摘要：按照歐盟 2003/15/EC 指令，采用幾種不同的 GC/MS氣質(zhì)聯(lián)用 分析方法，測(cè)定原料和化妝品中的香料和香味過敏原。對(duì)復(fù)雜香水而言，目標(biāo)化合物可能與其他溶質(zhì)一起流出，推薦使用配置中心切割的二維氣相色譜。在這篇應(yīng)用中，介紹了一個(gè)配置 Deans switch 中心切割和低熱容(LTM)柱模塊的 GC/MS多維毛細(xì)管氣相色譜方法，以優(yōu)化分離和定量分析復(fù)雜樣品中的控制過敏原。方法用于測(cè)定含有幾個(gè)控制過敏原的香水樣品。通過 LTM 柱模塊，第二根柱的溫度就可與主柱溫箱中第一根柱的溫度單獨(dú)控制。50 °C 下，將過敏源中心切割到 LTM ，經(jīng)過富集，然后在獨(dú)立的溫度程序下分離，對(duì)樣品基質(zhì)中目標(biāo)化合物能得到優(yōu)的選擇性和更好的分離度。

前言近來歐洲規(guī)定要求對(duì)香味產(chǎn)品中的過敏原化合物進(jìn)行控制[1]。目標(biāo)化合物包括一些常見的有機(jī)化合物，如檸檬油精, 檸檬醛和肉桂醛。這些天然產(chǎn)物中的化合物會(huì)刺激敏感皮膚。按照規(guī)定，化妝品需要在其標(biāo)簽上標(biāo)明所含的過敏原物質(zhì)濃度是否在規(guī)定的濃度之上(在涂敷類產(chǎn)品中不高于 10 ppm，在沖洗類產(chǎn)品中不超過100 ppm)。因此，需要開發(fā)有效的方法對(duì)這些復(fù)雜基質(zhì)中的目標(biāo)化合物進(jìn)行定性與定量。正式的目標(biāo)化合物目錄包括 24 種化合物。其中一些包含不止一個(gè)化學(xué)特性。檸檬醛有兩個(gè)異構(gòu)體: 橙花醛(Z 檸檬醛)和香葉醛(E 檸檬醛)。Lyral 也有兩個(gè)異構(gòu)體: (3- 和 4- (4-羥基-4-甲基戊基)-3-環(huán)己烯-1-羧基乙醛)。金合歡醇至少包含四個(gè)可能異構(gòu)體，其中 Z,E(金合歡醇 1) 和 E,E 異構(gòu)體 (金合歡醇 2)為主要需要檢測(cè)的化合物。此外，還需監(jiān)控一些相關(guān)化合物，如草蒿腦，甲基2-nonynoate，和甲基丁香油酚 [2]。一共要分析 31 個(gè)目標(biāo)化合物。溶質(zhì)的列表見表 1，一維分離見圖 1。

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被測(cè)定目標(biāo)化合物的基質(zhì)范圍非常廣泛，包括天然香精油, 合成香料、香味化合物，天然產(chǎn)物萃取物和最終產(chǎn)品，如肥皂，發(fā)膠，沐浴露，口紅，和其它化妝品。此外，這些基質(zhì)中香味化合物的濃度范圍非常寬（從高 ppb 級(jí)至百分級(jí))。有一點(diǎn)非常明確，想用單一方法分析所有種類基質(zhì)中的所有目標(biāo)化合物是不可能的。因此我們建議將不同的基質(zhì)歸為四類[3]。對(duì)每一類，開發(fā)并確證專用的分析方法。采用一維 GC/MS 的“scan”模式[4] 或“選擇性離子監(jiān)測(cè)(SIM) ”模式直接進(jìn)樣一個(gè)稀釋的樣品分析，如果樣品不復(fù)雜，分析物的濃度范圍變化不大，不存在揮發(fā)性的樣品基質(zhì)，對(duì)含有在非極性柱上出峰順序在十一烷(保留指數(shù) 1000)到二十二烷 (保留指數(shù) 2200)之間組分的樣品非常有效[2]。開發(fā)這樣的分析方法可采用安捷倫 J&W HP-5MS (非極性)柱。條件和相應(yīng)的鎖定保留時(shí)間信息[5]以及可使用峰解卷積功能德的完整過敏原解卷積報(bào)告軟件 (DRS) 數(shù)據(jù)庫(kù)都可以在安捷倫科技網(wǎng)站上查詢的到。

