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  • 摘要
  • 摘要
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  • 致谢
  • 材料
  • 参考文献
  • 转载和许可

摘要

闪光提取是用于分析挥发性和半挥发性化合物的新的实验室技术。通过施加超压并搅拌样品将载气溶解在液体样品中。然后将样品室减压。分析物种由于发泡而释放到气相中。

摘要

溶解在液体样品中的挥发性和半挥发性化合物的化学分析可能具有挑战性。溶解的组分需要进入气相，并有效转移到检测系统。泡沫提取利用泡腾现象。首先，通过施加超压并搅拌样品，将载气（这里为二氧化碳）溶解在样品中。第二，样品室突然减压。减压导致在样品液体中形成许多载气泡。这些泡沫有助于将溶解的分析物质从液体释放到气相。释放的分析物立即转移到三重四极杆质谱仪的大气压化学电离界面。可离子化分析物种在时域中产生质谱信号。因为分析物质的释放发生在短时间内（几秒钟）onds），时间信号具有高幅度和高信噪比。然后，时间峰值的振幅和面积可以与经过精细提取的液体样品中的分析物的浓度相关联，这使得能够进行定量分析。泡沫提取的优点包括:简单，速度快，化学品（溶剂）使用有限。

引言

在自然界和日常生活中观察到的各种现象与气液相平衡有关。二氧化碳在升高的压力下溶解在软和含酒精的饮料中。当一瓶这样的泡沫饮料打开时，压力下降，气泡冲向液面。在这种情况下，泡腾可改善饮料的感官特性。气泡的释放也是减压病（"弯"）的主要原因1 。由于突然的减压，气泡形成在潜水员身上。患有减压病的人在高压室治疗。

气泡在分析化学中有各种应用。值得注意的是，喷射方法依靠通过液体样品的气泡来提取挥发性化合物2 。例如，称为"吹扫闭合回路"的方法与气相色谱相结合，可以快速分析二次溶解的挥发物3 。虽然喷射可以随着时间的推移不断地提取挥发物，但它并不局限于空间或时间。释放的气相物种需要被捕获，并且在某些情况下通过应用温度程序或使用吸附剂来浓缩。因此，需要引入新的在线样品处理策略，这可以减少步骤的数量，同时在空间或时间上浓缩挥发性分析物。

为了解决从液体样品中提取挥发性化合物并进行在线分析的挑战，我们最近推出了"fizzy extract" 4 。这种新技术利用了泡腾现象。简而言之，通过施加超压并搅拌样品，首先将载气（这里是二氧化碳）溶解在样品中。然后，样品室突然减压。突然减压导致形成许多载气泡在样品液体中。这些泡沫有助于将溶解的分析物质从液体释放到气相。释放的分析物立即转移到质谱仪，在时域产生信号。因为分析物种的释放被限制在短时间（几秒），所以时间信号具有高幅度和高的信噪比。

泡沫萃取过程中所涉及的压力非常低（约150 kPa） 4 ;远远低于超临界流体萃取5 （ 例如 ≥10MPa）。该技术不需要使用任何特殊的消耗品（色谱柱，墨盒）。只有少量的溶剂用于稀释和清洗。提取装置可以由具有中等技术技能的化学家使用广泛可用的部件组装4 ;例如，开源电子模块"> 6,7。碳酸提取可耦合上线用装有大气压化学电离（APCI）接口。由于气相萃取液转移至离子源，碳酸提取的操作基本上不污染脆弱现代质谱仪部分质谱仪。

这个可视化实验文章的目的是指导观众在简单的分析任务中如何实施fizzy提取。虽然fizzy提取系统的核心是我们以前的报告4所述 ，但已经引入了几项改进措施，使操作更为直接。配有LCD屏幕屏蔽的微控制器已经并入系统中以实时显示键提取参数。所有功能都在微控制器脚本中编程，并且不再需要使用外部计算机来c控制提取系统。

