PDF《利用Clarus SQ 8 GC/MS,》

简介 酒花是啤酒中至关重要的成 分,其提供了许多啤酒中麦 芽味道的重要平衡,同时其 也有助于在酿造过程中,煮 利用Clarus SQ

8 GC/MS, TurboMatrix顶空捕集和 GC SNFR闻香仪联用 表征酒花的香味 Gas Chromatography/ Mass Spectrometry 应用文章沸时沉淀蛋白等.

酒花也有防腐的性能,可以帮助啤酒保持新鲜,防 止细菌的侵扰. 酒花带给啤酒的三种味道: 苦味――酒花含有的草酮类化合物,该类化合物不溶于水,但是 在沸水中会发生异构化反应,形成异构的草酮,异构的草酮是 微溶于水的,从而形成啤酒的苦味. 调味剂――如萜烯类、酯类化合物使得许多啤酒具有水果、柑橘、 土质、脂胶的味道. 香气成分――这是一类易挥发性有机化合物,可迁移至啤酒的顶部 空间,并使啤酒具有特征性的味道.该味道可能是花香、柑橘味、 水果味等.该类化合物是啤酒整体风味的重要部分. Authors: Andrew Tipler PerkinElmer, Inc. Shelton, CT column Headspace Trap Sampler Gas Chromatograph detector trap seal valve vial oven 酒花的种类非常多,其释放的味道也很丰富.酒花必须 小心保存,使用时必须保持新鲜,因为香味会随着酒花 老化而降低.由此,有必要对酒花的质量进行表征,以 便使酿造师能够开发和提供所需的产品. 酒花的香味表征非常复杂,酒花中许多化合物有味道, 表1列出了典型酒花的组成,表2列出了几种非常关键 的香气成分.传统评估酒花质量的方法是根据经验丰 富酿造师的嗅觉体验,将一些酒花置于酿造师的手指上 压碎,由其闻酒花释放的香味.该方法有效,但是不客 观,且对如何正确利用酒花缺少定量的信息.

2 分析系统 分析系统由五部分组成. 顶空捕集 静态顶空(HS)进样器非常适合用 于萃取酒花中的香气成分.称取一定 量的酒花(颗粒或者叶子)于玻璃样 品瓶中,密封,如图1所示.样品瓶 置于设定了温度的炉箱中加热一定的 时间,然后使用顶空进样系统提取样 品瓶的顶部空间气体,最后导入气相 色谱柱进行分离,检测. 本应用文献描述了一种气相色谱质谱联用仪的操作系 统,该系统可客观的分析酒花中的芳香化合物,同时 当每种成分从色谱柱洗脱后,用户可对其味觉特征监 测.该方法使得用户可对特别的酒花样品进行更全面 的表征. 尤其方便的是,静态顶空进样器仅释放顶部空间蒸汽的 很小部分至气相色谱柱,因此该设备极其适合于分析高 浓度化合物.然而在复杂化合物的分析过程中,往往发 现低浓度的化合物对样品整体香味至关重要.为了增加 引入气相色谱柱的样品量,使用了顶空捕集系统. 该技术的使用,顶部空间的气体大部分甚至全部都通过 一个吸附阱收集、聚集VOCs.该捕集阱然后快速加温, 解析的样品被转移至GC色谱柱.通过这种方式,样品蒸 汽全部进入GC色谱柱,从而增加样品的量,最大可达 100倍.该技术是理想的酒花分析方法. 图2-4是HS捕集操作示意图,还有其他的阀和管路以确 保样品蒸汽全部的去向,而不是流向其它地方.本质 上,该技术的原理与静态顶空非常类似,仅是在样品瓶 平衡步骤结束时,给样品蒸汽加压后,完全放空,使样 品蒸汽全部通过吸附阱.该步骤可重复,以确保顶部空 间的样品蒸汽全部有效通过吸附阱.一旦捕集阱装载完 毕,快速加热,使VOCs解析,并被转移至GC色谱柱. 表1. 典型酒花样品的组成 组成 % 营养物质 (纤维素, 木质素等)

40 蛋白质

15 全脂含量 (苦味化合物)

15 水10 灰分

8 脂类、 蜡、 果胶

5 单宁

4 单糖

2 精油 (香精/香料化合物) 0.5-2 表2. 酒花样品中关键的香气成分 组成 描述 月桂稀 刺鼻的味道, 煮沸过程中会被氧化成 其他风味物质, 如沉香醇和香叶醇及 其氧化物 草酮 优质酒花微妙和精致的风味特征;

煮 沸会被氧化 石竹烯和金合欢烯 草本辛辣的特性――没有很好的被表征 图1.酒花样品置于 顶空样品瓶中等待 后续分析 图2.顶空捕集系统中样品瓶载气加压平衡的示意图 column Headspace Trap Sampler Gas Chromatograph detector trap seal valve vial oven column Headspace Trap Sampler Gas Chromatograph detector trap seal valve vial oven MS Olfactory Port S Swafer 60m x 0.32mm x 1.0?m Elite Wax EHT From HS Trap System Split Injector Fused Silica Restrictor Tubing Fused Silica Restrictor Tubing P1 P2 Clarus

