CN101571520A - 用于烟用香精的气相色谱多标法定量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于烟用香精的气相色谱多标化定量分析方法，属于气相色谱分析的方法。按以下步骤进行：(1)按醇类、酸类、酯类、酮类的分类选用标准物，配制标准物溶液X－1；(2)分别稀释2倍、10倍、20倍、100倍，得到溶液X－2、X－3、X－4、X－5。(3)用偿试法预测定含量范围；(4)将醇类、酸类、酯类、酮类的标准物溶液工作液加入到同一样品中作为多个内标；(5)进行气相色谱分析，得到多个峰面积；(6)以多个内标的校正因子分别作为各类化合物的校正因子；(7)用各类化合物的校正因子求出待测烟用香精样品中各组分的含量。本方法提高了香精定性分析的准确性，具有内标法的优点，没有内标法的局限性。

Description

用于烟用香精的气相色谱多标法定量分析方法

技术领域

本发明属于一种对复杂样品进行气相色谱分析的方法，具体涉及一种对烟用香精进行气相色谱分析的多标化定量分析方法。

背景技术

烟用香精分析中，定量分析是十分重要的一个环节，因为致香功能与组分含量是密切相关的。同一组分在浓度未达到阈值时，没有致香作用；当浓度提高到一定值后，才具有特定的香味；当浓度进一步提高时，某些组分不仅可能失去原有的香味，甚至会变成一种难闻的恶臭。因此，定量的准确性不仅关系到对香精组成的认识是否准确，而且更重要的是关系到为自行调香所提供的参考值是否合理、准确。另外，由于香味本身就是多种致香组分在特定的相对含量时对嗅觉器官协同作用的结果，因此，在香精的定量分析中，不是要确保一个或几个组分定量准确，而是要尽可能保证全部组分的准确定量。这就是香精定量分析与一般复杂体系中个别组分的定量分析的不同之处，也是香精定量分析的难点之所在。

色谱的定量方法通常为单标法和内标法。这些方法中，内标法的定量结果相对比较准确，但需要有与待测物相同的标准样品用来测定校正因子。可是，对于香精这种十分复杂的样品而言，难以找到所有的标样。因此，现有技术中，在“待测组分的相对校正因子均等于1”的假设之上，建立了单标法，即在复杂体系中准确加入一定量的原样品中不存在的物质作为内标，并假定各组分的相对校正因子都为1，然后求出组分的含量。该方法可以避免由于部分组分未流出或未检出所造成的定量误差，解决无法找到全部所需的标准样品的难题。并且，由于该方法是以“假定各组分的相对校正因子都为1”为基础的，因此，这种方法得到、也只能得到近似的定量结果；而且内标物的选取将直接影响定量结果的准确性。因此，采用这种方法进行香精的定量分析可能造成显著的误差。

迄今为止，申请人所检索到的关于香精的色谱定量分析的文献和专利有：

《固相微萃取-气相色谱/质谱分析栀子花的头香成分》，刘百战，高芸，等，《色谱》2000，18，5，452-455。该文分别用固相微萃取和动态顶空法分离栀子鲜花的头香成分，用GC/MS技术分析鉴定，并用GC/MS总离子流色谱峰的峰面积进行归一化定量。

《苦杏仁挥发油化学成分的微波-同时蒸馏萃取GC-MS分析》，回瑞华，侯冬岩，等，《分析测试学报》，2003，22，1，55-57。该文报道了用微波照射-同时蒸馏萃取法提取苦杏仁挥发性物质，测得苦杏仁挥发油的含量为4.5％，利用GC-MS法分离确认出18种化学成分，用峰面积归一化法通过化学工作站数据处理系统得出各化学成分在挥发油中的相对含量。

《国内外部分白肋烟香味成分的对比分析》，刘百战，宗若雯，岳勇，等，中国烟草学报，2000，6，2，1-5。该文采用色质联用(GC/MS)技术和毛细管气相色谱(CGC)对10种国内白肋烟和9种进口白肋烟的香味成分进行了定性定量分析。

