“美麗”事業(yè)風(fēng)味化學(xué)分析的新利器

——?dú)庀嚯x子遷移譜(GC-IMS)技術(shù)

香精香料行業(yè)在國民生活生產(chǎn)中已經(jīng)發(fā)揮出了極為關(guān)鍵的作用，成為與人民生活密切相關(guān)的重要行業(yè)。從客觀上來講，目前我國香精香料行業(yè)已經(jīng)得到了較為穩(wěn)定的發(fā)展，與其他配套行業(yè)的發(fā)展水平相適應(yīng)，如化妝品領(lǐng)域、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)保產(chǎn)業(yè)和飲料工業(yè)等。

香料香精化妝品產(chǎn)業(yè)被喻為“美麗事業(yè)”，與美麗打交道，即美好又浪漫。而在浪漫背后，香料香精化妝品中蘊(yùn)含著豐富的揮發(fā)性有機(jī)物，這些看不見、摸不著卻聞得到的香味物質(zhì)，如何才能精準(zhǔn)的測定和度量？如何依托嚴(yán)格的配方配比，讓這份“美麗的事業(yè)”散發(fā)著愈加迷人的美麗呢？

氣相離子遷移譜（GC-IMS）技術(shù)，結(jié)合了氣相色譜的高分離度與離子遷移譜的高靈敏度，進(jìn)樣分析后可快速得到樣品的揮發(fā)性物質(zhì)指紋圖譜，即風(fēng)味成分指紋譜圖，據(jù)此可用于：

l香精香料配方的研究

l新產(chǎn)品的研發(fā)

l真假香水的快速識別

l香水在皮膚上留香時(shí)間的確定

l香精香料一致性研究

l包裝材料氣味遷移分析

l香料香精產(chǎn)業(yè)廢物異味溯源

......

1、真假香水的快速識別

某品牌女士真假香水的GC-IMS偽色圖

注：

1）橫坐標(biāo)為遷移時(shí)間(ms)

2）縱坐標(biāo)為氣相保留時(shí)間(s)

3）RIP在7.45ms處，RIP峰右側(cè)的每一個(gè)點(diǎn)表示一種揮發(fā)性有機(jī)物，顏色深淺表示物質(zhì)含量高低

從樣品的GC-IMS圖譜上可知，真假香水的揮發(fā)性有機(jī)物明顯不同，可用于快速識別香水的真?zhèn)巍?/span>

2. 護(hù)膚品在皮膚上的留香時(shí)間研究

某香型護(hù)膚品在皮膚上的留香時(shí)間

說明：

1) 圖中每一行為一種樣品，由該樣品所含的全部揮發(fā)性有機(jī)物信號峰組成；

2) 圖中每一列為同一保留時(shí)間及漂移時(shí)間下的有機(jī)物(不同樣品中相同的物質(zhì))的信號峰；

隨著護(hù)膚品在皮膚上時(shí)間的延長，揮發(fā)性有機(jī)物的含量逐漸減少，據(jù)此可研究護(hù)膚品在皮膚上的留香時(shí)間。

定性結(jié)果

G.A.S開發(fā)的軟件可進(jìn)行樣品中揮發(fā)性有機(jī)物的定性與定量，化合物的定性結(jié)合軟件內(nèi)置的2014年NIST氣相保留指數(shù)數(shù)據(jù)庫及IMS數(shù)據(jù)庫進(jìn)行二維定性，同時(shí)兩個(gè)數(shù)據(jù)庫均可擴(kuò)展，用戶可添加建立自己的數(shù)據(jù)庫。

