Page 41 - 《应用声学》2021年第3期

第 40 卷 第 3 期 柳小莉等： 声表面波气相色谱仪快速定性分析姜黄挥发油 359

speed of GC-SAW was faster. At the same time, 10 common chemical components were detected by GC-
SAW and GC-MS, which accounted for more than 90% of the total components. There were relatively a few
chemical components detected by GC-SAW due to the short chromatographic column. In the quantitative
analysis, the sample injection mode of GC-SAW was investigated. There was a significant difference between
headspace injection and liquid injection in the detection of compound content. The quantitative analysis of
trans-caryophyllene in turmeric volatile oil was carried out adopting liquid injection method consistent with
GC-MS. The detection limit of trans-caryophyllene in turmeric volatile oil was 16.9 pg, and the ideal linear
relationship was obtained with R = 0.9976 in the range of 0.001624–0.01624 mg/mL, with excellent precision
and repeatability. GC-SAW can be used for the rapid qualitative and quantitative analysis of turmeric volatile
oil. It provides a novel and rapid detection technology basis for the analysis of volatile oil in traditional Chinese
medicine.
Keywords: Turmeric volatile oil; Surface acoustic wave gas chromatography; Gas chromatography-mass spec-
trometry; Rapid detection; Qualitative analysis

结束后加热检测器，将吸附在传感器表面的组分清
0 引言
除 [4] 。声表面波传感器是利用气体吸附在器件表面
引起声波传播速度的变化，从而引起频率的变化实
姜黄挥发油是从姜黄 (Curcuma Longa L.) 根
现定量检测。声表面波传感器体积小，与毛细管色
茎中提取出来的一类挥发性油状混合物，由芳香
谱柱内径尺寸相当，由色谱柱聚集喷出的待测组分
化合物组成，具有抑菌、抗炎、抗肿瘤等作用 [1] ，
冷凝吸附在检测器表面，最大化低浓度瞬时气体的
应用范围广泛，涉及食品、医药、化妆品等领域，
安全无毒的特点使姜黄挥发油受到越来越多的关 响应，进一步提升灵敏度。理论计算结果与实际测
注。姜黄挥发油药理作用与其化学成分组成和含 试结果显示，声表面波传感器的检测下限最低可至
量密切相关，化学成分差异受姜黄品种、生长环 10 −13 g 级别 [5] 。声表面波传感器为非选择性传感
境、气候条件等因素影响，但主要成分有芳姜黄 器，对各种有机气体成分都有响应，同时由于声表
酮、姜黄酮、姜黄烯、没药烯、倍半水芹烯及桉 面波传感器是利用气体吸附在其表面而引起频率
油精等 [2−3] 。目前姜黄挥发油中化学成分检测方 的变化，因此其灵敏度与气体的挥发性成反比，相
法以气相色谱 -质谱仪 (Gas chromatography-mass 同温度条件下，挥发性差的组分更容易冷凝吸附，
spectrometry, GC-MS) 为主，需要对样品进行前处 同时更难从检测器表面脱附，因而对其具有更高
理，检测时间长，且 GC-MS 仪器昂贵，需要专业人 的灵敏度。GC-SAW 使用金属毛细管柱，直接柱上
◦
员操作，在检测时间与工作效率上有一定的局限 加热，升温速率可达 10 ∼ 20 C/s，升温速率快，且
性，因此在探索能对姜黄挥发油化学成分快速简 柱长较短，声表面波检测器响应速度快，因此单个
便的检测技术中，经过多方面的考量与对比，声表 样品的检测时间大大缩短，可实现 20 s 内所有组分

面波气相色谱仪 (Surface acoustic wave gas chro- 全部出峰。
matography, GC-SAW) 成为本文在检测技术上的 综上所述，GC-SAW 具有检测灵敏度高、色谱
考察对象。 柱升温速度快、仪器体积小等特点，可实现痕量气体
GC-SAW 是基于声表面波传感器与气相色谱 的广谱 (挥发和半挥发性有机物)、快速 (< 5 min)、
分离联用的有机气体分析仪，利用气相色谱柱将混 高灵敏度 (10 −9 ∼10 −12 级) 分析 [6−7] ，在公共安全、
合样品分离成纯组分，由声表面波传感器对其进行 水质污染监测等方面体现了较好的应用优势 [5] 。
定量检测。其中声表面波传感器由声表面波谐振 GC-SAW 实际检测过程分为两个阶段：(1) 采样阶
器和半导体制冷器组成。声表面波谐振器加上电 段，气体被富集在样品预浓缩微捕集阱中；(2) 分析
路组成高频率稳定度振荡器，可以保证低浓度检测 阶段，被富集的样品由载气带入气相色谱柱中，经由
时有足够的信噪比。半导体制冷器保证检测时冷 色谱柱实现不同组分在时间上的分离，以此对不同
却检测器，便于被测组分吸附在检测器表面。检测 组分定性，分离出的组分依次冷凝在 SAW 检测器