頂空進(jìn)樣氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定山葵中異硫氰酸酯

梅文泉，汪祿祥，方海仙，邵金良，陳興連

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，云南昆明 650223)

山葵又名山崳菜，學(xué)名瓦莎畢(Wasabi)，屬十字花科山崳菜屬多年生宿根性草本植物，高約20～50 cm，常生長(zhǎng)于清潔干凈的水源下。山葵根部外觀呈綠色長(zhǎng)柱狀，表面粗糙，是食用的主要部分。山葵中因含有不飽和的有機(jī)硫化合物異硫氰酸酯而具有辛、香、辣、沖四大特點(diǎn)。異硫氰酸酯具有消炎殺菌、殺寄生蟲、預(yù)防蛀牙作用，同時(shí)對(duì)預(yù)防癌癥、防止血液凝塊、治療氣喘、促進(jìn)食欲、幫助消化等有一定的效果。山葵的風(fēng)味物質(zhì)是以烯丙基異硫氰酸酯為主要成分的無(wú)色至淡黃色透明易揮發(fā)油狀液體，由植物細(xì)胞遭破壞時(shí)在一定的外界條件下由酶催化母體硫葡糖甙而產(chǎn)生[1,2]。異硫氰酸酯結(jié)構(gòu)式為R-N=C=S，常見的R基團(tuán)有甲基，烯丙基，丁基，3-丁烯基，4-戊烯基，芐基等[3]。不同R基團(tuán)的異硫氰酸酯具有不同的辛辣香氣；部分異硫氰酸酯具有強(qiáng)烈辛辣氣味。山葵較早在日本、臺(tái)灣有種植，現(xiàn)在我國(guó)多個(gè)省份有栽培。近年來(lái)隨著對(duì)山葵食用功效的認(rèn)識(shí)，種植面積也越來(lái)越大。

有關(guān)測(cè)定異硫氰酸酯的方法有比色法[4,5]、高效液相色譜[6,7]、氣相色譜法[8 - 10]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[11 - 13]等。本文在參考以上文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，采用頂空進(jìn)樣-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定山葵中異硫氰酸酯。方法簡(jiǎn)單，快速，有一定的參考價(jià)值。有關(guān)采用頂空進(jìn)樣，然后用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定異硫氰酸酯含量的方法較少有文獻(xiàn)報(bào)道。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與設(shè)備

美國(guó)熱電公司TRACE GC ULTRA-DSQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，帶電子轟擊電離離子源(EI)，TriPlus HD頂空自動(dòng)進(jìn)樣器，Xcalibur工作軟件。

1.2 氣相色譜-質(zhì)譜條件

色譜柱為Agilent HP-5MS石英毛細(xì)管柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度200 ℃，載氣為純度大于或等于99.999%的氦氣，流量1.50 mL/min。柱箱溫度：初溫45 ℃，保留3 min，以15 ℃/min升至220 ℃，保留1 min；進(jìn)樣量1 mL，分流比10∶1。傳輸線溫度250 ℃，電離方式為電子轟擊電離(EI)，電離能量70 eV，離子源溫度230 ℃，掃描模式為全掃描。進(jìn)樣針溫度80 ℃，頂空瓶平衡溫度60 ℃，平衡時(shí)間15 min，平衡過程中振搖10 s，間隔10 s。

1.3 樣品處理

實(shí)驗(yàn)山葵材料由云南省威信縣特色綠色產(chǎn)業(yè)開發(fā)辦公室提供。新鮮山葵樣品洗凈搗碎，稱取5.00 g，裝入頂空進(jìn)樣瓶中，經(jīng)氣-液平衡后進(jìn)樣測(cè)定。

1.4 異硫氰酸酯的定性

通過計(jì)算機(jī)檢索與NIST譜庫(kù)提供的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖對(duì)照，匹配度在70%以上確定異硫氰酸酯的種類。

