頂空進樣氣相色譜-質譜法測定山葵中異硫氰酸酯

梅文泉，汪祿祥，方海仙，邵金良，陳興連

(云南省農業科學院質量標準與檢測技術研究所，農業部農產品質量監督檢驗測試中心，云南昆明 650223)

山葵又名山崳菜，學名瓦莎畢(Wasabi)，屬十字花科山崳菜屬多年生宿根性草本植物，高約20～50 cm，常生長于清潔干凈的水源下。山葵根部外觀呈綠色長柱狀，表面粗糙，是食用的主要部分。山葵中因含有不飽和的有機硫化合物異硫氰酸酯而具有辛、香、辣、沖四大特點。異硫氰酸酯具有消炎殺菌、殺寄生蟲、預防蛀牙作用，同時對預防癌癥、防止血液凝塊、治療氣喘、促進食欲、幫助消化等有一定的效果。山葵的風味物質是以烯丙基異硫氰酸酯為主要成分的無色至淡黃色透明易揮發油狀液體，由植物細胞遭破壞時在一定的外界條件下由酶催化母體硫葡糖甙而產生[1,2]。異硫氰酸酯結構式為R-N=C=S，常見的R基團有甲基，烯丙基，丁基，3-丁烯基，4-戊烯基，芐基等[3]。不同R基團的異硫氰酸酯具有不同的辛辣香氣；部分異硫氰酸酯具有強烈辛辣氣味。山葵較早在日本、臺灣有種植，現在我國多個省份有栽培。近年來隨著對山葵食用功效的認識，種植面積也越來越大。

有關測定異硫氰酸酯的方法有比色法[4,5]、高效液相色譜[6,7]、氣相色譜法[8 - 10]、氣相色譜-質譜聯用法[11 - 13]等。本文在參考以上文獻的基礎上，采用頂空進樣-氣相色譜-質譜聯用法測定山葵中異硫氰酸酯。方法簡單，快速，有一定的參考價值。有關采用頂空進樣，然后用氣相色譜-質譜聯用法測定異硫氰酸酯含量的方法較少有文獻報道。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與設備

美國熱電公司TRACE GC ULTRA-DSQ氣相色譜-質譜聯用儀，帶電子轟擊電離離子源(EI)，TriPlus HD頂空自動進樣器，Xcalibur工作軟件。

1.2 氣相色譜-質譜條件

色譜柱為Agilent HP-5MS石英毛細管柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm)；進樣口溫度200 ℃，載氣為純度大于或等于99.999%的氦氣，流量1.50 mL/min。柱箱溫度：初溫45 ℃，保留3 min，以15 ℃/min升至220 ℃，保留1 min；進樣量1 mL，分流比10∶1。傳輸線溫度250 ℃，電離方式為電子轟擊電離(EI)，電離能量70 eV，離子源溫度230 ℃，掃描模式為全掃描。進樣針溫度80 ℃，頂空瓶平衡溫度60 ℃，平衡時間15 min，平衡過程中振搖10 s，間隔10 s。

1.3 樣品處理

實驗山葵材料由云南省威信縣特色綠色產業開發辦公室提供。新鮮山葵樣品洗凈搗碎，稱取5.00 g，裝入頂空進樣瓶中，經氣-液平衡后進樣測定。

1.4 異硫氰酸酯的定性

通過計算機檢索與NIST譜庫提供的標準質譜圖對照，匹配度在70%以上確定異硫氰酸酯的種類。

2 結果與討論

2.1 山葵樣品的GC-MS總離子流色譜圖

山葵樣品的GC-MS總離子流色譜圖見圖1。由圖1可見，采用1.2節氣相色譜-質譜條件，各種異硫氰酸酯得到較好地分離。

2.2 山葵中異硫氰酸酯測定結果

按1.2和1.3節測定山葵中異硫氰酸酯，共鑒定出8種異硫氰酸酯，結果見表1。共分離和鑒定出8種異硫氰酸酯，峰面積最高的是烯丙基異硫氰酸酯，其它峰面積較高的有4種異硫氰酸酯，分別為3-丁烯基異硫氰酸酯、丁基異硫氰酸酯、異丁基異硫氰酸酯和異丙基異硫氰酸酯，異戊基異硫氰酸酯、戊基異硫氰酸酯和芐基異硫氰酸酯等3種異硫氰酸酯峰面積較小。8種異硫氰酸酯的匹配度都在70%以上。圖1色譜圖上保留時間為7.77 min和8.98 min的2個峰經計算機檢索到分別為環戊基異硫氰酸酯和環己基異硫氰酸酯，但匹配度只有7.50%和0.40%，因此這兩種化合物尚需進一步確認。有文獻報道[11]采用直接進樣可鑒定山葵中5種或13種異硫氰酸酯，本文方法分離出10種化合物的色譜峰，通過計算機檢索從中鑒定出8種異硫氰酸酯，另有2種化合物尚需進一步確認。同傳統的蒸餾萃取后直接進樣比較，本文的頂空進樣法不使用有機溶劑，操作更為簡單快速。

表1 山葵中異硫氰酸酯測定結果(n=3)

2.3 不同平衡時間對測定結果的影響

頂空進樣過程是一個氣-液平衡過程，其平衡與時間密切相關。不同的平衡時間對測定結果有較大的影響。平衡時間選取2、5、8、11、15、20、25 min測定峰面積較高的異丙基異硫氰酸酯、烯丙基異硫氰酸酯、丁基異硫氰酸酯、異丁基異硫氰酸酯、3-丁烯基異硫氰酸酯等5種異硫氰酸酯的峰面積。測定結果見表2。由表2可以看出，平衡時間為15 min時，多數異硫氰酸酯的峰面積達到最大，因此色譜-質譜條件中選取平衡時間為15 min。

2.4 不同平衡溫度對測定結果的影響

在相同色譜條件和平衡時間為15 min情況下，平衡溫度對測定結果也有較大的影響。平衡溫度選取40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃和120 ℃，測定異丙基異硫氰酸酯、烯丙基異硫氰酸酯、丁基異硫氰酸酯、異丁基異硫氰酸酯、3-丁烯基異硫氰酸酯等5種異硫氰酸酯的峰面積。測定結果見表3。

表2 不同平衡時間對測定結果的影響

表3 不同平衡溫度對測定結果的影響

由表3可以看出，平衡溫度為40 ℃、60 ℃、80 ℃時各種異硫氰酸酯的峰面積變化不大，當平衡溫度由80 ℃增加到100 ℃、120 ℃時，異丙基異硫氰酸酯和烯丙基異硫氰酸酯的峰面積下降，其它異硫氰酸酯的峰面積也急劇下降。因此，在色譜-質譜條件中平衡溫度選取60 ℃。

3 結論

建立了頂空進樣-氣相色譜-質譜法測定山葵中異硫氰酸酯的分析方法。方法簡單快速，有實用價值。對云南威信山葵中的各種異硫氰酸酯進行了測定，共分離和鑒定出8種異硫氰酸酯，峰面積最高的是烯丙基異硫氰酸酯。