一种基于时间分辨动态热解析离子迁移谱的生物胺检测方法
阅读说明：本技术 一种基于时间分辨动态热解析离子迁移谱的生物胺检测方法 (Biogenic amine detection method based on time-resolved dynamic thermal desorption ion mobility spectrometry ) 是由 程沙沙 董雪 林蓉 谭明乾 刘辰玥 刘芯怡 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种基于时间分辨动态热解析离子迁移谱的生物胺检测方法,采用热解析进样器,基于多种生物胺的不同热解析特性实现不同生物胺的时间分辨进样；同时采用试剂分子辅助的正离子光电离离子迁移谱对生物胺进行检测,通过试剂分子筛选,提高生物胺的检测灵敏度和识别准确性,以实现多种生物胺的同时快速检测。本发明方法能够实现多种混合物的同时准确定量,且灵敏度高,检测速度快,仪器便携。(The invention provides a biogenic amine detection method based on time-resolved dynamic thermal desorption ion mobility spectrometry, which adopts a thermal desorption sample injector to realize time-resolved sample injection of different biogenic amines based on different thermal desorption characteristics of various biogenic amines; meanwhile, the biogenic amine is detected by adopting a reagent molecule assisted positive ion photoionization ion mobility spectrometry, and the detection sensitivity and the identification accuracy of biogenic amine are improved through reagent molecule screening so as to realize the simultaneous and rapid detection of various biogenic amines. The method can realize the simultaneous accurate quantification of various mixtures, and has the advantages of high sensitivity, high detection speed and portable instrument.)
技术领域
本发明涉及食品安全技术领域，更具体地说，涉及一种基于时间分辨动态热解析离子迁移谱的生物胺检测方法，实现了不同生物胺的同时快速检测。
背景技术
海产品捕捞后，如不及时进行加工和保藏，在内源性及微生物的作用下极易发生腐败变质，腐败变质会导致海产品体内的游离氨基酸脱羧产生生物胺。生物胺是一类具有生物活性的含氮低分子碱性化合物，常见的有组胺、腐胺、尸胺、色胺、苯乙胺、精胺和亚精胺等。生物胺在人体内积累到一定程度会对人体产生毒害，引起头痛、恶心、呕吐、腹泻、心悸、呼吸紊乱等过敏反应，严重的还会危及生命。
目前，用于检测生物胺的技术主要有气相色谱(GC)、高效液相色谱法(HPLC)、薄层色谱法(TLC)和毛细管电泳法(CE)等。虽然上述方法能够准确地进行生物胺的定性定量分析，但是对大型仪器的需求和对操作人员技术的要求限制了这些方法只能在室内进行，同时对样品前处理的要求较高，操作繁琐、耗时费力，无法满足现场快速检测的需求。
离子迁移谱(ionmobility spectrometry，IMS)是一种气相离子检测技术，大气压条件下，根据不同气相离子在均匀电场中的离子迁移率差异来实现分离分析检测，与传统的检测技术相比，IMS具有检测速度快、灵敏度高、常压工作、进样量小、操作简便、易于实现在线分析等优点。但现有的离子迁移谱技术多采用放射性电离源，并且对多种复杂混合物进行同时检测时，由于竞争性电离的影响，无法实现多种混合物的同时准确定量。
发明内容
