再来萃取。这里需要注意的是，两次的SBSE采样，使用的是两个搅拌磁子Twister，在不同的萃取条件下， 先后对同一个样品进行采样，最后两个Twister同时进行热解析。◆1+1>2 结果出人意料◆为了评估顺序SBSE对水样中气味化合物的分析的萃取效率，Ochiai博士分别选取了16种典型的分味化合物进行分析，其中包括了醇，醛，酯，内酯，单萜，类单萜烯和酚。这些化合物的LogKo/w值在1.34到4.83之间，浓度都为100ng/mL 。结果与传统的SBSE加盐及不加盐的回收率进行了比较。结果显示， 顺序SBSE不但可以提高7种LogKo/w< 2.5的极性化合物的回收率，而且可以减少盐对非极性化合物的负面影响，使9种 LogKo/w > 2.5 的化合物的回收率达到90 -100%。[1]威士忌纯麦芽威士忌样品中目标化合相对强度的对比图，顺序SBSE的回收率最高啤酒啤酒样品中，愈创木醇（LogKo/w：1.34）的标准添加法校正曲线，线性范围 5~40 ng/mL, r² = 0,.9981 线性好啤酒中其他气味化合物的线性和可重复性也非常好， 相关系数 r² > 0.99, 相对标准偏差 RSD% (n=5) < 10%罐装咖啡罐装咖啡中含氮化合物峰面积的对比，这次的比较中，顺序SBSE第二次的萃取使用了极性的EG Silicon搅拌子（无须加盐)。和使用两个PDMS搅拌子的顺序SBSE，以及传统的一个PDMS搅拌子萃取的结果进行了比较。结果表明，EG Silicon搅拌子可以更高效的萃取极性化合物，如酚，醇和吡咯。（LogKo/w：0.56 - 2.50）[1] 本文内容节选自书籍《风味，香气和气味分析》第一章-顺序搅拌子吸附萃取。