選擇離子流動管質譜法測定大蒜酶解液頂空中17種有機硫化合物
2012-04-12 00:00:00黃雪松呂夢莎
分析化學 2012年2期
摘 要 采用選擇離子流動管質譜 （SIFTMS）法，頂空取樣后，以H3O＋， NO＋或O＋2為初始離子，定量分析了17種大蒜酶解液揮發性有機硫化合物。結果表明： 有機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/m3，二烯丙基三硫醚濃度為13.4 g/m3，甲基烯丙基二硫醚濃度為8.98 g/m3，它們分別占17種有機硫化合物總含量的77.3%， 7.58%和5.08% （相對含量）；本研究采用頂空取樣方法測出大蒜素的濃度為5.63 g/m3，相對含量為3.20%。
關鍵詞 選擇離子流動管質譜； 大蒜； 酶解； 有機硫化合物； 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，即大蒜經破碎，使細胞質中的蒜氨酸酶與液胞中的蒜氨酸反應產生大蒜素 （Allicin），大蒜素分解形成多種有機硫化合物，再經水蒸汽蒸餾、冷凝、分層后所獲得的下層油相產品\\。因此，酶解液的揮發性成分實際上反映了大蒜精油的品質和產量。
為評價大蒜精油的生物活性及提高其產量，需要準確、快速、高效地測定其成分與含量。目前常用氣相色譜 （GC） 法、氣相色譜質譜聯用 （GCMS） 法、固相微萃取氣質聯用 （SPMEGCMS） 法等進行測定。但由于大蒜中主要揮發性有機硫化合物含量少且不穩定，在GC的進樣與分離過程中極易分解，因此目前仍難以準確測定。
選擇離子流動管質譜 （Selected ion flow tubemass spectrometry， SIFTMS） 是一種靈敏度高 （檢出限為10－12 g級）、可以在線測定氣相中物質成分及其絕對濃度\\的儀器。SIFTMS的取樣方式為直接取樣或頂空取樣，分析樣品時，無需進行樣品預處理（富集或捕集阱吸附濃縮等）\\和氣相色譜柱分離，能避免被測物因預處理、吸附、受熱等造成的變化和損失。因此，該方法特別適用于測定難分離、熱敏性揮發物質，如生物體呼出氣體\\、食品香味物質\\、環境中氣體\\等痕量成分的快速測定。但利用該技術對大蒜揮發性物質的測定尚未見報道，本研究采用SIFTMS法測定大蒜酶解液頂空揮發性有機硫化合物與其含量，研究了大蒜精油的成分及其變化，為提高大蒜精油的產量及質量提供了依據。2 實驗部分
2.1 儀器與材料
VOICE100型選擇離子流動管質譜儀 （SIFTMS， Syft Technologies Ltd.， Christchurch， New Zealand）。新鮮大蒜（山東金鄉），實驗用水為蒸餾水。
2.2 選擇離子流動管質譜法的測定條件大蒜酶解液頂空有機硫化合物的測定參考文獻\\所述方法并略作改進。即選擇離子模式 （SIM），氬氣和氦氣為載氣，H3O＋， NO＋， O＋2作為初始離子，采用已知的動力學參數\\ （表1左側6列） 計算所測大蒜酶解液頂空有機硫化合物的含量。
SIFTMS的第一個四級桿和第二個四級桿穩定時間分別為25 和10 ms；微波功率：50 W；空氣用作離子源氣體；在兩個四級桿前流動管中的氣體流量分別為1.2和1.8 L/min；樣品和毛細管的氣體流量分別為0.26和0.76 L/min。測定前，按照儀器使用規程，利用儀器公司提供的標準氣體和方法進行精密度和精確度校驗。測定條件：掃描時間95 s；延遲計算時間5 s；每個樣品測定時間100 s；樣品進口溫度120 ℃；氬氣載氣壓力200 kPa，氦氣載氣壓力210 kPa；分離比率50%；真空流動管內壓力5 Pa。
2.3 大蒜酶解液樣品的制備及其有機硫化合物的測定
取80 g蒜瓣，加入240 g蒸餾水，置家用豆漿機中破碎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1 h，制得大蒜酶解液，于20 s內將塑料瓶蓋換成內襯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號不銹鋼針管，并與SIFTMS儀入口連接，吸入玻璃瓶頂空的大蒜酶解液揮發性氣體成分，由儀器所配軟件 （v.1.4.9.17754） 和計算機采集、處理數據，按照2.2節的條件測定大蒜酶解液頂空中有機硫化合物的絕對濃度 （g/m3）。相對含量表示各有機硫化合物的頂空濃度占17種有機硫化合物頂空濃度的百分比。重復測定3次 （在6～10 min完成），取其平均值。測定結果采用Microsoft Office Excel 2003軟件進行數據分析。
3 結果與討論
3.1 SIFTMS分析結果
