藻类生物质作为下一代碳中性、低碳社会的关键资源之一，可用于制备生物燃料与化学品。与化石资源不同，藻基生物油含有大量含氮化合物，这些化合物在下游精炼过程中会导致催化剂中毒，因此必须准确测定其含量并优化处理工艺。然而，在复杂基质中高选择性、高灵敏地检测含氮化合物，一直是传统技术的难点。
ELEM‑SPOT有机物形态分析仪将气相色谱-质谱（GC-MS）与燃烧催化反应器 EL-30 相结合，融合道达尔能源、欧洲高校创新技术，岛津在此基础上开发的分析系统，实现了复杂样品中N、O化合物高选择性、高灵敏度分析。
ELEM-SPOT有机物形态分析仪
高选择+高灵敏：复杂油样基质，精准“看见”混在海量烃类里的含氮化合物；
等摩尔响应：单一标样完成多组分定量，告别多标品配制的繁琐；
定性定量一体化：同一台仪器切换模式，既做元素选择性定量，又做传统GC‑MS谱库检索定性；
一机N/O两用：气体阀切换，硬件不变，同时支持含氮、含氧化合物分析；
保护反应器：溶剂时间段直连模式，避免高浓度溶剂损伤燃烧炉，提升稳定性。
|
GC 气相色谱 |
|
进样口温度：250 ℃ |
|
进样模式：不分流进样 |
|
进样量：1 μL |
|
载气：氦气 |
|
流量模式：恒流，1.5 mL/min |
|
柱温箱：40 ℃（保持3 min） 以2 ℃/min升温至250 ℃（保持20 min） |
|
Comb 燃烧单元 |
|
传输线温度：250 ℃ |
|
燃烧炉温度：1050 ℃ |
|
补偿气流量：氦气，0.6 mL/min |
|
吹扫气流量：氦气，0.6 mL/min |
|
燃烧气流量：0.4 mL/min |
|
模式切换时间：13.5 min |
|
MS 质谱 |
|
传输线温度：250 ℃ |
|
离子源温度：200 ℃ |
|
采集模式：SIM（m/z 28，30，44） |
|
事件时间：0.3 秒 |
|
电压：0.94 kV |
|
检测器启动时间：14 min |
以藻类生物油作为实际样品进行分析。使用己烷将样品稀释至1:300，并加入已知浓度的N,N-二乙基苯胺作为标准物质。ELEM-SPOT具有等摩尔响应特性，即响应与进入检测器的原子数量成线性比例。因此，无需针对每种化合物分别制备校准曲线，可使用已知浓度标准物质计算其他峰的N浓度。
下图显示了Comb模式下获得的m/z30和m/z44提取离子色谱图。m/z30信号对应NO，表示N浓度，可实现N-化合物检测。相比之下，m/z44信号对应CO2，m/z44色谱图表明该样品为复杂的多组分混合物，基质干扰严重，使用常规检测器难以检测N-化合物。通过在ELEM-SPOT Comb模式下监测m/z30，可选择性检测N-化合物。
藻类生物油分析色谱图
采用ELEM-SPOT分析系统使用已知浓度标准物质计算得到N的定量值为11,140 ppm。采用化学发光法测定同一样品的总N浓度为11,000 ppm，表明两者结果具有良好的一致性。此外，ELEM-SPOT不仅可计算总N浓度，还可计算各色谱峰对应的N浓度。在MS模式下对同一样品进行了测量，并尝试通过谱库检索对N-化合物进行定性鉴别。在Comb模式下判定为N-化合物的峰中，共有16种组分被鉴定出来，如下表所示。
已鉴定的N-化合物列表（MS模式）及
计算得到的N浓度（Comb模式）
|
峰 |
组分名称 |
ppmN |
|
1 |
4,6-二甲基嘧啶、5-甲基-2-氨基吡啶等 |
- |
|
2 |
苯胺 |
49 |
|
3 |
2,6-二乙基吡嗪等 |
- |
|
4 |
N-乙基丁二酰亚胺、2-异丁基-3-甲基吡嗪等 |
- |
|
5 |
3,5-二乙基-2-甲基吡嗪 |
34 |
|
6 |
2,5-二甲基-3-丙基吡嗪 |
61 |
|
7 |
5H-2,5-二甲基-6,7-二氢环戊并吡嗪 |
164 |
|
8 |
3-乙基-4-甲基-1H-吡咯-2,5-二酮 |
53 |
|
9 |
2-丁基-3-甲基吡嗪 |
52 |
|
10 |
2-甲基-3-丙基吡嗪 |
57 |
|
11 |
3-甲基喹啉 |
90 |
|
12 |
5-甲基吲哚 |
86 |
|
13 |
1-(2'-苯乙基l)-吡咯 |
64 |
|
14 |
5,6,7-三甲基-1H-吲哚 |
16 |
