問題解決範例矩陣
在香料和香精行業中，分析化學家經常需要在不改變樣本結構或成分的情況下，從樣本基質中分離出關鍵成分、異味成分或痕量有機化合物。 固相微萃取 (SPME) 提供了一種方法，它具有這些方法的優點，同時不需要使用溶劑，並降低了分析成本和樣品製備所需的時間。
SPME是一種無溶劑萃取程序，將塗層熔融矽石纖維暴露於氣態或液態樣品或液態或固態樣品上方的頂空。纖維塗層通常是固定化聚合物、固體吸附劑或兩者的組合。已發表的文章（其中許多都參考了我們的SPME 應用指南）都提到 SPME 可用於複雜基質或含有干擾有機化合物的基質取樣。過去幾期的 Reporter Newsletter 已經展示了 SPME 在解決困難基質問題上的成功案例，例如從花生醬中分離吡嗪、從牛奶產品中分離脂肪酸，以及從生物液體中分離安非他命。透過在複雜樣品基質上方的頂空取樣，SPME 有助於將干擾有機化合物造成的影響降至最低。此外，頂空-SPME 還可提供樣品有機成分的代表，用於篩選應用，或分離和濃縮特定的痕量分析物質，用於定量應用。通過評估和調整溫度、pH 值和纖維曝露時間等樣品條件，可以優化 SPME 的萃取效率和靈敏度。
從橙汁中萃取香味成分
在佛羅里達大學 Rouseff 博士最近發表的一篇文章中，SPME 用於鑑定橙汁基質中的揮發性香味成分1。Rouseff博士將SPME萃取的結果與氣相色譜-olfactometry (GCO)進行了比較，氣相色譜-olfactometry (GCO)是一種利用訓練有素的氣味專家來鑑定揮發性味道成分的技術。SPME 被證實能夠檢測到低於 FID 反應水平的濃度，但在傳感器端口可由 GCO 進行驗證。由於 SPME 不使用溶劑，因此早期洗脫的揮發性成分不會被溶劑峰掩蓋，這是使用其他萃取技術時常遇到的問題。图 1 中的色谱图显示了使用 SPME 和 Carboxen/PDMS 纤维获得的典型橙汁提取物。在橙汁樣品上進行 15 分鐘的頂空取樣。這使得乙醛等揮發性化合物以及揮發性較低的萜烯和倍半萜烯得以萃取。藉由增加纖維的曝露時間，萃取較高沸点化合物的效果會增強，但卻犧牲了揮發性較高的醛類物質。目前正在研究雙塗層 DVB/Carboxen/PDMS 纖維，以確定其是否具有從柑橘樣品基質中萃取更多分析物質的優勢。
圖 1.橙汁矩陣中的風味成分
條件
樣品：
25 mL 橘子汁
纖維：
75 µM Carboxen-PDMS
萃取：
頂空，30 分鐘。@ 40 °C stirred
解吸：
3 min、320 °C
色譜柱：
30 m, 0.25 mm I.D., 5% methyl-phenyl siloxane
烘箱：
3 min.@ 32 °C, 6 °C/min to 200 °C
載體：
氦氣 @ 29 cm/sec.
注入；
320 °C，0.75 mm 內徑入口內襯不分離
探測器：
FID
氦氣 @ 29 cm/sec
從唾液中萃取硫化合物
SPME處理的另一個複雜基質問題是從唾液和呼氣（口腔異味）中萃取揮發性硫化合物。Colgate Palmolive Company 的 Richard Payne 在 1999 年 8 月的 ACS 全國會議上展示了這一方法 (2)。Payne 面臨著處理口腔複雜性的重大挑戰。不僅樣本基質會隨著時間改變，而且在物理取樣和濃縮硫磺惡臭味方面也有困難需要克服。過去曾嘗試過離線閉環捕集、吹掃捕集以及直接注入口腔空氣樣本等萃取技術。Payne 所採取的方法是收集人類受試者的唾液樣本，將唾液在 37 °C 下培養過夜，然後在樣本上方進行動態頂空取樣。Carboxen/PDMS 纖維被放置在特別設計的取樣管中，讓纖維從唾液樣品上方經過的氣流中收集惡臭。在進行 GC-MS 分析之前，先收集樣品一分鐘。圖 2 顯示萃取的結果。Carboxen/PDMS 纖維收集各種含硫化合物的能力得到了證實。被認為是口腔異味主要成分之一的硫化氫，在 Carboxen/PDMS 纖維上並未顯示出良好的萃取效率。然而，從 SPME 頂空取樣方法中發現了許多新化合物，並在圖 2 中以 (*) 符號標示。
圖 2.唾液基質中的硫成分
Conditions
Sample:
3 mL唾液溶液 w/thioglycollate medium
纖維：
75 µM Carboxen-PDMS
萃取：
頂空，15 分鐘。@ 22 °C，攪拌
解吸：
1 分鐘，250 °C
色譜柱：
30 m, 0.25 mm I.D.、0.25 µM，Supelcowax 10
烤箱：
50-200 °C，10 °C/分，保持 5 分鐘。@ 200 °C
載體：
氦氣 @ 30 cm/sec.
注射：
250 °C，0.75 mm I.D. 進口內徑, splitless
偵測器:
GC-MS 離子阱
Carrier:
Helium @ 30 cm/sec.
在上述兩個例子中，SPME 都是通過在樣品上方的頂空取樣來克服樣品基質的複雜性。消除基質中的干擾成分可提高分析師識別關鍵化合物的能力，否則這些化合物可能會被掩蓋。
食品和飲料行業的分析師繼續將 SPME 應用於提取香味和氣味 (3)；本參考書中展示的示例包括分析牛奶中的異味（因暴露於光線下）、咖啡中的咖啡因、蘋果中的香味化合物、分析酸敗的薯片、糖果中的揮發性物質等。如果您需要鑑定複雜樣品基質中的揮發性有機化合物，請考慮 SPME 的優勢，讓樣品製備變得更容易。
鳴謝
本文中的資訊和插圖由以下人士提交：
Dr.Russell Rouseff，Univ. of Florida，
Citrus Research and Education Center，
Lake Alfred，FL
Richard Payne 先生，Colgate Palmolive
Co、Piscataway, NJ
參考資料
若要繼續閱讀，請登入或建立帳戶。
還沒有帳戶？