CN101482547A - 一种烟用香精香料热脱附-气相色谱-质谱指纹图谱分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种烟用香精香料的热脱附－气相色谱－质谱指纹图谱分析方法，在烟用香精香料样品预处理过程中使用了热脱附技术，再用气相色谱－质谱联用仪分析，建立样品的数字化指纹图谱，最后通过夹角余弦和欧式距离法判断样品与标准样品的相似度。使用热脱附技术不仅大大简化了预处理操作过程，保证了实验结果的可靠性和稳定性，而且热脱附技术仅仅将挥发性的成分导入气相色谱，克服了现有技术中将香精香料中所有能够被提取溶剂溶解的成分全部导入气相色谱的缺陷，降低了对仪器的污染，延长了仪器和色谱柱的使用寿命。本发明为香精香料质量控制提供了一种可靠、稳定、快速、全新的方法。
Description
技术领域
本发明属于烟用香精香料领域，涉及一种烟用香精香料热脱附-气相色谱-质谱指纹图谱分析方法，该方法采用热脱附技术和气相色谱-质谱技术相结合，并利用色谱指纹图谱处理数据，表征出烟用香精香料的组成特征，从而实现对烟用香精香料的质量控制。
背景技术
在卷烟的生产过程中，为了提高卷烟的燃吸品质，需要使用各种烟用香精。烟用香精是由多种香料和适量溶剂调和制成的混合物，受原料产地、加工工艺等多种因素影响，产品质量存在一定的波动性。因此，烟用香精质量的稳定性倍受香精生产企业和卷烟企业的普遍关注。目前大多数卷烟生产企业主要通过香精的酸度、溶混度、折光指数、以及旋光度等指标和感官来评价其质量，但由于这些指标诸多因素影响，不能完全反映香精的本质，故很难通过这些指标准确地了解香精质量的变化。绝大部分烟用香精香料的组成都非常复杂，因此针对其中某几种化学成分进行定量分析显然是难以达到有效监控烟用香精香料品质的目的。色谱指纹图谱是一种从整体上研究复杂物质体系的技术，具有指纹特征分析、宏观推断分析等特点，适合于考察复杂成分重要内在质量的均一性和稳定性，已经在烟用香精香料质量控制方面的有了一些应用。对于大部分烟用香精香料，其挥发性和半挥发性香气成分往往占主要部分，因此目前建立烟用香精的指纹图谱分析方法主要是通过气相色谱法和气相色谱-质谱联用法。但是这些分析方法也出现了一些不足之处，因为烟用香精香料同样也存在较多的难挥发成分，如直接将这些成分注入气相色谱仪会对仪器造成较大的污染，而如要去除这些物质可能又要引入萃取、同时蒸馏萃取、固相微萃取等预处理手段，这些预处理手段不仅会使分析处理过程复杂，降低工作效率，更极有可能会造成香精中部分成分的损失，从而使分析结果失真。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而专门提供的一种可以直接、全面、准确和便捷反映出香精香料产品之内在质量的烟用香精香料热脱附-气相色谱-质谱指纹图谱分析方法，进而有效监控烟用香精香料的品质。
本发明的主要特点是采用了热脱附技术和气相色谱-质谱技术相结合来获取香精香料的色谱图，并利用指纹图谱结合统计学分析方法处理所得到的数据，进一步表征出烟用香精香料的组成特征，从而实现对烟用香精香料的质量整体予以监控。
本发明的目的是通过以下方式实现的。
一种烟用香精香料的热脱附-气相色谱-质谱指纹图谱分析方法，是将经过预处理的香精香料样品注入气相色谱-质谱联用仪，建立样品的数字化指纹图谱，再利用指纹图谱结合统计学分析即可。所述的经过预处理的香精香料样品通过热脱附处理后再注入气相色谱-质谱联用仪，所述的热脱附处理过程为：吸取5μl预处理的香精香料样品溶液注射于玻璃棉上，热脱附操作条件为：样品脱附管温度为200～260℃，冷阱捕集温度为-10℃～-30℃，热脱附温度为240℃～300℃，传输线温度为200℃～280℃，脱附时间为1～3min，进口分流流速为10～30ml/min，出口分流流速为10～30ml/min。
所述的香精香料样品的预处理过程为：精密量取待测香精香料样品1～2g，加入5～10.0mg/ml的内标溶液10～50μl，振荡均匀制成。
所述的内标溶液为乙酸苯乙酯溶液或丙酸苯乙酯溶液。
气相色谱-质谱联用仪操作条件为：色谱柱：HP-5MS或HP-5气相色谱柱，进样口温度：200～280℃，离子源温度：230℃，分流比：50：1～10：1，流速为1ml/min，质谱扫描范围为33～400amu，进样量为1μl，程序升温为：50℃保持2分钟，然后以4℃/min升温至150℃，再以8℃/min升温至260℃，保持6分钟。
