CN102103123A - 主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法 - Google Patents
主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法,属于卷烟化学分析技术领域。所述测定方法:(1)对待测原样进行前处理;(2)具体测定条件如下:A、毛细管(75μm×57cm),有效长度50cm;B、运行时的电泳介质为10~40mmol·l-1Na2HPO4(pH=4.0~10.0)-20~80mmol·l-1十二烷基硫酸钠(SDS),0.5psi压力下进样10s;C、20kV恒压电泳,检测波长286nm,运行温度25℃;D、溶液和样品均用0.45μm滤膜过滤,并超声脱气15min。本发明创立了胶束毛细管电泳(MEKC)测定主流烟气中5-HMF的方法,为烟气成分分析提供了一种新的、高效、简便、环保的检测手段。
Description
技术领域
本发明属于卷烟化学分析技术领域,具体涉及应用胶束毛细管电泳(MEKC)对主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛(5-HMF)进行测定的方法。
背景技术
现有技术中,5-羟甲基-2-糠醛(5-HMF)通常被认为是淀粉,纤维素以及多糖的降解产物,普遍存在于食品、香精香料、中药和注射液中。5-HMF也是烟用香精香料的香味成分之一,能有效地掩盖卷烟杂气,使烟气柔和,香气细腻,具有较明显的改进烟气质量的作用。文献报道称,该化合物对人体横纹肌和内脏有毒副作用,常被作为葡萄糖输液中的有害物质对其含量加以控制。但近年来研究发现,5-HMF不仅具有增强鼠红细胞变形活性及抗氧化、改变血液流变学等有益作用,而且可能通过抗氧化机制,起到保护肝组织和血管内皮细胞等作用。因此,5-HMF可能是一种被人们忽视的隐藏的活性成分。所以,对烟气中5-HMF测定是必要的。
常见的5-HMF检测方法有紫外分光光度法(UV)和高效液相色谱法(HPLC)。但两种方法均存在一定缺陷。紫外分光光度法的缺点是精密度较低,而且紫外吸收相近的物质之间存在较大干扰;与高效液相色谱法比较,毛细管电泳方法简便,溶剂和样品消耗少、经济环保,分离效率高于高效液相色谱。
在烟草成分分析中,胶束毛细管电泳(MEKC)一般用来检测生物碱,胺类和激素,未见毛细管电泳技术测定5-HMF的报道。现有技术对本发明的测定物质5-HMF的检测方法均存在缺陷,在烟草中5-HMF的含量很微量,胶束毛细管电泳方法需要的样品量少,适于检测微量的5-HMF。
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主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法,能对主流烟气中5-HMF进行微量、简便、灵敏的检测,从而弥补现有技术方法的不足。
本发明的技术方案是:主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法,首先,用现有技术的方法,用自动吸烟机采集主流烟气待测物质于剑桥滤片上,所述测定方法依以下步骤及条件进行:
(1)对待测原样进行前处理
把采样后的剑桥滤片转移至提取瓶中,用50ml二氯甲烷超声提取3次,每次30min,提取完毕后合并提取液,过滤除去不溶残渣,滤液分三次于45℃下用旋转蒸发器挥去二氯甲烷,每次均加入5ml左右Na2HPO4缓冲液(pH=5.0-7.0),最后用Na2HPO4缓冲液定容到25mL,用0.45μm滤膜过滤,所得滤液为供试品溶液;
(2)对供试品溶液进行毛细管电泳测定,具体测定条件如下:
A、未涂层弹性石英毛细管(75μm×57cm),有效长度50cm;
B、运行时的电泳介质为10~40mmol·l-1 Na2HPO4(pH=4.0~10.0)-20~80mmol·l-1十二烷基硫酸钠(SDS),0.5psi压力下进样10s;
