Sàng lọc thực phẩm trong 60 giây sử dụng hệ GC/MS Agilent QuickProbe
Agilent QuickProbe là một thiết bị lấy mẫu chèn trực tiếp vào GC/MS, đã được đánh giá
cho sàng lọc các mẫu thực phẩm không chiết tách. Sàng lọc nhanh mang lại lợi ích cho phân tích thực phẩm vì nó nhanh chóng xác định các mẫu nghi ngờ và cần được tiếp tục nghiên cứu.
Giới thiệu
Sàng lọc GC/MS cho thực phẩm và thực vật thường cần chuẩn bị mẫu như phương pháp QuEChERS hoặc các phương pháp chiết lỏng khác. Sử dụng hệ QuickProbe cho phép phân tích sàng lọc đơn giản và nhanh chóng mà không cần chuẩn bị mẫu. Bộ QuickProbe chứa một cột GC ngắn và được gắn trên đỉnh lò GC của thiết bị GC/MSD Agilent 5975 hoặc 5977. Việc lấy mẫu được thực hiện bằng cách dùng đầu dò thủy tinh chạm vào mẫu và đưa đầu dò này vào inlet nóng thiết kế mở với không khí xung quanh. Nhờ gia nhiệt cột cực nhanh khi có mặt dòng khí heli giúp phân tách hiệu quả các thành phần mẫu. Việc thu thập và phân tích dữ liệu được thực hiện trên phần mềm Agilent MassHunter Workstation Acquisition và Unknowns Analysis, đồng thời các phổ được xác định bằng cách tìm kiếm trên thư viện người dùng hoặc thư viện thương mại. Nhiều loại mẫu thực phẩm được nghiên cứu bao gồm các loại dầu, hỗn hợp gia vị, đồ uống, nguyên liệu thực vật và hương liệu khác nhau. Mẫu có thể là mẫu trước khi chiết như được mô tả ở đây, hoặc phần chiết từ quy trình làm việc hiện có của phòng thí nghiệm.
Thí nghiệm
Khối phổ đơn tứ cực Agilent 5977B ghép nối với GC Agilent 7890B, được trang bị bộ điều khiển QuickProbe riêng biệt (Hình 1). Hệ QuickProbe (G3971A) có inlet mở chứa một liner thủy tinh frit đặc biệt (5190-5104) như trong Hình 2, một cột 1,5 m × 0,25 mm, 0,1 µm DB-1HT và một cột 0,7 m × 0,18 mm, 0,18 µm DB1‑MS được dùng làm cột hạn dòng vào khối phổ. Heli được sử dụng làm khí mang. Hệ thống GC/MS đã được điều chỉnh tự động. Đầu dò lấy mẫu làm từ thủy tinh loại đầu tròn (5190-5118) được đựng trong hộp không gây va chạm (Hình 3), và được giữ bằng giá đỡ QuickProbe (G3971-60200) như hiển thị trong hình 4, hoạt động như một thiết bị chèn mẫu. Đầu dò loại có hốc (5190-5113) có một vết lõm hoặc “hốc” ở đầu, rất hữu ích cho các mẫu bột. Bảng 1 đưa ra các điều kiện cài đặt cho thiết bị. Một số biến số về thời gian giữ nhiệt và tốc độ gia nhiệt cột cũng được sử dụng.
Bước đầu của việc lấy mẫu được thực hiện bằng chèn đầu dò thủy tinh vào giá đỡ đầu dò, sau đó khi thiết bị ở vị trí lấy mẫu (hình 4), cạo đầu dò dọc theo mẫu thực phẩm hoặc thực vật dạng rắn. Với mẫu lỏng, phần đầu đầu dò được nhúng vào chất lỏng đó. Mẫu dạng bột hoặc dạng hạt được lấy bằng cách chà xát đầu dò thủy tinh với mẫu hoặc đập nhẹ phần đầu đầu dò có hốc vào mẫu. Nút bắt đầu trên bộ QuickProbe và pít tông trên giá đỡ đầu dò được ấn xuống đồng thời để bắt đầu chạy và định vị đầu dò vào phần nóng nhất của inlet. Thời gian chèn thường là năm giây, nhưng có thể thay đổi theo yêu cầu. Phần mềm MassHunter Workstation Acquisition và Unknown Analysis được dùng cho thu nhận và xử lý dữ liệu. Đặt điểm khớp thư viện NIST tối thiểu là 60.
Kết quả thảo luận
Các thành phần thực phẩm khác nhau dễ dàng được phân biệt bằng hệ GC/MS QuickProbe. Các sắc ký đồ bên dưới là kết quả từ việc phân tích mẫu thực phẩm chưa chiết tách. Chúng cho thấy sức mạnh của phân tách sắc kí kết hợp với giải chập phổ khối để sàng lọc mẫu siêu phức tạp và định danh các chất mục tiêu (Hình 5 đến Hình 9). Điểm khớp thư viện NIST cho mỗi thành phần được đặt trong dấu ngoặc đơn. Minh chứng cho thấy một số loại dầu như dầu cá, hạt vừng và rau đã được phân biệt bằng cách sử dụng hệ GC/MS QuickProbe.
