選擇離子流動(dòng)管質(zhì)譜法測(cè)定大蒜酶解液頂空中17種有機(jī)硫化合物

摘 要 采用選擇離子流動(dòng)管質(zhì)譜 （SIFTMS）法，頂空取樣后，以H3O＋， NO＋或O＋2為初始離子，定量分析了17種大蒜酶解液揮發(fā)性有機(jī)硫化合物。結(jié)果表明： 有機(jī)硫化合物主要為二烯丙基硫醚、甲基烯丙基硫醚、硫代亞磺酸酯和硫醇，其中二烯丙基二硫醚濃度為137 g/m3，二烯丙基三硫醚濃度為13.4 g/m3，甲基烯丙基二硫醚濃度為8.98 g/m3，它們分別占17種有機(jī)硫化合物總含量的77.3%， 7.58%和5.08% （相對(duì)含量）；本研究采用頂空取樣方法測(cè)出大蒜素的濃度為5.63 g/m3，相對(duì)含量為3.20%。

關(guān)鍵詞 選擇離子流動(dòng)管質(zhì)譜； 大蒜； 酶解； 有機(jī)硫化合物； 大蒜素

1 引 言

大蒜 （Allium Sativum L.） 精油具有降血脂、抗氧化、抗血栓、抗動(dòng)脈粥樣硬化\\等多種藥用和保健作用，主要采用水汽蒸餾法生產(chǎn)，即大蒜經(jīng)破碎，使細(xì)胞質(zhì)中的蒜氨酸酶與液胞中的蒜氨酸反應(yīng)產(chǎn)生大蒜素 （Allicin），大蒜素分解形成多種有機(jī)硫化合物，再經(jīng)水蒸汽蒸餾、冷凝、分層后所獲得的下層油相產(chǎn)品\\。因此，酶解液的揮發(fā)性成分實(shí)際上反映了大蒜精油的品質(zhì)和產(chǎn)量。

為評(píng)價(jià)大蒜精油的生物活性及提高其產(chǎn)量，需要準(zhǔn)確、快速、高效地測(cè)定其成分與含量。目前常用氣相色譜 （GC） 法、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用 （GCMS） 法、固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用 （SPMEGCMS） 法等進(jìn)行測(cè)定。但由于大蒜中主要揮發(fā)性有機(jī)硫化合物含量少且不穩(wěn)定，在GC的進(jìn)樣與分離過程中極易分解，因此目前仍難以準(zhǔn)確測(cè)定。

選擇離子流動(dòng)管質(zhì)譜 （Selected ion flow tubemass spectrometry， SIFTMS） 是一種靈敏度高 （檢出限為10－12 g級(jí)）、可以在線測(cè)定氣相中物質(zhì)成分及其絕對(duì)濃度\\的儀器。SIFTMS的取樣方式為直接取樣或頂空取樣，分析樣品時(shí)，無需進(jìn)行樣品預(yù)處理（富集或捕集阱吸附濃縮等）\\和氣相色譜柱分離，能避免被測(cè)物因預(yù)處理、吸附、受熱等造成的變化和損失。因此，該方法特別適用于測(cè)定難分離、熱敏性揮發(fā)物質(zhì)，如生物體呼出氣體\\、食品香味物質(zhì)\\、環(huán)境中氣體\\等痕量成分的快速測(cè)定。但利用該技術(shù)對(duì)大蒜揮發(fā)性物質(zhì)的測(cè)定尚未見報(bào)道，本研究采用SIFTMS法測(cè)定大蒜酶解液頂空揮發(fā)性有機(jī)硫化合物與其含量，研究了大蒜精油的成分及其變化，為提高大蒜精油的產(chǎn)量及質(zhì)量提供了依據(jù)。2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與材料

VOICE100型選擇離子流動(dòng)管質(zhì)譜儀 （SIFTMS， Syft Technologies Ltd.， Christchurch， New Zealand）。新鮮大蒜（山東金鄉(xiāng)），實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水。

2.2 選擇離子流動(dòng)管質(zhì)譜法的測(cè)定條件大蒜酶解液頂空有機(jī)硫化合物的測(cè)定參考文獻(xiàn)\\所述方法并略作改進(jìn)。即選擇離子模式 （SIM），氬氣和氦氣為載氣，H3O＋， NO＋， O＋2作為初始離子，采用已知的動(dòng)力學(xué)參數(shù)\\ （表1左側(cè)6列） 計(jì)算所測(cè)大蒜酶解液頂空有機(jī)硫化合物的含量。 

SIFTMS的第一個(gè)四級(jí)桿和第二個(gè)四級(jí)桿穩(wěn)定時(shí)間分別為25 和10 ms；微波功率：50 W；空氣用作離子源氣體；在兩個(gè)四級(jí)桿前流動(dòng)管中的氣體流量分別為1.2和1.8 L/min；樣品和毛細(xì)管的氣體流量分別為0.26和0.76 L/min。測(cè)定前，按照儀器使用規(guī)程，利用儀器公司提供的標(biāo)準(zhǔn)氣體和方法進(jìn)行精密度和精確度校驗(yàn)。測(cè)定條件：掃描時(shí)間95 s；延遲計(jì)算時(shí)間5 s；每個(gè)樣品測(cè)定時(shí)間100 s；樣品進(jìn)口溫度120 ℃；氬氣載氣壓力200 kPa，氦氣載氣壓力210 kPa；分離比率50%；真空流動(dòng)管內(nèi)壓力5 Pa。