C、20kV恒压电泳,检测波长286nm,运行温度25℃;
D、实验用溶液和样品均用0.45μm滤膜过滤,并超声脱气15min。
B款所述的进样之前,依次使用0.5mol·l-1盐酸溶液、0.5mol·l-1氢氧化钠溶液、水,各冲洗毛细管2min,Na2HPO4缓冲液冲洗毛细管5min;再用B款所述的电泳介质平衡毛细管5min。
本发明创立了胶束毛细管电泳(MEKC)测定主流烟气中5-HMF的方法,为烟气成分分析提供了一种新的、高效、简便、环保的检测手段。本发明检测5-HMF方法的积极效果在于:
1.操作简单,成本低,环境友好
胶束毛细管电泳检测5-HMF只需少量实验室常用的酸、碱、盐分析纯和一台毛细管电泳仪即可完成任务。与其他方法相比,操作比较简单,不需要昂贵的色谱纯等试剂,也不产生污染环境的有机溶剂废液。
2.灵敏度较低,方法稳定
本方法的检测灵敏度与高效液相色谱法相当,大大高于紫外分光光度法。并且本方法的精密度试验中相对标准偏差低于5%,回收率在80%和120%之间,能够稳定完成对烟气中5-HMF的检测。
附图说明
附图1是5-羟甲基-2-糠醛标准样品最佳电泳条件下的电泳图谱;
附图2是某烟气样品在最佳电泳条件下的电泳图谱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的相关技术问题作进一步详细的描述。附图1所显示的电泳图谱,其5-羟甲基-2-糠醛标准样品的最佳电泳条件是:50mmol·l-1SDS-20mmol·l-1 Na2HPO4(pH=6.0)为电泳介质,温度25℃,电压20Kv,检测波长286nm,其中5-HMF标准品的浓度为20μg·ml-1。附图2所显示的电泳图谱,其烟气样品的最佳电泳条件是:50mmol·l-1 SDS-20mmol·l-1 Na2HPO4(pH=6.0)为电泳介质,温度25℃,电压20Kv,检测波长286nm。
本申请人在创定本方法时所用仪器装置为:内径75μm的未涂层弹性石英毛细管,P/ACE System MDQ高效毛细管电泳仪。检测器为二极管阵列紫外检测器。所用试剂为:磷酸氢二钠,十二烷基硫酸钠,二氯甲烷,磷酸,盐酸,氢氧化钠和5-羟甲基-2-糠醛标准品;所用试剂为分析纯,所有溶液均用超纯水配制。本发明的方法中,就整体而言,还使用了与现有技术相同或相当的措施或条件,下面对本发明具体操作步骤简述如下:
[1]缓冲液的配置
(1)4.0≤pH≤10.0的Na2HPO4缓冲溶液配制:
先配制浓度为10~40mmol·l-1的Na2HPO4溶液和浓度为1.0mol·l-1的H3PO4溶液,然后用1.0mol·l-1的H3PO4溶液将pH调节至4.0~10.0。
(2)实验运行时的背景电解质配制:
以上述10~40mmol·l-1的Na2HPO4溶液(4.0≤pH≤10.0)为溶剂,配制浓度为20~80mmol·l-1十二烷基硫酸钠(SDS)溶液,作为电泳运行的电泳介质。
[2]标准溶液的配制:
精密称取100mg 5-HMF标准品粉末置于50ml容量瓶中,用超纯水溶解并稀释至刻度,所得对照品贮备溶液于4℃冰箱中保存。
[3]供试品溶液制备:
烟支的选取及抽吸条件:选取市售卷烟烟支,在温度22℃±1℃、湿度60±1%的恒温恒湿箱中平衡48h,将调节好水分的卷烟样品取100支称重,求出烟支平均重量,选取平均重量在±0.02g范围内的烟支为重量合格烟支。按标准方法(GB/T 16450-2004,卷烟,常规分析用吸烟机定义和标准条件)进行卷烟抽吸及样品收集。在其烟嘴端以标准烟蒂长度画线,准确至0.5mm,标准烟蒂长度为下述三种长度中最大者:23mm,滤嘴长+8mm,卷烟纸+3mm。将卷烟插入SM450型20孔道自动吸烟机(这是本申请人实验用机,并非限定只有此机型),在标准抽吸条件下(每口抽吸2s,抽吸体积35ml,每口间隔58s)抽吸卷烟,将主流烟气中总颗粒物收集于剑桥滤片上。每种卷烟采集三个平行样。
[4]样品前处理:
把采样后的剑桥滤片转移至提取瓶中,用50ml二氯甲烷超声提取3次,每次30min,提取完毕后合并提取液,过滤除去不溶残渣,滤液分三次于45℃下旋转蒸发挥去二氯甲烷,每次均加入5ml左右Na2HPO4缓冲液(pH=6.0),最后用Na2HPO4缓冲液定容到25mL,用0.45μm滤膜过滤,即得供试品溶液。
[5]毛细管处理:
进样前,先依次使用0.5mol·l-1盐酸溶液、0.5mol·l-1氢氧化钠溶液、水,冲洗毛细管各2min,Na2HPO4缓冲液冲洗毛细管5min;最后,用上述的电泳介质平衡毛细管5min。
[6]进行毛细管电泳测定,分析条件:
未涂层弹性石英毛细管(75μm×57cm),有效长度50cm;运行时的电泳介质为10~40mmol·l-1 Na2HPO4(pH=4.0~10.0)-20~80mmol·l-1十二烷基硫酸钠(SDS),0.5psi压力下进样10s;20kV恒压电泳,检测波长286nm,运行温度25℃;实验用溶液和样品均用0.45μm滤膜过滤,并超声脱气15min。
[7]测定结果的处理和计算(略)
本申请人在方法创立的同时,还就本方法的创立进行了一系统相关的技术探索,以下分别进行相关描述。
电泳条件的选择说明:
缓冲液的pH是影响分离度的一个重要因素,它直接影响待分离样品表面的电荷量及毛细管表面的电荷密度,使样品具有特定的荷质比。有研究表明随pH增大,电渗流增加,迁移时间缩短,相邻峰之间的分离度略有减小。但本研究中发现用Na2HPO4作缓冲液时,随着pH增大各组分出峰时间变短,但是分离度下降。因此需经综合考虑后,选定pH在4.0~10.0范围内。
对表面活性剂SDS浓度的选择是基于以下考虑。为了待测物质和中性物质有很好的分离效果,需在缓冲溶液中添加表面活性剂SDS。在胶束毛细管电泳(MEKC)模式下,SDS分子之间的疏水基团聚集在一起形成胶束(假固定相),溶质基于在水相和胶束相之间的分配系数不同而得到分离。实验过程中SDS须超过其临界束胶浓度(8.2mmol·l-1),本研究中发现随着浓度增大分离度越高,随着SDS浓度进一步增大样品分离度没有明显变化,反而电流增大,基线噪音增强。经综合考虑选定SDS浓度在20~80mmol·l-1范围内。
在本发明中Na2HPO4缓冲液浓度对样品的分离没有明显的影响,但是随着Na2HPO4浓度逐渐升高,电流在不断增大。考虑到增加缓冲溶液浓度会增加焦耳热效应,造成基线噪音增加,在尽可能获得最大缓冲能力的前提下,盐浓度的选择在10~40mmol·l-1范围内。
综合分离度、峰型和5-HMF出峰保留时间等方面确定分离度高,峰型对称和5-HMF保留时间最短为最佳条件,选择的最优电泳条件为:50mmol·l-1十二烷基硫酸钠(SDS)-20mmol·l-1磷酸氢二钠(pH=5.0-7.0)为电泳介质,温度25℃,电压20Kv,检测波长286nm。此方法简便,消耗少,分离效率高,能够应用于主流烟气中5-HMF的测定。
本申请人还进行了束胶毛细管电泳法的方法学考察:
1、标准曲线及方法的检测限
精密吸取对照品贮备溶液用缓冲液逐级稀释,即得一系列浓度的对照品溶液。按照最佳电泳条件各进样3次。以对照品峰浓度(X,μg·ml-1)横坐标,峰面积(Y)为纵坐标,进行线性回归,回归方程为Y=12267X-23470,R2=0.9968,线性范围为5~100μg·ml-1。通过对标准溶液的不断稀释,以信噪比S/N=3作为衡量标准,5-HM的检测限(方法能检测到的物质的最小浓度)为0.256ng·μl-1。
2、精密度试验
取同一种卷烟,按照供试品溶液制备方法处理得到样品溶液5组,按权利要求(6)中最佳电泳条件进样分析,对测定结果进行相对标准偏差(RSD≤5%)计算,得到5-HMF的RSD为3.91%。
3、加标回收率试验
配制低、中、高三种不同浓度的5-HMF标准溶液,加入样品溶液,使其最终浓度在标准曲线的线性范围内,按权利要求(6)中最佳电泳条件对原样品溶液和加入5-HMF标样的样品溶液进行分析测试。然后两种溶液中5-HMF含量相减后与标样含量进行对比计算回收率。以样品溶液中5-HMF为含量为标准,分别向其中加入低于,等于和高于样品5-HMF浓度的三种标样,计算加标回收率分别为91.67%、85.45%和83.33%,平均回收率为86.82%。
