一种基于GC-SNIF对精油中香气化合物的检测方法及其应用

技术领域

本发明属于精油中香气化合物检测领域，具体涉及一种基于GC-SNIF对精油中关键香气化合物的检测方法及其应用。

背景技术

精油是指从香料植物或泌香动物中加工提取所得到的挥发性含香物质的总称。通常，精油是从植物的花、叶、根、种子、果实、树皮、树脂、木心等部位通过水蒸气蒸馏法、冷压榨法、脂吸法或溶剂萃取法提炼萃取的挥发性芳香物质。主要由萜烯类、醇类、酚类、醛类、酯类、酮类等化合物构成。每种植物精油中含有的化合物成分，少则十几种，多则上百种，而且每种成分的含量并不固定，会随着植物品种、产地、生境、生长期等产生较大差异。目前传统方法对精油香气的评价多半依赖于有经验的调香师嗅闻。现代手段常利用GC-MS对精油的香味物质进行评价，但不同基质下化合物的嗅觉阈值是变化的，且气味物质的含量不能决定其对精油香味的贡献程度。通常，精油中含大量挥发性成分，有的成分相对含量很高，但对样品整体香气贡献较小，而有的成分浓度极低，甚至无法通过GC-MS检测到，但却能够被人的嗅觉捕捉到，这些成分也对精油整体香气有重要贡献。

而且，目前对精油类关键香气化合物的评价方法主要为香气提取稀释分析法和气味强度法。其结果易受主观性影响，会受到评定人员的从业经验、个人喜好、嗅觉疲劳等因素的影响，从而对精油关键香气成分产生错误的判断，且重现性较差。

另外，精油是浓度很高的物质，需要大量植物才能萃取出少量精油，价格昂贵。调香工作者在仿香创香调香过程中，如能了解精油中关键香气化合物，对于仿香创香调香具有现实意义。因此急需开发一种对精油中关键香味成分进行有效评价的方法。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的是采用一种全新的GC-SNIF检测方法，该方法具有简单、快速、再现性好、对嗅闻人员要求低、适于定量分析的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于GC-SNIF对精油中香气化合物的检测方法，包括如下步骤：

1)称取精油和内标物苯乙酸苯乙酯溶于无水乙醇中；

2)GC-MS检测精油中香气化合物：将精油和苯乙酸苯乙酯溶液上样气相色谱-质谱联用仪GC-MS；将GC-MS得到的质谱数据对照NIST20.0数据库检索，结合保留指数(RI)对精油中的香气化合物进行定性，通过内标法对香气化合物按公式(1)进行半定量；

式中：C——待测化合物的含量，μg/g；

A

A

C

V——内标物苯乙酸苯乙酯的体积，μL；

m——精油的质量，g；

3)GC-SNIF分析香气化合物的气味贡献度：采用嗅闻仪ODP，小组气味评价人员连续嗅闻从色谱柱流出的气味，获得个人嗅闻谱图；将小组所有评价人员的个人嗅闻谱图叠加进行归一化处理，得到香味嗅闻频次谱图，按公式(2)计算待测化合物的SNIF值；

SNIF(1unit)＝1％NIF×0.1s (2)

式中，SNIF——表面嗅觉频次

NIF——嗅觉频次

s——持续时间，秒。

进一步的，上述的检测方法，步骤2)中，精油和苯乙酸苯乙酯的上样浓度分别为0.5-1.5μg/μL和0.05-0.15μg/μL。

进一步的，上述的检测方法，步骤2)中，

气相色谱条件包括：DB-5MS石英毛细管色谱柱60m×0.25mm×0.25um；载气He；柱流速1mL/min；进样口温度250℃；分流比1:1；程序升温：初温50℃，保持2min，以8℃/min的速率升至280℃，保持25min；

质谱条件包括：传输线温度：280℃；电离方式为电子电离EI；离子阱温度230℃；扫描方式全扫描；扫描范围：33～400m/z；电离电压：70eV；溶剂延迟：4.8min。

进一步的，上述的检测方法，步骤2)具体为：将精油和苯乙酸苯乙酯溶液上样气相色谱-质谱联用仪GC-MS；将GC-MS得到的质谱数据与NIST20.0数据库进行比较，选择匹配度在80％以上的挥发性成分，在相同条件下对碳七到碳三十的碳标进行分析，记录它们的出峰时间，并计算每种化合物的保留指数(RI)，并与NIST数据库中相同色谱柱上的保留指数进行比较判定，对精油中的香气化合物进行定性；然后通过内标法对香气化合物按公式(1)进行半定量。

进一步的，上述的检测方法，步骤3)具体为：采用嗅闻仪ODP，小组气味评价人员连续嗅闻从色谱柱流出的气味，并在每种气味的持续时间段持续敲击按钮，并语音描述所闻气味，计算机将嗅闻信号转化成一系列的“平方”数据，用持续时间和“平方”数据绘图，得到个人嗅闻谱图；再将小组所有评价人员的个人嗅闻谱图进行叠加，叠加的最高值作为100％，进行归一化处理，得到香味嗅闻频次谱图，然后，按公式(2)计算待测化合物的SNIF值。