2 結(jié)果與討論

2.1 山葵樣品的GC-MS總離子流色譜圖

山葵樣品的GC-MS總離子流色譜圖見圖1。由圖1可見，采用1.2節(jié)氣相色譜-質(zhì)譜條件，各種異硫氰酸酯得到較好地分離。

2.2 山葵中異硫氰酸酯測(cè)定結(jié)果

按1.2和1.3節(jié)測(cè)定山葵中異硫氰酸酯，共鑒定出8種異硫氰酸酯，結(jié)果見表1。共分離和鑒定出8種異硫氰酸酯，峰面積最高的是烯丙基異硫氰酸酯，其它峰面積較高的有4種異硫氰酸酯，分別為3-丁烯基異硫氰酸酯、丁基異硫氰酸酯、異丁基異硫氰酸酯和異丙基異硫氰酸酯，異戊基異硫氰酸酯、戊基異硫氰酸酯和芐基異硫氰酸酯等3種異硫氰酸酯峰面積較小。8種異硫氰酸酯的匹配度都在70%以上。圖1色譜圖上保留時(shí)間為7.77 min和8.98 min的2個(gè)峰經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索到分別為環(huán)戊基異硫氰酸酯和環(huán)己基異硫氰酸酯，但匹配度只有7.50%和0.40%，因此這兩種化合物尚需進(jìn)一步確認(rèn)。有文獻(xiàn)報(bào)道[11]采用直接進(jìn)樣可鑒定山葵中5種或13種異硫氰酸酯，本文方法分離出10種化合物的色譜峰，通過計(jì)算機(jī)檢索從中鑒定出8種異硫氰酸酯，另有2種化合物尚需進(jìn)一步確認(rèn)。同傳統(tǒng)的蒸餾萃取后直接進(jìn)樣比較，本文的頂空進(jìn)樣法不使用有機(jī)溶劑，操作更為簡(jiǎn)單快速。

表1 山葵中異硫氰酸酯測(cè)定結(jié)果(n=3)

2.3 不同平衡時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

頂空進(jìn)樣過程是一個(gè)氣-液平衡過程，其平衡與時(shí)間密切相關(guān)。不同的平衡時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果有較大的影響。平衡時(shí)間選取2、5、8、11、15、20、25 min測(cè)定峰面積較高的異丙基異硫氰酸酯、烯丙基異硫氰酸酯、丁基異硫氰酸酯、異丁基異硫氰酸酯、3-丁烯基異硫氰酸酯等5種異硫氰酸酯的峰面積。測(cè)定結(jié)果見表2。由表2可以看出，平衡時(shí)間為15 min時(shí)，多數(shù)異硫氰酸酯的峰面積達(dá)到最大，因此色譜-質(zhì)譜條件中選取平衡時(shí)間為15 min。

2.4 不同平衡溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

在相同色譜條件和平衡時(shí)間為15 min情況下，平衡溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果也有較大的影響。平衡溫度選取40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃和120 ℃，測(cè)定異丙基異硫氰酸酯、烯丙基異硫氰酸酯、丁基異硫氰酸酯、異丁基異硫氰酸酯、3-丁烯基異硫氰酸酯等5種異硫氰酸酯的峰面積。測(cè)定結(jié)果見表3。

表2 不同平衡時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

表3 不同平衡溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

由表3可以看出，平衡溫度為40 ℃、60 ℃、80 ℃時(shí)各種異硫氰酸酯的峰面積變化不大，當(dāng)平衡溫度由80 ℃增加到100 ℃、120 ℃時(shí)，異丙基異硫氰酸酯和烯丙基異硫氰酸酯的峰面積下降，其它異硫氰酸酯的峰面積也急劇下降。因此，在色譜-質(zhì)譜條件中平衡溫度選取60 ℃。

3 結(jié)論

建立了頂空進(jìn)樣-氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定山葵中異硫氰酸酯的分析方法。方法簡(jiǎn)單快速，有實(shí)用價(jià)值。對(duì)云南威信山葵中的各種異硫氰酸酯進(jìn)行了測(cè)定，共分離和鑒定出8種異硫氰酸酯，峰面積最高的是烯丙基異硫氰酸酯。