盐析效应结合顶空气相色谱质谱法测定香精香料中甲醇含量

康世平，孙赵麟，张凤霞，张萌萌，樊亚玲

(陕西中烟工业有限责任公司 技术中心，陕西 宝鸡 721000)

甲醇是一种用途广泛的基础有机合成原料，也是一种性能优良的萃取溶剂. 同时，甲醇具有中枢神经系统毒性，对视神经和视网膜有特殊选择作用，可引起病变，可致代谢性酸中毒，危害人们身体健康. 目前甲醇含量检测的方法主要有光度法[1-3]、酶法[4]、激光拉曼光谱法[5]、极谱法[6]和气相色谱法[4，7-8]，其中应用最多的是气相色谱法. 但是香精香料成份复杂，气相色谱直接进样法并不适用于对其进行检测，而顶空进样法则可以避免复杂基质进入色谱系统，减少基质干扰，有利于香精香料中小分子挥发性有机物的测定.

盐析效应是指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程，对提高检测灵敏度具有重要作用. 因此，本文利用盐析效应结合顶空-气相色谱/质谱联用仪，建立了一种检测香精香料中甲醇含量的方法.

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

顶空-气相色谱/质谱仪(美国，PerkinElmer公司)； 20 mL顶空瓶(美国，PerkinElmer公司)；1 mL活塞式移液枪(德国，BRAND).

甲醇(色谱纯，SIGMA-ALDRICH)；NaCl(分析纯，国药沪试)；试验用水为超纯水；高纯氦气(中国，大连大特气体有限公司)；烟用香精香料.

0.2 mg/mL甲醇溶液：50 mL烧杯中加入10 mL超纯水后，准确称取20 mg甲醇，搅拌均匀后，转移至100 mL容量瓶，超纯水重复清洗烧杯3次(10 mL/次)，超纯水定容至刻度，密封保存.

1.2 样品前处理

取1 mL 5 mol/L NaCl溶液于顶空瓶，加入200 μL样品，迅速密封瓶口，手动摇匀后，进行顶空-气相色谱/质谱分析.

1.3 检测条件

1.3.1 顶空

取样针120 ℃，传输管线150 ℃, 炉温80 ℃，加压3 min，进样0.06 min，拔针0.5 min，保温15 min.

1.3.2 气相

毛细柱VOC专用( 60 m×0.32 mm×1.8 μm); 进样口温度(200 ℃)；恒流模式；分流比为10∶1；程序升温40 ℃保持2 min，以4 ℃/min的速率升至80 ℃，保持2 min，再以15 ℃/min的速率升至200 ℃，保持5 min.

1.3.3 质谱

传输线温度200 ℃，离子源温度230 ℃，电离方式: EI，电离能量70 eV，扫描范围 20～100 amu. 采用选择离子监测模式扫描，以特征离子m/z 31进行定量分析，m/z 29辅助定性.

1.4 结果处理

在上述试验条件下，采用保留时间定性，外标法定量. 试样中甲醇含量的计算公式如下：

X=C×(V1+V2)/V1

(1)

式中，X(ng/mL)为试样中甲醇的含量，C(ng/mL)为从标准曲线上读取的甲醇浓度，V1为移取样品体积0.2 mL，V2基质溶液的体积1.0 mL.

2 结果与讨论

2.1 NaCl浓度的优化

准确配置10.27、8.21、6.16、4.11、2.05、0.0 mol/L的NaCl溶液，各取1 mL分别置于顶空瓶中，加入200 μL的0.2 mg/mL甲醇溶液，迅速密封瓶口后，上机检测. 结果如图1所示.

图1 NaCl浓度与甲醇响应关系Fig.1 Effect of amount of NaCl on response of methanol

结果表明：(1) 甲醇的响应面积随NaCl浓度的增高而增大，说明NaCl的加入能改变甲醇-水体系的互溶度，提高甲醇的检测响应；(2) 随着NaCl浓度的增加，甲醇检测响应呈现缓-急-缓的趋势，在0～2 mol/L区间变化缓慢，在2～5 mol/L区间响应急速上升，5 mol/L以后趋于平缓. 因此，选取5 mol/L NaCl作为本次检测的基质溶液.

