CN102636586B - 一种基于内标法的烟草用添加剂热裂解产物定量方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于内标法的烟草用添加剂热裂解产物定量方法，其特征在于：采用气相色谱、质谱仪器和条件对样品进行预裂解，并对热解产物进行分离检测，由保留时间和质谱数据库检索确定热解产物；然后选取内标物配制成一定浓度的内标标准溶液，并选取待定量的裂解产物成分配制成一定浓度的标准溶液；在裂解管中将等量的内标溶液分别加入待裂解样品和不同浓度标准溶液中，进行裂解和分离检测,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绘制标准曲线从而对裂解产物进行定量。本发明具有烟草用添加剂热裂解产物定量准确，重现性好，信息量大及样品物理状态不限等优点。
Description
技术领域
本发明属于烟草化学领域，具体涉及一种基于内标法的烟草用添加剂热裂解产物定量方法，是通过对目标物的裂解确定裂解产物，然后将内标与不同浓度的裂解产物成分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制定标准曲线，从而对烟草用添加剂的裂解产物进行定量。
背景技术
卷烟是一种特殊的嗜好品，吸烟是通过抽吸烟支燃烧所产生的烟气获得某种满足。卷烟烟气成分是烟支通过燃烧、裂解、降解、蒸馏等复杂过程形成的。热裂解气相色谱质谱联用具有进样量少，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年以后，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均集中在定性分析上，对裂解产物的定量分析还未见报道 。
发明内容
本发明的目的正是基于上述现有技术状况而提出的一种基于内标法的烟草用添加剂热裂解产物定量方法，是通过对目标物的裂解确定裂解产物，然后将内标与不同浓度的裂解产物成分在同一条件下进行裂解，通过目标物与内标物裂解产物峰面积比制定标准曲线，从而对烟草用添加剂的裂解产物进行定量。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的基于内标法的热裂解产物定量方法，是采用气相色谱、质谱仪器连用对样品进行预裂解，并对热解产物进行分离检测，由保留时间和质谱数据库检索确定热解产物；然后选取内标物配制成浓度（5mg/ml-30mg/ml）的内标标准溶液，并选取待定量的裂解产物成分配制成浓度（2mg/ml-30mg/ml）的标准溶液；在裂解管中将1-5μl等量的内标溶液分别加入待裂解样品和不同浓度标准溶液中，进行裂解和分离检测,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绘制标准曲线从而对裂解产物进行定量。具体步骤如下：
(1)样品预裂解：称取待裂解烟草用添加剂样品0.1-20mg，控制裂解温度为 300-11000C;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1-30℃/millisecond;采用气相色谱、质谱仪器和条件对裂解产物进行分离检测，由保留时间和质谱数据库检索确定裂解产物;
（2）内标标准溶液：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，并用无水乙醇配置成浓度（5mg/ml-30mg/ml）的内标标准溶液；
（3）标准溶液：将步骤1得到的待定量裂解产物的标准品用无水乙醇配制成浓度（2mg/ml-30mg/ml）的标准溶液；
（4）裂解试验：在裂解管中将等量的1-5μl步骤（2）的溶液分别加入待裂解样品和不同浓度步骤（3）的标准溶液中，分别采用与步骤（1）相同的裂解条件和气相色谱、质谱仪器条件对裂解产物进行分离检测；
（5） 裂解产物的确定及定量：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绘制标准曲线从而对裂解产物进行定量。
本发明适用于烟草用添加剂，如净油或精油、天然提取物、单体香料等。
所述内标物可为二苯甲酮或肉豆蔻酸乙酯，用无水乙醇配置成标准溶液。
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待裂解样品和不同浓度标准溶液中，对热裂解产物和内标物进行定性，然后通过裂解产物峰面积与内标物峰面积比来绘制标准曲线从而对裂解产物进行定量。本发明的优点是：定量准确，重现性好，信息量大及样品物理状态不限。
附图说明
图1为本发明的操作流程图。
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、
1. 配制浓度为10mg/ml 左右的某净油溶液，将2ul样品注射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检索确定热解产物，由此断定树兰净油裂解后产生的主要化学成分有：法呢烯、棕榈酸乙酯和n-棕榈酸等。
2. 内标标准溶液：以二苯甲酮作为内标物，购买二苯甲酮标准品（99%+）并配置成浓度为18mg/ml 的标准溶液。
3. 标准溶液：将色谱纯的法呢烯、棕榈酸乙酯和n-棕榈酸标准品配制成浓度分别为5、10、15、20、25mg/ml的混合标准溶液。
