张慧慧, 张国俊, 王英华, 张寒琦, 魏士刚*, 于 永
(1.黑龙江烟草工业有限责任公司技术研发中心,黑龙江哈尔滨 150000;2.吉林大学化学学院,吉林长春130012;3.吉林大学仪器科学与电气工程学院,吉林长春130061)
芳香成分[1,2]是构成果汁、果酒类食品特征风味的重要成分,影响产品的感官质量,是食品能否被消费者接受的重要因素之一。分析果汁中的芳香成分,对于了解产品的风味具有重要的意义,同时对决定和控制质量或检验掺假产品也是十分重要的。目前,萃取果汁中挥发性成分的方法有固相微萃取法[3]、微型同时蒸馏搅拌棒吸附萃取法[4]和顶空固相微萃取法[5]等。
顶空单滴微萃取法与传统的萃取方法相比,具有操作简单、快速和有机溶剂用量少等特点。在顶空单滴微萃取中,一般用电磁搅拌器搅拌溶液以达到气液平衡,平衡建立的时间较长,且一般不适用于固液混合物的样品。超声雾化产生气溶胶,可大大提高气液接触的面积,使气液平衡能很快达到,且超声雾化萃取可适用于萃取固体样品[6 - 9],萃取时间也较短,很适合在固液混合样品中被测物的萃取。果汁中的β-月桂烯、D-柠檬烯和异戊酸叶醇酯3种芳香成分是影响某些果汁风味及质量的主要成分,本文采用超声雾化顶空单滴微萃取法萃取果汁中的β-月桂烯、D-柠檬烯和异戊酸叶醇酯。并用气相色谱-质谱法(GC-MS)对果汁中的β-月桂烯、D-柠檬烯和异戊酸叶醇酯这三种芳香成分进行了测定。
GC-MS-QP2010型气相色谱-质谱联用仪(日本,岛津公司);超声雾化器(北京亚都超声仪器有限公司);超声雾化萃取瓶(自制)。
β-月桂烯、D-柠檬烯、异戊酸叶醇酯标准品(美国Acros公司);十烷、十一烷、十二烷、十三烷、十五烷(纯度>99%,美国Acros公司);C-6 至C-19正构烷烃标准混合物(美国Accustandard公司);其它试剂均为分析纯(北京化工厂)。
三种品牌的热带口味果汁分别为纯果乐(样品1)、汇源(样品2)和美汁源(样品3)果汁,购于吉林省长春市某超市。
图1 超声雾化顶空单滴微萃取实验装置Fig.1 Experimental setup of UN-HS-SDME
超声雾化-顶空单滴微萃取(UN-HS-SDME)系统由实验室组装,如图1所示,主要由萃取瓶和超声雾化器构成,玻璃萃取瓶瓶底由PVC薄膜密闭,瓶上端有一个进样口。取4.00 mL果汁与4.00 mL蒸馏水混合加入萃取瓶,用瓶塞将进样口封闭,另一个瓶口固定微量注射器,使其针尖位于样品溶液上方。将萃取瓶置于雾化器上,开启雾化器萃取5 min,萃取结束后关闭雾化器,并将微量注射器中的2 μL十五烷(含0.01%十二烷(内标物))推出,悬滴于针尖。富集15 min,抽回溶剂微滴,取1 μL进行GC-MS分析。
色谱条件:Rxi-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);程序升温:60 ℃保持3 min,以5 ℃/min升高至120 ℃,再以15 ℃/min升高至220 ℃保持5 min;进样口温度为260 ℃;进样量为1 μL;载气为氦气,流速为1 mL/min。质谱条件:离子源温度为200 ℃,能量为70 eV。
2.1.1萃取溶剂的选择以样品2为对象,分别采用十烷、十一烷、十三烷和十五烷进行萃取。结果发现,十五烷的色谱峰与目标分析物的色谱峰完全分离,其它三种溶剂的色谱峰对目标分析物的色谱峰均有干扰。因此,选择十五烷(含0.01%的十二烷)作为悬滴溶剂。考察了溶剂微滴体积为1 μL、2 μL和3 μL时对萃取结果的影响。如图2所示,随着溶剂微滴体积的增加,β-月桂烯、D-柠檬烯和异戊酸叶醇酯的信号随之减小。虽然,1 μL时萃取效率最高,但体积太小不易控制操作,易造成损失,实验结果重现性不好。因此,溶剂微滴体积选为2 μL。
2.1.2萃取时间与富集时间的选择考察了不同萃取时间对萃取结果的影响,如图3所示,当萃取时间为5 min时,三种被测物的萃取效率已经达到最大,为了缩短萃取时间,达到快速分析的目的,最终萃取时间选为5 min。考察了富集时间对萃取效率的影响,富集时间在15 min时,β-月桂烯和D-柠檬烯萃取的效率达到最高,之后,随时间的增加,萃取效率无明显变化;异戊酸叶醇酯的萃取效率在15 min后略有增加。综合考虑,本实验选择了15 min为富集时间。
图2 溶剂微滴体积对被测物相对峰面积的影响Fig.2 Effect of microdrop volume on relative peak areas of analytes
图3 萃取时间对被测物相对峰面积的影响Fig.3 Effect of extraction time on relative peak areas of analytes
2.1.3盐浓度与雾化温度的选择考察了NaCl浓度对样品中被测物相对峰面积的影响,NaCl浓度的变化对被测物萃取效率的影响并不显著。因此,最终未在萃取溶剂中加入NaCl。
对雾化温度进行了考察,在15 ℃、25 ℃、35 ℃和45 ℃时对萃取结果影响不大,最终实验选择在室温25 ℃下进行。实验结果表明,果汁中其它成分对所测定的三种芳香成分基本无干扰。
将β-月桂烯、D-柠檬烯和异戊酸叶醇酯的标准品通过正己烷配制成一系列标准溶液,再通过超声雾化顶空单滴微萃取进行处理,分别得到各自工作曲线的线性范围、线性相关系数及检出限(LOD),结果列于表1中。
表1 方法的分析性能
在优化实验条件下,分别对三种不同种类的热带口味果汁进行了分析,同时进行回收率实验,结果列于表2中。在样品1~3中,β-月桂烯含量分别为91.6、488.6和12.0 μg·mL-1,D-柠檬烯含量分别为1.237×104、542.8和1.200×104μg·mL-1,异戊酸叶醇酯含量分别为498.5、0.0470和0.387 μg·mL-1。β-月桂烯、D-柠檬烯和异戊酸叶醇酯的回收率为78.5%~110.4%,相对标准偏差(RSD)为1.3%~4.4%,可见方法重现性和准确度较好。
表2 三种果汁样品中β -月桂烯、D-柠檬烯和异戊酸叶醇酯的测定结果
本文采用超声雾化顶空单滴微萃取法与GC-MS联用对果汁中芳香成分β-月桂烯、D-柠檬烯和异戊酸叶醇酯进行了测定,方法的检出限分别为0.087、24.00和0.0027 μg·mL-1,回收率范围为78.5%~110.4%。方法准确度高,可作为一种测定液体和液固混合样品中芳香成分及检测的方法。