Bảng 1. Điều kiện thiết bị
| Điều kiện QuickProbe và GC | |
| Nhiệt độ Inlet | 250 °C (đẳng nhiệt) |
| Chế độ tiêm | Chia dòng (tỉ lệ chia cố định ~1:10) |
| Nhiệt độ cột | 35 °C, giữ 6 giây
4 °C/giây đến 325 °C, giữ 0 giây (hoặc giữ lâu hơn) |
| Thời gian chạy | Thường từ 40 đến 60giây |
| Nhiệt độ ống chuyển (transfer line) | 280 °C |
| Điều kiện MS | |
| Nhiệt độ nguồn ion hóa | 280 °C |
| Nhiệt độ tứ cực | 150 °C |
| Chế độ ion hóa | Chế độ EI |
| Chế độ EMV | Gain factor |
| Gain Factor | 10 (nên là giá trị thấp nhất cần để phát hiện được pic chất quan tâm, tối thiểu là 0,05 |
| Trễ dung môi (solvent delay) | 0 phút |
| Kiểu quét | Scan (38 đến 550 μ, 6250 μ/giây) |
| Scans/giây | 9,7 |
Hình 5. Dầu hạt vừng. Thành phần đặc trưng sesamin được xác định với điểm khớp thư viện cao 96,6.
Điều này là nhờ sự có mặt của các thành phần đặc trưng như sesamin trong dầu hạt vừng (Hình 5), và cholesterol trong dầu cá (Hình 6). Mô tả của dầu thực vật được hiển thị trong Hình 7 cho thấy đỉnh của 2,4-decadienal, được tạo ra trong quá trình oxy hóa và góp phần tạo nên mùi thơm đặc trưng cho thực phẩm chiên rán. Các nguyên liệu thực vật có thể được sàng lọc thành phần bằng cách nghiền thủ công phần lá xung quanh đầu dò thủy tinh. Hợp chất đặc trưng umbellunone được tìm thấy trong lá nguyệt quế vịnh California (Hình 8); hợp chất này giúp phân biệt loài này đến từ lá ở vịnh California hay Laurus nobilis.1 Người Mỹ bản địa đã sử dụng lá nguyệt quế vịnh California cho các mục đích y học khác nhau nhờ đặc tính chữa bệnh của chúng. Loài này đôi khi được gọi là “cây đau đầu” bởi vì umbellunone có thể gây ra đau đầu ở một số người nhạy cảm. Methyl eugenol cũng được xác định là thành phần chính của mẫu.
Hình 6. Dầu cá thương mại cho thấy píc cholesterol
Hình 7. Mô tả của dầu thực vật (hạt bông)
Hình 9 là sắc ký đồ của một hỗn hợp gia vị hạt tiêu chà xát. Hợp chất piperine từ hạt tiêu đen được tìm thấy trong mẫu này cùng với n-isobutyl-2,4-decadienamide, một loại chất tìm thấy trong các loại thảo mộc và gia vị. Ngoài ra cũng tìm thấy vitamin E với điểm khớp thư viện là 81. Hệ GC/MS QuickProbe đã phân loại thành công một số mẫu thực phẩm trong vòng chưa đầy một phút mà không cần việc chuẩn bị mẫu. Các loại mẫu khác nhau như mẫu lỏng (dầu), thực phẩm dạng hạt hoặc toàn phần, và nguyên liệu thực vật được lấy mẫu bằng cách sử dụng đầu dò thủy tinh đầu tròn hoặc đầu dạng hốc. Các cách lấy mẫu nguyên liệu thực vật dạng rắn khác (ví dụ cần sa) sử dụng kỹ thuật giải hấp nhiệt, đã được sử dụng thành công và được mô tả ở tài liệu khác (ấn phẩm Agilent 5994-1357EN).
Hình 8. Lá cây nguyệt quế vịnh California (cây đau đầu)
Hình 9. Gia vị chà xát được trộn với hạt tiêu đen.
Kết luận
Sức mạnh của hệ GC/MS Agilent QuickProbe nằm ở khả năng nhanh chóng phân tách sắc ký mẫu thực phẩm và thực vật phức tạp mà không cần chiết mẫu trước, nhờ sử dụng một cột GC ngắn kết nối với đầu dò khối phổ. Các thành phần đặc trưng của mẫu đã được xác định bằng cách sử dụng phần mềm Agilent Unknowns Analysis, so sánh phổ với thư viện NIST. Do đó, có thể thực hiện sàng lọc thực phẩm trong 60 giây khi sử dụng hệ GC/MS Agilent QuickProbe.
Tham khảo
- Wang, M. et al. Application of GC/Q-TOFQ Combined with
Advanced Data Mining and Chemometric Tools in the Characterization and Quality Control of Bay Leaves. Planta Med 2018 Sep, 84(14), 1045–1054. doi: 10.1055/a0585-5987. Epub 2018 Mar 14.
