专利名称：挥发性烃、纤维材料降解/老化的标记物和病理标记物的图谱的制作方法
技术领域：
本发明涉及含有2至对个碳原子(C2-C24)的烃，即所谓的挥发性有机化合物 (VOCs)的图谱(显著组)的鉴定和表征；烃图谱的化学组成是纤维材料老化的标记物，其 使得可以鉴定和表征基于文化遗产物质的纤维素的保藏或降解状态；生物学样品的挥发性 烃图谱的化学组成是存在脂质过氧化的标记物。本发明提供图谱及其化学组成，挥发性烃， 纤维质聚合物的化学降解或者由于病理状态引起的脂质过氧化的标记物的鉴定和表征。由于取样/收集过程受限，对属于文化遗产的古迹的分析常常难于进行。古迹的 历史价值及其完整性通常超过为了化学分析对物品进行破坏性取样所获得的科学知识。在 分析纸和其它纤维质物质时，有重要意义的参数实际上是PH。降解过程取决于下述情况 在酸性环境中，纤维素通过酸催化水解降解；而在适度碱性的环境中，它通过自氧化降解。 后者过程要缓慢很多，对于1850之前生产的适度碱性纸所估计的平均降解时间是数千年。 1850至1990期间生产的酸性纸预期不会存在超过又一世纪，这意味着属于该段时期的文 献会完全遗失。灾难性的问题是据估计西方图书馆中所藏文献有超过70%是酸性的[1]。
现有技术开发可用于文化遗产的非破坏性分析方法最近集中于挥发性有机化合物(VOC) 的分析技术。挥发物的意义和有机挥发性化合物是优异的信息来源的事实自HPLC和IEC 技术在1982[2]的使用就成为已知。固相微萃取(SPME) [3-5]取样技术的出现使得能够分 析自文化遗产基体释放出的挥发性化合物。通过将SPME与气相色谱-质谱联用法(GC-MS) 组合，已对文化遗产基体包括纤维质物质[6，7]进行了有关分析。然而，其靶标化合物是糠 醛和乙酸W，7]，羧酸，醛，酮，苯及其衍生物，萘及其衍生物，和某些烃[8，9，10]。本发明提供出人意料的创新鉴定纤维质物品中的挥发性烃的图谱，确定烃图谱、 年代测定和/或物品的降解/保藏状态之间的关系，这是迄今首创。又一出人意料的创新 是用固相微萃取与气相色谱和质谱(SPME-GC-MS)的偶联经过保持文物古籍亦即书籍、纺 织品和衣料绝对完整的非破坏性分析确立一组烃类作为降解和/或老化的标记物，而并非 迄今所确定的一种或两种有机化合物。还应注意图谱作为分析工具特别有用，其能够促进 生物学流体和呼出气体的鉴定和表征，使得可以鉴定作为由于病理状态引起的脂质过氧化 的标记物的挥发性烃的图谱。本发明在于新的、简单且快速的确定纤维质聚合物的化学降解的新标记物和图谱 的方法，这使得可以确立保藏文化遗产的适当条件。该方法具有自动化/机器化的可能，这使得可以进行文物古籍样品和生物学样品 的自动化分析从而鉴定纤维材料降解/老化的标记物或病理状态的标记物。发明详述本发明涉及挥发性有机化合物，VOCs，亦即含2至M个碳原子(C2-C24)的烃的图 谱，所用方法是固相微萃取(SPME)和高分辨率气相色谱-质谱联用法(GC-MS)。
在本发明的优选实施方式中，所述方法首先包括制备样品，通过将装入注射器/ 容器(Supelco)的固相微萃取(SPME)纤维与待分析物质接触收集挥发性化合物，将后者保 持在惰性、封闭的容器中以便收集和浓缩靶标化合物，也即挥发性烃(C2-C24)。纤维由聚二 甲基硅氧烷(PDMS，Supelco)或其衍生物构成，接触时间为0. 5_36小时。通过通过高分辨 率气相色谱-质谱联用法(GC-MQ进行分析。在使用之前，将纤维于沈0/2701调理5-60 分钟。首先调理纤维并进行袋空白测定；在各分析之前还进行纤维空白测定。实验部分设备和一般试剂所用烃的等级是可商购的最高纯度水平。用高分辨率气相色谱-质谱联用法 (HRGC-MS)使用配有分流-不分流注射器(split-splitless injector)的四极TRACE GC-MS装置(Firmigan)进行分离。注射器温度为230°C。不分流时间为2. 5分钟而分流 比率为1 30。毛细管柱是BP)(5(30mX0. 25πιπιΧ μπι film厚度)。用氦作载气，流速为 ImL/分。以完整扫描模式进行MS分析，扫描范围是30-460原子质量单位。采用扫描率为 3. 46次扫描/秒。离子化EI，70eV，离子源和接口温度分别为200°C和250°C。收集数据 并通过软件kalibur处理。柱温程序为在35°C保持10分钟，以3°C /分增加至150°C，以 IO0C /分增加至220°C，以5°C /分增加至最终温度240°C，然后保持恒定10分钟。
