GC-MS 在藻類生物質研究之應用

全球暖化的意識不斷升高，以藻類生物質做為創新的再生能源，取代傳統石油資源，開始受到重視。藻類的單位面積生產效率高於玉米和甘蔗，其次，藻類培養過程中會消耗 CO2 及有機廢水，因此也可望帶來空氣及水純化方面的效益。除此之外，美國及歐洲已制訂提高航空燃油生質比的政策，預期將會推升航空業對生質替代燃料的需求。目前藻類生質燃料的生產成本，仍然高於原油，不過預計到 2020 年，日本藻類生質燃料的市場將成長至 8000 億日元的規模 (JETRO，2013)。鯊烯 (Squalene, C30H50) 是從藻類中萃取的一種油，這是相當於重油的碳氫化合物，必須經過修飾處理才能夠做為航空燃油。

本文舉例說明以 GC-MS 量測鯊烷氫化降解 (進行催化劑修飾後) 的產物。
鯊烷 (Squalane, C30H62) 是一種飽和烴，具有支鏈結構，是鯊烯氫化的產物 (圖 1)。如圖 2 所示，氫化降解產物來自催化劑切斷鯊烯分子中的 C-C 鍵。

鯊烯氫化降解產物的 TIC 層析圖 (圖 3)，可明顯看到催化劑產生的降解產物，除了主成分鯊烷 (C30) 的峰以外，還可觀察到碳氫化合物 C12 至 C29 的峰。C12、C18、C23、C28 峰 (紅圈處) 的強度小於其他峰，應可認定為難以在催化反應過程中產生，亦即表示鯊烷分子中的支鏈間中間位置，由於催化劑作用而選擇性切斷，結果產生留有支鏈結構的降解產物。

可依據使用化學電離 (CI) 計算的分子量，計算這些降解產物的碳數。此分析範例的詳細資訊，請參閱「應用新知」M270 期 「Analysis of Hydrocarbons Using PCI-GC-MS 」。感謝東北大學應用化學系烴化學、資源與環境實驗室 Tomishige 教授提供樣品。