在SIM模式下，大蒜酶解液頂空中的17種有機硫化合物分別與H3O＋， NO＋和O＋2進行離子化反應后，所產生的特征離子與離子信號強度見圖1。這些特征離子是定性與定量分析的依據。如二甲基硫醚\\與NO＋和O＋2離子化反應后都可以產生m/z 62的離子峰，均可用于定性鑒定。但考慮到與O＋2離子化的反應速率常數更適宜于MS的檢測范圍，因而選擇其反應速率常數（表1）用作\\定量的依據。
a. H3O＋為初始離子（H3O＋ 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SIFTMS法測定17種大蒜酶解液頂空揮發性有機硫化物的結果見表1。從表1可見，除甲基烯丙基四硫醚和甲基硫醇的相對標準誤差大于20%外，其余有機硫化合物的相對標準誤差均在SIFTMS儀器測定誤差范圍之內 （5%～20%） \\。其相對標準誤差較大的原因可能與更換瓶蓋等操作有關。
3.2 主要大蒜酶解液頂空揮發性有機硫化合物
在SIFTMS所測大蒜酶解液頂空17種有機硫化合物中，主要成分為二烯丙基硫醚類，占所測17種有機硫化合物總含量的86.7% （相對含量）。其中，二烯丙基二硫醚濃度最大（137 g/m3），相對含量為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/m3，相對含量分別為7.58%和5.08%。二烯丙基二硫醚濃度遠高于文獻\\。因為SIFTMS測定溫度較低，有機硫化合物熱損失少。相反，有機硫化合物的熱解產物，如2（3）乙烯基1，3（1，2）4氫二噻烯硫環類物質，所測得的濃度僅為0.192 g/m3，相對含量為0.11%。
3.3 大蒜酶解液頂空中的大蒜素
由表1可見，利用SIFTMS測得大蒜酶解液頂空揮發性有機硫化合物中大蒜素的濃度為5.63 g/m3，相對含量為3.20%。大蒜素是有機硫化合物的主要來源，因其熱穩定性差，采用GC\\， GCMS\\和SPMEGCMS\\等方法均未檢測到。這是因為在GC分析中，進樣溫度和柱溫較高，大蒜素受熱后幾乎完全降解為其它物質。SIFTMS方法測定溫度僅50 ℃，不會破壞大蒜素。因此，SIFTMS是研究大蒜素等熱敏性揮發有機化合物的形成與變化的可靠檢測方法。
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Determination of 17 OrganoSulphur Compounds in Headspace
of Hydrolysates of Garlic Pulpy by Selected Ion
Flow TubeMass Spectrometry
３２Song*， L MengSha
（Department of Food Science and Engineering， Jinan University， Guangzhou 510632）
Abstract Selected ion flow tube mass spectrometry （SIFTMS） method was used to determine the 17 organosulphur compounds in the headspace of the hydrolysates of garlic pulpy after headspace sampling， with H3O＋， NO+ and O2＋ as the precursory ions. The results showed that the 17 organosulphur 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/m3 （relative amount）， respectively. Their percentage to total amout of 17 organosulphur compounds was 77.34%， 7.58% and 5.08%， respectively. The concentration of allicin was 5.63 g/m3 through headspace sampling， with relative amount of 3.20%.
Keywords Selected ion flow tubemass spectrometry; Garlic; Hydrolysates; Organosulphur compounds; Allicin
（Received 3 June 2011; accepted 30 September 2011）