专利CN 1632568，《确定色谱重叠峰中单独峰的方法》，公开了一种确定色谱重叠峰中单独峰的方法，它属于色谱定量和色谱峰形分析的改进技术。该方法特征包括以下过程：拟合和迭代模拟计算，所述的拟合过程包括单独峰形状的确定，单独峰计算参数的确定及由塔板理论计算出第一次拟合得到的单独峰；所述的迭代模拟计算包括进行多次的重叠峰减去计算得到的单独峰的过程，直至计算得到的单独峰达到设定精度，认为计算得到的单独峰与真实单独峰重合，从而实现由重叠峰确定单独峰的全部过程。

现有的研究表明目前所使用的定量分析技术具有优点，然而，也存在严重的缺陷，并不能精确定量复杂化合物中各组成成分的含量。在烟用香精领域，也是这样的状况。从烟用香精的致香功能与组分含量之间的密切关系而言，提高香精定量分析结果的可靠性，发明准确定量香精中各组成成分的新的分析方法，已经是刻不容缓。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种用于烟用香精的气相色谱多标法定量分析方法，本方法对于组分复杂的香精样品而言，多标法是烟用香精定量分析的最佳方法，分析结果准确可靠。该定量分析方法的优化和确定提高了香精定性分析的准确性，为增强加香配方研究的科学性、提高调香工作的效率提供有力的支持。

本发明的用于烟用香精的气相色谱多标法定量分析方法按以下步骤进行：

(1)在进行分析之前，按醇类、酸类、酯类、酮类的分类，各选用一个气化条件下稳定的化合物作为各类物质的标准物，将此多个标准物分别配制标准物溶液储备液，称为溶液X-1；

(2)将上述标准物溶液储备液分别稀释2倍、10倍、20倍、100倍，得到标准物溶液工作液，依次编号为溶液X-2、X-3、X-4、X-5。

(3)用偿试法预测定待测样品中侍测成分的大致含量范围；

(4)按待测样品中待测成分的高低，将醇类、酸类、酯类、酮类的标准物溶液工作液X-2、或X-3、或X-4、或X-5加入到同一待测烟用香精样品中作为多个内标；

(5)对上述加有多个内标的待测烟用香精样品进行气相色谱分析，得到多个峰面积；

(6)根据气相色谱分析结果的峰面积，用相对校正因子计算公式分别计算并得到多个内标的校正因子，以多个内标的校正因子分别作为各类化合物的校正因子；

(7)参照普通内标法的计算方法，用各类化合物的校正因子求出待测烟用香精样品中各类化合物，即醇类、酸类、酯类、酮类组分的含量。

所述的溶液X-1～X-5中的X分别表示醇类、酸类、酯类、酮类。

选用的醇类化合物的标准物是正庚醇；酸类化合物的标准物是乙酸；酯类化合物的标准物是乙酸乙酯；酮类化合物的标准物是苯乙酮。

本发明的方法与现有技术的方法相比，有以下优点：

1、香精香料在烟草行业有着“四两拨千斤”的作用，加香配方研究更是重中之重。本发明首次使用多标法提高了香精定性分析的准确性，为增强加香配方研究的科学性、提高调香工作的效率提供有力的支持。

2、相对于内标法而言，多标法不需要与待测物相同的内标用来测定校正因子。它是按组分类别加入多个选定的标准物作为内标。本方法既具有内标法的优点，又没有内标法的局限性。

3、相对于单标法而言，多标法不是建立在假设“待测组分的相对校正因子均等于1”之上，它是分别计算出各个内标的校正因子分别作为各类组分的校正因子，然后求出各类组分的含量。使得测试结果更为准确。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式及有关技术问题作进一步详细的描述。香精是一种十分复杂的混合体系，由于其组分数量多、含量差别大和理化性质差异大，其定量分析一直是色谱分析的难点。目前，色谱的定量方法通常为单标法和内标法。然而，这些方法各有优劣，难以准确定量香精中的化学成分。

