植物精油中挥发性成分检测方案(气质联用仪)

thermoscientific 全二维气相色谱(GCxGC)-高分辨质谱联用(GC-Orbitrap/MS)分析植物精油的挥发性成分 一、前言 全二维气相色谱(Comprehensive Two-dimensional GC，GCxGC)是基于传统一维气相色谱分离技术发展出的新型色谱分离技术。该技术通过一个调制器，将两根不同极性的色谱柱以串联的形式连接，使得第一根色谱柱的馏出物在调制器内进行浓缩聚集，然后以周期性的脉冲方式释放到第二根色谱柱上继续分离，最终进入入测器。GCxGC可以有效地将第一维色谱柱上无法分离的组分(共流出物)通过第二维进行分离，达到正交分离的效果。全二维气相色谱在1999年被商品化后，因相较于传统的一维气相色谱，峰容量大、分辨率高，灵敏度高，化合物排布在二维色谱图上有规律可循，便于定性，因此通常与气相色谱仪、：、气相色谱-低分辨质谱仪结合，用于分离鉴定复杂未知样品的挥发性组成，如：油品分析(石化领域)、POPs分析(环境领域)、植物精油分析、烟草烟气分析等。 气相色谱-高分辨静电场轨道质谱(GC-Orbitrap/MS)以其出色的分辨率、灵敏度，在未知样品挥发性成分分析中展现出极大的优势。Thermo ScientificTM TraceFinder 5.0结合Deconvolu-tion 1.5解卷积插件，通过质谱优先的计算方式，能够明确归属每个化合物的质谱峰，对共流出化合物进行有效分离定性。基于半导体制冷的热调制器体积小巧、装卸容易，且无需液氮或其他制冷剂，结合GC-Orbitrap/MS使用，能够在一维GC分离的基础上，针对极端复杂样品进一步实现全二维GC的分离，为未知物的分离鉴定提供新的思路和方法。 2、实验条件 2.1样品：某植物精油样品 2.2仪器和方法设置 2.2.1仪器 使用Thermo ScientificTM Q Exactive GC Orbitrap质谱仪，配备Thermo ScientificTM TriPlus RSH自动进样器及Thermo ScientificTMTrace 1310气相色谱仪进样样品分析。采用Thermo ScientificTMTraceGOLD TG-5SilMS (60 mx0.25 mmx0.25 um)毛细管色谱柱实现色谱分离。 使用雪景科技SSM1800全二维气相色谱固态热调制器，一一维、二维和调制柱分别采用TraceGOLD TG-5SilMS(60m×0.25mm x0.25 pm)、DB-17MS(1.8mx0.18mmx0.18 pm) 和HV系列(C5-C30)毛细管色谱柱。 2.2.2一维GC-Orbitrap/MS条件 气相色谱条件： 进样口：SSL分流/不分流进样口，250℃；进样量：1 pL；分流比：15：1； 载气： He，1.0 mL/min； ( 程序升温：40℃保持2min，以3℃/min升到140℃，然后以2℃/min升到200℃保持2 min， 再以5℃/min升到280℃，保持3 min ) 分辨率选择：30，000 FWHM (200 m/z)扫描范围：33-350m/Z， 全扫描(Fullscan模式) EI模式下离子源温度：280℃；电子能量：70eV 2.2.3全二维GCxGC-Orbitrap/MS条件 气相色谱条件： 进样口：SSL分流/不分流进样口，250℃；进样量：1pL；分流比：15：1； 载气： He， 1.5 mL/min； 程序升温：40℃保持2min，以3℃/min升到280℃，保持10min； 调制器温度(采用雪景科技SSMM 1800固态热调制器，如图1所示)： 冷区：-51℃ 进口热区：柱温箱偏置+30℃(最高320℃) 出口热区：柱温箱偏置+120℃(最高320℃) 调制周期/释放时间：6s/1s 图1 GC-Orbitrap/MS与雪景科技SSM 1800固态热调制器联用 质谱条件： 分辨率选择：7，500 FWHM(200 m/z) EI模式下离子源温度：280℃；电子能量： 70eVTune 软件中设置仪器为Fast Scan模式 2.3数据处理 使用Thermo ScientificTM TraceFinder ( version 5.0)采集并处理数据。通过Tracefinder Deconvolution Plugin对数据进行自动化解卷积处理，然后再将解卷积之后的高分辨质谱图与GC-Orbi-trap/MS高分辨自建库和商业数据库(NIST、Wiley等)进行比对，采用高分辨过滤分值(HRF Score)、谱库比对的正向匹配度(SI值)和保留指数(Retention Index， RI)，共同确证未知化合物的定性结果。全二维数据采用雪景Canvas软件及GC-lmage软件处理。 3、结果与讨论 3.1 GC-Orbitrap/MS分析精油中挥发性化合物组成 精油样品的一维GC-Orbitrap/MS分析总离子流图如图2所示。通过高分辨解卷积在样品中共分析得到挥发性化合物峰473个，结合高分辨过滤分值(HRF Score)、NIST 2017谱库检索及保留指数(RI)，共定性出化合物244个(HRF Score > 90，SI>650， RSI>650，ARI<30)。 图2精油样品GC-Orbitrap/MS分析总离子流图(TIC) 3.2 GCxGC-Orbitrap/MS分析精油中挥发性化合物组成 精油样品的全二维GCxGC-Orbitrap/MS分析结果如图3所示。通过Canvas和GC-Image软件对高分辨全二维数据进行处理，解析得到有效色谱峰733个，通过NIST 2017谱库检索和保留指数(RI)定性挥发性化合物482个(SI> 650， RSI>650， ARI<30)。 图3精油样品全二维GCxGC-Orbitrap/MS分析结果(3D视图)3.3精油中挥发性化合物分离及定性结果对比 如图4(全二维分析结果2D视图)显示，根据是否依赖二维分离定性可以将整个色谱图分割成两部分。， 一维保留指数(RI)小于1400部分的化合物，基本不存在一维保留时间完全重叠的色谱峰，个别化合物的一维保留时间非常接近，如：香芹酚甲醚及其两个同分异构体(图5所示)，依旧可以通过高分辨解卷积对色谱峰进行分离定性。以一维保留指数900

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