4、样品测试结果分析
将供试品溶液,平行3个样,通过毛细管电泳仪自带的软件进行所测峰面积的自动计算,然后将计算后的样品峰的峰面积代入上述标准曲线方程中,计算每支卷烟烟气中5-HMF的含量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1:
[1]缓冲液的配置
(1)4.0≤pH≤10.0的Na2HPO4缓冲溶液配制方法:
先配制浓度为20mmol·l-1的Na2HPO4溶液和浓度为1.0mol·l-1的H3PO4溶液,然后用1.0mol·l-1的H3PO4溶液将pH调节至6.0。
(2)实验运行时的背景电解质配制方法:
以上述20mmol·l-1的Na2HPO4溶液(pH=6.0)为溶剂,配制浓度为50mmol·l-1十二烷基硫酸钠(SDS)溶液,作为电泳运行的电泳介质。
[2]标准溶液的配制方法:
精密称取100mg 5-HMF标准品粉末置于50ml容量瓶中,用超纯水溶解并稀释至刻度,得对照品贮备溶液于4℃冰箱中保存。
[3]供试品溶液制备:
烟支的选取及抽吸条件:选取市售卷烟烟支,在温度22℃±1℃、湿度60±1%的恒温恒湿箱中平衡48h,将调节好水分的卷烟样品取100支称重,求出烟支平均重量,选取平均重量在±0.02g范围内的烟支为重量合格烟支。按标准方法(GB/T 16450-2004,卷烟,常规分析用吸烟机定义和标准条件)进行卷烟抽吸及样品收集。在其烟嘴端以标准烟蒂长度画线,准确至0.5mm,标准烟蒂长度为下述三种长度中最大者:23mm,滤嘴长+8mm,卷烟纸+3mm。将卷烟插入SM450型20孔道自动吸烟机,在标准抽吸条件下(每口抽吸2s,抽吸体积35ml,每口间隔58s)抽吸卷烟,将主流烟气中总颗粒物收集于剑桥滤片上。每种卷烟采集三个平行样。
[4]样品前处理方法:把采样后的滤片转移至提取瓶中,用50ml二氯甲烷超声提取3次,每次30min,提取完毕后合并提取液,过滤除去不溶残渣,滤液分三次于45℃下旋转蒸发挥去二氯甲烷,每次均加入5ml左右Na2HPO4缓冲液(pH=6.0),最后用Na2HPO4缓冲液定容到25mL,用0.45μm滤膜过滤,即得供试品溶液。
[5]毛细管处理:每天进样前均依次使用0.5mol·l-1盐酸溶液、0.5mol·l-1氢氧化钠溶液、水冲洗毛细管各2min,Na2HPO4缓冲液冲洗毛细管5min;每次进样前用权利要求(1)中的电泳介质平衡毛细管5min。
[6]具体分析方法:未涂层弹性石英毛细管(75μm×57cm),有效长度50cm;运行时的电泳介质为20mmol·l-1 Na2HPO4(pH=6.0)-50mmol·l-1十二烷基硫酸钠(SDS),0.5psi压力下进样10s;20kV恒压电泳,检测波长286nm,运行温度25℃;实验用溶液和样品均用0.45μm滤膜过滤,并超声脱气15min。
[7]样品测试结果及分析(单位:μg·支-1)
样品测试结果显示如表1,平行样品的相对标准偏差(RSD)基本在5%以下,表明该方法分析稳定性高,能够满足检测要求。样品卷烟2、3号的5-HMF含量均超过80μg·支-1,最低的4号样品卷烟也在66.01μg·支-1。说明卷烟主流烟气中的5-HMF具有较高含量。
表1
实施例2:
[1]缓冲液的配置
(1)4.0≤pH≤10.0的Na2HPO4缓冲溶液配制方法:
先配制浓度为20mmol·l-1的Na2HPO4溶液和浓度为1.0mol·l-1的H3PO4溶液,然后用1.0mol·l-1的H3PO4溶液将pH调节至6.0。
(2)实验运行时的背景电解质配制方法:
以上述20mmol·l-1的Na2HPO4溶液(pH=6.0)为溶剂,配制浓度为50mmol·l-1十二烷基硫酸钠(SDS)溶液,作为电泳运行的电泳介质。
[2]标准溶液的配制方法:
精密称取100mg 5-HMF标准品粉末置于50ml容量瓶中,用超纯水溶解并稀释至刻度,得对照品贮备溶液于4℃冰箱中保存。
