快速毛細管氣相色譜用于香料混合物的分析*

邱 雨，朱 玲，朱立軍，楊 涓，安泓汋，龍 君

(川渝中煙工業有限責任公司技術研發中心，四川成都 610066)

氣相色譜(GC)技術廣泛應用于易揮發復雜混合物的分析。為了獲得較高的峰容量和良好的分離度，通常選用較長的色譜柱或降低程序升溫速率進行 GC分析，但一般分析時間較長［1－2］。為了適應大量樣品的分析、提高分析速度、降低分析成本，研究人員對快速GC技術進行了深入研究［3－6］。目前，實現快速色譜分析主要有降低色譜柱內徑［7－8］、減短柱長、降低液膜厚度、增大載氣流速、加快升溫速率［9］及采用高選擇性的固定相［1］等方法。研究表明快速GC可有效用于揮發油、殺蟲劑和天然脂肪等復雜基質的分析［10］。與常規GC相比，能顯著提高實驗效率，并在保證分離度的提前下提高實驗的精密度［11］。

本文通過GC Method Translation軟件轉化分析條件，同時降低色譜柱內徑、減短柱長及降低液膜厚度，建立快速毛細管GC分析香料混合物樣品的方法。旨在保證分離度不變甚至增加的條件下提高分析效率、降低分析成本，并將此方法應用于甜橙油和煙用香精的分離分析。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

HP6890型氣相色譜儀［FID檢測器，分流/不分流進樣口，自動進樣器，毛細管柱:DB－17－Ⅰ(60m ×0.25 mm i.d.× 0.25 μm d.f.)，DB－17－Ⅱ(10 m ×0.10 mm i.d.×0.10 μm d.f.)，GC ChemStation和GC Method Translation軟件］。

表1 常規及快速氣相色譜分析香料混合物的色譜條件Table 1 The chromatographic conditions of spice blends by conventional gas chromatography(GC)and fast GC

香料混合物樣品(含煙用揮發性中性香味成分 0.1% ～0.5%)和煙用香精(0.5%)，自制;甜橙油(1.0%)，鄭州煙草研究院。

1.2 香料混合物樣品的GC分析

混合香料標準品直接進行毛細管GC分析，并通過GC Method Translation軟件將色譜柱由柱Ⅰ轉換成柱Ⅱ，兩種色譜柱分析樣品條件如表1所示。并通過考察不同數據采集頻率對快速毛細管色譜分析中色譜峰分離度、峰型及精密度的影響，篩選最佳數據采集頻率。

1.3 快速毛細管色譜用于其他樣品的分析

通過GC Method Translation軟件將色譜柱由DB－17－Ⅰ柱轉化成 DB－17－Ⅱ柱，對甜橙油和煙用香精進行毛細管GC分析，兩種色譜柱的分析條件見表2～表3。

2 結果與討論

2.1 快速毛細管色譜分析香料混合物樣品

根據表1中色譜條件，分別使用常規柱和微孔柱對香料混合物標樣進行了毛細管GC對照分析，色譜圖見圖1所示。在分析香料混合物標樣時兩根DB－17色譜柱所用時間分別為76 min和6.87 min，快速毛細管GC相對于普通毛細管GC色譜分離速度提高了近10倍。由圖1可見，常規柱Ⅰ，11號峰與12號峰完全重疊，沒有達到分離;使用DB－17－Ⅱ快速毛細管GC分析香料混合物樣品，能將11號峰與12號峰分離，且其他峰也可以達到完全分離。與常規GC相比，快速毛細管GC各色譜峰所對應峰面積百分比的平均變化率為3.95%。由此可知，快速毛細管GC在不影響分離度和定量分析的提前下，能有效的縮短分析時間、提高檢測效率及降低檢測成本，因此通過GC Method Translation 軟件將色譜柱由 DB－17－Ⅰ柱轉化成DB－17－Ⅱ柱對于分析香料混合物樣品具有可行性及實用性。

圖1 毛細管GC分析香料混合物樣品色譜圖*Figure 1 Capillary GC chromatograms of the spice blends*分析條件同表1