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研究方案

该协议假定所有步骤均按照相关的实验室安全规定进行。一些步骤使用商业手段 - 在这种情况下，需要遵循制造商的指导原则。处理有毒化学物质时，必须遵守MSDS的指导原则。定制设备4必须谨慎操作;特别是在处理加压气体和带电电线时。

1.准备标准溶液

  1. 通过将10μL柠檬烯与990μL乙醇混合，制备6.2×10 -2 M柠檬烯储存在乙醇中的溶液。
  2. 通过混合10μL6.2 x 10 -2柠檬烯，490μL乙醇和加入纯水至终体积为10 mL，制备10 mL 6.2 x 10 -5 M柠檬烯溶液。彻底摇匀容量瓶。
  3. 将准备的标准溶液转移到具有隔垫的20-mL螺旋顶部顶空玻璃小瓶中米帽稀释的标准溶液可用于测试系统。

2.准备样品

  1. 通过在厨房挤压器上挤压新鲜的酸橙水果（切成两半）来获得酸橙汁。
  2. 通过混合2 mL柠檬汁，500μL乙醇和加入纯水至最终体积为10 mL准备10 mL稀柠檬汁。彻底摇匀容量瓶。
  3. 将准备的样品转移到具有隔垫帽的20-mL螺旋顶部顶空玻璃小瓶中。

3.用标准解决方案填充真实样品

  1. 第一标准添加:通过混合2 mL柠檬汁，10μL6.2 x 10 -2 M柠檬烯溶液，490μL乙醇，并加入纯水至终体积为10 mL，准备10 mL加标样品。彻底摇匀容量瓶。
  2. 第二标准添加:通过混合2 mL柠檬汁，20μL6.2 x 10 -2 M柠檬酸制备10 mL加标样品e溶液，480μL乙醇，并加入纯水至终体积为10mL。彻底摇匀容量瓶。

4.设置雾化提取系统

  1. 将闪烁提取系统（ 图1 ） 4放在三重四极杆质谱仪的APCI源旁边。
  2. 将二氧化碳气瓶连接到气泡提取系统的供气口。打开气体调节器中的阀门。将输出压力设置为1.5 bar（150 kPa）。
  3. 将提取室出口连接到离子源入口。
  4. 将发泡系统连接到12 V电源。
  5. 设置三重四极杆质谱仪的数据采集软件 （ 图2 ）。 在正离子多反应监测（MRM）模式下，用氩气作为碰撞，用APCI光源操作仪器加油站。
    1. 运行数据采集软件。
    2. 选择"仅LCMS8030"选项。
    3. 选择选项"MS开/关"。
    4. 设置去溶剂化温度线至250℃，和分钟-1干燥气体至15升的流量。等待每个仪器参数的值与预设值相同。
    5. 选择MS数据采集方法文件。
    6. 确保碰撞电压为-20 V，前体离子m / z为137，碎片离子m / z为81和95
    7. 点击"开始单次运行"按钮。
    8. 键入文件名。
    9. 选择文件路径。
    10. 转到第5节（"进行泡沫提取"）。
    11. 选择选项"MS开/关"。
    12. 关闭软件窗口。
    13. 勾选"雾化气体关闭"，"DL加热器关闭"，"热块关闭"和"干气关闭"。点击"确定"＃34 ;.

5.进行气泡提取

  1. 通过使用螺丝钉将样品瓶放入精油萃取系统。萃取系统在室温（〜25℃）下运行。
  2. 按fizzy提取系统的LCD屏幕上的"开始"按钮。
  3. 等待自动化嘶嘶声提取过程执行（ 图3 ）。观察三重四极杆质谱仪屏幕上离子信号的发展。
    注意:自动执行以下步骤:样品顶空在60秒内用二氧化碳冲洗。样品在二十六秒钟内用二氧化碳加压。搅拌马达开启。样品减压形成多个气泡。在后期阶段，搅拌马达开启以增加起泡。
  4. 取出（拧下）样品瓶。
  5. 用纤维素组织擦拭样品搅拌轴。
  6. 洗涤搅拌sp放入乙醇，再次用纤维素组织擦拭。
  7. 该系统已准备好分析另一个样品（重复步骤5.1-5.6）。
  8. 关闭电源。
  9. 从离子源中断开发泡管。
  10. 关闭气瓶的阀门，并断开气体管道。

