1范围
适用于采用顶空固相微萃取-气质联用技术测定山药、牛蒡中的香气成分以及分析主要化合物对香气的贡献值。
2原理
固相微萃取是一种利用有机物和溶剂“相似相溶”的原理制备而来的，是一种基于气固吸附（吸收）和液固吸附（吸收）平衡的富集方法，利用分析物对活性固体表面（熔融石英纤维表面的涂层）有一定的吸附（吸收）亲合力而达到被分离富集的目的，高分子固定相涂层对有机物的萃取和富集是一种动态平衡过程，涂层要对有机分子有较强的选择。
3仪器设备
气相色谱质谱仪：单杆或者三重四级杆质量分析器，EI源。
分析天平：感量0.1mg。
固相微萃取设备：含手柄，多种型号的萃取头50/30umDVB/CAR/PMDS（聚二甲基硅氧烷/碳分子筛/聚二乙烯基苯）；75um CAR/PDMS；65umPDMS/DVB；PA（聚丙烯酸酯）。
恒温水浴锅。
4分析步骤
4.1称量
用天平称取2.0 g样品置于20 mL顶空瓶中。
4.2样品前处理
加入3 mL饱和氯化钠溶液，迅速密封，将顶空瓶放入恒温水浴装置中，将老化过的进样针插入密封的顶空瓶中，于60 ℃水浴中萃取1小时后取出，立即插入气质联用仪进样口中，热解析3 min。萃取头每次萃取样品前于250 ℃下老化5 min，以降低记忆效应。
4.3仪器分析条件
4.3.1气相色谱条件
a色谱柱为TG-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)弹性石英毛细管柱；
b载气为高纯氦气（纯度99.999 %），载气流速为1.2 ml/min，采用不分流进样；
c进样口温度为250 ℃；
d程序升温：初始温度40 ℃保持2 min，然后以3 ℃/min升到100 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min升到160 ℃保持1 min，再以10 ℃/min升到280 ℃，保持1 min。
4.3.2质谱条件
离子源为EI源，传输线温度：280 ℃；离子源温度：300 ℃；电子能量：70 eV；扫描范围（m/z）：33-550 amu，采用全扫描采集模式。
4.4 SPME采集条件的选取
SPME采集效率的影响因素有萃取头的选择、萃取时间、萃取温度、解析时间和样品量。萃取头的选择影响总离子流图的总峰面积的萃取效果，萃取时间和萃取温度会影响挥发性化合物的释放和总丰度，而解析时间会影响方法的灵敏度。
因素水平表
|
水平 |
萃取温度 |
萃取时间 |
解析时间 |
样品量 |
|
1 |
40 |
30 |
2 |
1 |
|
2 |
50 |
40 |
3 |
2 |
|
3 |
60 |
50 |
4 |
3 |
|
4 |
70 |
60 |
5 |
4 |
4.4.1萃取头的选择 萃取头的选择对挥发性物质成分结果分析影响较大，萃取头涂层的极性是决定萃取效率的一个关键因素，选择合适极性的萃取涂层，可实现对特定化合物的有效萃取。DVB/CAR/PMDS萃取头对烃类、醇类、酸类萃取效果较好，对醛类、酮类、酯类挥发性成分萃取效果较差但均有吸附，而且保留时间和峰形较为理想；PA萃取头对酯类、醛类挥发性成分具有选择性吸附，对酮类挥发性成分吸附性较差；PDMS萃取头对烃类、醛类挥发性成分的吸附性效果较好，对酯类、酸类挥发性成分吸附性效果较差；PDMS/DVB萃取头对烃类、醇类挥发性成分的萃取效果较好，对酯类、酸类挥发性成分的萃取效果较差。山药的挥发性成分主要包括烃类、醇类、醛类、酮类、酸类、酯类，固选择DVB/CAR/PMDS萃取头。
4.4.2 萃取时间 挥发性化合物在纤维上的吸附是一个动态平衡过程，是样品、顶空和纤维三者之间的平衡，当三者达到动态平衡时才会有最大吸附量。随着平衡时间的延长，释放出的挥发性化合物种类和总丰度都会增加。当吸附量达到饱和时，增加就变得缓慢，通过多次试验表明，选取60 min为山药样品的最佳萃取时间。
4.4.3 萃取温度 研究表明，在水浴100 ℃范围内，当温度升高时，SPME萃取能力增强，释放出来的挥发性化合物种类和总丰度会随之增加，但温度过高时，会使萃取头的分配系数降低，吸附量减小，通过多次试验表明，选取60 ℃为山药的最佳萃取温度。
4.4.4 解析时间 研究表明，解析时间影响方法的灵敏度，解析时间过短会污染下一个样品，而解析时间过长会影响萃取头的使用寿命。选取最佳解析时间非常重要，通常解析时间为2~5 min，峰数和主峰面积会不断增加，3 min后，峰数变化不大，故选取3 min为最佳解析时间。
4.4.5样品量 随着样品量的增加，总离子流图的总峰面积呈现先增加后减少的趋势；当样品量不超过2g时，随着样品量的增加，峰面积呈显著增加；当样品量为2g时，此时顶空瓶内上部空间气体与下部样品达到了动态平衡，总峰面积达到最大；当样品量超过2g后，随着样品量的增加，顶空空间变小，打破动态平衡，顶空瓶的萃取头出现饱和吸附，总峰面积逐渐减少，最后达到稳定，因此选择样品量2g为最佳。