表2 常規及快速氣相色譜分析甜橙油的色譜條件Table 2 The chromatographic conditions of orange sweet oil by conventional gas chromatography(GC)and fast GC

表3 常規及快速氣相色譜分析煙用香精的色譜條件Table 3 The chromatographic conditions of tobacco essence by conventional gas chromatography(GC)and fast GC

2.2 快速毛細管GC分析香料方法的優化

為了進一步優化快速毛細管GC分析香料方法，篩選最佳數據采集頻率。在保持表1中其他GC條件不變的情況下，分別把數據采集頻率設為5 Hz，10 Hz和 50 Hz，用 DB－17－Ⅱ柱作色譜柱快速分析香料混合物樣品。

(1)數據采集頻率對色譜峰分離度的影響

采用GC ChemStation軟件計算每個色譜峰的分離度，結果見圖2。由圖2可見，隨著數據采集頻率的提高，除13號峰外，其他色譜峰的分離度均明顯提高。隨著數據采集頻率從5 Hz提高至10 Hz，16組峰分離度平均增加約14%;數據采集頻率從5 Hz提高至50 Hz，16組峰分離度平均增加約20%;其中4號峰分離度提高最為顯著，分別約為26%和34%。由此可見，在5 Hz到50 Hz范圍內，提高數據采集頻率能有效的提高色譜分離效果，將有利于較難分離化合物的分析檢測。

(2)數據采集頻率對色譜峰性質的影響

不同采集速率對色譜峰性質的影響主要體現在色譜峰的峰高、半峰寬以及峰面積變化。在5 Hz到50 Hz范圍內，以15號峰為例對不同數據采集頻率下快速GC分析香料混合物樣品色譜峰的性質進行分析，結果見圖2和表4所示。從其可以看出，隨著數據采集頻率的增大，色譜峰的峰高逐漸增加，峰寬逐漸減小，峰面積變化較小。因此提高采集速率不影響色譜峰的定量，但有利于峰型的優化。

圖2 不同數據采集頻率下快速毛細管GC分析混合香料的色譜圖Figure 2 Fast capillary GC chromatograms of the spice blends with the different data acquisition frequency

表4 不同數據采集頻率下快速GC分析混合香料No.15色譜峰的性質Table 4 The character of No.15 peak by the fast capillary GC with the different data acquisition frequency

(3)數據采集頻率對精密度的影響

分別把數據采集頻率設為5 Hz和50 Hz，用相同的GC條件對香料混合物樣品各進行10次分析，并計算出每個色譜峰的保留時間和峰面積的平均值及相對標準偏差。結果表明，兩種采集頻率下保留時間的RSD沒有明顯的變化，但峰面積的RSD變化較為明顯。采集速率為50 Hz時峰面積的 RSD均小于 1%，均值在 0.59% ±0.19%;而采集5 Hz時峰面積的RSD有超過2%的，均值在0.79% ±0.39%。由此可見，在一定范圍內，采用高采集速率較低采集速率能提高精密度，有利于快速毛細管GC的定量檢測。

綜上所述，數據采集頻率在5 Hz到50 Hz范圍內，隨著數據采集頻率的提高，快速毛細管GC分析色譜峰分離度、峰型及檢測精密度均有顯著的優化效果。數據采集頻率過低，色譜峰真實性、分離度、峰型及檢測精密度達不到檢測要求;但是過高的數據采集頻率一方面會增大噪音信號、降低分辨率及重復性;另一方面對硬件要求更高，數據的存儲量也較大［12］。因此，選擇適當的數據采集頻率(50 Hz)能有效的優化快速毛細管GC分析香料方法。

2.3 快速毛細管GC用于甜橙油和煙用香精的分析

(1)甜橙油的分析

GC 條件同表2，分別用 DB－17－Ⅰ柱和 DB－17－Ⅱ柱對甜橙油進行對照分析，結果見圖3。由圖3可見，與常規GC相比，快速毛細管GC各色譜峰所對應峰面積百分比的峰面積百分比變化率為－1.14% ±3.16%，可知改變 GC條件對甜橙油的定量分析檢測影響較小，快速毛細管GC檢測結果具有可靠性。從分析條件對比可知，快速毛細管GC能有效將甜橙油的分析時間由91 min降低至8.62 min，且色譜峰分離度進一步提高，有利于甜橙油的快速、準確定量分析。