因此，本发明首次采用了多标法进行烟用香精的定量分析，即按醇类、酸类、酯类、酮类等类别，各自选用一个在气化条件下稳定的标准物，分别配制一定浓度的标准物储备液和工作液。将具有特定浓度的多个标准物作为内标加入到同一个待测烟用香精样品中，进行色谱分析。根据相对校正因子计算公式计算各个内标的校正因子，并以此分别作为各类化合物的校正因子，最后求出各组分的含量。

本申请人用本发明的方法与现有技术的单标法测定结果进行了对比试验，结果表明多标法的定量准确性最高，对于组分复杂的香精样品而言，多标法是最佳的定量方法，分析结果准确可靠。本定量分析方法的优化和确定提高了香精定性分析的准确性，为增强加香配方研究的科学性、提高调香工作的效率提供了有力的支持。

所述的对比试验是在下列条件下进行的，

主要仪器

HP-6890N气相色谱，配有FID检测器及自动进样器(安捷伦科技公司，美国)；气相色谱(HP6890plus型)/质谱(5973N型)联用仪，配有自动进样器(安捷伦科技公司，美国)。色谱柱系统：HP-5MS(50m×200μm×0.33μm 5％聚苯基二甲基硅氧烷)和HP-INNOWAX(30m×250μm×0.25μm交联聚乙二醇)色谱柱。质谱检测器的主要参数：接口温度280℃，EI离子源温度230℃；四极杆温度150℃；扫描范围30~550u；电子能量70eV；电子倍增器电压1725V。

气相色谱分析条件：载气N2，气化室温度300℃，FID温度300℃，空气流速450ml/min，H2流速40ml/min，尾吹气N2流速40ml/min。气相色谱-质谱仪分析条件：载气He，EI离子源温度230℃，电离能量70ev，四极杆温度150℃。

使用的化学试剂为市售的分析级试剂：乙醇、乙酸、乙酸乙酯、戊酸乙酯、苯乙酮、正庚醇、正辛醇、2-戊酮、癸醇、癸酸。

单标法是选择一种香精样品中不存在的物质作为内标，并假设待测组分的相对校正因子均等于“1”，然后参照普通内标法的计算方法求出组分的含量。然而，对于香精样品而言，由于其组分十分复杂，不仅包含了所有类别的化合物，而且同类物质中不同化合物的性质、结构差异较大，因此，单标法所建立的前提“假设各种组分的相对校正因子相同”必然是不合理的。

为了提高分析结果的准确性，同时考虑到无法获得全部组分的标样这个实际困难，本发明采用“多标法”进行定量分析，即按醇类、酸类、酯类、酮类等类别，各自选用一个在气化条件下稳定的标准物，分别配制一定浓度的溶液。将这些具有特定浓度的标准物作为内标加入待测烟用香精中，进行色谱分析。根据相对校正因子计算公式计算各个内标的校正因子，并以此分别作为各类化合物的校正因子，最后求出各组分的含量。下面将利用自行配制的待测试验混合物溶液，对比研究多标法与单标法的定量准确性。

溶液的配制：

(1)、多标法中标准物(内标)溶液的配制：选用乙酸、乙酸乙酯、苯乙酮、正庚醇分别作为酸类、酯类、酮类和醇类化合物的标准物，并分别配制这些标准物溶液。具体方法如下，准确称取0.0422g乙酸、0.0436g乙酸乙酯、0.0409g苯乙酮、0.0455g正庚醇，用70％乙醇定容至10ml容量瓶中，得到标准物溶液储备液，称为溶液X-1，即酸-1、酯-1、酮-1、醇-1(以下同，不再赘述)。将上述标准物溶液分别稀释2倍、10倍、20倍、100倍，得到标准物溶液工作液，依次编号为溶液X-2、X-3、X-4、X-5。不同浓度的标准物溶液用于方法论证时的线性回归分析。