[3]供试品溶液制备:
烟支的选取及抽吸条件:选取市售卷烟烟支,在温度22℃±1℃、湿度60±1%的恒温恒湿箱中平衡48h,将调节好水分的卷烟样品取100支称重,求出烟支平均重量,选取平均重量在±0.02g范围内的烟支为重量合格烟支。按标准方法(GB/T 16450-2004,卷烟,常规分析用吸烟机定义和标准条件)进行卷烟抽吸及样品收集。在其烟嘴端以标准烟蒂长度画线,准确至0.5mm,标准烟蒂长度为下述三种长度中最大者:23mm,滤嘴长+8mm,卷烟纸+3mm。将卷烟插入SM450型20孔道自动吸烟机,在标准抽吸条件下(每口抽吸2s,抽吸体积35ml,每口间隔58s)抽吸卷烟,将主流烟气中总颗粒物收集于剑桥滤片上。每种卷烟采集三个平行样。
[4]样品前处理方法:把采样后的滤片转移至提取瓶中,用50ml二氯甲烷超声提取3次,每次30min,提取完毕后合并提取液,过滤除去不溶残渣,滤液分三次于45℃下旋转蒸发挥去二氯甲烷,每次均加入5ml左右Na2HPO4缓冲液(pH=6.0),最后用Na2HPO4缓冲液定容到25mL,用0.45μm滤膜过滤,即得供试品溶液。
[5]毛细管处理:每天进样前均依次使用0.5mol·l-1盐酸溶液、0.5mol·l-1氢氧化钠溶液、水冲洗毛细管各2min,Na2HPO4缓冲液冲洗毛细管5min;每次进样前用权利要求(1)中的电泳介质平衡毛细管5min。
[6]分析方法:未涂层弹性石英毛细管(75μm×57cm),有效长度50cm;运行时的电泳介质为20mmol·l-1Na2HPO4(pH=6.0)-50mmol·l-1十二烷基硫酸钠(SDS),0.5psi压力下进样10s;20kV恒压电泳,检测波长286nm,运行温度25℃;实验用溶液和样品均用0.45μm滤膜过滤,并超声脱气15min。
[7]样品测试结果及分析(单位:μg·支-1)
样品测试结果显示如表2,平行样品的相对标准偏差(RSD)基本在5%以下,表明该方法分析稳定性高,能够满足检测要求。样品卷烟1、2、4号中5-HMF含量超过80μg·支-1。5号卷烟样品含量最低,也达到64.61μg·支-1。证明卷烟中5-HM具有较高的含量。
表2
Claims (2)
1.一种主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法,用自动吸烟机采集主流烟气中待测原样于剑桥滤片上,其特征在于所述测定方法依以下步骤及条件进行:
(1)对待测原样进行前处理:
把采样后的剑桥滤片转移至提取瓶中,用50ml二氯甲烷超声提取3次,每次30min,提取完毕后合并提取液,过滤除去不溶残渣,滤液分三次于45℃下用旋转蒸发器挥去二氯甲烷,每次均加入5ml左右Na2HPO4缓冲液,pH为5.0-7.0,最后用Na2HPO4缓冲液定容到25mL,用0.45μm滤膜过滤,所得滤液为供试品溶液;
(2)对供试品溶液进行毛细管电泳测定,具体测定条件如下:
A、未涂层弹性石英毛细管(75μm×57cm),有效长度50cm;
B、运行时的电泳介质为10~40mmol·l-1 Na2HPO4(pH=4.0~10.0)-20~80mmol·l-1十二烷基硫酸钠(SDS),0.5psi压力下进样10s;
C、20kV恒压电泳,检测波长286nm,运行温度25℃;
D、实验用溶液和样品均用0.45μm滤膜过滤,并用超声波脱气15min。
2.根据权利要求1所述的主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法,其特征在于:B款所述的进样之前,依次使用0.5mol·l-1盐酸溶液、0.5mol·l-1氢氧化钠溶液、水,各冲洗毛细管2min,Na2HPO4缓冲液冲洗毛细管5min;再用B款所述的电泳介质平衡毛细管5min。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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