CN102628845A - 一种基于内标法的烟用香料热裂解香味成分的相对定量方法 - Google Patents

一种基于内标法的烟用香料热裂解香味成分的相对定量方法 Download PDF

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李炎强
宗永立
李鹏
卢斌斌
孙世豪
杨春强
蒋成勇
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Abstract

一种基于内标法的烟用香料热裂解香味成分的相对定量方法，其特征在于：先选取内标物，称取烟用香料0.1-20mg，将样品装入裂解仪探头的裂解管中段并用石英棉填塞固定，然后加入1-5μl浓度（5mg/ml-30mg/ml）内标标准溶液，通过控制不同的裂解温度和热解时间，模拟卷烟抽吸时烟草燃烧过程，然后用GC-MS对热解产物进行分离及检测，通过裂解产物峰面积与内标物峰面积比来对裂解产物进行相对定量。本发明具有分析速度快，重现性好，信息量大及样品物理状态不限等优点。

Description

一种基于内标法的烟用香料热裂解香味成分的相对定量方法
技术领域
本发明属于烟草化学领域，涉及一种基于内标法的烟用香料热裂解香味成分相对定量方法。主要是通过加入内标与烟用香料在同一条件下进行裂解，通过裂解产物峰面积与内标物峰面积比来对热裂解香味成分进行相对定量。
 
背景技术
热裂解气相色谱具有进样量少，操作简便，分析速度快和信息量大等优点，被引入作为一种模拟卷烟抽吸时烟草燃烧过程并对热裂解产物进行分离检测的技术手段。
国外研究者上个世纪就对多种烟草相关成分进行了裂解试验，1999年Stotesbury等人（Stotesbury SJ, Digard H, Willoughby LJ, Couch A, (1999), The pyrolysis of tobacco additives as a means of predicting their behaviour in a burning cigarette. Beitr. Tabakforsch. Intern., 18, 147-163.） 对多种烟用添加剂在不同的温度下的热裂解产物进行了分离检测。1987年Richard Bake对单一淀粉、纤维素、糖和氨基酸等热分解或燃烧反应进行了研究（The effect of ventilation on cigarette combustion m echanisms. Rec Adv.Tob.Sci .,1987,(10):88），并在2004年对两百多种添加剂进行了热裂解分析（ Baker RR, Bishop LJ,  The pyrolysis of tobacco ingredients. J. Anal. Appl. Pyrol., 71, 223-311, (2004). ）
国内对烟草相关成分裂解的研究多集中在2000以后，张建勋等（热解与气相色谱-质谱联用技术在烟草分析中的应用．分析化学 2004，（05）：573）在无氧条件下对部分国产卷烟样品进行了热解成分分析；陈永宽、杨伟祖等对烟草提取物多羟基吡嗪、芸香苷, 胡萝卜素及烤烟烟叶和烟梗进行了热裂解研究(陈永宽等，分析化学， 2005 （08）：1135); 王素方等进行了烟草中物质离线和在线裂解气相色谱-质谱分析，对烟草中物质的裂解机理进行了探索（烟草中物质裂解气相色谱-质谱分析及裂解机理研究，2004年中国科学技术大学博士研究生论文）；吴亿勤等对几种常用的香料单体及烟用香精的热裂解行为进行了研究，并在此基础上，对添加有添加剂的烟丝进行热裂解行为研究，同时推测可能的热解途径（几种烟用香精的热裂解行为研究．2007年云南大学硕士研究生论文）．
文献调研表明，以上对热裂解产物的研究多集中在定性分析上，对裂解产物的定量分析还未见报道，难以对不同批次或厂家生产的烟用香料的裂解产物进行定量或比较，总体缺乏系统性、可比性。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出一种基于内标法的烟用香料热裂解香味成分相对定量方法。主要是通过加入内标与烟用香料在同一条件下进行裂解，通过裂解产物峰面积与内标物峰面积比来对热裂解香味成分进行相对定量。
本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：本发明的基于内标法的烟用香料热裂解香味成分半定量方法，先选取内标物，称量适量烟用香料，将样品装入裂解仪探头的裂解管中段并用石英棉填塞固定，然后加入浓度（5mg/ml-30mg/ml）内标标准溶液，通过控制不同的裂解温度和热解时间，模拟卷烟抽吸时烟草燃烧过程，然后用GC-MS对热解产物进行分离及检测，通过裂解产物峰面积与内标物峰面积比来对裂解产物进行半定量。
具体步骤如下：
(1)内标物选择：选取常压下沸点在200-300℃，性质在裂解温度范围内稳定、等量样品5次进样主峰面积标准偏差≤5%的单体化合物作为内标物，并配置成浓度（5mg/ml-30mg/ml）的标准溶液；
(2)样品准备：称取待裂解物0.1-20mg（干物质质量），将样品装入裂解仪探头的裂解管中段并用石英棉填塞固定，然后加入1-5μl步骤（1）中的内标标准溶液；
(3)样品裂解：控制裂解温度为 300-1100℃;热解时间为0.1－20s;热裂解氛围氧气所占体积百分率为0-21%;升温速率为0.1-20℃/millisecond，并用适宜的气相色谱、质谱仪器和条件对热解产物进行分离检测。
(4)由保留时间和质谱数据库检索确定热解产物和内标物，通过裂解产物峰面积与内标物峰面积比来对裂解产物进行半定量。
所述内标为二苯甲酮或肉豆蔻酸乙酯，用无水乙醇配置成标准溶液。
所述烟用香料样品为天然提取物(如海藻、树兰、山楂等的提取物)
本发明的特点是通过在裂解管中将等量的内标溶液分别加入同一类烟用香料中，对热裂解产物和内标物进行定性分析，然后通过裂解产物峰面积与内标物峰面积比来对热裂解香味成分进行相对定量。可系统地对不同批次或厂家生产的烟用香料的裂解产物进行相对定量。
本发明具有分析速度快，重现性好，信息量大及样品物理状态不限等优点。
附图说明
图1为本发明的流程图。
 