(2)、单标法中内标物溶液的配制：本文选用正辛醇为内标，配制内标溶液。具体方法如下，准确称取0.0377g正辛醇，用70％乙醇定容至10ml容量瓶中，作为内标溶液备用。

(3)、待测试验混合物溶液的配制：按照表1所列，准确称取0.0386g 2-戊酮，0.0337g戊酸乙酯，0.0465g正癸醇和0.0454g癸酸各化合物纯样，用70％乙醇定容至10ml容量瓶中，得到待测试验混合物溶液。下表中是待测试验混合物溶液的组成。

表1、待测试验混合物溶液的组成

校正因子的测定：

(1)、色谱分析条件：分别取0.5ml溶液X-1-X-5各加入内标溶液0.5ml，摇匀。再取1μl用于色谱分析。程序升温条件：初温40℃，以15℃/min升至250℃，保留2min。分流比：60∶1，线速度：26cm/s，恒流。

(2)、测定方法：首先，采用上述色谱分析条件，依次分析溶液X-1-X-5。然后在同一色谱条件下分析香精，用各化合物的纯样，对所得谱图上的色谱峰定性。然后对各组分峰面积积分。最后，以乙酸、乙酸乙酯、苯乙酮、正庚醇分别作为酸类、酯类、酮类和醇类化合物的标准物，测定特定含量的标准物及内标物在色谱检测器上的响应值(峰面积)。

根据相对校正因子的计算公式有： ${f^{\′}}_i=\frac{f_i}{f_s}=\frac{m_i/A_i}{m_s/A_s}=\frac{m_i/m_s}{A_i/A_s},$

其中f′_i表示化合物i相对于内标物s的相对校正因子；f_i，f_s分别表示化合物i和内标物s的质量绝对校正因子；m_i，A_i分别表示化合物i的质量和在色谱检测器上的响应值；m_s，A_s分别表示标准物s的质量和在色谱检测器上的响应值(峰面积)。

由f_i的计算公式可知，m_i/m_s与A_i/A_s呈线性关系，直线的斜率即为相对校正因子。但在实际测定时，因为不同浓度时检测器的相对响应值在并非完全相同，因此m_i/m_s与A_i/A_s仅在一定浓度范围内呈线性，该线性范围就是f_i适用的样品浓度范围。

以A_i/A_s为横坐标，m_i/m_s为纵坐标，对各标准物物在不同浓度时的A_i/A_s值和m_i/m_s值作图，然后进行线性回归分析。回归系数的平方(R²)即置信度大于0.99的浓度范围，即为线性范围，也就是相对校正因子保持恒定的浓度范围；此时线性回归方程的斜率即为该化合物的相对校正因子，所得的结果见表2。

表2标准物的线性回归分析结果

从表2可以看出，保持线性的最高浓度一般在0.2-0.23％之间，而参照多种香精的单标定量的结果可以发现，除极个别组分外，绝大部分组分的含量都在线性范围以内。因此，我们认为在多标定量时，可以忽略组分含量变化对校正因子的影响。

多标法定量与单标法定量结果对比

采用测定校正因子时使用的同一色谱分析条件对待测溶液进行分析，然后分别应用多标法和单标法计算待测溶液中各组分的含量，并比较两种定量分析结果。

(1)多标定量：分别用乙酸、乙酸乙酯、苯乙酮和正庚醇的相对校正因子作为酸、酯、酮和醇等各类组分的相对校正因子，采用测定校正因子时使用的同一色谱条件，加入0.5ml内标溶液后，对混合溶液进行定量分析。组分百分含量的计算方法如下：

