Опыт применения газовой хроматомасс-спектрометрии в сочетании с твердофазной микроэкстракцией для исследования состава летучих органических соединений в матрицах с высоким содержанием жиров

Abstract

В работе представлен методический подход для сравнительного исследования компонентного состава летучих органических соединений (ЛОС) в матрицах, основу которых составляют жирные кислоты: натуральном продукте и ароматизаторе, идентичном натуральному. Идентификацию летучих органических соединений проводили методом газовой хроматомасс-спектрометрии без использования образцов сравнения на основании масс-спектров электронной ионизации и линейных индексов удерживания. На первом этапе методом компьютерного библиотечного поиска устанавливали соединение с максимальным фактором совпадения по масс-спектру. На втором этапе проверяли результат идентификации путем сопоставления экспериментальных и справочных величин индексов удерживания. Справочные величины индексов удерживания подбирали с учетом идентичности экспериментальных условий (неподвижная фаза колонки, режим программирования температуры). Показано, что в ацетонитрильном экстракте ароматизатора идентифицировать ароматобразующие соединения не представляется возможными ввиду их перекрывания пиками ди- три-глицеридов жирных кислот. Улавливание из паровой фазы и концентрирование летучих соединений проводили методом твердофазной микроэкстракции. В составе ароматизатора идентифицировано 39 летучих компонентов, в том числе растворители пропиленгликоль и триацетин, присутствие которых является главным отличием искусственного ароматизатора от натурального продукта. В натуральном масле какао также идентифицировано 39 летучих веществ. Все они являются характерными компонентами для ферментированных какао-бобов. Группа алкилпиразинов, характерных для аромата какао, в натуральном продукте представлена семью компонентами: 2,3-диметилпиразин, 2,5-диметилпиразин, этилпиразин, 2-метил-6-этилпиразин, 2,3,5-триметилпиразин; 2,5-диметил-3- этилпиразин; тетраметилпиразин. В количественном отношении в натуральном масле какао преобладают изомерные 2,3-бутандиолы, суммарно составляющие 37 % от общего содержания ЛОС в паровой фазе. Использованная техника анализа может быть распространена на другие объекты сложного, в том числе и гетерогенного, состава.

Current article presents a methodological approach for a comparative study of the composition of volatile organic compounds (VOCs) in a natural product and a nature-identical flavoring substance. The identification of VOCs was performed by gas chromatography-mass spectrometry without reference compounds. The identification was made based on coincidence of the experimental and reference mass spectra and linear retention indices. During the first step, the closest match factor substance was selected based on the library search. During the second step, the result was verified by the means of experimental and reference retention indices data proximity. The reference retention indices were selected considering the identity of the experimental conditions (chromatographic stationary phase, temperature programming mode). The impossibility of identification of aroma components in acetonitrile extract of fragrance was shown due to the overlapping of their peaks with peaks of di- and tri- glycerides of fatty acids. The extraction and concentration of VOCs from vapor were carried out using the head space solid-phase microextraction. The fragrance content investigation revealed 39 volatile organic compounds including propylene glycol and triacetin as the markers of synthetic fragrances. In natural cocoa butter, also 39 volatile organic compounds were identified. All of them were common for the fermented cocoa beans. Pyrazines derivatives, characteristic of cocoa aroma, were presented with the following 7 components: 2,3-dimethylpyrazine; 2,5-dimethylpyrazine; ethylpyrazine; 2-methyl-6-ethylpyrazine; 2,3,5-trimethylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine; tetramethylpyrazine. In quantitative terms, the isomeric 2,3-butandiols predominate in the head space of natural cocoa butter accounting for 37 percent of total VOC content. The analytical technique used allows investigation of multicomponent objects including the heterogeneous ones.