进一步的，上述的检测方法，步骤3)中，小组气味评价人员的数量为4-8人。

进一步的，上述的检测方法，根据SNIF结果进行中值计算，大于等于SNIF结果中值的化合物判定为关键香气成分。

进一步的，上述的检测方法，步骤3)中，嗅闻仪ODP，嗅闻端色谱柱保持260℃柱温。

本发明提供的检测方法在检测精油中关键香气化合物中的应用。

本发明提供的检测方法在仿香创香调香中的应用。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的检测方法，适用范围广，可以适用于各类精油物质，评价方法客观、全面、科学，克服了现有的评价方法主观性强的缺陷。

2、本发明提供的检测方法，样品经气相色谱分离后被平均分为两路，分别进入MS检测器和ODP检测器。其中GC-MS可以鉴定并分析出精油中的挥发性香味物质，通过对香味物质进行半定量分析，从而实现对比不同精油样品间香味物质含量的分析。而GC-SNIF法可以定量分析出精油中的关键香味活性成分，为防止挥发物在嗅闻端冷凝，给嗅闻端色谱柱保持260℃柱温，潮湿空气伴随氮气进入嗅闻口，以提高嗅闻人员鼻腔的舒适度，减少长时间嗅闻带来的嗅觉麻木和疲劳。嗅觉小组人员采用表面嗅觉影响频次法，了解精油中贡献较大的香味物质是哪一些，实现对精油的香味进行全面、有效的评价，有利于调香工作者的仿香创香。

附图说明

图1是实施例1中6名气味评价人员对桂皮精油的个人嗅闻谱图。

图2是实施例1中归一化处理后的气味评价人员对桂皮精油嗅闻检测频次分析图。

图3是实施例2中6名气味评价人员对丁香花蕾精油的个人嗅闻谱图。

图4是实施例2中归一化处理后的气味评价人员对丁香花蕾精油嗅闻检测频次分析图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步分析，但不限制本发明。

7890A-5977B气相色谱-质谱仪(安捷伦)；

ODP3嗅闻仪(哲思泰)；

数据处理软件：Microsoft OfficeExcel；GERSTEL Olfactory Data Interpreter(ODI)Software。

实施例1一种基于GC-SNIF对桂皮精油中香气化合物的检测方法

1、称取桂皮精油和内标物苯乙酸苯乙酯溶于无水乙醇中，浓度分别为1μg/μL和0.1μg/μL。

2、GC-MS检测精油中香气化合物

气相色谱条件：

DB-5MS石英毛细管色谱(60m×0.25mm i.d.×0.25umd.f.)，载气He(纯度＞99.999％)，柱流速1mL/min；进样口温度250℃，分流比1∶1，程序升温：初温50℃，保持2min，以8℃/min的速率升至280℃，保持25min。

质谱条件：

传输线温度：280℃，电离方式为电子电离(EI)，离子阱温度230℃，扫描方式全扫描，扫描范围：m/z33～400，电离电压：70eV；溶剂延迟：4.8min。

将桂皮精油和苯乙酸苯乙酯溶液上样气相色谱-质谱联用仪GC-MS。将GC-MS得到的质谱数据对照NIST20.0数据库，与NIST20.0数据库进行比较，选择匹配度在80％以上的挥发性成分，在相同条件下对碳七到碳三十的碳标进行分析，记录它们的出峰时间，并计算每种化合物的保留指数(RI)，并与NIST数据库中相同色谱柱上的保留指数进行比较判定，结合保留指数(RI)对桂皮精油中的香气成分进行定性。在定量工作中，以苯乙酸苯乙酯为内标物，用色谱柱中各个流分的色谱峰面积与内标峰面积的比值以及苯乙酸苯乙酯的浓度来计算样品中各挥发性成分的含量，通过内标法按公式(1)计算，认定内标的校正因子为1，对香气化合物进行半定量，结果如表1。

式中：

C——未知化合物的含量，μg/g；

Ax——未知化合物的峰面积，mAu·s

A0——内标物的峰面积，mAu·s

C0——加入内标物的质量浓度，μg/μL

V——内标物的体积，μL

m——测定样品的质量，g

3、GC-SNIF分析香气化合物的气味贡献度

采用嗅闻仪ODP，小组气味评价人员为6人，为防止挥发物在嗅闻端冷凝，给嗅闻端色谱柱保持260℃柱温，潮湿空气伴随氮气进入嗅闻口，以提高嗅闻人员鼻腔的舒适度。6名气味评价人员连续嗅闻从色谱柱流出的气味，并在每种气味的持续时间段持续敲击按钮，并语音描述所闻气味，计算机将嗅闻信号转化成一系列的“平方”数据，用持续时间和“平方”数据绘图，得到个人嗅闻谱图，如图1所示。再将小组所有评价人员的个人嗅闻谱图进行叠加，叠加的最高值作为100％，进行归一化处理，得到香味嗅闻频次谱图，如图2所示，图2中，NIF值表示被检测到的频率，然后，按公式(2)计算待测化合物的SNIF值。