实施例实施例1 确定新近书籍中的挥发性烃的图谱新近书籍O003)的色谱分析-挥 发性烃的分离和鉴定。在样品收集过程期间，将书籍在拉链袋中保持分离。在书籍的书页之间引入纤 维并暴露在室温下0. 5-36小时。在进行分析之前收集纤维，然后用已经描述的条件进行 GC-MS分析。挥发性烃的图谱，所实现的分离的结果示于图1。实施例2:确定经降解的旧书中的烃的图谱经降解的旧书(1900)的色谱分 析-挥发性烃的分离和鉴定。如实施例1所述，将书籍在拉链袋中保持分离。在书籍的书页之间引入纤维并暴 露在室温下0. 5-36小时。在进行分析之前收集纤维，然后用前文描述的条件进行GC-MS分 析。作为所实现分离的结果，挥发性烃的图谱示于图2。实施例3:确定经降解的旧书中的烃的图谱经降解的旧书( 1930)的色谱分 析-挥发性烃的分离和鉴定。类似地，将书籍在拉链袋中保持分离。在书籍的书页之间引入纤维并暴露在室温 下0. 5-36小时。在进行分析之前收集纤维，然后用已经描述的条件进行GC-MS分析。作为所实现的分离的结果，图3显示经降解的旧书的挥发性烃的图谱。实施例4 确定古籍中的烃的图谱保藏古籍(1629)的色谱分析_挥发性烃的分 离和鉴定。在拉链袋分离的书籍的书页之间引入纤维并暴露在室温下0. 5-36小时。在进行 分析之前收集纤维，然后用已经描述的条件进行GC-MS分析。作为所实现的分离的结果，图4代表保藏古籍的挥发性烃的图谱。实施例5 确定标准物即具有C8至C24碳原子的烃的色谱图谱。将SPME纤维插入含有烃标准物的密封瓶中30秒，该密封瓶已在室温下平衡30分 钟。在进行分析之前收集纤维，然后用已经描述的条件进行GC-MS分析。图5代表具有C8 至C24碳原子的标准挥发性烃的图谱。
图1-新近书籍(2003)的挥发性烃的图谱;rt = 21. 01分钟=C10 ;rt = 25. 19分钟
Cn ο图2-经降解的旧书(1900)的挥发性烃的图谱;rt = 21. 05分钟=C10 ;rt = 25. 19
Cn ο图3-经降解的旧书( 1930)的挥发性烃的图谱；Cltl :rt = 20. 98 ；C11 :rt = 25. 15 ；C12 :rt = 29. 08 ；C13 :rt = 32. 78 ；C14 :rt = 36. 26 ；C15 :rt = 39. 54 ；C16 :rt = 42. 65 ； C17 :rt = 45. 57 ；C18 :rt = 48. 34 分钟。图4-保藏古籍(1629)的挥发性烃的图谱；C14 :rt = 36. 28 ；C15 :rt = 39. 56 ；C16 rt = 42. 66 ；C17 :rt = 45. 59 ；C18 :rt = 48. 36 ；C19 :rt = 50. 66 ；C20 :rt = 53. 17 分钟。图5-挥发性烃标准物的保留时间=C8 :rt = 12. 89 ;C9 :rt = 16. 53 ；C10 :rt = 20. 93 ；C11 :rt = 25. 11 ；C12 :rt = 29. 05 ；C13 :rt = 32. 75 ；C14 :rt = 36. 23 ；C15 :rt = 39. 51 ； C16 :rt = 42. 61 ；C17 :rt = 45. 54 ；C18 :rt = 48. 34 ；C19 :rt = 50. 96 ；C20 :rt = 53. 51 ；C21 :rt = 55. 92 ；C22 :rt = 58. 23 ；C23 :rt = 60. 44，和 C24 :rt = 62. 55 分钟。图1至4显示所获得的结果新近书籍、保持在较差保藏条件下的旧书和由于老化 发生"普通"降解的旧书的图谱，考虑其年代和时间间隔；它们显示所实现的分离和构成 不同图谱的挥发性烃的特征身份。图5显示用HS-SPME-GC-MS分析时，在分离某些烃标准物期间获得的保留时间。在各情况下，化合物的图谱特征性很强，其在化学上与分析目标的性质相吻合新 近书籍(图1)几乎不含挥发性烃，该结果与缺乏纤维材料的降解相吻合。古籍(1629)的 图谱(图4)显示，尽管由棉质纤维素而不是木质纤维素构成，该图谱含有一系列长链烃， C12-C2tl，其中图谱最大值牵涉C16-C17烃。由此确认存在老化"降解"，即由于时间进程引起 的纤维素降解。