吹扫捕集-气相色谱/质谱法测定大熊猫粪便中挥发性成分

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(1.北京市理化分析测试中心，北京 100089；北京市科学技术研究院分析测试技术重点实验室，北京 100089；2.北京动物园，北京 100044；圈养野生动物技术北京市重点实验室，北京 100044)

大熊猫(Ailuropodam elanoleuca)是我国国宝，以竹类植物为主要食物[1, 2]。通过测定大熊猫粪便中的挥发性成分，可为大熊猫觅食行为和消化代谢提供科学的依据和基础。

吹扫捕集进样技术是针对挥发性物质的一种动态顶空样品富集技术，具有前处理简单、富集倍数高等特点，其与气相色谱/质谱法联用在挥发性物质的分析中应用广泛[3-5]。本实验利用吹扫捕集-气相色谱/质谱法定性分析大熊猫粪便中的挥发性成分，并进行了定性分析。

1 实验部分

1.1 主要仪器及试剂

CDS 7000E/7400吹扫捕集自动进样器，配5 mL砂芯式吹扫管，Vocarb3000捕集阱； 40 mL VOC棕色样品瓶，内衬有聚四氟乙烯膜螺旋盖；QP2010 Ultra GC/MS 气相色谱/质谱仪(日本岛津公司)。

实验用水为超纯水(电阻率≥18.3MΩ·cm)。

大熊猫粪便采集自北京动物园圈养大熊猫。

1.2 仪器条件

吹扫捕集条件：吹脱气(高纯氮气)，流速40 mL/min，吹扫时间11 min；10#捕集阱，解析预热温度180 ℃，解析温度190 ℃，烘焙温度220 ℃。解析时间0.5 min，烘焙时间10 min，样品加热温度40 ℃。阀温110 ℃，传输线温度110 ℃。

气相色谱条件：HP-VOC 毛细管色谱柱(60 m×0.32 mm×1.80 μm)。汽化室温度220 ℃，分流进样，分流比5∶1。柱箱温度：初温30 ℃，保持5 min，以10 ℃/min升至190 ℃，不保持，再以20 ℃/min升至250 ℃，保持3 min。柱前压70.9 kPa。

质谱条件：电子轰击(EI)离子源温度200 ℃，接口温度220 ℃。电子倍增器电压1.2 kV，扫描速度666 amu/s，扫描范围45～350 amu/s，扫描时间1～27 min。

1.3 实验方法

将大熊猫粪便样品自然风干后，取2 g于40 mL VOC棕色样品瓶中，加入8 mL超纯水，加盖拧紧。在80 ℃水浴温度下加热30 min，然后在上述仪器条件下进行分析。

2 结果与讨论

2.1 分析结果

按上述实验条件和仪器条件分析得出气相色谱/质谱总离子流图(TIC图)如图1 所示，利用NIST数据库对所确认的大熊猫粪便中挥发性成分的化合物名称TIC图的面积归一法相对含量见表1。

图1 大熊猫粪便样品的吹扫捕集-气相色谱/质谱法分析总离子流图

序号组分名称TIC图相对百分含量(%)样品1样品2样品3样品4样品5样品6样品71二甲胺0.18 0.30 0.18 0.18 2三甲胺 0.43 0.22 3乙醇36.42 8.21 13.45 12.32 41.35 6.55 11.23 41-戊烯0.02 0.02 0.09 0.02 52-丙烯醛0.71 0.59 0.77 0.55 0.43 0.16 0.28 6丙酮2.33 1.63 1.27 1.66 2.16 0.46 1.40 7丙烯醛0.84 2.64 1.11 1.67 0.66 4.16 1.32 8乙醚0.52 0.12 9反-2-戊烯 0.08 0.01 10二甲氧基甲烷0.09 0.04

续表1

续表1

续表1

注 ①：利用NIST数据库未能匹配度合适的化合物；

②：利用NIST数据库不能确定具体的化合物类别。

2.2 结果分析

本研究利用吹扫捕集-气相色谱/质谱技术对大熊猫粪便样品中的挥发性成分进行了定性分析，获得并鉴定出多种挥发性成分，其中主要以烯醇类、醛类、酯类和酮类化合物为主，且这些化合物中烷烃结构一般含不饱和键结构；针对7只不同大熊猫粪便样品的挥发性成分分析，不同大熊猫的结果有所不同，样品中挥发性成分最多的为83种，最少的为38种；至少在5种大熊猫粪便样品中总离子流图(TIC图)峰面积百分含量均大于1%的挥发性成分，主要有乙醇、丙酮、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、3-戊酮、己醛、庚醛等。

3 结论

本研究采用吹扫捕集-气相色谱/质谱法对不同大熊猫粪便样品中的挥发性成分进行了定性分析，并利用总离子流图峰面积归一化法计算了各化合物的含量。

实验表明，吹扫捕集-气相色谱/质谱法可有效获得挥发性组分的组成信息，本研究所鉴定出大熊猫粪便中的挥发性物质对大熊猫取食竹叶及大熊猫消化代谢研究提供了一定的基础和依据。