顶空固相微萃取气质联用法分析水样中的土昧素实验

顶空固相微萃取-气质联用法分析水样中的土昧素和霉味素实验

1．实验目的

1)了解气质联用仪的基本原理和操作步骤。

2)了解一种样品富集和气相色谱进样方式—顶空固相微萃取（SPME)。

3)掌握采用气质联用法选择离子检测技术对有机化合物进行定量分析的基本步骤。

4)掌握气质联用仪和顶空固相微萃取法的相关理论。

2．实验仪器及主要性能参数

气相色谱-质谱联用仪；色谱柱：DB-5 MS柱，30m×0.25mm×0.25um或其他等效色谱柱。

3．实验辅助设备及试剂

1)顶空固相微萃取装置，萃取头涂层为DVB/CAR/PDMS(SPME Fiber As-sembly，美国Sigma-Aldrich公司，货号57348-U)，萃取头在使用前须预先在气相色谱进样口260℃下通氮气或氦气活化30min。

2)内标溶液：本实验选用2-异丙基-3-甲氧基吡嗪(2-isopropyl-3-methoxy-pyrazine,IPMP，美国Sigma-Aldrich公司），浓度为1ug/mL，作为内标物质。

3)标准溶液：可购买上味素（geosmins, GEO）和霉味素（2-甲基异冰片，MIB)标准溶液（美国Sigma-Aldrich公司），浓度为1ug/mL。

4)载气：高纯氦气。

4．实验原理

固相微萃取装置主要由两部分组成：一部分是涂在1cm长熔融石英细丝表面的聚合物构成的萃取头[图11-11(b)]，固定在不锈钢的活塞上；另一部分是手柄，不锈钢的活塞就安装在手柄里，可以推动萃取头进出手柄，整个装置像一微量进样器，如图11-11(a）所示。

SPME方法的原理是样品在气相或液相与SPME涂层间达到分配平衡，萃取头上的涂层对样品基质中的目标待测物进行萃取和富集。萃取头平时收缩在手柄里，当萃取样品时，萃取头就暴露于样品上空进行顶空萃取，有机物就吸附在萃取
头上，经过2～30min后吸附达到平衡，萃取头收缩于鞘内，将固相微萃取装置撤离样品，完成样品萃取过程。将萃取装置直接引入气相色谱仪的进样口，推出萃取头，吸附在萃取头上的有机物就在进样口进行热解吸，而后被载气送入毛细管柱进行分析测定。

图11-11(a)固相微萃取装置；(b)固相微萃取萃取头

在本实验中，样品富集方法为顶空固相微萃取，分析方法为气质联用法，其中质谱方法为选择离子检测。气质联用仪的基本原理见本节实验一。

5，实验步骤

(1)仪器调谐

仪器调谐方法同本节实验一。

(2)配制标准溶液

准确配制GEO,MIB标准系列溶液：0ng／L,5ng/L,10ng/L,25ng/L,35ng/L,50ng/L,100ng/L。

(3)内标物及用量

本实验的内标物为2-异丙基-3-甲氧基吡嗪(2-isopropyl-3-methoxypyrazine,IPMP)，其浓度为1ug/mL，用量为1uL内标物/25mL水样。

(4) SPME条件

分别于7个40mL棕色萃取瓶内加入25mL标准溶液系列的水样、1uL IPMP内标液和7g NaCl，加入搅拌子，于恒温磁力搅拌器上加热至65℃。将萃取头插入萃取瓶上部顶空部分，旋出萃取膜部分，恒温搅拌萃取30min。萃取头在使用前须预先在260℃活化30min。

(5) 实际水样的测定

分别于3个40mL棕色萃取瓶内加入25mL实际水样（可直接采自来水为水样）,1 uL IPMP内标液和7 g NaCl，加入搅拌子，于恒温磁力搅拌器上加热至65℃。将萃取头插入萃取瓶上部顶空部分，旋出萃取膜部分，恒温搅拌萃取30min。

(6) GC条件

色谱柱：DB-5MS柱，30m×0.25mm×0.25um（或其他等效色谱柱）；

载气：He（纯度≥99.999％），流速1ML/min;

进样口温度：250℃，不分流进样；

解析温度：250℃；

解析时间：6min;

柱箱程序升温：起始温度60℃，保持lmin，以15℃/min升温至250℃，保持lmin。

(7) MS条件

采用选择离子储存（SIS)或选择离子检测(SIM）方式，选择的特征离子见表11-4。

表11-4 测定GEO和MIB时选择的特征离子

6．实验处理及谱图解析

(1)标准曲线的绘制

通过SPME-GC/MS对标准样品系列的分析，分别以GEO, MIB峰面积与内标物IPMP的峰面积比A/A、对目标物的浓度C绘制标准曲线。标准曲线示例如图11-12和图11-13所示。

(2)实际水样中GEO和MIB含量的计算

实际样品的测定和标准样品的测定完全一致，通过SPME-GC;MS对实际水样的分析，根据每个峰的保留时间与内标保留时间的比值确定GEO,MIB的峰，并

图11-12GEO标准曲线

图11-13MIB标准曲线

分别得到样品中GEO,MIB的峰面积与内标物IPMP的峰面积比A/Ai，根据标准曲线可计算出实际水样中GEO和MIB的浓度。

7．注意事项

1)采用SPME富集样品时，一定要严格控制萃取时间和解析时间；

2)选择离子检测（SIM）方式是一种能有效提高分析灵敏度的质谱检测方式，常用于有质谱特征峰的痕量样品的定性定量分析中；

3)内标法定量时，内标物的加入量一定要准确，且每个样品保持一致。