680 GC Clarus

680 GC 是其余系统的理想补充.色谱要求不 高,方法简单.对于嗅觉监测,保证用户有足够的时间 鉴别相邻的峰至关重要的.足够的时间也有利于色谱柱 负载尽可能多的样品,且不过载,从而为用户用鼻子进 行检测提供了更好的时机.鉴于上述原因,使用了一根 厚膜的长色谱柱.因为酒花中的许多化合物是强极性的 (酸、酯、酮等),因而使用了一种Carbowax? 的极性 固定相进行分离.

3 S-Swafer系统 因为色谱柱的流出物需要供给MS和嗅觉测定端口,所 有需要一种分流装置.该装置应该不会影响色谱的完 整性,因此其必须惰性的,且必须具有低容量的内部结 构.在分流器里使用了补充气,以提供额外的控制和分 流流量的稳定. S-SwaferTM 是一款优异的分流装置,能够满足上述的要 求.S-Swafer将色谱柱流出物分流至MS检测器和SNFR 的闻香仪,配置如图6所示.检测器与闻香仪的分流比 通过连接Swafer出口和MS、SNFR的限流管来确定. Swafer使用的软件,包括Swafer系统,可用于计算分流 比.本应用文献中,该计算器被用来建立S-swafer的操 作条件,见图7所示. 图3. 顶空捕集系统中样品瓶顶部空间样品被加压释放至吸附 捕集阱的示意图 图4. 顶空捕集系统中被吸附的VOCs经加热, 解析后被导入GC 色谱柱的示意图 图5.Clarus

680 SQ

8 GC/MS系统 图6. S-Swafer用于Clarus SQ

8 GC/MS和SNFR的配制图 图7. Swafer软件用于表征酒花样品芳香特性的设置示意图 5.01 10.011 5.01 20.012 5.01 30.013 5.01 40.014 5.01 50.015 5.01 Time

0 100 %

0 100 %

0 100 %

0 100 % Centennial Scan EI+ TIC 2.00e9 4.26 7.15 12.68 12.36 10.89 14.54 23.97 27.06 37.97 36.74 33.96 32.37 29.30 31.17 35.48 55.04 53.27 44.27 45.23 47.00 50.45 G_Hallertau Scan EI+ TIC 2.00e9 4.26 6.30 7.77 12.68 11.58 14.52 19.34 22.94 24.032 9.25 26.93 32.31 37.98 36.72 35.37 39.81 44.24 46.13 55.04 47.15 EK Goldings Scan EI+ TIC 2.00e9 5.47 4.26 6.30 7.75 12.65 12.18 11.58 14.49 18.59 22.70 24.022 8.73 24.98 31.34 39.81 37.98 35.40 44.82 Saaz Scan EI+ TIC 2.00e9 5.70 4.26 5.47 6.28 7.14 15.60 12.63 12.33 14.39 17.19 26.90 22.92 24.36 29.22 28.49 31.32 29.43 34.04 32.28 36.71 35.30 38.01 55.04 44.81 37.9 36.72

2 37 Clarus SQ 8质谱仪 质谱仪是香气重要的表征系统.其重要性不仅仅是因为检 测和描述从GC色谱柱中流出的各种香气成分,而且可以鉴 定这些物质是什么,并确定其在酒花中可能的含量水平. Clarus SQ

8 四级杆质谱仪对于该类物质是理想的分析工 具,可利用NIST谱库提供的经典质谱图进行快速鉴定和 定量分析.该软件同时也可与本文档后面介绍的嗅觉测 定信息相结合. GC SNFR附件 图8是SNFR附件的图片.该附件通过一根可弯曲加热的 传输线与GC相连.分流的色谱柱流出物被一根去活的 石英管传输到玻璃喷嘴处. 当测定GC色谱柱流出的香气成分时,用户可以使用内 置的麦克风捕获描述香味的声音,并通过调节操纵杆调 节香味的强度. 典型色谱图 采集来自于不同国家的四种典型酒花样品的总离子流色 谱图(TIC),见图9所示.德国Hallertau样品的部分色 谱图被突出并放大,见图10所示.特定化合物的质谱图 (见图11)使用Clarus SQ 8系统提供的NIST谱库进行 检索、鉴定,检索结果见图12所示.结果明显的表明, 在36.72min的色谱流出物是3,7 - 二甲基-1,6 - 辛二烯-3 - 醇,或被称为沉香醇.沉香醇是非常重要的芳香化合 物,使啤酒具有一种微妙的花香.GC/MS可通过含有沉 香醇(其它检测到的化合物)的混合外标物质对其进行 定量检测.

4 表3. HS捕集条件 顶空系统 PerkinE........