對(duì)只含有揮發(fā)性或半揮發(fā)性的高度復(fù)雜樣品 (> 100 組分) ，或組分濃度范圍很寬的樣品 (如：在很基質(zhì)濃度很高化合物中，目標(biāo)化合物的含量很低)，僅靠一維 GC 分離效果不高。對(duì)這些樣品，使用二維毛細(xì)管氣相色譜 (GC/GC, 2D GC) 進(jìn)行分離效果很好[3]。采用多級(jí)中心切割可將目標(biāo)化合物從一級(jí)非極性切至二級(jí)極性柱上，使目標(biāo)化合物與干擾樣品組分法靈活性和分離能力，第二維柱可安裝在低熱容(LTM) 柱溫模塊內(nèi)，以單獨(dú)控制柱溫。采用該配置，多級(jí)中心切割可富集在冷的第二維分析柱上，然后采用獨(dú)立的溫度程序，獨(dú)立優(yōu)化條件，使目標(biāo)化合物與復(fù)雜樣品基質(zhì)達(dá)到最佳分離。

實(shí)驗(yàn)部分用丙酮將香水樣品稀釋至 5% (50 mg/mL)。用丙酮將標(biāo)準(zhǔn)純化合物稀釋至 100 ng/µL。采用 7890A GC/5975 MSD 聯(lián)用儀，進(jìn)行樣品分析。氣相色譜配置SSL 進(jìn)樣口，F(xiàn)ID 檢測(cè)器，基于 Deans switching 系統(tǒng) (部件號(hào)G2855B) 的微板流路控制技術(shù)，PCM 流量模塊（選件#309), 和一個(gè) LTM 系統(tǒng)控制包 (部件號(hào) G6579A)。如圖 2 所示，一級(jí)柱安裝在 GC 柱箱內(nèi)，連接分流/不分流進(jìn)樣口和 Deans switch。調(diào)整 LTM 的柱子時(shí)，需要“長(zhǎng)管線”，以便進(jìn)樣口末端能與 Deans switch 直接相連。柱子的出口靠近柱模塊，用安捷倫 Ultimate 接頭 (部件號(hào) G3182-61580)將未涂層但去活的石英毛細(xì)管連接到 MSD 上。這種配置比柱子出口有較長(zhǎng)的管線更易于轉(zhuǎn)換方法的條件，這是因?yàn)檩^長(zhǎng)的管線 1 m 柱子延伸到 GC 柱箱內(nèi)，成為使峰展寬的等溫（第三個(gè)）分離區(qū)，可改變相對(duì)保留和 LTM 模塊出口的分離度。在 Deans switch 的第二個(gè)輸出和 FID檢測(cè)器間連接一個(gè)限流器（未涂層但去活的保留間隙柱）。條件見表 2。

