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對氦氣 (He) 價格和供應(yīng)問題的持續(xù)擔(dān)憂，許多實驗室正在為其氣相色譜/質(zhì)譜(GC/MS) 方法尋找替代載氣。本應(yīng)用簡報介紹了將用于定性分析精油中香精與香料化合物的典型 GC/MS 方法的載氣由氦氣換為氫氣 (H2)。將 Agilent 8890 GC 與Agilent 5977C GC/MSD 聯(lián)用系統(tǒng)與氫氣載氣以及已針對氫氣操作優(yōu)化的新型離子源― Agilent HydroInert 離子源配合使用。與大多數(shù)傳統(tǒng)的電子轟擊電離 (EI) 離子源不同，HydroInert 離子源在使用氫氣時為香精化合物提供了優(yōu)異的質(zhì)譜保真度。為進(jìn)一步提高化合物鑒定的可信度，在 NIST23 質(zhì)譜庫中搜索來自 Agilent MassHunter未知物分析軟件的解卷積質(zhì)譜圖和線性保留指數(shù) (RI)。使用安捷倫方法轉(zhuǎn)換軟件選擇適用于氫氣的色譜柱和色譜條件，與典型氦氣方法相比，分析時間縮短 60%。通過選擇合適的儀器配置和操作條件，使用氫氣載氣的系統(tǒng)可以生成與使用氦氣的系統(tǒng)相媲美的結(jié)果，且分析時間顯著縮短。

精油是食品和非食品消費品中香精與香料的常見來源。由于精油中可能含有數(shù)百種萜烯和萜類化合物，其質(zhì)量控制分析一直以來都具有挑戰(zhàn)。為解決這一問題，通常會采用高分離度毛細(xì)管 GC 結(jié)合 MS 的分析方法。可以在香精與香料化合物譜庫中搜索所采集的質(zhì)譜圖以進(jìn)行鑒定，但這種做法通常是不夠的，因為許多化合物（尤其是同分異構(gòu)體）具有相似的譜圖。因此，通常使用 RIs 作為譜圖匹配的補充，以實現(xiàn)更可靠的鑒定。將未知物的實測 RI 與譜庫搜索結(jié)果相結(jié)合，以確定最有可能的鑒定結(jié)果。本應(yīng)用簡報介紹了將用于定性分析精油中香精與香料化合物的典型 GC/MS 方法的載氣由氦氣換為氫氣。然后使用這兩種方法分析兩種常見精油（即源自巴西的橙油和橙花油），以進(jìn)行比較。使用不同的 EI 離子源組件進(jìn)一步評估氫氣方法，以確定能夠保持譜圖保真度的理想離子源。將方法從氦氣載氣轉(zhuǎn)換為氫氣載氣時，需要考慮各種色譜參數(shù)，例如色譜柱選擇、色譜柱流速、進(jìn)樣量和程序升溫速率[1]。此外，針對色譜柱流速考慮質(zhì)譜參數(shù)以及質(zhì)譜離子源配置也非常重要。所有這些考慮因素和參數(shù)都在 安捷倫 EI GC/MS 儀器載氣由氦氣轉(zhuǎn)換為氫氣的用戶指南[1] 中進(jìn)行了介紹。

當(dāng)確定氫法的色譜參數(shù)時，需要一種具有以下特性的方法：– 色譜柱尺寸能夠?qū)崿F(xiàn)足夠高的進(jìn)樣口壓力，以實現(xiàn)準(zhǔn)確的流量控制– 色譜分離度與原始氦氣方法相似– 保持與原始氦氣方法相同的分析物流出順序– 使用的色譜柱流速接近所使用色譜柱直徑的最佳流速– 使用的色譜柱流速接近質(zhì)譜離子源實現(xiàn)高靈敏度所需的最佳流速

安捷倫方法轉(zhuǎn)換軟件[2-4] 是一種旨在大大簡化該轉(zhuǎn)換過程的計算器。本應(yīng)用簡報中采用了該工具。對于質(zhì)譜參數(shù)，色譜柱流速應(yīng)保持在約 0.8–1.4 mL/min 的理想范圍內(nèi)或接近該范圍，以盡可能提高 MS 響應(yīng)。另一個重要考慮因素是 MS EI 離子源硬件的選擇。值得關(guān)注的是，一些分析物與氫氣在離子源中發(fā)生反應(yīng)，改變其離子比和譜圖，從而降低其譜庫匹配得分 (LMS) 并可能導(dǎo)致錯誤的鑒定結(jié)果。對于 Agilent 5977 系列 GC/MSD 系統(tǒng)中使用的安捷倫惰性Extractor 離子源，過往通過使用直徑更大（例如 9 mm）的提取透鏡來減小這種影響。然而，這種方案只能解決部分問題，因為許多化合物（例如硝基化合物和一些萜烯和萜類化合物）仍會發(fā)生反應(yīng)。為此，安捷倫開發(fā)了 HydroInert 離子源[5,6]，大大減少或消除了這些反應(yīng)。為評價 HydroInert 離子源的有效性，通過使用標(biāo)準(zhǔn) 3 mm 惰性 Extractor 離子源的氦氣方法和使用默認(rèn)配備 9 mm 透鏡的標(biāo)準(zhǔn) HydroInert 離子源的氫氣方法對兩種精油進(jìn)行了定性分析。此外，通過氫氣方法和使用3 mm 和 9 mm 提取透鏡的傳統(tǒng)惰性 Extractor 離子源對精油進(jìn)行了分析，以進(jìn)行比較。