圖3 毛細管GC分析甜橙油色譜圖*Figure 3 Capillary GC chromatograms of the orange sweet oil

(2)煙用香精的分析

GC 條件同表 3，分別用 DB－17－Ⅰ柱和 DB－17－Ⅱ柱對煙用香精進行分析，結果見圖4。由圖4可見，快速毛細管GC能有效將煙用香精的分析時間由52 min降低至4.95 min，分離度提高。且與常規GC相比，快速毛細管GC各色譜峰所對應峰面積百分比的峰面積百分比變化率為0.73% ±4.66%。

圖4 毛細管GC分析煙用香精色譜圖*Figure 4 Capillary GC chromatograms of the tobacco essence

綜上所述，將快速毛細管GC應用于甜橙油和煙用香精樣品分析，與常規毛細管分析相比，在不影響色譜峰峰面積百分比的前提下，分析速率提高近10倍，各色譜峰的分離度也有所提高。

3 結論

采用快速毛細管GC分析混合香料能顯著提高檢測效率、增加色譜峰分離度、降低分析成本，且采用適當的采集速率可進一步提高色譜峰分離度、峰型及檢測精密度。將快速毛細管GC應用于甜橙油和煙用香精的分析，在不影響定量分析結果的前提下，提高了分析速率近10倍，并提高各色譜峰的分離度。因此快速毛細管GC法適用于煙用香精的快速分析。

［1］李浩春，分析化學手冊第五分冊:氣相色譜分析(2版)［M］.北京:化學工業出版社，1999.

［2］劉虎威，色譜技術叢書 氣相色譜方法及應用［M］.北京:化學工業出版社，2000.

［3］I Bondia－Pons，C Moltó－Puigmartí，A I Castellote，et al.Determination of conjugated linoleic acid in human plasma by fast gas chromatography［J］.Journal of Chromatography A，2007，1157(1 －2):422 －429.

［4］H Inoue，K Kuwayama，Y Iwata，et al.Simple and simultaneous detection of methamphetamine and dimethyl sulfone in crystalline methamphetamine seizures by fast gas chromatography［J］.Forensic Toxicol，2008，26(1):19 －22.

［5］C Ragonese，P Q Tranchida，D Sciarrone，et al.Conventional and fast gas chromatography analysis of biodiesel blends using an ionic liquid stationary phase［J］.Journal of Chromatography A，2009，1216(51):8992－8997.

［6］S Herrero Martín，C García Pinto，J L Pérez Pavón，et al.Determination of trihalomethanes in soil matrices by simplified quick，easy，cheap，effective，rugged and safe extraction and fast gas chromatography with electron capture detection［J］.Journal of Chromatography A，2010，1217(30):4883 －4889.

［7］F David，D R Gere，F Scanlan，et al.Instrumentation and applications of fast high－resolution capillary gas chromatography［J］.Journal of Chromatography A，1999，842(1 －2):309 －319.

［8］A Covaci，P Schepens.Mass spectrometric detection in narrow－bore(0.10 mm I.D.)capillary chromatography:Fast，sensitive and selective analysis of polychlorinated biphenyls［J］.Journal of Chromatography A，2001，923(1 －2):287 －293.

［9］K Ma?tovská，S J Lehotay.Practical approaches to fast gas chromatography－mass spectrometry［J］.Journal of Chromatography A，2003，1000(1 －2):153 －180.

［10］I Bondia－Pons，S Morera－Pons，A I Castellote，et al.Determination of phospholipid fatty acids in biological samples by solid－phase extraction and fast gas chromatography［J］.Journal of Chromatography A，2006，1116(1－2):204－208.

［11］M Kirchner，R Hú?ková，E Matisová，et al.Fast gas chromatography for pesticide residues analysis using analyte protectants［J］.Journal of Chromatography A，2008，1186(1 －2):271 －280.

［12］王立世，楊曉云，席紹峰，等.毛細管電泳信號的小波平滑與去噪［J］.高等學校化學學報，1999，20(3):1－6.