結(jié)果與討論首先，對(duì)濃度為 100 ng/µL 的所有目標(biāo)化合物的標(biāo)準(zhǔn)混合樣品進(jìn)行分析。不使用中心切割技術(shù)。使用 J&W HP-5MS 柱和 FID 檢測(cè)器進(jìn)行分離的結(jié)果見圖 2。得到了良好的分離。一些共流出對(duì)可通過質(zhì)譜的解卷積(特殊離子)有效地分離,就像 DRS 方法一樣。接著，以相同的條件測(cè)定香水樣品。從 FID 檢測(cè)器得到的色譜圖見圖 3A，表明香水的基質(zhì)非常復(fù)雜，難以測(cè)定目標(biāo)化合物。一些目標(biāo)組分，如芳樟醇 (峰 4) 和 a-異甲基紫羅(蘭)酮 (峰 20) 分離，可進(jìn)行測(cè)定。但是，從 22 到 24.5 分鐘的流出窗,成分非常復(fù)雜。在這個(gè)窗口內(nèi)，若干目標(biāo)過敏原流出,包括戊基肉桂醛，lyral (兩個(gè)異構(gòu)體)，戊基肉桂醇(相關(guān)雜質(zhì))，金合歡醇(兩個(gè)異構(gòu)體)，己基肉桂醛，苯(甲)酸芐酯。在相同窗口內(nèi)，干擾的過敏原如二羥基茉莉酮酸甲酯，紫羅(蘭)酮和倍半萜烯流出物。多數(shù)上述化合物的具有很強(qiáng)的碎片質(zhì)譜圖，產(chǎn)生許多非特定的低質(zhì)量離子，明顯干擾目標(biāo)離子譜圖和離子比。因此采用傳統(tǒng)的 SIM 數(shù)據(jù)或從 DRS 解卷積掃描數(shù)據(jù)，檢測(cè)和定量簡(jiǎn)單的樣品非常有效，對(duì)于這樣復(fù)雜的樣品就出現(xiàn)問題了。例如采用簡(jiǎn)單方法，確認(rèn)上述樣品中 lyral 的存在非常困難。采用GC-SIM-MS，不可能準(zhǔn)確對(duì) lyral 定量,特征離子不會(huì)落在特定的范圍之內(nèi)。掃描數(shù)據(jù)清晰表明共流出物的干擾。然后,重復(fù)運(yùn)行樣品，對(duì)包括 22 到 24.5 分鐘在內(nèi)的問題區(qū),進(jìn)行三次中心切割到第二根柱上。在一些過敏原中作為保護(hù)劑的丙二醇，在第一個(gè)窗口，可能干擾檸檬油精，苯甲醇等。在第二個(gè)中心切割窗口定性與定量羥基香茅醛是另一方面，存在干擾物質(zhì)，有時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)方法定量也存在問題。采用監(jiān)控檢測(cè)器得到的色譜圖見圖 3B，其中三個(gè)中心切割窗口在基線的平滑部分顯示。

lyral 片段在第二維柱上分離的總離子流圖 (中心切割 3 ) 見圖 4A。首先，在第二根柱上的分析采用與在第一根柱上相同的溫度程序(LTM 程序=7890A 柱溫程序), 這顯示了如果將第二根柱安裝在GC 柱箱內(nèi) (傳統(tǒng) 2D GC 配置) 的分離情況?？蓹z測(cè)到至少 8 個(gè)峰。lyral 異構(gòu)體在 25.4 和 25.5 分鐘流出。然而，第二個(gè)異構(gòu)體與其它組分共流出，不可能確認(rèn)和定量。這種情況下 lyral 異構(gòu)體的流出溫度約為 240 °C。在該溫度下保留和選擇性均較低。重復(fù)實(shí)驗(yàn)，次級(jí)分離柱采用 J&W DB-17ms，在 50 °C 至最后一次中心切割完成, 然后溫度以 6 °C/min 升高。采用這個(gè)方法，組分首先富集到 LTM 柱頭, 然后在該程序升溫中以較低的溫度 200 °C 流出，保證保留和選擇性均起作用。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：由于富集原因，使峰寬變窄，分離度提高。在此條件下，異構(gòu)體在 49.25 和 49.4 分鐘流出，定量不受干擾。中心切割片段 3 (柱 1，22 至 24.5 min)見圖 4B。與圖 4A 相比, 至少寬濃度范圍的 20 個(gè)峰分離。因此，樣品中 lyral 異構(gòu)體可準(zhǔn)確確認(rèn)和定量。

通過比較圖 4 中的色譜圖，顯而易見，2D GC 中第二根柱的獨(dú)立溫度控制大大提高了優(yōu)化分離度和選擇性的能力。這點(diǎn)在采用手性第二維色譜柱，分析對(duì)映體時(shí)得到證實(shí)[6]。除香水樣品之外，本文的方法也適用于產(chǎn)品中香料香味過敏原的測(cè)定。在這些應(yīng)用中，任何非揮發(fā)性或不易流出的基質(zhì)化合物可從第一維柱上反吹出，在較早的應(yīng)用文章中已進(jìn)行過相似討論[7]。

結(jié)論采用 Deans switch 中心切割的二維 GC-MS 聯(lián)用技術(shù)，可用于復(fù)雜香水和化妝品中香料和香味過敏原的測(cè)定。采用 LTM 技術(shù)，第二維柱可與第一根柱獨(dú)立，優(yōu)化柱溫度，可提高從基質(zhì)干擾物種分離目標(biāo)組分的選擇性和分離度。使用 LTM 模塊是較合算的、方便的配置，比用獨(dú)立的 GC 節(jié)省空間。