用气相色谱－质谱法分析食用油的成分

一、 实验目的

（1） 了解气相色谱-质谱的调整过程和性能测试方法。

（2） 熟悉气相色谱-质谱联用仪测样分析条件的设置及谱库检索方法。

二、 实验原理

气相色谱-质谱（Gas Chromatography／Mass Spectrometry， GC-MS）联用技术的发展历经半个多世纪， 是非常成熟且应用极其广泛的分离分析技术。 GC-MS充分发挥GC高分离效率和MS定性专属性的能力， 兼有两者之长。GC-MS主要用于低沸点（300℃）和热稳定的复杂有机混合物的分离、定性及定量分析。该联用技术具有分离效率高、 分析灵敏度高、 样品用量少等特点，广泛应用于有机合成、药物开发、石油化工、环保监测和食品安全等领域。

GC-MS分析条件要根据样品进行选择， 在分析样品之前应尽量了解样品的情况， 比如样品组分的多少、 沸点范围、 分子量范围、 化合物类型等。 这些是选择分析条件的基础。 一般情况下， 样品组成简单， 可以使用填充柱； 样品组成复杂， 则一定要使用毛细管柱。 应根据样品类型选择不同的色谱柱固定相， 如极性、 非极性和弱极性等。 汽化温度一般要高于样品中最高沸点20℃～30℃。 柱温要根据样品情况设定。 低温下， 低沸点组分出峰； 高温下，高沸点组分出峰。 应选择合适的升温速度， 以使各组分都实现很好的分离。

混合物样品经GC分离成一个一个单一组分， 并进入离子源， 在离子源样品分子被电离成离子， 离子经过质量分析器之后即按m／z顺序排列成谱。 经检测器检测后得到质谱， 计算机采集并储存质谱， 经过适当处理即可得到样品的色谱图、 质谱图等。 经计算机检索后可得到化合物的定性结果， 由色谱图可以进行各组分的定量分析。

质谱仪开机到正常工作需要一系列的调整，否则不能进行正常工作。这些调整工作包括：

（1） 抽真空。 质谱仪在真空下工作， 要达到必要的真空度需要由机械真空泵和扩散泵（或分子涡轮泵） 抽真空。如果采用扩散泵， 从开机到正常工作需要2h左右； 若采用分子涡轮泵，则只需2min左右。如果仪器上装有真空仪表，真空指示要在10-5mbar（10-2Pa）或更高的真空条件下才能正常工作。

（2） 仪器校准。 这主要是对质谱仪的质量指示进行校准。 一般四极极质谱仪使用全氟三丁胺（FC-43）作为校准气。 用FC-43的m／z69、131、219、414、502等几个质量对质谱仪的质量指示进行校正， 这项工作可由仪器自动完成。

（3） GC-MS分析条件的选择。

设置质谱仪工作参数， 主要是设置质量范围、 扫描速度、 灯丝电流、 电子能量、 倍增器电压等。

三、 仪器与试剂

1. 仪器

（1） Agilent7890A-5975CGC-MS；

（2） 进样瓶；

（3） 锥形瓶；

（4） 容量瓶。

2. 试剂

（1） 食用油；

（2） 十一酸甲酯标准溶液；

（3） 饱和的Na OH甲醇溶液；

（4）15％的BF3甲醇溶液；

（5） 正己烷。

四、 实验步骤

1. 样品的制备

取一定量的十八酸甲酯，加入内标十一酸甲酯（19μg·m L-1），配置系列浓度待测液。

进行GC-MS分析的样品应该是在GC工作温度下 （例如300℃） 能汽化的样品。 样品中应避免大量水的存在， 浓度应该与仪器灵敏度匹配。 对于不满足要求的样品要进行预处理。 经常采用的样品处理方式有萃取、 浓缩、 衍生化等。

2. 分析条件的设置

根据仪器操作说明和样品情况， 设置GC条件（汽化温度、 升温程序、 载气流量等）和MS条件（扫描速度、 电子能量、 灯丝电流、 倍增器电压、 扫描范围等）， 然后用微量注射器进样并开始采集数据。

设置数据采集参数并进样： 将正己烷稀释至1m L， 置于样品盘。 打开数据采集软件， 调用“2013-MS-COURSE-FATACID-METHYLESTER.M”方法。 按下述条件设定仪器参数，文件存放在指定文件夹下。

（1） 仪器条件。色谱柱：Agilent19091N-133（HP-INNOWAX） 30m×0.25mm×0.25m；He分压：0.5MPa； 进样口温度：240℃； 分流比：10∶1； 进样量： 0.5μL； 后运行温度：240℃； 后运行时间：2min； 溶剂延迟：3min； 离子源温度：230℃； 四级杆温度：150℃；扫描范围：40～500amu； 程序升温条件：90℃保持1min， 以3℃／min的速率升至190℃，保持1min， 以7℃／min的速率升至205℃， 保持5min。

（2） 数据采集： 点击“RUN”， 开始进样。

3. 谱库检索

打开谱库， 分别输入各种样品的名称等， 调出质谱图， 找出谱图特征， 分析裂解机理。

五、 注意事项

（1） 注意开机顺序， 严格按操作手册规定的顺序进行。 真空达到规定值后才可以进行仪器调整。

（2） 仪器调整完毕应尽快停止进样， 立刻关闭灯丝电流和倍增器电压， 以延长二者的寿命。

（3） 所谓灵敏度， 是对一定样品和一定实验条件而言的， 改变条件， 灵敏度会变化。

（4） 谱库检索时须输入化合物英文名称。

六、 数据处理

打开数据分析软件， 调用数据， 得到混合物的总离子流（TIC）色谱图。

（1） 定性： 利用NIST147质谱数据库对TIC图中的每一个峰进行定性。

（2） 定量： 根据峰面积， 对样品中每个组分（除十八酸甲酯外）采用内标法定量， 内标物是十一酸甲酯； 对样品中的十八酸甲酯采用外标法定量。

（3） 十八酸甲酯标准曲线： 分别配制一系列不同浓度的十八酸甲酯标准溶液， 在此溶液中注入等体积的内标（十一酸甲酯）， 绘制标准曲线。

定量分析谱图并填写表6-2。

表6－2 实验所得的数据

思 考 题

1. 在油品预处理过程中为何要将甘油三酯转化为脂肪酸甲酯？ 所用饱和的Na OH甲醇溶液、15％的BF3甲醇溶液、 正己烷试剂各自的作用是什么？

2. 植物油的主要成分是脂肪酸甘油三酯。 在本实验中为什么要先将其转化为脂肪酸甲酯再进行GC-MS分析？

3.GC-MS定性定量的依据是什么？

4. 内标法和外标法各自的优缺点是什么？

5.GC-MS为什么要设置溶剂延迟？ 延迟时间以什么为基准？