在线超低温预浓缩-全二维气相色谱-飞行时间质谱联用系统在大气挥发性有机物监测中的应用

采用自主研制的在线超低温预浓缩设备,连续在线采集大气样品或者连续采集苏玛罐离线样品,对样品进行超低温捕集浓缩和二次超低温冷冻聚焦,采用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用技术分离检测浓缩后的挥发性有机物,实现对大气中C2~C12共100多种挥发性有机物的浓缩富集和定性定量分析。本研究对该方法的线性、重复性、加标回收率、检出限等性能进行表征,并与常规一维气相色谱-四极杆质谱联用系统的定性定量结果进行比较。结果表明,该方法不仅满足大气中挥发性有机物检测的性能指标要求,且组分定性定量的准确性、灵敏度等指标均优于一维气相色谱-四极杆质谱联用技术,在挥发性有机物成分较复杂的大气样品检测中具有明显优势。     

全二维气相色谱-飞行时间质谱测定婴幼儿配方奶粉中的矿物油

目的建立全二维气相色谱-飞行时间质谱(two-dimensional gas chromatography with time of flight mass spectrometry, GC×GC-TOFMS)/氢火焰离子化检测器(flame ionization detector, FID)法测定婴幼儿配方奶粉中矿物油的分析方法。方法样品经过提取皂化、0.3%(质量分数)硝酸银硅胶-分子筛硅藻土混合固相萃取(solidphase extraction,SPE)柱净化处理后,采用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用进行检测和分析。结果该法实现了饱和烃类矿物油(mineraloilsaturatedhydrocarbons,MOSH)和芳香烃类矿物油(mineraloilaromatichydrocarbons,MOAH)的在线分离,仪器分析时间仅为34min。MOSH和MOAH的检出限为0.5mg/kg,加标回收率为88.0%～97.2%,相对标准偏差为5.0%～8.3%(n=6)。运用该法对20款配方奶粉进行测定,均未检出MOAH,其中11款检出MOSH,含量为0.5～8.2 mg/kg;奶粉中普遍含有奇数碳的正构烷烃和植物甾醇烯类物质,推断矿物油污染可能来源于油墨和润滑油。结论方法灵敏,进一步提高了定量的准确性,可同时进行定性和定量分析,适合于奶粉中矿物油的检测。样品检测结果表明,婴幼儿配方奶粉中矿物油的污染情况需引起关注。     

顶空固相微萃取-全二维气相色谱/飞行时间质谱测定三种芒果香气成分

本文采用顶空固相微萃取（Headspace Solid Phase Microextraction,HS-SPME）与全二维气相色谱/飞行时间质谱联用仪（Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatograph/Time of Flight Mass Spectrometer,GC×GC-TOFMS）比较了不同萃取头、萃取温度、萃取时间、解吸温度等因素对萃取效果的影响,对三个品种的芒果香气成分进行了分析鉴定。结果表明,最适萃取条件为:萃取头50/30 μm DVB/CAR /PDMS（Divinylbenzene/Carboxen/Polydimethylsiloxane）,萃取温度60 ℃,萃取时间60 min,解吸温度250 ℃。凭借全二维气相色谱/飞行时间质谱联用仪强大的分离及定性能力,可以获得比常规一维气相色谱/质谱联用仪更多的香气成分信息。3种芒果共检测出170种香气成分,金煌芒、小台芒、青皮芒中分别测到96、90、68种香气成分,峰面积含量占各自挥发性成分总量的74.04%、90.75%、78.91%。170种香气成分中醇类25种、芳香烃4种、醛类15种、酸类6种、酮类18种、烯烃56种、酯类46种,7类化合物中烯烃类化合物在三种芒果中含量占比最高,金煌芒中含有相比其他两种芒果具有更多的酯类、醛类和醇类等香气成分,相应的青皮芒独有的香味成分则相对较少,这也是金煌芒香气浓郁,而青皮芒香气较寡淡的原因。3种芒果共有的香气成分有26种,比如萜品油烯、3-蒈烯、β-月桂烯、石竹烯、珂巴烯和γ-依兰油烯等烯烃组成芒果基本的香气,但共有成分在不同品种芒果中的含量存在明显差异。比如,金煌芒中3-蒈烯明显更高,含量为10.783%,小台芒中萜品油烯明显更高,含量为17.545%。     

高能量离子束诊断质谱仪的研制及性能表征

本研究开发了一台应用于高能量离子束诊断的直线式飞行时间质谱仪,实现了其与高能真空弧放电离子源的联用。该仪器加速电压30 kV,飞行腔有效飞行距离1.5 m,通过短脉冲离子门精确截取,ICCD高速相机优化聚焦,仪器分辨率优于90 FWHM,对放电过程中产生的等离子体可实现不同时间的离子成分分析。将该方法用于真空弧放电离子源放电过程中离子成分的检测,放电2 μs时,电离成分以气态离子C⁺、O⁺、C²⁺、O²⁺为主;放电6 μs后,除气体成分外,还可以检测到Fe⁺、Cu⁺及其同位素金属离子峰。该仪器能够给出离子源放电产生离子的种类、价态以及相对含量等信息,可实现整个放电过程产生离子成分信息的准确诊断。     

