頂空進樣-氣相質譜法檢測芳香紡織品中揮發性成分

胡劍燦,肖 敏,羅 峻

(廣州纖維產品檢測研究院,廣東 廣州511447)

隨著社會的進步、經濟的飛速發展,稱為人類“第二皮膚”的紡織品,已經從過去的實用型向多功能化轉變,其中,具有醫療保健功能的紡織品也應運而生。研究表明,許多芳香劑具有鎮靜、殺菌和保健的功效,香味還可以舒緩緊張情緒、緩解壓力和催人興奮[1-2],這些芳香藥物以各種方式被應用到紡織品上,興起了所謂的“芳香療法”。例如,利用香味聚酯纖維制成的香味床上用品,具有樹木精煉油的香味,能讓使用者感到猶如置身于大森林,促進使用者安穩睡眠,被稱之為“催眠商品”。芳香保健紡織品對提高產品附加值、創造經濟效益,以及滿足人類需求方面具有積極的意義,但同時也帶來了新的問題。香精中成分復雜,往往包括十幾種甚至幾十種不同的化合物,加上紡織品各種染色和整理加工工藝,最終的產品是否仍含有醫療保健功效的有效成分是消費者首先會關注的問題。如果僅僅依靠嗅覺進行主觀判斷,測試結果往往會因人而異,帶有主觀成分且靈敏度低。而對于一些在香精中可能存在的限量使用的物質成分,僅僅通過嗅覺也難以進行辨別。本文擬利用頂空進樣-氣相質譜建立芳香紡織品揮發性物質的檢驗方法,以客觀的方法對芳香紡織品進行分析評價。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器:CDS8400大體積頂空進樣器,安捷倫7890 A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀。

試劑:無水乙醇(分析純),玫瑰香精、茉莉香精、薰衣草香精、桂花香精(廣州百花香料股份有限公司,均為日化香精等級)。

1.2 芳香紡織品的制備

將玫瑰香精、茉莉香精、薰衣草香精、桂花香精分別用乙醇稀釋為0.1%的溶液。將稀釋后的香精溶液噴灑到純棉布上,待溶劑乙醇揮發干凈后得到的樣品作為芳香紡織品試樣。將芳香紡織品試樣剪碎至5 mm×5 mm以下,混合均勻后準確稱取1.00 g,放入大體積頂空進樣器中進行測試。

1.3 儀器條件

色譜柱:HP-5 MS,30 m×0.25 mm×0.25μm;載氣:He,純度≥99.999%,流量為1 ml/min;進樣口溫度:250℃;傳輸線溫度:280℃;離子源:EI(源溫230℃,電子能量70 e V);掃描方式:全掃描;掃描質量范圍:50-550 a mu;溶劑延遲:7.5 min。

2 結果與討論

2.1 頂空溫度和頂空時間的確定

芳香劑的主要有效成分是一大批具有揮發性的化學物質,能對人體的嗅覺功能產生作用。總體來說芳香劑的化學組成十分復雜,即使是人工制備的香精也含有十幾種,甚至幾十種的化合物。這些化合物包括醇、酯、酮、醛等多種類型,其沸點一般在200～300℃之間,大多數具有良好的揮發性。以頂空進樣的方式進行進樣檢測,前處理簡單方便,無需溶劑,大大地減少了溶劑萃取過程中可能引入的雜質和溶劑,同時頂空進樣能有效地模擬揮發性物質從紡織品上揮發逸散到空氣中的過程,體現芳香紡織品實際使用過程中的變化。頂空進樣的溫度和時間是頂空進樣的兩個重要參數,以加入玫瑰香型的棉布為樣品,對這兩個參數進行研究。

2.1.1 頂空溫度

分別研究了頂空溫度為50、60、70、80、90、100、110℃條件下,色譜圖上色譜峰的數目變化(見圖1),以及色譜圖中面積最大的組分(保留時間20.264 min,檢索成分為二苯醚,CAS:101-84-8)的峰面積(見圖2)。