所述的HP-5MS或HP-5气相色谱柱的规格均为30m*0.25mm*0.25μm。
所述烟用香精香料包括烟用香精、料液或酊剂。
本发明的具体技术方案如下：
(1)样品的预处理：精密量取待测香精香料样品1～2g，加入5～10.0mg/ml的内标(纯度大于98％)溶液10～50μl，振荡均匀制成待测香精香料样品溶液。
(2)热脱附装样：将热脱附管内放入适量玻璃棉，将待测香精香料样品注入热脱附管内的玻璃棉上。
(3)热脱附操作条件：样品脱附管温度为200～260℃，冷阱捕集温度为-10℃～-30℃，热脱附温度为240℃～300℃，传输线温度为200℃～280℃，脱附时间为1～3min，进口分流流速为10～30ml/min，出口分流流速为10～30ml/min。
(4)气相色谱-质谱分析条件为：
色谱柱：HP-5MS或HP-5气相色谱柱(30m*0.25mm*0.25μm)，进样口温度：200～280℃，离子源温度：230℃，分流比：50：1～10：1，流速为1ml/min，质谱扫描范围为33～400amu，进样量为1μl，程序升温为：50℃保持2分钟，然后以4℃/min升温至150℃，再以8℃/min升温至260℃，保持6分钟。
(5)指纹图谱的建立
以内标乙酸苯乙酯的色谱峰为参照峰，按照式(1)和式(2)求出香精样品所有色谱峰的相对保留值(α)和相对峰面积(Sr)，并按α值的大小列表，且每个α值与每个样品该组分的Sr值对应，就组成了香精香料样品的数字化色谱指纹图谱。
α＝tri/trs (1)
Sr＝Si/SIS (2)
式中：α为相对保留值；tri为待测峰的保留时间：trs为内标峰的保留时间；Sr为相对峰面积；Si为待测峰的面积；SIS为内标峰的面积。
(6)分析比较
通过所获得的烟用香精香料热脱附-气相色谱-质谱指纹谱图，其中包含了样品色谱峰的含量、保留时间等详细信息，能表征出烟用香精香料的组成特征，根据样品特征组分的含量，运用夹角余弦(式3)和欧式距离(式4)等统计学分析方法比较待测香精香料样品与标准香精香料样品之间的相似度，根据相似度的高低程度来判断样品质量的稳定性，对于与标准样品无明显差异的样品认为其质量合格。
式中：Xi为待测样品第i个色谱峰含量，Yi为标准样品第i个色谱峰含量
式中：Xik为第i号样品的第k个峰的Sr，Xrk为各个批次样品第k个峰Sr的均值。
本发明的方法适用于不同浓度的香精香料(包含烟用香精、料液或酊剂)。
本发明的主要特点是采用热脱附技术与气相色谱-质谱以及指纹图谱分析技术相结合，表征了烟用香精香料的组成特征，进而对烟用香精香料的质量整体予以控制。样品富集进样过程为热脱附-冷阱吸收-热解吸导入气相色谱过程。使用的分析仪器为气相色谱-质谱联用仪。
烟用香精香料存在较多的难挥发成分，如直接将这些成分注入气相色谱仪会对仪器造成较大的污染，而如要去除这些物质可能又要引入萃取、同时蒸馏萃取、固相微萃取等预处理手段，这些预处理手段不仅会使分析处理过程复杂，降低工作效率，更极有可能会造成香精中部分成分的损失，从而使分析结果失真。而本发明的突出优点是在香精香料样品预处理过程中使用热脱附技术，不仅大大简化了预处理操作过程，保证了实验结果的可靠性和稳定性，而且热脱附技术仅仅将挥发性的成分导入气相色谱，避免了现有技术中将香精香料中所有能够被提取溶剂溶解的成分全部导入气相色谱，降低了对仪器的污染，延长了仪器和色谱柱的使用寿命。本发明的方法为香精香料质量控制提供了一种可靠、稳定、快速、全新的方法，适应了企业质量控制过程中及时性和准确性的要求，可使烟用香精香料的质量控制方法更为便捷和科学。
附图说明
图1为标准样品的GC-MS总离子流图；
图2为测试样品的GC-MS总离子流图。
具体实施方式
实施例1
下面结合具体实施实例对本发明作进一步的阐述，但不限制本发明。
选取同一品种不同批次的烟用香精样品1#，2#，3#，4#，5#以及该品种香精的标准样品，为控制其质量进行如下步骤分析：
1.材料
1.1 仪器
安捷伦7890-5975C气相色谱-质谱联用仪，HP-5MS或HP-5气相色谱(30m*0.25mm*0.25μm)，帕金埃尔默TurboMatrix 350型热脱附仪，样品管。
1.2 试剂和样品
乙酸苯乙酯(标准对照品)，同一品种不同批次的烟用香精样品1#，2#，3#，4#，5#及该香精的标准样品(由长沙卷烟厂提供)。
2.方法
