“美丽”事业风味化学分析的新利器
——气相离子迁移谱(GC-IMS)技术
香精香料行业在国民生活生产中已经发挥出了极为关键的作用，成为与人民生活密切相关的重要行业。从客观上来讲，目前我国香精香料行业已经得到了较为稳定的发展，与其他配套行业的发展水平相适应，如化妆品领域、医药工业、食品工业、环保产业和饮料工业等。
香料香精化妆品产业被喻为“美丽事业”，与美丽打交道，即美好又浪漫。而在浪漫背后，香料香精化妆品中蕴含着丰富的挥发性有机物，这些看不见、摸不着却闻得到的香味物质，如何才能精准的测定和度量？如何依托严格的配方配比，让这份“美丽的事业”散发着愈加迷人的美丽呢？
气相离子迁移谱（GC-IMS）技术，结合了气相色谱的高分离度与离子迁移谱的高灵敏度，进样分析后可快速得到样品的挥发性物质指纹图谱，即风味成分指纹谱图，据此可用于：
l香精香料配方的研究
l新产品的研发
l真假香水的快速识别
l香水在皮肤上留香时间的确定
l香精香料一致性研究
l包装材料气味迁移分析
l香料香精产业废物异味溯源
......
1、真假香水的快速识别
某品牌女士真假香水的GC-IMS伪色图
注：
1）横坐标为迁移时间(ms)
2）纵坐标为气相保留时间(s)
3）RIP在7.45ms处，RIP峰右侧的每一个点表示一种挥发性有机物，颜色深浅表示物质含量高低
从样品的GC-IMS图谱上可知，真假香水的挥发性有机物明显不同，可用于快速识别香水的真伪。
2. 护肤品在皮肤上的留香时间研究
某香型护肤品在皮肤上的留香时间
说明：
1) 图中每一行为一种样品，由该样品所含的全部挥发性有机物信号峰组成；
2) 图中每一列为同一保留时间及漂移时间下的有机物(不同样品中相同的物质)的信号峰；
随着护肤品在皮肤上时间的延长，挥发性有机物的含量逐渐减少，据此可研究护肤品在皮肤上的留香时间。
定性结果
G.A.S开发的软件可进行样品中挥发性有机物的定性与定量，化合物的定性结合软件内置的2014年NIST气相保留指数数据库及IMS数据库进行二维定性，同时两个数据库均可扩展，用户可添加建立自己的数据库。
|
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. 不同配方护肤品在皮肤上留香时间的研究
添加不同比例香精的护肤品在皮肤上留香时间的PCA分析如下图：
不同香精添加比例的护肤品开始时差异较大，但最终会集中于一点，也就是左侧终点（化合物完全释放的点），据此可研究化妆品的配方对留香时间的影响。
4.加香一致性的控制
注：
1）横坐标（一行）为一个样品中所有挥发性有机物；
2）纵坐标（一列）为同一种挥发性有机物在不同样品中的分布情况；
3）颜色深浅表示是物质含量的多少；
由上图知，1和2、3和4、5和6分别为同一种香精香料，将其中一种香精香料添加到样品中，通过指纹图谱可快速查看加香的一致性，用于判断工艺的稳定性。
5.香烟滤嘴中香线转移的研究
注：样品名中Q为含香线的棒；B为不含香线的棒；X为香线。
七号样品添加物质较多，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；八号样品中2-乙基己醇、苯乙醛、2-庚酮等含量高于七号和九号；由指纹谱图可知：香线的挥发性有机物全部转移到香烟滤嘴中。
6. 包装材料气味迁移分析
说明：
1）上图中至上而下分别为正常烟盒和异味烟盒，每个样品做两个平行样；
2）每一行代表一个样品所选择的所有区域，每一列是不同样品间同一区域的对比；
3）有异味的烟盒中挥发性有机物的浓度普遍偏高，可能超过阈值，最终导致异味的产生。
7. 食用香精香料新产品的研发
不同部位牛肉风味差异如上图所示，据此可对样品进行加工适用性的研究，进行新型香精香料的研发。
8. 香料香精工厂污水治理效果检测
注：上图中每一行为污水处理后的一个步骤所取水样的挥发性有机物信息
废水经过多步处理后，其中的VOC种类逐渐减少，浓度逐渐降低，只有最后的Fenton处理是个例外。该步骤的目的是降解难挥发的有机物，虽然之后VOC的种类增加，但是恶臭类物质浓度降低，味道减轻。
气相离子迁移谱（GC-IMS）技术，在无需复杂样品前处理的条件下，可直接对固体/液体(顶空进样）、气体样品进行进样分析，快速分析(5-15min）可得到样品挥发性有机物的指纹图谱，用户一眼便可看出样品间的差异，据此可用于香精香料配方的研究、新产品的研发、一致性的研究等。