2.3 大蒜酶解液樣品的制備及其有機(jī)硫化合物的測(cè)定

取80 g蒜瓣，加入240 g蒸餾水，置家用豆?jié){機(jī)中破碎5 min，取10 g蒜漿放入容積為1.15 L的玻璃瓶中，用塑料蓋密封，于室溫 （約23 ℃） 下反應(yīng)1 h，制得大蒜酶解液，于20 s內(nèi)將塑料瓶蓋換成內(nèi)襯PTDE硅橡膠墊、留有穿刺孔的塑料瓶蓋，置于50 ℃的恒溫水浴箱中平衡1 h后，插入18號(hào)不銹鋼針管，并與SIFTMS儀入口連接，吸入玻璃瓶頂空的大蒜酶解液揮發(fā)性氣體成分，由儀器所配軟件 （v.1.4.9.17754） 和計(jì)算機(jī)采集、處理數(shù)據(jù)，按照2.2節(jié)的條件測(cè)定大蒜酶解液頂空中有機(jī)硫化合物的絕對(duì)濃度 （g/m3）。相對(duì)含量表示各有機(jī)硫化合物的頂空濃度占17種有機(jī)硫化合物頂空濃度的百分比。重復(fù)測(cè)定3次 （在6～10 min完成），取其平均值。測(cè)定結(jié)果采用Microsoft Office Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 SIFTMS分析結(jié)果

在SIM模式下，大蒜酶解液頂空中的17種有機(jī)硫化合物分別與H3O＋， NO＋和O＋2進(jìn)行離子化反應(yīng)后，所產(chǎn)生的特征離子與離子信號(hào)強(qiáng)度見圖1。這些特征離子是定性與定量分析的依據(jù)。如二甲基硫醚\\與NO＋和O＋2離子化反應(yīng)后都可以產(chǎn)生m/z 62的離子峰，均可用于定性鑒定。但考慮到與O＋2離子化的反應(yīng)速率常數(shù)更適宜于MS的檢測(cè)范圍，因而選擇其反應(yīng)速率常數(shù)（表1）用作\\定量的依據(jù)。

a. H3O＋為初始離子（H3O＋ as precursor ion）；b. NO＋為初始離子（NO＋ as precursor ion）；c. O＋2為初始離子（O＋2 as precursor ion）。

用SIFTMS法測(cè)定17種大蒜酶解液頂空揮發(fā)性有機(jī)硫化物的結(jié)果見表1。從表1可見，除甲基烯丙基四硫醚和甲基硫醇的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差大于20%外，其余有機(jī)硫化合物的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差均在SIFTMS儀器測(cè)定誤差范圍之內(nèi) （5%～20%） \\。其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差較大的原因可能與更換瓶蓋等操作有關(guān)。

3.2 主要大蒜酶解液頂空揮發(fā)性有機(jī)硫化合物

在SIFTMS所測(cè)大蒜酶解液頂空17種有機(jī)硫化合物中，主要成分為二烯丙基硫醚類，占所測(cè)17種有機(jī)硫化合物總含量的86.7% （相對(duì)含量）。其中，二烯丙基二硫醚濃度最大（137 g/m3），相對(duì)含量為77.3%；其次為二烯丙基三硫醚和甲基烯丙基二硫醚，它們的濃度分別為13.4和8.98 g/m3，相對(duì)含量分別為7.58%和5.08%。二烯丙基二硫醚濃度遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)\\。因?yàn)镾IFTMS測(cè)定溫度較低，有機(jī)硫化合物熱損失少。相反，有機(jī)硫化合物的熱解產(chǎn)物，如2（3）乙烯基1，3（1，2）4氫二噻烯硫環(huán)類物質(zhì)，所測(cè)得的濃度僅為0.192 g/m3，相對(duì)含量為0.11%。

3.3 大蒜酶解液頂空中的大蒜素

由表1可見，利用SIFTMS測(cè)得大蒜酶解液頂空揮發(fā)性有機(jī)硫化合物中大蒜素的濃度為5.63 g/m3，相對(duì)含量為3.20%。大蒜素是有機(jī)硫化合物的主要來源，因其熱穩(wěn)定性差，采用GC\\， GCMS\\和SPMEGCMS\\等方法均未檢測(cè)到。這是因?yàn)樵贕C分析中，進(jìn)樣溫度和柱溫較高，大蒜素受熱后幾乎完全降解為其它物質(zhì)。SIFTMS方法測(cè)定溫度僅50 ℃，不會(huì)破壞大蒜素。因此，SIFTMS是研究大蒜素等熱敏性揮發(fā)有機(jī)化合物的形成與變化的可靠檢測(cè)方法。

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Determination of 17 OrganoSulphur Compounds in Headspace

of Hydrolysates of Garlic Pulpy by Selected Ion

Flow TubeMass Spectrometry

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３２Song*， L MengSha

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 （Department of Food Science and Engineering， Jinan University， Guangzhou 510632）

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Abstract Selected ion flow tube mass spectrometry （SIFTMS） method was used to determine the 17 organosulphur compounds in the headspace of the hydrolysates of garlic pulpy after headspace sampling， with H3O＋， NO+ and O2＋ as the precursory ions. The results showed that the 17 organosulphur compounds were mainly diallyl sulfides， allyl methyl sulfides， thiosulfinates and thiol. The concentration of diallyl disulfide， diallyl trisulfide and allyl methyl disulfide was 137， 13.4 and 8.98 g/m3 （relative amount）， respectively. Their percentage to total amout of 17 organosulphur compounds was 77.34%， 7.58% and 5.08%， respectively. The concentration of allicin was 5.63 g/m3 through headspace sampling， with relative amount of 3.20%. 

Keywords Selected ion flow tubemass spectrometry; Garlic; Hydrolysates; Organosulphur compounds; Allicin

（Received 3 June 2011; accepted 30 September 2011）