Count	Compound	CAS#	Formula	Rt [sec]	Dt [RIPrel]
1	Geraniol	C106241	C10H18O	1588.723	1.2208
2	Linalool monomer	C78706	C10H18O	880.088	1.2208
3	Linalool dimer	C78706	C10H18O	868.84	1.694
4	Linalool trimer	C78706	C10H18O	868.84	1.7566
5	Linalool tetramer	C78706	C10H18O	871.652	2.2424
6	2-Phenylethanol	C60128	C8H10O	910.432	1.295
7	2-Ethylhexanol	C104767	C8H18O	690.624	1.416
8	1,8-Cineol monomer	C470826	C10H18O	653.242	1.295
9	1,8-Cineol dimer	C470826	C10H18O	657.552	1.7336
10	?alpha?-Pinene monomer	C80568	C10H16	415.634	1.2158
11	?alpha?-Pinene dimer	C80568	C10H16	413.651	1.294
12	?alpha?-Pinene trimer	C80568	C10H16	413.651	1.6715
13	?alpha?-Pinene tetramer	C80568	C10H16	412.66	1.7336
14	2-heptanone	C110430	C7H14O	344.249	1.2641
15	Heptanal	C111717	C7H14O	359.121	1.3378
16	Benzaldehyde	C100527	C7H6O	468.182	1.1513
17	Limonene monomer	C138863	C10H16	571.294	1.2181
18	Limonene dimer	C138863	C10H16	570.303	1.2894
19	Limonene trimer	C138863	C10H16	565.346	1.7198
20	Octanal	C124130	C8H16O	598.811	1.4042
21	Ethyl 3-methylbutanoate	C108645	C7H14O2	251.536	1.2504
22	ethyl butyrate	C105544	C6H12O2	216.06	1.2053
23	methyl 2-methylbutyrate monomer	C868575	C6H12O2	172.801	1.2012
24	3-methylbutanal	C590863	C5H10O	97.739	1.1628
25	Propanone	C67641	C3H6O	51.527	1.113
26	Menth-1-en-8-ol	C98555	C10H18O	1055.85	1.2216
27	Hexanal monomer	C66251	C6H12O	211.342	1.2585
28	Hexanal dimer	C66251	C6H12O	211.77	1.5625

3. 不同配方護(hù)膚品在皮膚上留香時(shí)間的研究

添加不同比例香精的護(hù)膚品在皮膚上留香時(shí)間的PCA分析如下圖：

不同香精添加比例的護(hù)膚品開始時(shí)差異較大，但最終會集中于一點(diǎn)，也就是左側(cè)終點(diǎn)（化合物完全釋放的點(diǎn)），據(jù)此可研究化妝品的配方對留香時(shí)間的影響。

4.加香一致性的控制

注：

1）橫坐標(biāo)（一行）為一個(gè)樣品中所有揮發(fā)性有機(jī)物；

2）縱坐標(biāo)（一列）為同一種揮發(fā)性有機(jī)物在不同樣品中的分布情況；

3）顏色深淺表示是物質(zhì)含量的多少；

由上圖知，1和2、3和4、5和6分別為同一種香精香料，將其中一種香精香料添加到樣品中，通過指紋圖譜可快速查看加香的一致性，用于判斷工藝的穩(wěn)定性。

5.香煙濾嘴中香線轉(zhuǎn)移的研究

注：樣品名中Q為含香線的棒；B為不含香線的棒；X為香線。

七號樣品添加物質(zhì)較多，如芳樟醇、苯甲醛、苯甲醇、Z-3-辛烯-1-醇、呋喃酮、4-甲基-2-戊酮、α-松油醇等；八號樣品中2-乙基己醇、苯乙醛、2-庚酮等含量高于七號和九號；由指紋譜圖可知：香線的揮發(fā)性有機(jī)物全部轉(zhuǎn)移到香煙濾嘴中。

6. 包裝材料氣味遷移分析

說明：

1）上圖中至上而下分別為正常煙盒和異味煙盒，每個(gè)樣品做兩個(gè)平行樣；

2）每一行代表一個(gè)樣品所選擇的所有區(qū)域，每一列是不同樣品間同一區(qū)域的對比；

3）有異味的煙盒中揮發(fā)性有機(jī)物的濃度普遍偏高，可能超過閾值，最終導(dǎo)致異味的產(chǎn)生。

7. 食用香精香料新產(chǎn)品的研發(fā)

注：NH:牛后 NJ:牛腱 YR: 眼肉 NN:牛腩 SN:上腦

不同部位牛肉風(fēng)味差異如上圖所示，據(jù)此可對樣品進(jìn)行加工適用性的研究，進(jìn)行新型香精香料的研發(fā)。

8. 香料香精工廠污水治理效果檢測

注：上圖中每一行為污水處理后的一個(gè)步驟所取水樣的揮發(fā)性有機(jī)物信息

廢水經(jīng)過多步處理后，其中的VOC種類逐漸減少，濃度逐漸降低，只有最后的Fenton處理是個(gè)例外。該步驟的目的是降解難揮發(fā)的有機(jī)物，雖然之后VOC的種類增加，但是惡臭類物質(zhì)濃度降低，味道減輕。

氣相離子遷移譜（GC-IMS）技術(shù)，在無需復(fù)雜樣品前處理的條件下，可直接對固體/液體(頂空進(jìn)樣）、氣體樣品進(jìn)行進(jìn)樣分析，快速分析(5-15min）可得到樣品揮發(fā)性有機(jī)物的指紋圖譜，用戶一眼便可看出樣品間的差異，據(jù)此可用于香精香料配方的研究、新產(chǎn)品的研發(fā)、一致性的研究等。