顶空进样气相色谱-质谱法测定山葵中异硫氰酸酯

梅文泉，汪禄祥，方海仙，邵金良，陈兴连

(云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所，农业部农产品质量监督检验测试中心，云南昆明 650223)

山葵又名山嵛菜，学名瓦莎毕(Wasabi)，属十字花科山嵛菜属多年生宿根性草本植物，高约20～50 cm，常生长于清洁干净的水源下。山葵根部外观呈绿色长柱状，表面粗糙，是食用的主要部分。山葵中因含有不饱和的有机硫化合物异硫氰酸酯而具有辛、香、辣、冲四大特点。异硫氰酸酯具有消炎杀菌、杀寄生虫、预防蛀牙作用，同时对预防癌症、防止血液凝块、治疗气喘、促进食欲、帮助消化等有一定的效果。山葵的风味物质是以烯丙基异硫氰酸酯为主要成分的无色至淡黄色透明易挥发油状液体，由植物细胞遭破坏时在一定的外界条件下由酶催化母体硫葡糖甙而产生[1,2]。异硫氰酸酯结构式为R-N=C=S，常见的R基团有甲基，烯丙基，丁基，3-丁烯基，4-戊烯基，苄基等[3]。不同R基团的异硫氰酸酯具有不同的辛辣香气；部分异硫氰酸酯具有强烈辛辣气味。山葵较早在日本、台湾有种植，现在我国多个省份有栽培。近年来随着对山葵食用功效的认识，种植面积也越来越大。

有关测定异硫氰酸酯的方法有比色法[4,5]、高效液相色谱[6,7]、气相色谱法[8 - 10]、气相色谱-质谱联用法[11 - 13]等。本文在参考以上文献的基础上，采用顶空进样-气相色谱-质谱联用法测定山葵中异硫氰酸酯。方法简单，快速，有一定的参考价值。有关采用顶空进样，然后用气相色谱-质谱联用法测定异硫氰酸酯含量的方法较少有文献报道。

1 实验部分

1.1 主要仪器与设备

美国热电公司TRACE GC ULTRA-DSQ气相色谱-质谱联用仪，带电子轰击电离离子源(EI)，TriPlus HD顶空自动进样器，Xcalibur工作软件。

1.2 气相色谱-质谱条件

色谱柱为Agilent HP-5MS石英毛细管柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm)；进样口温度200 ℃，载气为纯度大于或等于99.999%的氦气，流量1.50 mL/min。柱箱温度：初温45 ℃，保留3 min，以15 ℃/min升至220 ℃，保留1 min；进样量1 mL，分流比10∶1。传输线温度250 ℃，电离方式为电子轰击电离(EI)，电离能量70 eV，离子源温度230 ℃，扫描模式为全扫描。进样针温度80 ℃，顶空瓶平衡温度60 ℃，平衡时间15 min，平衡过程中振摇10 s，间隔10 s。

1.3 样品处理

实验山葵材料由云南省威信县特色绿色产业开发办公室提供。新鲜山葵样品洗净捣碎，称取5.00 g，装入顶空进样瓶中，经气-液平衡后进样测定。

1.4 异硫氰酸酯的定性

通过计算机检索与NIST谱库提供的标准质谱图对照，匹配度在70%以上确定异硫氰酸酯的种类。

2 结果与讨论

2.1 山葵样品的GC-MS总离子流色谱图

山葵样品的GC-MS总离子流色谱图见图1。由图1可见，采用1.2节气相色谱-质谱条件，各种异硫氰酸酯得到较好地分离。

2.2 山葵中异硫氰酸酯测定结果

按1.2和1.3节测定山葵中异硫氰酸酯，共鉴定出8种异硫氰酸酯，结果见表1。共分离和鉴定出8种异硫氰酸酯，峰面积最高的是烯丙基异硫氰酸酯，其它峰面积较高的有4种异硫氰酸酯，分别为3-丁烯基异硫氰酸酯、丁基异硫氰酸酯、异丁基异硫氰酸酯和异丙基异硫氰酸酯，异戊基异硫氰酸酯、戊基异硫氰酸酯和苄基异硫氰酸酯等3种异硫氰酸酯峰面积较小。8种异硫氰酸酯的匹配度都在70%以上。图1色谱图上保留时间为7.77 min和8.98 min的2个峰经计算机检索到分别为环戊基异硫氰酸酯和环己基异硫氰酸酯，但匹配度只有7.50%和0.40%，因此这两种化合物尚需进一步确认。有文献报道[11]采用直接进样可鉴定山葵中5种或13种异硫氰酸酯，本文方法分离出10种化合物的色谱峰，通过计算机检索从中鉴定出8种异硫氰酸酯，另有2种化合物尚需进一步确认。同传统的蒸馏萃取后直接进样比较，本文的顶空进样法不使用有机溶剂，操作更为简单快速。

表1 山葵中异硫氰酸酯测定结果(n=3)

2.3 不同平衡时间对测定结果的影响

顶空进样过程是一个气-液平衡过程，其平衡与时间密切相关。不同的平衡时间对测定结果有较大的影响。平衡时间选取2、5、8、11、15、20、25 min测定峰面积较高的异丙基异硫氰酸酯、烯丙基异硫氰酸酯、丁基异硫氰酸酯、异丁基异硫氰酸酯、3-丁烯基异硫氰酸酯等5种异硫氰酸酯的峰面积。测定结果见表2。由表2可以看出，平衡时间为15 min时，多数异硫氰酸酯的峰面积达到最大，因此色谱-质谱条件中选取平衡时间为15 min。

2.4 不同平衡温度对测定结果的影响

在相同色谱条件和平衡时间为15 min情况下，平衡温度对测定结果也有较大的影响。平衡温度选取40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃和120 ℃，测定异丙基异硫氰酸酯、烯丙基异硫氰酸酯、丁基异硫氰酸酯、异丁基异硫氰酸酯、3-丁烯基异硫氰酸酯等5种异硫氰酸酯的峰面积。测定结果见表3。

表2 不同平衡时间对测定结果的影响

表3 不同平衡温度对测定结果的影响

由表3可以看出，平衡温度为40 ℃、60 ℃、80 ℃时各种异硫氰酸酯的峰面积变化不大，当平衡温度由80 ℃增加到100 ℃、120 ℃时，异丙基异硫氰酸酯和烯丙基异硫氰酸酯的峰面积下降，其它异硫氰酸酯的峰面积也急剧下降。因此，在色谱-质谱条件中平衡温度选取60 ℃。

3 结论

建立了顶空进样-气相色谱-质谱法测定山葵中异硫氰酸酯的分析方法。方法简单快速，有实用价值。对云南威信山葵中的各种异硫氰酸酯进行了测定，共分离和鉴定出8种异硫氰酸酯，峰面积最高的是烯丙基异硫氰酸酯。