4.5气相色谱质谱分析
4.5.1定性分析
将试样注入气相色谱质谱仪，记录总离子流图和质谱图，根据保留时间和对应的质谱图进行定性，将试样得到的质谱图与NIST17谱库标准质谱图进行对比，同时结合相对保留时间进行定性。
图1 样品挥发性成分总离子流色谱图
4.5.2 定量分析
相对百分含量利用面积归一化法进行计算。
表1 样品中各类挥发性成分及相对含量（%）
|
峰号 |
保留时间（min） |
化合物名称 |
分子式 |
相对含量（%） |
||
|
1 |
9.39 |
4-羟基丁酸 |
C4H8O3 |
25.62 |
||
|
2 |
11.23 |
苯甲醛 |
C7H6O |
8.69 |
||
|
3 |
13.01 |
癸烷 |
C10H22 |
3.07 |
||
|
4 |
13.54 |
乙基卡必醇 |
C6H14O3 |
32.52 |
||
|
5 |
14.66 |
2-乙基-1-己醇 |
C8H18O |
3.89 |
||
|
6 |
15.05 |
苯甲醇 |
C7H8O |
7.26 |
||
|
7 |
17.91 |
十一烷 |
C11H24 |
7.78 |
||
|
8 |
19.33 |
十八酸乙烯酯 |
C20H38O2 |
0.16 |
||
|
9 |
19.91 |
6-甲基-十八烷 |
C19H4O |
0.68 |
||
|
10 |
20.83 |
3-十八烷氧基-十八烯酸丙酯 |
C39H76O3 |
0.34 |
||
|
11 |
21.77 |
1，1-二甲基-2，4-二异丙基-环己烷 |
C14H28 |
0.41 |
||
|
12 |
22.62 |
5-甲基-5-乙基-癸烷 |
C13H28 |
0.89 |
||
|
13 |
25.30 |
1，1-二（十二烷氧基）-十六烷 |
C40H82O2 |
0.11 |
||
|
14 |
25.51 |
蛇床酮 |
C26H38O4 |
0.08 |
||
|
15 |
25.71 |
2，2-二甲基-1-辛醇 |
C10H22O |
0.50 |
||
|
16 |
27.55 |
10-甲基十九烷 |
C20H42 |
0.31 |
||
|
17 |
28.60 |
3-乙基-5-（2-乙基丁基）-十八烷 |
C26H54 |
0.42 |
||
|
18 |
29.18 |
2，4，7，9-二甲基-5-癸炔-4，7-二醇 |
C14H26O2 |
0.41 |
||
|
19 |
30.36 |
2，6-二叔丁基-1，4-苯醌 |
C14H20O2 |
0.79 |
||
|
20 |
33.65 |
2,2,4-三甲基-3-羧基异丙基-戊酸异丁酯 |
C16H30O4 |
0.66 |
||
|
21 |
34.34 |
二十二碳六烯酸甘油酯 |
C69H98O6 |
0.05 |
||
|
22 |
34.54 |
癸酸癸酯 |
C20H40O2 |
0.75 |
||
|
23 |
35.51 |
2，4-二叔丁基苯硫酚 |
C14H22S |
1.21 |
||
|
24 |
37.41 |
3，5-二叔丁基-4-对羟基苯乙酮 |
C16H24O2 |
0.36 |
||
|
25 |
38.10 |
4,6-二异丙基-1，1，3，3-四甲基-5-茚醇 |
C19H30O |
0.12 |
||
|
26 |
39.45 |
三十七醇 |
C37H76O |
0.06 |
||
|
27 |
39.69 |
3-乙酰氧基-7，8-环氧羊毛甾烷-11-醇 |
C32H54O4 |
0.80 |
||
|
28 |
40.16 |
2，6-二叔丁基-4-（1-氧代丙基）苯酚 |
C17H26O2 |
0.15 |
||
|
29 |
40.94 |
异胆酸乙酯 |
C26H44O5 |
0.17 |
||
|
30 |
42.85 |
3-十八烷氧基-十八烯酸丙酯 |
C39H76O3 |
0.18 |
||
注：挥发性物质相对含量=挥发性物质的峰面积/总挥发性物质的峰面积；测试样品重复试验一次，取平均值作为各挥发性物质含量。
5注意事项
5.1 控制检测环节中的采样质量
固相微萃取技术的应用，特别是人工采样，需要科学调控样品的采样速度，减少在采集过程中出现污染问题，应设定固定的采样模式和采样流程，有效提高采集样品的质量。
5.2 把控检测试验的标准化形式
在固相微萃取技术的应用过程中，需要加强对实验人员的专业技术培训，在检测试验开展前，严格按照标准化的试验流程进行检测，减少实验人员对专业技术的掌控能力不足而引发的一系列连锁问题。
5.3 防止试验材料的重复性检验
虽然固相微萃取技术能够实现检测样品的重复性检测，但是在实际检测过程中需要保持检测结果的独立性，防止重复检测的差异化问题，未能及时检测的样品需要在4度冰箱保存，目前，可以将检测过程中对应的检测样品进行多组备份，以样品多组检测的方式防范单独重复性检测造成的影响。