具体实施方式
本发明以下结合实施例作进一步描述，但并不限制本发明。
实施例一、
将二苯甲酮标准品（99.0%+）配置成浓度为30mg/ml的标准溶液。
分别称取不同批次5个海藻多糖提取物10mg，将样品和1ul二苯甲酮标准溶液装入裂解仪探头的裂解管中段并用石英棉填塞固定；
采用CDS PYROPROBE2000型热裂解仪热裂解，过程中的控制条件为：热裂解仪探头起始温度：50℃；升温速度：20℃/ millisecond；最终温度分别升至400和800℃，热解时间为10s，热裂解氛围氧气所占体积百分率为20%；采用GC-MS对热解产物进行分离及检测的GC分析条件如下：进样口温度：250℃；载气：He，流速0.8ml/min，色谱柱：HP-FFAP柱（30m×0.25mm×0.25μm）；分流比20：1；保持20min； GC/MS程序升温：起始温度40℃最终温度220℃，升温速率为5℃/min；采用GC-MS对热解产物进行分离及检测的质谱条件如下：电离方式：EI；电离电压:70eV；离子源温度:230℃；传输线温度:280℃；质量扫描范围：30～350amu；溶剂延迟：6min。
通过保留时间和质谱数据库NIST2.0检索确定不同批次5个自制海藻多糖提取物裂解后产生的主要香味成分与内标物的峰面积比如下：
裂解后香味成分与内标物的面积比 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5
1,3-二氧戊环-4,5-二酮 0.632 0.599 0.616 0.569 0.638
2H-吡喃-2-酮 0.865 0.821 0.844 0.780 0.873
1-(乙酰氧基)- 2-丙酮 0.713 0.676 0.695 0.643 0.720
5-甲基-2-糠醛 1.444 1.369 1.408 1.302 1.458
2-羟基-3-甲基-2-环戊烯-1-酮 0.459 0.435 0.448 0.414 0.463
二氢吡啶 0.383 0.363 0.373 0.345 0.386
由表可知样品5裂解后产生的主要香味成分相对较多，样品4产生的相对较少。
实施例二、
将豆蔻酸乙酯标准品（99.0%+）配置成浓度为10mg/ml的标准溶液。
1、   称取5个同类的山楂提取物10mg，将样品和2ul标准溶液装入裂解仪探头的裂解管中段并用石英棉填塞固定；
2、   采用热裂解仪探头起始温度：100℃；升温速度：10℃/ millisecond；最终温度分别升至300、600和900℃，热解时间为5s，热裂解氛围氧气所占体积百分率为0%；采用与裂解仪联用的GC-MS对热解产物进行分离检测的GC分析条件如下：进样口温度：270℃；载气：He，流速1.2ml/min，色谱柱HP-5MS(60m×0.25mm.×0.25μm)，分流比50：1；保持40min；GC/MS程序升温：起始温度50℃最终温度270℃，升温速率为2℃/mi；采用GC-MS对热解产物进行分离及检测的质谱条件如下：电离方式：EI；电离电压:70eV；离子源温度:230℃；传输线温度:280℃；质量扫描范围：30～350amu；溶剂延迟：5min； 
3、   通过保留时间和质谱数据库NIST2.0检索确定5个同类的天然香料提取物裂解后产生的主要香味成分与内标物的峰面积比如下： 
裂解后香味成分与内标物的面积比 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5
糠醛 1.101 1.019 1.134 1.034 1.105
 5-甲基-糠醛 0.385 0.356 0.397 0.362 0.387
2,5-二甲酰基呋喃 1.763 1.631 1.816 1.655 1.769
2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮 0.666 0.616 0.686 0.625 0.668
 5-(羟甲基)- 2-糠醛 4.106 3.799 4.229 3.854 4.122
由表可知样品3裂解后产生的主要香味成分相对较多，样品4产生的相对较少。
实施例3
1、         将二苯甲酮标准品（99.0%+）配置成浓度为5mg/ml的标准溶液。
2、         称取树兰提取物10mg，将样品和5ul标准溶液装入裂解仪探头的裂解管中段并用石英棉填塞固定；
3、         采用CDS PYROPROBE2000型裂解仪探头的裂解管中段并用石英棉填塞固定，对样品进行裂解实验：热裂解仪探头起始温度：60℃；升温速度：30℃/ millisecond；最终温度分别升至600和900℃，热解时间为3s，热裂解氛围氧气所占体积百分率为20%；采用与裂解仪联用的GC-MS对热解产物进行分离检测的GC分析条件如下：进样口温度：270℃；载气：He，流速1.0ml/min，色谱柱u2(5m×0.25mm.×0.25μm)，分流比100：1；保持10min；GC/MS程序升温：起始温度40℃最终温度260℃，升温速率为5℃/mi；采用GC-MS对热解产物进行分离及检测的质谱条件如下：电离方式：EI；电离电压:70eV；离子源温度:230℃；传输线温度:280℃；质量扫描范围：30～350amu；溶剂延迟：4min； 
裂解后香味成分与内标物的面积比 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5
蒎烯 1.03 1.12 1.23 1.09 1.06
石竹烯 0.62 0.47 0.77 0.48 0.67
氧化石竹烯 1.22 1.25 0.96 1.36 1.36
n-棕榈酸 2.02 1.882 2.17 1.93 1.97
亚油酸乙酯 0.89 0.91 1.09 1.15 1.16
油酸乙酯 0.67 0.68 0.79 0.79 0.86
由表可知样品3裂解后产生的主要香味成分相对较多，样品1产生的相对较少。