2.1 样品预处理
精密量取待测香精2g，加入内标乙酸苯乙酯溶液(10.0mg/ml)50μl，振荡均匀，制成待测香精样品溶液，备用。取底端带有滤网的不锈钢热脱附样品管(不锈钢网上装填了玻璃棉)，用微量注射器准确吸取5μl待测样品溶液注射于玻璃棉上，置于热脱附样品盘上，准备进样。
2.2 热脱附操作条件
样品脱附管温度：240℃，冷阱捕集温度：-30℃，冷阱热脱附温度：280℃，传输线温度：200℃，脱附时间：2min，进口分流流速：30ml/min，出口分流流速：30ml/min。
2.3 气相色谱-质谱操作条件
进样口温度：250℃，离子源温度：230℃，分流比：10：1，流速为1ml/min，质谱扫描范围为33～400amu，进样量为1μl，程序升温为：50℃保持2分钟，然后以4℃/min升温至150℃，再以8℃/min升温至260℃，保持6分钟。
2.4 精密度和重复性
选取同一批次样品按照上述实验条件在一日内连续进样分析5次，各个色谱峰相对峰面积和相对保留时间的平均相对标准偏差(RSD)分别为0.70％和0.31％。
选取同一批次样品按上述实验条件在5日内连续进样分析5次，每天一次，各个色谱峰相对峰面积和相对保留时间的平均相对标准偏差(RSD)分别为1.06％和0.59％。此结果表明方法具有较高的精密度和重现性。
3.指纹图谱的建立和结果分析
利用气相色谱-质谱工作站软件分析记录香精样品和标准样品的气相色谱-质谱图，并以内标乙酸苯乙酯的色谱峰为参照峰，分别求出5批次香精样品和标准样品中所有色谱峰的相对保留值(α)和相对峰面积(Sr)，并按α值的大小列表，且每个α值与每个样品该组分的Sr值对应(见表1)，就组成了该香精样品的数字化色谱指纹图谱。
表1 不同批次香精色谱指纹图谱中色谱峰的a和Sr值
-未检出峰。
测试样品若质量稳定，其主要色谱峰的含量应与标准样品接近，其指纹谱图与标准样品也应相似。按化学计量学的方法，经夹角余弦和欧氏距离统计学方法计1#，2#，3#，4#，5#与标准样品相似度，夹角余弦计算结果显示样品的相似度均大于0.97，表明5个测试样品质量稳定，质量合格。同时，5个批次香精样品的欧氏距离变化范围在0.08-0.17之间(表1)，该值可作为考察日后进厂的该香精质量情况的另一重要指标。
Claims (6)
1、一种烟用香精香料的热脱附-气相色谱-质谱指纹图谱分析方法，是将经过预处理的香精香料样品注入气相色谱-质谱联用仪，建立样品的数字化指纹图谱，再利用指纹图谱结合统计学分析即可，其特征在于，所述的经过预处理的香精香料样品通过热脱附处理后再注入气相色谱-质谱联用仪，所述的热脱附处理过程为：吸取5μl预处理的香精香料样品溶液注射于玻璃棉上，热脱附操作条件为：样品脱附管温度为200～260℃，冷阱捕集温度为-10℃～-30℃，热脱附温度为240℃～300℃，传输线温度为200℃～280℃，脱附时间为1～3min，进口分流流速为10～30ml/min，出口分流流速为10～30ml/min。
2、根据权利要求1所述的烟用香精香料的热脱附-气相色谱-质谱指纹图谱分析方法，其特征在于，所述的香精香料样品的预处理过程为：精密量取待测香精香料样品1～2g，加入5～10.0mg/ml的内标溶液10～50μl，振荡均匀制成。
3、根据权利要求2所述的烟用香精香料的热脱附-气相色谱-质谱指纹图谱分析方法，其特征在于，所述的内标溶液为乙酸苯乙酯溶液或丙酸苯乙酯溶液。
4、根据权利要求1所述的烟用香精香料的热脱附-气相色谱-质谱指纹图谱分析方法，其特征在于，气相色谱-质谱联用仪操作条件为：色谱柱：HP-5MS或HP-5气相色谱柱，进样口温度为200～280℃，离子源温度为230℃，分流比为50：1～10：1，流速为1ml/min，质谱扫描范围为33～400amu，进样量为1μl，程序升温为：50℃保持2分钟，然后以4℃/min升温至150℃，再以8℃/min升温至260℃，保持6分钟。
5、根据权利要求4所述的烟用香精香料的热脱附-气相色谱-质谱指纹图谱分析方法，其特征在于，所述的HP-5MS或HP-5气相色谱柱的规格均为30m*0.25mm*0.25μm。
6、根据权利要求1或2所述的烟用香精香料的热脱附-气相色谱-质谱指纹图谱分析方法，其特征在于：所述烟用香精香料包括烟用香精、料液或酊剂。
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