食品中挥发性香气成分的测定

食品中挥发性香气成分的测定

实验设计，通过本实验主要要求学生掌握：

1、掌握气相色谱质谱（GC-MS）结构、基本原理及工作软件。

2、了解运用GC-MS仪分析样品的基本过程以及GC-MS分析数据的处理方法。

在实验课之前，要求学生学习GC-MS的基本原理、结构及使用范围等基础知识，并设计合理的实验方案，进行讨论，相互学习修改，最终选择出几套合适的实验方案。

根据实验方案，学生在课前准备相关的实验材料及试剂。

在课程实施过程中，对学生项目任务的情况进行检查评分，并在设计方案进行实施实验。

老师在实验过程中，简单扼要回顾仪器基本结构、工作原理，重点讲解该仪器工作站使用、如何选择合适的实验条件。以下实验方案为例：

实验原理：

样品适当处理后，经GC分离成单一组分，并进入离子源，在离子源的作用下样品分子被电离成离子，离子经过质量分析器之后即按m/z顺序排列成谱，经检测器检测后得到质谱。计算机采集并储存质谱，经过适当处理即可得到样品的色谱、质谱图等。经计算机与标准谱库检索后可得到化合物的定性、定量结果。实验仪器与试剂

山胡椒鲜果、无水硫酸钠

GC-MS 2010型气相色谱-质谱联用仪（日本岛津公司）；水蒸气蒸馏装置

实验步骤

一、样品处理（采用水蒸气蒸馏法）

取原料50g 研碎，置于1000ml 的圆底烧瓶中，加入500mL蒸馏水，浸泡1.5 h ，按《中华人民共和国药典》2000 年版一部(附录XD)提取挥发油，将所得挥发油加入适量无水硫酸钠脱水。得到具有浓郁香气的淡黄色透明液体，置冰箱中保存，待用。

二、仪器操作（仪器操作可以先看视频，然后边演示边操作）

1.打开氦气钢瓶及减压阀，减压阀输出压力为 0.5mpa-0.7mpa；

2.按顺序打开GC、MS电源，待自检完成后打开电脑；

3. 双击桌面的GCMS Real Time Analysis目标，待出现一长一短两声鸣响，表示连接GCMS成功；

4．启动真空泵

单击左侧vacuum control图标，出现真空系统屏幕，单击Auto startup，

自动启动真空控制。启动完成后，至少抽真空40分钟后，方可点燃灯丝看真空度（如果提前点燃易烧毁灯丝）。

5.调谐方法

进入调谐，选择自动调谐

6.设置检测参数；

7.采集完备后，点再解析进行数据分析；

8．关机

1.日常关机：

在时实分析中的上面菜单中的开关图标（daily shutdown）控制，此时为低温，低流量（按照设定值执行），但真空系统工作正常。

2．完全关机：

在时实分析中左侧的开关图标Vacuum control 中，表示完全关机。按自动关机 Auto shutdown ，仪器自动降温，当离子源温度均降到100℃以下时，自动停泵，关闭仪器电源和刚瓶气源。

实验结果：

显示并打印总离子色谱图，并对每个未知谱与标准谱库检索。

思考题：

在进行GC-MS分析时需要设置合适的分析条件。假如条件设置不合适可能会产生什么结果?比如色谱柱温度不合适会怎么样?扫描范围过大或过小会怎么样？

进样量过大或过小可能对质谱产生什么影响？

注意事项：

1、样品必须经过适当处理，不能含有水分等杂质。

2、注意开机顺序，严格按操作手册规定的顺序进行。真空达到规定值后才可以进门仪器调谐。

3、仪器调谐完中后应尽快停止标准品进样。立刻关闭灯丝电流和倍增器电压，以延长二者寿命。

相关知识：

可以在气相色谱分析的化合物

。在400摄氏度以下的温度可以汽化(变成气体)的化合物

。在汽化时不会分解的化合物

。在汽化时可以分解成固定比例碎片的化合物 (热裂解 GC)

即使符合上述的情况还可能有难以分析的化合物分析

不可能或很难由 GC 分析化合物的例子

。分子量小也不能蒸发的化合物(例如:无机的金属、离子,盐)

。活性强或极端地不稳定的的化合物(例如:氢氟酸、臭氧,氮氧化物)

。高吸附性的化合物 (当化合物含有羧基、羟基、氨基、硫等等因为吸附和活度比较高,在分析要注意。)

难以获得标准样的化合物(得到峰后难以做定性和定量分析)

质谱法（mass spectrum，MS）是通过对样品离子的质荷比的分析来实现定性和定量的一种分析方法。被分析的样品首先要离子化，然后利用不同离子在电场或磁场中运动行为的不同，把离子按质荷比（m/z）分开而得到质谱图，通过样品的质谱图和相关信息，得到样品的定性和定量结果。

质谱法主要是通过对样品的分子电离后所产生离子的质荷比及其强度的测量来进行成分的结构分析的一种分析方法。首先，被分析样品的气态分子，在高真空中受到高速电子流或其它能量形式的作用，失去外层电子生成分子离子，或进一步发生化学键的断裂或重排，生成多种碎片离子。然后，将各种离子导入质量分析器，利用离子在电场或磁场中的运动性质，使多种离子按不同质荷比的大小次序分开，并对多种的离子流进行控制、记录，得到质谱图。最后，得到谱图中的各种离子及其强度实现对样品成分及结构的分析。

GC-MS主要由三部分组成：色谱部分、质谱部分和数据处理系统。色谱部分和一般的气相色谱仪基本相同，包括有柱箱、汽化室和载气系统，也带有分流或不分流进样系统，程序升温系统，压力、流量自动控制系统等，一般不再有色谱检测器，而是利用质谱仪作为色谱的检测器。在色谱部分，混合样品在合适的色谱条件下被分离成单个组分，然后进入质谱仪进行鉴定。

气相色谱仪是在常压下工作，而质谱仪需要高真空，因此，如果色谱仪使用填充柱，必须经过一种接口装置——分子分离器，将色谱载气去除，使样品气进入质谱仪；如果色谱仪使用毛细管柱，则可以将毛细管直接插入质谱仪离子源，因为毛细管载气流量比填充柱小得多，不会破坏质谱仪真空。

GC-MS的质谱仪部分可以是聚焦质谱仪、四极质谱仪，也可以是飞行时间质谱仪或离子阱。目前使用最多的是四极质谱仪。离子源主要是EI源和CI源。

GC-MS的另外一个组成部分是计算机系统。由于计算机技术的提高，GC-MS 的主要操作都由计算机控制进行，这些操作包括利用标准样品校准质谱仪，设置色谱和质谱的工作条件，数据的收集和处理以及库检索等。

进行GC-MS分析的样品应该是在GC工作温度下(例如300℃)能汽化的样品，样品中应避免大量水的存在，浓度应该与器灵敏度相匹配。对于不满足要求的样