Claims (4)

1.一种基于内标法的烟用香料热裂解香味成分的相对定量方法，其特征在于：先选取内标物，称取烟用香料0.1-20mg，将样品装入裂解仪探头的裂解管中段并用石英棉填塞固定，然后加入1-5μl浓度（5mg/ml-30mg/ml）的内标标准溶液，通过控制不同的裂解温度和热解时间，模拟卷烟抽吸时烟草燃烧过程，然后用GC-MS对热解产物进行分离及检测，通过裂解产物峰面积与内标物峰面积比来对裂解产物进行相对定量。
2. 根据权利要求1所述的基于内标法的烟用香料热裂解香味成分相对定量方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：
(1)内标物选择：选取常压下沸点在200-300℃，性质在裂解温度范围内稳定、等量样品5次进样主峰面积标准偏差≤5%的单体化合物作为内标物，并配置成浓度（5mg/ml-30mg/ml）的标准溶液；
(2)样品准备：称取待裂解物0.1-20mg（干物质质量），将样品装入裂解仪探头的裂解管中段并用石英棉填塞固定，然后加入1-5μl步骤（1）中的内标标准溶液；
(3)样品裂解：控制裂解温度为 300-1100℃;热解时间为0.1－20s;热裂解氛围氧气所占体积百分率为0-21%;升温速率为0.1-20℃/millisecond，并用适宜的气相色谱、质谱仪器和条件对热解产物进行分离检测；
(4)由保留时间和质谱数据库检索确定热解产物和内标物，通过裂解产物峰面积与内标物峰面积比来对裂解产物进行相对定量。
3.根据权利要求2所述的基于内标法的烟用香料热裂解香味成分相对定量方法，其特征在于：内标为二苯甲酮或肉豆蔻酸乙酯，用无水乙醇配置成标准溶液。
4.根据权利要求2所述的基于内标法的烟用香料热裂解香味成分半定量方法，其特征在于：所述烟用香料样品为多糖提取物或天然香料提取物，如海藻多糖提取物、树兰提取物。
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