数据分析

  1. 将三重四极杆质谱仪的数据采集软件的m / z 81的离子流输出到ASCII文件（ 图4 ）。
    注意:在本演示中不使用m / z 95处的离子电流。
    1. 运行数据采集软件。选择"Postrun"选项。
    2. 选择"选择项目（文件夹）"选项，然后选择数据文件。
    3. 点击"文件"菜单，选择"导出数据"/"导出数据为ASCII"。
    4. 选择 ＆＃34;输出文件"，并选择文件路径，选择"MS色谱图（MC）"。
  2. 将原始数据集导入峰集成软件，并测量峰面积（ 图5 ）。设置:线性基线; HVL功能。
    1. 运行峰值集成软件。
    2. 从"文件"菜单中选择"导入"选项。点击"是"按钮。
    3. 选择X和Y列中的数据。点击"确定"按钮。选择"AutoFit Peaks I Residuals"选项。
    4. 半自动适应提取峰。确保拟合曲线遵循实验数据点。选择"List Peak Estimates"列表。选择选项"ASCII编辑器"。
    5. 将拟合结果复制到"剪贴板"。
  3. 在数据分析软件中将测量的峰值区域输入电子表格（ 图6 ）。
    1. 运行数据分析软件。
    2. 输入X列中的浓度值和Y列中的峰面积值。从"Plot"菜单中选择"Symbol"/"Scatter"选项。从"分析"菜单中选择"调整"/"适合线性"选项。
  4. 根据以下公式计算稀释的真实样品中柠檬烯的浓度:
    figure-protocol-3109
    其中我是线性函数的截距，而S是斜率。
  5. 基于以下公式计算原始实际样品（稀释前）中柠檬烯的浓度:
    figure-protocol-3255
    其中DF是稀释因子（这里是5）。

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结果

开始时，使用标准解决方案测试嘶嘶声提取系统。随后，分析了标准样品和真实样品。提取事件的时间峰面积与经过精炼提取的液体样品中分析物的浓度相关，可进行定量分析。在这里，我们执行了双重标准添加，以演示该技术的定量能力（ 图7 ）。线性回归导致以下功能（ 图8 ）:

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讨论

一些聪明的方法来提供样品质谱仪在过去的三个十年中进行的研究，开发（ 例如 ，参考8，9，10，11，12，13，14）。这些研究的目标之一是简化样品的准备以进行分析。为了实现这一目标，引入了离子源设计的?...

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披露声明

作者没有什么可以披露的。

致谢

我们要感谢台湾科技部（拨款号:第104-2628-M-009-003-MY4号），为这项工作提供财政支持。

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材料

NameCompanyCatalog NumberComments
WaterFisherW6212Diluent
EthanolSigma-Aldrich32221-2.5LDiluent
(R)-(+)-LimoneneSigma-Aldrich183164-100MLStandard
Carbon dioxideChiaLungn/aCarrier gas
Cellulose tissue, Kimwipes KimtechKimberly-Clark34120Used for cleaning
Triple quadrupole mass spectrometerShimadzuLCMS-8030Detection system
Atmospheric pressure chemical ionization interfaceShimadzuDuisIon source
20-mL screw top headspace glass vial with septum capThermo Fisher ScientificD-52379Sample vial
LabSolutions softwareShimadzun/aversion 5.82
PeakFit softwareSystat Softwaren/aversion 4.12
OriginPro softwareOriginLabn/aversion 8

参考文献

  1. McCallum, R. I. Decompression sickness: a review. Brit J Industr Med. 25, 4-21 (1968).
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