下一個考慮因素是如何處理數(shù)據(jù)文件以獲得每種精油組分的質(zhì)譜圖，并在譜庫中進(jìn)行搜索。過去，這主要是通過獲取峰頂點或峰平均譜圖，然后扣除峰旁邊的基線譜圖來完成的。然后在譜庫中搜索所得譜圖。雖然該過程能夠有效處理少數(shù)分離度相對較高的峰，但當(dāng)存在大量峰和/或疊加峰時就面臨著巨大挑戰(zhàn)。幸運的是，現(xiàn)在有一種強大的質(zhì)譜鑒定解決方案，稱為Agilent MassHunter 未知物分析軟件 (MHUA)，它是 AgilentMassHunter 定量分析軟件套裝的一部分。MHUA 使用質(zhì)譜解卷積，從復(fù)雜的疊加峰中提取干凈的分析物譜圖。解卷積和譜庫搜索過程自動完成，根據(jù)文件大小、譜庫大小、計算機硬件等，每個數(shù)據(jù)文件大約需要 1–8 min。這樣可以得到比先前方法更干凈的譜圖，從而得到更高的 LMS 以及更可靠的峰鑒定結(jié)果[7]。

MHUA 的第二個主要特征是能夠計算每個峰的 RI。如果搜索的譜庫具有與譜圖條目相關(guān)的相應(yīng)參考 RI 值，則可以使用未知譜圖的實測 RI 值對譜圖搜索結(jié)果進(jìn)行過濾。由于精油組分的譜圖很相似，這在鑒定過程中尤其重要。為此，在本應(yīng)用簡報中使用了 RI 值?，F(xiàn)在有多種質(zhì)譜庫可提供香精與香料化合物的 RIs。例如，Adams 譜庫[8] 多年來一直廣泛用于該分析。最近，NIST 發(fā)布了其質(zhì)譜庫的更新版本 (NIST23)，實現(xiàn)了多項改進(jìn)。其中包括納入了整個 Adams 譜庫，并且擴展了半標(biāo)準(zhǔn)非極性 RI 條目以涵蓋所有 EI 譜圖。“半標(biāo)準(zhǔn)非極性"是指 HP-5、DB-5、HP-5ms 等固定相和其他 5% 苯基甲基硅膠固定相[9]。新的 RI值為實驗值（如可用）或通過人工智能 (AI) 生成的值。請注意，AI 生成值的準(zhǔn)確度優(yōu)于之前的“估計"值。本研究中尤其關(guān)注新的半標(biāo)準(zhǔn)非極性值，因為這種類型的固定相常用于GC/MS 精油分析。此外，這些 NIST23 值目前可用于 MHUA中的 RI 功能。當(dāng)使用 MHUA 的 RI 功能時，在可用的情況下采用實驗半標(biāo)準(zhǔn)非極性 RI 值；否則采用 AI 生成值。因此，本研究中使用 NIST23 譜庫。

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評估與氫氣的源內(nèi)反應(yīng)雖然配備 3 mm 透鏡的惰性 Extractor 離子源是使用氦氣時的標(biāo)配，但它并非使用氫氣載氣時的離子源。離子源內(nèi)部的金屬表面會催化氫氣與離子源中某些分析物分子之間的反應(yīng)，導(dǎo)致某些化合物的峰拖尾和譜圖變化。過去，常用 9 mm 提取透鏡替代 3 mm 透鏡，因為它能夠在一定程度上減小拖尾和譜圖變化，但并沒有消除這些問題。為此，安捷倫開發(fā)了HydroInert 離子源。在這一部分中，我們對使用 HydroInert 離子源、配備 3 mm 和9 mm 透鏡的惰性 Extractor 離子源的氫氣方法以及氦氣方法所獲得的香芹酮氧化物（CAS 號 33204-74-9）的譜圖進(jìn)行了比較，以說明離子源內(nèi)的反應(yīng)造成的影響。其他示例見附錄。圖 8 顯示了在優(yōu)化條件下通過氦氣和氫氣方法獲得的香芹酮氧化物峰的色譜圖和質(zhì)譜圖。來自 NIST23 的譜庫參比譜圖倒置顯示，以便于比較。使用這兩種方法時，解卷積譜圖獲得了> 95 的高 LMS，證明了 HydroInert 離子源與氫氣載氣配合使用提供了優(yōu)異的譜圖保真度。