人体呼气在线检测质谱仪应用于食用糖果风味鉴别研究

目的 本研究利用自主研发的单光子电离飞行时间质谱仪(SPI-MS 2000)检测呼气中的痕量特征物质,建立了一种在线呼气鉴别风味的分析方法。方法 采用SPI-MS在线检测人体食用榴莲糖、薄荷糖、柠檬糖后呼气的成分变化,再利用皮尔逊相关系数(pearson correlation coefficient,PCCs)、偏最小二乘法(partial least square-discriminant analysis, PLS-DA)及层聚类分析(hierarchical cluster analysis, HCA)模型对数据进行分析处理,同步验证结果,并通过回归预测值与观测值、置换检验模型对分类方法进行评估。结果 分析结果表明,3类糖果的皮尔逊相关系数差异明显,与PLS-DA及HCA模型分析结果相互印证,方法模型分析未知样品的拟合优度达到 99.7%。结论 本研究结果表明,通过在线质谱识别人体食用糖果后的呼气,可以实现食品风味的在线快速鉴别。为SPI-MS 2000应用于食物在口腔中的残留及风味释放等领域提供重要的参考价值。     

高灵敏VOCs在线真空紫外单光子电离飞行时间质谱仪的研制

研制了一种高灵敏度在线膜进样真空紫外电离源飞行时间质谱仪（MI-SPI-TOF MS）用于检测低浓度挥发性有机物（VOCs）。仪器包括真空系统、膜进样接口、真空紫外单光子电离源、垂直加速反射式飞行时间质量分析器和数据采集系统等。该仪器使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜作为大气压下直接进样的接口,膜的选择透过性能直接、快速地富集大气中VOCs,可实现快速在线进样检测。真空紫外单光子灯作为电离源,能将电离能低于10.6 eV的VOCs电离,形成分子离子峰。结果表明,该仪器的分辨率优于750 FWHM,对苯、甲苯、二甲苯和氯苯的检测限达10^-12 mol/mol级别,检测速度达秒级,可用于低浓度VOCs的实时在线检测。     

新型飞行时间质谱离子移除装置的研制

本文介绍了一种用于飞行时间质谱离子检测器选择性移除非目标检测离子的脉冲电场装置。通过调节脉冲电压时序、优化脉冲电压值,实现对非目标检测离子的有效移除,使离子选择性地进入离子检测器,减少离子检测器的消耗,延长其使用寿命。结果表明,除了由脉冲上升沿和下降沿引起的质谱信号振荡对相邻飞行时间区域内的离子产生一定的影响外,该装置和方法可以选择性地、有效地移除非目标检测离子,以减少MCP离子检测器的消耗,延长其使用寿命,为飞行时间质谱非目标离子的移除提供一种简单、可行的方法。     

快速气相色谱/电子轰击离子源-飞行时间质谱联用仪的研制

基于快速气相色谱分析技术和飞行时间质谱技术,研制了快速气相色谱/电子轰击离子源-飞行时间质谱联用仪。仪器由进样系统、气相色谱分离系统、气质接口、电子轰击离子源、垂直引入反射式飞行时间质量分析器、数据采集系统和硬件控制系统等组成。设计了汽化室、加热膜色谱柱和一种三层套管的传输管用于连接色谱与质谱。以烃类混合标准气体为对象,对载气压力、色谱柱温度和电压参数进行了优化,实现了对各类有机物的快速分离和准确定性。最后,将该方法用于测试苯系物和异丁烷标气,进行了仪器性能测试。结果表明,质量范围是4~502 amu,分辨率优于500(FWHM),检测限为500 ppb,分析时间小于5 min,重现性RSD小于10%,动态范围达到四个数量级。     

塑胶运动场空气污染物的无人机采样与便携式气相色谱-质谱分析

在高温环境下,塑胶运动场通常会持续释放对人体健康构成潜在健康风险的挥发性有机物。本研究采用无人机载固相微萃取-便携式气相色谱-质谱联用技术现场分析塑胶运动场的空气污染物,检测出挥发性空气污染物苯并噻唑和苯,并使用标准品与标准谱图验证。实验进一步考察了方法的稳定性、灵敏度和定量检测等性能,并测定了几个运动场的空气污染物含量。此外,还考察了在不同高度和不同气温条件下苯并噻唑和苯的扩散与分布。结果发现,苯并噻唑和苯污染物主要集中于近地面,并且主要在高温条件下产生。无人机载固相微萃取-便携式气相色谱-质谱联用技术能够快速测定不同空域中的空气污染物及其分布情况,有望为复杂环境条件下污染物的现场分析提供新途径。     

在线质谱法快速检测酒中5种常见乙酯

采用在线质谱法,在无需样品预处理的条件下,建立快速检测酒中乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯5 种常见乙酯的方法。5 种乙酯在0.5～20 mg/L内线性关系良好（R2＞0.99）,2 个加标水平（0.5、5 mg/L）的回收率为81.1%～99.7%,相对标准偏差为4.7%～9.4%,检出限为24～312 μg/L。对市场上消费的蒸馏酒（中国白酒、白兰地、金酒及威士忌）进行检测分析,同种类蒸馏酒检出的主要成分及其比例基本一致,中国白酒、威士忌和白兰地均不同程度地检出乙酯。同时,结合主成分分析可对不同品种的蒸馏酒进行较好的区分。