Введение: Состав летучих органических соединений (ЛОС) в сельскохозяйственных продуктах несёт в себе информацию об их качестве. Стандартный подход к анализу летучих органических соединений предполагает применение пробоподготовки и достаточно ресурсо- и времязатратных методов хроматографического разделения смеси. Разработанные в последнее время методы масс-спектрометрии с прямым вводом пробы позволяют существенно ускорить и упростить анализ. Один из таких методов предложен авторами данной работы и получил название APLPI (Atmospheric Pressure Laser Plasma ionization). Основным отличием рассматриваемого метода анализа является способ ионизации аналитов, происходящей при атмосферном давлении под действием УФ излучения лазерно-индуцированной плазмы. Преимущество метода состоит в том, что эффективность формирования ионов ЛОС превосходит таковую в распространённых подходах более, чем на полтора порядка по ряду соединений и слабо зависит от природы анализируемого соединения.
Цель: Изучить возможность применения нового метода масс-спектрометрического анализа с прямым вводом пробы APLPI для определения концентрации спиртов и кетонов в растительных маслах без использования пробоподготовки, экстракции целевых соединений и хроматографического разделения.
Материалы и методы: В качестве объекта исследования использовались образцы растительных масел (оливкового, льняного, подсолнечного), приобретенные в локальных супермаркетах. Все образцы находились в пределах срока годности на протяжении всего эксперимента. Масс-спектры летучих органических соединений, выделяемых пробами масла, регистрировались времяпролетным масс-спектрометром рефлектроном с ортогональным вводом. Для ионизации органических соединений использовалась лазерная плазма, создаваемая излучением импульсного Nd:YAG лазера с длиной волны излучения 1,06 мкм и длительностью импульса 0,5 нс. Для подачи летучих соединений виала с пробой масла продувалась потоком аргона.
Результаты: Впервые с использованием масс-спектрометра с прямым вводом пробы и ионизацией летучих органических соединений излучением лазерной плазмы реализован метод определения концентрации спиртов и ацетона в пробах растительного масла диапазоне 0,4 нг/мл – 20 мкг/мл. Относительное стандартное отклонение трех параллельных опытов при этом не превышало 5%. Измерения проведены для проб масла без пробоподготовки и хроматографического разделения при времени анализа одной пробы 200 с. Зарегистрирован сложный масс-спектр летучих соединений, характерный для каждого типа масла.
Выводы: Масс-спектрометрия APLPI с прямым вводом пробы, ориентированная на анализ ЛОС, позволяет избежать стадий концентрирования и хроматографического разделения смеси и сократить время анализа при высокой чувствительности анализа. Метод может быть использован для массовых измерений образцов с высокой производительностью. Полученные сложные масс-спектры ЛОС растительных масел могут быть использованы для определения источников происхождения масла и выявления возможных фальсификаций.
Introduction: The composition of volatile organic compounds (VOCs) in agricultural products provides information about their quality. The standard approach to VOC analysis involves sample preparation and resource- and time-intensive chromatographic separation methods. Recently developed direct sample introduction mass spectrometry methods significantly accelerate and simplify analysis. One such method, proposed by the authors and named APLPI (Atmospheric Pressure Laser Plasma Ionization), stands out. The key feature of this analytical method is the analyte ionization occurring at atmospheric pressure under UV radiation from laser-induced plasma. The method's advantage lies in ion formation efficiency for VOCs exceeding that of common approaches by over an order of a half magnitude for certain compounds, with minimal dependence on the analyte's nature.
Purpose: To investigate the feasibility of using the novel direct sample introduction mass spectrometric analysis method APLPI for determining alcohol and ketone concentrations in vegetable oils without sample preparation, target compound extraction, or chromatographic separation.
Materials and Methods: Vegetable oil samples (olive, linseed, sunflower) purchased from local supermarkets served as research objects. All samples remained within their shelf life throughout the experiment. Mass spectra of VOCs released from oil samples were recorded using a reflectron time-of-flight mass spectrometer with orthogonal injection. Laser plasma generated by a pulsed Nd:YAG laser (wavelength 1.06 μm, pulse duration 0.5 ns) ionized the organic compounds. Volatile compounds from the oil sample vial were delivered via argon gas flow.
Results: For the first time, a method was implemented using a direct sample introduction mass spectrometer with laser plasma radiation ionization of VOCs to determine alcohol and acetone concentrations in vegetable oil samples across the 0.4 ng/mL – 20 μg/mL range. The relative standard deviation of three parallel experiments did not exceed 5%. Measurements were performed on unprepared oil samples without chromatographic separation, with each analysis taking 200 seconds. Complex mass spectra characteristic of each oil type were recorded.
Conclusion: APLPI mass spectrometry with direct sample introduction, tailored for VOC analysis, eliminates concentration and chromatographic separation steps while reducing analysis time and maintaining high sensitivity. The method suits high-throughput sample measurements. The obtained complex VOC mass spectra of vegetable oils can identify oil origins and detect potential adulterations.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.