SNIF(1unit)＝1％NIF×0.1s (2)

式中，SNIF——表面嗅觉频次

NIF——嗅觉频次

S——持续时间，秒

表1桂皮精油香气活性成分鉴定结果

由表1可知，桂皮精油中共检测出21种香气活性物质，SNIF值范围为37.96～28950，SINF值大小反映了香气化合被嗅闻到的频率的多少和气味持续时间的长短，SNIF值越大说明被嗅闻到的频次越高，气味持续时间也更长。21种香气活性物质中SNIF值大于等于中值(211)的化合物对桂皮精油香气贡献度相对较高，成分为：反式肉桂醛、苯乙醛、愈创木酚、苯乙醇、肉桂酸乙酯、乙酸桂酯、丁香酚、对烯丙基苯酚、对丙基苯甲醚、肉豆蔻醚、肉桂醛。结果表明，香味物质的含量与其对香气的贡献程度并不完全成正比关系，如肉桂醛含量很低，但它对桂皮精油气仍具有较高的贡献。

实施例2一种基于GC-SNIF对丁香花蕾精油中香气化合物的检测方法

1、称取丁香花蕾精油和内标物苯乙酸苯乙酯溶于无水乙醇中，浓度分别为1μg/g和0.1μg/g。

2、GC-MS检测精油中香气化合物

气相色谱条件：

DB-5MS石英毛细管色谱(60m×0.25mm i.d.×0.25um d.f.)，载气He(纯度＞99.999％)，柱流速1mL/min；进样口温度250℃，分流比1∶1，程序升温：初温50℃，保持2min，以8℃/min的速率升至280℃，保持25min。

质谱条件：

传输线温度：280℃，电离方式为电子电离(EI)，离子阱温度230℃，扫描方式全扫描，扫描范围：m/z33～400，电离电压：70eV；溶剂延迟：4.8min。

将丁香花蕾精油和苯乙酸苯乙酯溶液上样气相色谱-质谱联用仪GC-MS。将GC-MS得到的质谱数据对照NIST20.0数据库，与NIST20.0数据库进行比较，选择匹配度在80％以上的挥发性成分，在相同条件下对碳七到碳三十的碳标进行分析，记录它们的出峰时间，并计算每种化合物的保留指数(RI)，并与NIST数据库中相同色谱柱上的保留指数进行比较判定，结合保留指数(RI)对丁香花蕾精油中的香气成分进行定性。在定量工作中，以苯乙酸苯乙酯为内标物，用色谱柱中各个流分的色谱峰面积与内标峰面积的比值以及苯乙酸苯乙酯的浓度来计算样品中各挥发性成分的含量，通过内标法按公式(1)计算，认定内标的校正因子为1，对香气化合物进行半定量，结果如表2。

3、GC-SNIF分析香气化合物的气味贡献度

采用嗅闻仪ODP，小组气味评价人员为6人，为防止挥发物在嗅闻端冷凝，给嗅闻端色谱柱保持260℃柱温，潮湿空气伴随氮气进入嗅闻口，以提高嗅闻人员鼻腔的舒适度。6名气味评价人员连续嗅闻从色谱柱流出的气味，并在每种气味的持续时间段持续敲击按钮，并语音描述所闻气味，计算机将嗅闻信号转化成一系列的“平方”数据，用持续时间和“平方”数据绘图，得到个人嗅闻谱图，如图3所示。再将小组所有评价人员的个人嗅闻谱图进行叠加，叠加的最高值作为100％，进行归一化处理，得到香味嗅闻频次谱图，如图4所示。然后，按公式(2)计算待测化合物的SNIF值，结果如表2。

表2丁香花蕾精油香气活性成分鉴定结果

由表2可知，丁香花蕾精油中共检测出12种香气活性物质，SNIF值范围为5.32～1617.04，SINF值大小反映了香气化合被嗅闻到的频率的多少和气味持续时间的长短，SNIF值越大说明被嗅闻到的频次越高，气味持续时间也更长。12种香气活性物质中SNIF值大于等于中值(170)的化合物对丁香花蕾精油香气贡献相对较高，成分为：2-甲基丁酸乙酯、芳樟醇、水杨酸甲酯、对烯丙苯酚、丁香酚、肉桂酸乙酯。结果表明，香味物质的含量与其对香气的贡献程度并不成正比关系，如2-甲基丁酸乙含量很低，但它对丁香花蕾油气仍具有较高的贡献。

综上所述，根据本发明实施例的精油香味关键香气的评价方法，不仅可以鉴定并分析出精油中的挥发性香味物质，实现对香味物质进行半定量分析，还能清楚的知道何种香味物质对精油的整体香味起重要作用，实现对精油的香味进行全面、有效的评价。这有利于调香工作者在仿香创香过程中调香。

尽管己经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。