由圖1可知,頂空進樣色譜圖峰的數目隨著頂空溫度的增加而增加。與溫度越高,有機物質越容易揮發的性質相符。在50℃的頂空條件下,色譜圖上只有7個峰,當溫度為100℃和110℃時,色譜圖上檢測到峰的數目均為41個,表明樣品中的芳香揮發物質基本上已被檢測。

由圖2可知,色譜圖中面積最大組分的峰面積首先隨著頂空溫度的增加而增加,而當溫度升高至90℃后,峰面積的增加趨于平緩。考慮到實際樣品成分復雜,為減少較高的溫度對樣品引起的變化,減少其他雜質峰,同時對芳香性物質保持較好的靈敏度,選擇100℃作為試驗的頂空溫度。

圖1 不同頂空溫度下的色譜峰數目

圖2 不同頂空溫度下保留時間為20.264 min色譜峰的峰面積

2.1.2 頂空時間

針對頂空時間,在頂空溫度為100℃下,分別研究了時間為5、7、10、15 min條件下對試驗的影響。頂空時間的增加有利于更多的揮發性物質從樣品中逸出從而被檢測,因而增加頂空時間會使對應色譜峰的面積增加(見圖3)。但是頂空時間的增加會使檢測樣品的總時間增加,綜合考慮,選擇10 min作為頂空時間。

圖3 不同頂空時間下保留時間為20.264 min色譜峰的峰面積

2.2 芳香樣品的檢測結果

玫瑰、茉莉、薰衣草、桂花4種花香的棉布樣品色譜圖分別見圖4～圖7,可知在試驗的頂空和色譜條件下,實現了對芳香紡織品中揮發性物質有效的分離和檢測。利用質譜軟件提供的功能,將色譜圖各組分的質譜在標準譜圖庫NIST進行檢索,結合文獻進行人工譜圖解析[3-7],對香味物質的化學成分進行大致的確認,運用峰面積歸一化法進行分析,其中譜圖的主要成分(面積百分比＞1%)結果分別見表1～表4。由表1～表4中數據可知,芳香紡織品中的揮發性物質成分比較復雜,不同香型的紡織品其包含的揮發性物質和比例存在著差異。利用色譜峰的差異和比例,可以作為芳香紡織品的“指紋”,對香型進行區分。對具有同類香型的樣品譜圖進行了分析,歸納得出該類香型具有的譜峰,進而建立不同香型的特征譜圖庫,可以實現對芳香紡織品香型的客觀評價。

圖4 玫瑰香味樣品的色譜圖

圖5 茉莉香味樣品的色譜圖

圖6 桂花香味樣品的色譜圖

圖7 薰衣草香味樣品的色譜圖

3 結語

以頂空進樣-氣相質譜聯用建立了芳香紡織品揮發性物質的檢驗方法,研究了頂空溫度和頂空時間對試驗結果的影響。結果表明:最佳頂空溫度100℃,頂空時間為10 min,該方法能有效地對芳香紡織品中的揮發性物質進行分離和檢測,可以實現對芳香紡織品客觀分析評價。

表1 玫瑰香味紡織品色譜主要成分

表2 茉莉香味紡織品色譜主要成分

保留時間/min 檢索物質 CAS號 百分比含量/%13.767 乙酸芐酯 140-11-4 32.82 14.946 癸醛 112-31-2 29.44 11.998 壬醛 124-19-6 10.25 9.761 雙戊烯 138-86-3 6.13 10.882 苯乙酮 98-86-2 3.43 8.998 正辛醛 124-13-0 2.83 11.863 芳樟醇 78-70-6 2.43 8.657 β-蒎烯 127-91-3 2.23 17.75 乙酸松油酯 80-26-2 1.97 8.542 甲基庚烯酮 110-93-0 1.51 21.535 β-紫羅酮 79-77-6 1.06

表3 桂花香味紡織品色譜主要成分

表4 薰衣草香味紡織品色譜主要成分

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