$p_i\%=\frac{w_i}{w_m}\×100\%=\frac{A_i{f}_i^{\′}{w}_s}{A_s{f}_s^{\′}{w}_m}\×100\%$

其中p_i％为组分i的百分含量；w_i、w_m、w_s分别为组分i的质量、样品质量和标准物质量；f′_i，f′_s分别表示化合物i和内标物s的质量校正因子；A_i、A_s分别为待测组分i的面积和内标物s的面积。

因为测定相对校正因子的标准物和内标物相同，所以有f′_s＝1。

因此， $p_i\%=\frac{w_i}{w_m}\×100\%=\frac{A_i{f}_i^{\′}{w}_s}{A_s{w}_m}\×100\%;$

由于存在四种标准物，所以在f′_i中，i＝1，2，3，4，分别为乙酸、乙酸乙酯、苯乙酮和正庚醇的相对校正因子。

(2)单标法定量：不考虑校正因子影响(或假定相对校正因子为1)，用正辛醇做内标对加标后的混合物溶液(溶液1)进行分析，然后对混合物中的各组分分别定量。组分百分含量的计算方法如下：

因为f′_s＝f′_i＝1，

所以 $p_i\%=\frac{w_i}{w_m}\×100\%=\frac{A_i{f}_i^{\′}{w}_s}{A_s{f_s^{\′}w}_m}\×100\%=\frac{A_i{f}_s}{w_m}\×100\%,$

其中f_s是内标正辛醇的绝对校正因子。

从两种定量方法的计算公式可以看出，多标法与单标法的主要差别就是，多标法考虑了不同类化合物校正因子的差异，对不同类组分采用不同的校正因子进行计算，即不同类化合物的相对校正因子不等于“1”；而单标法对不同类化合物都采用相同的校正因子，因此多标法的定量结果应该更为准确。分别采用两种方法对混合物溶液的定量结果见表3。

表3多标法和单标法对混合物溶液中各细分的定量结果

从表3可以看出，多标法定量结果的相对偏差均小于2.02％，而单标法的定量结果的最大偏差高达17.09％，因此，在香精分析中采用多标法定量将获得更为准确的组分含量。

Claims (3)

1、用于烟用香精的气相色谱多标法定量分析方法，其特征在于本定量分析方法按以下步骤进行：

(1)在进行分析之前，按醇类、酸类、酯类、酮类的分类，各选用一个气化条件下稳定的化合物作为各类物质的标准物，将此多个标准物分别配制标准物溶液储备液，称为溶液X-1；

(2)将上述标准物溶液储备液分别稀释2倍、10倍、20倍、100倍，得到标准物溶液工作液，依次编号为溶液X-2、X-3、X-4、X-5。

(3)用偿试法预测定待测样品中侍测成分的大致含量范围；

(4)按待测样品中待测成分的高低，将醇类、酸类、酯类、酮类的标准物溶液工作液X-2、或X-3、或X-4、或X-5加入到同一待测烟用香精样品中作为多个内标；

(5)对上述加有多个内标的待测烟用香精样品进行气相色谱分析，得到多个峰面积；

(6)根据气相色谱分析结果的峰面积，用相对校正因子计算公式分别计算并得到多个内标的校正因子，以多个内标的校正因子分别作为各类化合物的校正因子；

(7)参照普通内标法的计算方法，用各类化合物的校正因子求出待测烟用香精样品中各类化合物，即醇类、酸类、酯类、酮类组分的含量。

2、根据权利要求1所述的用于烟用香精的气相色谱多标法定量分析方法，其特征在于：所述的溶液X-1～X-5中的X分别表示醇类、酸类、酯类、酮类。

3、根据权利要求1所述的用于烟用香精的气相色谱多标法定量分析方法，其特征在于：选用的醇类化合物的标准物是正庚醇；酸类化合物的标准物是乙酸；酯类化合物的标准物是乙酸乙酯；酮类化合物的标准物是苯乙酮。