本发明提供了一种基于时间分辨动态热解析离子迁移谱的生物胺检测方法，以解决对多种生物胺的同时快速检测问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于时间分辨动态热解析离子迁移谱的生物胺检测方法，包括以下步骤：用热解析进样，根据不同生物胺的热解析特性进行时间分辨，依次解析；采用试剂分子辅助的光电离离子迁移管对生物胺进行检测，通过试剂分子筛选以实现生物胺的检测。
进一步，包括以下步骤：
S1、将生物胺样品放入热解析进样装置中加热，不同的生物胺根据热解析特性的不同依次解析；
S2、解析出的所述生物胺样品的气体随载气进入离子迁移管的反应区，进行载气的同时将样品分子和试剂分子载带进入离子迁移管的反应区，在反应区生物胺样品分子与试剂分子反应后，分别形成相应的特征产物离子；
S3、所述特征产物离子在离子门的脉冲作用下进入迁移区，在电场和漂气作用下进行分离，不同的所述特征产物离子依次到达法拉第盘被检测，形成不同的产物离子峰以实现生物胺的检测。
优选的，所述生物胺样品的制备包括：将生物胺溶于溶解溶剂并滴加或擦拭于采样布上，待溶解溶剂完全挥发。
优选的，所述溶解溶剂包括甲醇、乙醇。
优选的，所述载气的流速为100-400mL/min。
优选的，所述漂气的流速为200-500mL/min。
优选的，所述载气和所述漂为净化、除湿后的空气。
优选的，所述试剂分子包括高光电离效率的单芳香化合物或挥发性酮类物质中的一种。
优选的，所述单芳香化合物包括甲苯、二甲苯；所述挥发性酮类物质包括丙酮、2-丁酮。
优选的，所述迁移管内间隔分布若干金属环并施加正的高压，两个金属环间的电压差为150-200V。
优选的，所述电场强度为215-285V/cm，所述解析的温度80-130℃，所述迁移管的温度90-120℃。
本发明的有益效果：
本发明拟基于光电离离子迁移谱，能够与结合时间分辨动态热解析进样技术，实现多种生物胺的同时快速检测。
本发明利用试剂分子辅助光电离正离子迁移谱技术，结合时间分辨的动态热解析进样技术，能够实现ng级生物胺的痕量检测(不添加试剂分子时生物胺无法检出)，提高了检测的选择性和灵敏度，使得不同样品分子先后进入反应区，实现了生物胺的分离检测。和传统的色谱技术相比，该技术分析速度快，能够在小于10s时间能完成样品检测。
附图说明
图1是本发明实施例1的离子迁移谱图；
图2是本发明实施例2的离子迁移谱图；
图3是本发明装置中离子迁移示意图；
其中，1、载气进气口；2、试剂分子发生器；3、热解析进样器；4、真空紫外光电离源；5、反应区；6、离子门；7、迁移区；8、法拉第盘；9、检测器信号放大器；11、载气入口；12、漂气入口；13、总出气口。
具体实施方式
一种基于时间分辨动态热解析离子迁移谱的生物胺检测方法，采用热解析进样，基于不同生物胺的热解析特性实现不同生物胺的时间分辨进样；采用试剂分子辅助的光电离离子迁移管对生物胺进行检测，通过试剂分子筛选合时间分辨动态热解析进样技术，利用试剂分子在电离区电离形成的特定反应试剂离子提高检测的分离度和灵敏度，实现实现多种生物胺的同时快速检测。
离子迁移谱为试剂分子辅助光电离的正离子模式迁移谱，采用的光电离源为非放射性的真空紫外灯，光电离正离子迁移谱的离子迁移管上通过间隔分布的不锈钢金属环施加正的高压，光电离正离子迁移谱的迁移管内间隔分布若干金属环并施加正的高压，两个金属环间的电压差为150-200V，迁移管上的电场强度为215-285V/cm。采用非放射性的真空紫外灯为电离源，真空紫外灯产生10.7eV的光子，产生的光子和加入的试剂分子甲苯发生单光子电离形成失去一个电子的甲苯正离子；和丙酮分子首先发生单光子电离失去一个电子形成丙酮的正离子，形成的丙酮正离子继续和丙酮分子发生反应形成两个丙酮分子的质子化离子。
如附图3所示，离子迁移谱管由试剂分子发生器2、真空紫外光电离源4、反应区5、离子门6、迁移区7、法拉第盘8、信号放大器9、载气入口11、漂气入口12、总出气口13等组成。离子迁移管包括前端的反应区5和末端的迁移区7，反应区5与迁移区7之间设有离子门6，在反应区5样品分子与反应试剂离子通过特定的分子离子反应形成产物离子，产物离子经由脉冲开启的离子门进入迁移区7，经过迁移区7依次到达法拉第盘8。载气入口11靠近真空紫外灯的反应区一端，负责载带样品分子和试剂分子进入离子迁移管；靠近法拉第盘8的迁移区一端设有漂气入口12，于漂气入口12和载气入口11之间的靠近迁移区的反应区另一端设有总出气口13。
具体方法：