比较旧但是完全降解的书籍实际上由于水分和酸性环境的存在而成为碎片 (图2)，其图谱显示该图谱包括(；至。烃的存在，这意味着随降解增加图谱组成的碳链缩 短，这些化合物的强度揭示它们存在的相对量。图3显示的图谱指出由于老化存在长链烃， 并且由于纤维素的降解化合物含有c8-cn。用来自历史文化遗产的书籍作为实例，结果显示可容易辨别的挥发性烃的图谱 (简单视觉观察分析就足以辨别，甚至不需要应用定义图谱和标记物的统计学方法)，年代 测定和/或老化(由于正常时间进行)和/或由于不适当保藏条件的纤维材料过早降解的 标记物和特征物(尽管较为粗略)。采用呼出空气获得的相似结果，也即挥发性烃的特征图 谱，显示所述图谱可以充当存在由于病理状态引起的脂质过氧化的标记物。参考文献Barafiski, A. Konieczna-Molenda, A. , Lagan, J. Μ. , Proniewicz, L. Μ.,Restaurator 24,36(2003).Shafizadeh, F.，J. Anal. Appl. Pyrolysis 3，283 [1982) ·Pawliszyn, J. , Trends Anal. Chem. 14,113(1995).Prosen, H.，Zupancic -Kral j, L.，Trends Anal. Chem. 18,272(1999).Vas, G.，Vekey, K.，J. Mass Spectrom. 39，233 (2004)Godoi, A. F. L. , Van Vaeck, L. , Van Grieten, R. , J. Chromatogr. A1067, 331 (2005).Strlic' M. ， Cigic, I. K. ， Kolar, J. ， Bruin, G. ， Pihlar, B. ， Sensors 7, 3136(2007).Lattuati-Derieux, Α. , Bonnassies-Termes, S. , Lavedrine, B. , J. Chromatogr. A 1026,9(2004).Lattuati-Derieux, A. ,Bonnassies-Termes, S. ,Lavedrine,B. , J. Cult. Herit. 7, 123(2006).Wenz 1，T.，Lankmayr, Ε. P.，J. Chromatogr. A 897，269 (2000).
权利要求
1.含有2至对个碳原子(C2-Cm)的挥发性烃的图谱，其特征在于使用顶空式 (HS-SPME)或直接浸入式(DI-SPME) SPME方法，即DI/HS-SPME-GC-MS，所述方法采用聚二甲 基硅氧烷(PDMQ纤维和/或含PDMS的衍生纤维，和各种色谱柱，包括手性色谱分离柱。
2.根据权利要求1的挥发性烃(C2-C24)的图谱，其特征在于确定纤维材料的聚合化学 降解和生物过程中的脂质过氧化。
3.根据权利要求1和2的挥发性烃(C2-C24)的图谱，其特征在于分析文化遗产样品以 确定物品存在降解和物品的保藏条件，或分析生物学样品以确定存在病理状态/疾病，所 述分析以自动化/机器化/在线的方式进行。
4.根据权利要求1和2的挥发性烃(C2-C24)的图谱的用途，其特征在于检测文化遗产 的降解和来自书籍、纺织品和衣料的纤维材料的保藏条件。
5.根据权利要求1和3的挥发性烃(C2-C24)的图谱的用途，其特征在于通过在生物学 流体和呼出气体中对病理状态和/或肿瘤学疾病进行基本检测来确定人体代谢的变化。
6.根据权利要求1至3的分析方法，其特征在于通过分析书籍、纺织品和衣料中的烃的 图谱检测老化/聚合(纤维质)降解的标记物。
全文摘要
本发明涉及挥发性的有机化合物，VOCs，亦即含2至24个碳原子(C2-C24)的烃的图谱(显著组)，所用方法是固相微萃取(SPME)和高分辨率气相色谱-质谱联用法(GC-MS)。本发明提供纤维材料的图谱，文化遗产降解和/或老化的标记物的鉴定和表征，或生物学流体的图谱，病理标记物的鉴定和表征。本发明提供对烃、图谱的化学组成、纤维质聚合物化学降解的标记物或者由于病理状况引起的脂质过氧化的标记物的鉴定和表征。
文档编号G01N33/34GK102112870SQ200980124123
公开日2011年6月29日 申请日期2009年5月28日 优先权日2008年5月28日
发明者A·F·佛尔加多德鲁奇纳, E·M·门德斯萨尔道蒙泰罗盖斯帕尔 申请人:里斯本新大学