2.2 平衡时间的优化

配制6份相同待测样品(1 mL 5mol/L NaCl溶液+200 μL 0.2 mg/mL的甲醇溶液)，考察5、10、15、20、30、40 min的平衡时间对甲醇检测峰面积的影响. 测得峰面积和平衡时间关系如图2所示.

图2 平衡时间与甲醇响应关系Fig.2 Effect of equilibrium time on response of methanol

结果表明：(1) 甲醇的响应面积在5～15 min内，随平衡时间的增长而增大；(2)甲醇的响应面积在15 min以后趋于平缓，说明在15 min附近时，甲醇挥发基本完全. 因此，选取15 min作为本次检测的顶空平衡时间.

2.3 顶空平衡温度的优化

在上述优化好的试验条件下，配制5份相同的待测样品(1 mL 5 mol/L NaCl溶液+200 μL 0.2 mg/mL的甲醇溶液). 在平衡时间为15 min时，分别在60、70、80、90和100 ℃的样品平衡温度条件下检测，考察样品平衡温度对甲醇峰面积的影响. 结果如图3所示.

图3 平衡温度与甲醇响应关系Fig.3 Effect of equilibrium temperature on response of methanol

本次测定结果表明：(1)甲醇的响应面积随平衡温度的升高而增大；(2)温度(90～100 ℃)的急剧升高有可能是大量水蒸气携带甲醇进入检测体系造成的. 因此，为减少实际香精香料样品中的挥发性物质进入检测仪器，干扰检测结果，选取80 ℃为本次检测的顶空平衡温度.

2.4 线性范围

用5 mol/L NaCl溶液配置0.2、0.8、2、8、20、60、200 ng/mL范围内的7级标准工作溶液. 取1 mL置于顶空瓶中，迅速封口，上机检测，得到标准曲线如图4所示.

图4 甲醇浓度与积分响应的关系Fig.4 Standard curve of methanol

线性回归方程:Y=9 192.17X+786.97，r2=0. 999 9，n=6. 低浓度标样谱图中甲醇仍能够较好出峰，空白试样的谱图中未出现目标峰，在所配置浓度范围甲醇峰面积与浓度呈良好的线性关系.

2.5 检出限、定量限

对标准曲线中的最低浓度连续重复进样10次，将10次测定浓度值的标准偏差(SD)，分别以3SD和10SD为C代入式(1)中,得到的值分别为本方法的检测限和定量限. 具体数据如表1所列.

表1 方法的检测限和定量限Table 1 Detection limit and quantitation limit of method

2.6 日内重复性、日间重复性和样品加标回收率

配置6份试样(1 mL 5 mol/L NaCl溶液+200 μL A香精香料样品)，按照1.2及1.3操作，日内重复测定5次，RSD为1.8%(<2%). 每天配置1份试样(1 mL 5 mol/L NaCl溶液+200 μL A香精香料样品)，按照1.2及1.3操作，上机检测，连续测定5天，RSD为4.2%(如表2所列).

表2 重复性试验Table 2 Repeatability of method

分别移取100 μL 8 ng/mL、20 ng/mL、200 ng/mL的甲醇溶液各两份，分别置于6个含有1 mL 5 mol/L NaCl溶液和200 μL A香精香料样品的容量瓶中，迅速密封，摇匀后按1.3操作，上机检测，回收率结果如表3所列.

表3 样品加标回收率试验Table 3 Recovery of method

2.7 实际样品测定

随机取10个香精香料样品进行检测，在优化好的试验条件下，按照1.2及1.3操作，测得甲醇质量浓度在0.00～8.40 ng/mL范围内. 详细数据如表4所列.

表4 香精香料中甲醇测定Table 4 Contents of methanol in different essence and perfume samples

3 结论

本研究利用盐析效应结合顶空-气相色谱/质谱建立了一种检测香精香料中甲醇含量的方法. 该方法具有样品前处理简单、分析周期短、灵敏度高、检出限低、回收率和精密度好、对色谱柱基本无污染等特点，适合成分复杂的样品检测，是一种高效、低成本、简捷的检测香精香料中甲醇含量的方法.

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