(1)将一定量的生物胺溶于溶解溶剂制成生物胺样品并滴加于采样布，待溶解溶剂完全挥发后进行进样，或采用擦拭的方法进行采样；
(2)将载有生物胺样品的采样布插入热解析进样装置3中加热，不同的生物胺根据热解析特性的不同依次解析，解析出的生物胺气体随载气(载气通过载气进气口1进入)再通过离子迁移管的载气入口11进入离子迁移管的反应区，在反应区生物胺样品分子与试剂分子反应后，分别形成相应的特征产物离子，所述特征产物离子在离子门6的脉冲作用下进入迁移区7，在迁移区7电场和漂气作用下进行分离，不同的所述特征产物离子依次到达法拉第盘8被检测，形成不同的产物离子峰而实现生物胺的检测。
所述溶解溶剂包括甲醇、乙醇等溶解生物胺的溶剂。
进行载气的同时将样品分子和试剂分子载带进入离子迁移管的反应区，载气流速为100-400mL/min。反应区内样品分子和试剂分子、载气气流方向一致，与迁移区气流方向相反，离子迁移管内的所有气体由总出气口13离开离子迁移管。
漂气由离子迁移管内靠近法拉第盘的迁移区末端进入到离子迁移管内，漂气流速设置为200-500mL/min。
所用载气和漂气均为净化除湿后的空气，质量流量计与载气入口11和漂气入口12相连，控制载气和漂气的流速。
所采用的试剂分子为高光电离效率的单芳香化合物(甲苯、二甲苯)或挥发性酮类物质(丙酮、2-丁酮)中的一种。
样品分子、试剂分子、载气及漂气用的气体均为依次经活性炭、硅胶、分子筛过滤过的压缩空气。
离子迁移谱的工作条件为：两个金属环间的电压差为150-200V，迁移管上的电场强度为215-285V/cm，解析温度80-130℃，迁移管温度90-120℃。
实施例1
正离子模式下，以甲苯作为试剂分子，热解析温度为120℃，迁移管温度为100℃，载气流速为200mL/min，漂气流速为300mL/min，两个金属环间的电压差为178V，迁移管上的电场分布为250V/cm，分别得到约化迁移率不同的腐胺、尸胺、精胺、亚精胺、苯乙胺和组胺的离子迁移谱图，如图1所示，从图中可以看出甲苯主要形成约化迁移率为2.07cm2V-1s-1的反应试剂离子，该反应试剂离子和7种生物胺反应后，分别形成相应的特征产物离子。其中，腐胺形成约化迁移率为1.94cm2V-1s-1的产物离子；尸胺形成约化迁移率1.82cm2V-1s-1的主要产物离子，还会形成少量的其他产物离子；精胺主要形成约化迁移率为1.38cm2V-1s-1的产物离子；亚精胺主要形成约化迁移率为1.63cm2V-1s-1的产物离子的产物离子，还形成两个约化迁移率小于1.63cm2V-1s-1的产物离子；苯乙胺主要形成约化迁移率为1.29cm2V-1s-1的产物离子，同时形成两个约化迁移率小于1.29cm2V-1s-1的产物离子；色胺与组胺分别形成约化迁移率1.29cm2V-1s-1和1.84cm2V-1s-1的产物离子。甲苯形成的反应离子能够和7种生物胺的产物离子实现较好的分离，但对尸胺、色胺与组胺的响应灵敏度不高。
实施例2
正离子模式下，以丙酮作为试剂分子，热解析温度为120℃，迁移管温度为120℃，载气流速为200mL/min，漂气流速为300mL/min，两个金属环间的电压差为178V，迁移管上的电场分布为250V/cm，分别得到约化迁移率不同的腐胺、尸胺、精胺、亚精胺、苯乙胺和组胺的离子迁移谱图，如图2所示，从图中可以看出丙酮主要形成约化迁移率为1.84cm2V-1s-1的反应试剂离子，该反应试剂离子和7种生物胺反应后，分别形成相应的特征产物离子。其中，腐胺形成约化迁移率为1.94cm2V-1s-1和1.71cm2V-1s-1两种产物离子；尸胺形成约化迁移率1.82cm2V-1s-1和1.64cm2V-1s-1两种产物离子；精胺主要形成约化迁移率为1.38cm2V-1s-1的产物离子；亚精胺主要形成约化迁移率为1.63cm2V-1s-1的产物离子，还形成两个约化迁移率小于1.40cm2V-1s-1的产物离子；苯乙胺主要形成约化迁移率为1.29cm2V-1s-1的产物离子，同时形成约化迁移率小于1.29cm2V-1s-1的产物离子；色胺与组胺分别形成约化迁移率1.14cm2V- 1s-1和1.30cm2V-1s-1的产物离子。和甲苯相比，组胺的检测灵敏度明显增强，但苯乙胺的检测灵敏度减弱。另外，腐胺、尸胺、色胺和组胺均形成和甲苯作试剂分子时完全不同产物离子，丙酮形成的反应离子和尸胺形成约化迁移率1.82cm2V-1s-1分离度较差。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。