4. 裂解试验：分别在裂解管中段将1ul内标溶液加入与步骤1等量的净油溶液和1ul的5、10、15、20、25mg/ml的混合标准溶液中, 分别采用与步骤1相同的裂解条件和适宜的气相色谱、质谱仪器条件对热解产物进行分离检测。
5. 得到标准曲线:
法呢烯y = 1.9211x + 0.1624 R2 = 0.993
棕榈酸乙酯y = 1.8369x + 0.1128 R2 = 0.992
n-棕榈酸y = 2.1643x + 0.0927 R2 = 0.990
根据标准曲线算出该净油溶液裂解产物中法呢烯、棕榈酸乙酯和n-棕榈酸的量分别为8μg、1.6 μg 和1.2 μg。
实施例二、
1. 称取某天然多糖提取物（自制，常温下为无色无味白色固体粉末，纯度>99%）0.1mg，装入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：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；通过保留时间和质谱数据库NIST2.0检索确定热解产物，由此断定该天然多糖提取物裂解后产生的主要化学成分有2H-吡喃-2-酮和5-甲基-2-糠醛等。
2. 内标标准溶液：以二苯甲酮作为内标物，购买二苯甲酮标准品（99%+）并配置成浓度为5mg/ml 的标准溶液。
3. 标准溶液：将色谱纯的2H-吡喃-2-酮和5-甲基-2-糠醛标准品配制成浓度分别为2、4、6、8、10mg/ml的混合标准溶液。
4. 裂解试验：分别在裂解管中段将4ul内标溶液加入与步骤1等量的天然多糖提取物和2ul的2、4、6、8、10mg/ml的混合标准溶液中, 分别采用与步骤1相同的裂解条件和适宜的气相色谱、质谱仪器条件对热解产物进行分离检测。
5. 得到标准曲线:
2H-吡喃-2-酮 y = 1.5329x + 0.1167 R2 = 0.991
5-甲基-2-糠醛 y = 2.1346x + 0.0983 R2 = 0.979
根据标准曲线算出裂解产物中2H-吡喃-2-酮和5-甲基-2-糠醛的量分别为8.36μg 和13.29μg。
实施例三、
1. 配制浓度为17mg/ml 的单体香料溶液，将1μl样品注射入裂解仪探头的裂解管中段并用石英棉填塞固定；装入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；通过保留时间和质谱数据库NIST2.0检索确定热解产物，由此断定该天然多糖提取物裂解后产生的主要化学成分有3-己酮和3-己醇。
2. 内标标准溶液：以肉豆蔻酸乙酯作为内标物，购买肉豆蔻酸乙酯标准品（99%+）并配置成浓度为10mg/ml 的标准溶液。
3. 标准溶液：将色谱纯的3-己酮和3-己醇标准品配制成浓度分别为2、4、6、8、10mg/ml的混合标准溶液。
4. 裂解试验：分别在裂解管中段将2ul内标溶液加入与步骤1等量的单体香料溶液和2ul的2、4、6、8、10mg/ml的混合标准溶液中, 分别采用与步骤1相同的裂解条件和适宜的气相色谱、质谱仪器条件对热解产物进行分离检测。
5. 得到标准曲线:
3-己酮 = 1.0749x + 0.1026 R2 = 0.997
3-己醇 = 1.1372x + 0.0953 R2 = 0.996
根据标准曲线算出裂解产物中3-己酮和3-己醇的量分别为7.53μg 和6.17μg。
Claims (4)
1.一种基于内标法的烟草用添加剂热裂解产物定量方法，其特征在于：采用气相色谱、质谱仪器和条件对样品进行预裂解，并对热解产物进行分离检测，由保留时间和质谱数据库检索确定热解产物；然后选取内标物配制成浓度5mg/ml-30mg/ml的内标标准溶液，并选取待定量的裂解产物成分配制成浓度2mg/ml-30mg/ml的标准溶液；在裂解管中将1-5μl等量的内标溶液分别加入待裂解样品和不同浓度标准溶液中，进行裂解和分离检测,由保留时间和质谱数据库检索确定热解产物，通过裂解产物峰面积与内标物峰面积比来绘制标准曲线从而对裂解产物进行定量。
2.根据权利要求1所述的基于内标法的烟草用添加剂热裂解产物定量方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）样品预裂解：称取待裂解样品0.1-20mg，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1-30℃/millisecond;采用气相色谱、质谱仪器和条件对裂解产物进行分离检测，由保留时间和质谱数据库检索确定裂解产物;
（2）内标标准溶液：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，并用无水乙醇配制成浓度5mg/ml-30mg/ml的内标标准溶液；
（3）标准溶液：将步骤（1）得到的待定量裂解产物的标准品用无水乙醇配制成浓度2mg/ml-30mg/ml的标准溶液；
（4）裂解试验：在裂解管中将等量的1-5μl步骤（2）的溶液分别加入待裂解样品和不同浓度步骤（3）的标准溶液中，分别采用与步骤（1）相同的裂解条件和气相色谱、质谱仪器条件对裂解产物进行分离检测；
（5）裂解产物的确定及定量：由保留时间和质谱数据库检索确定热解产物，通过裂解产物峰面积与内标物峰面积比来绘制标准曲线从而对裂解产物进行定量。
3.根据权利要求1所述的基于内标法的烟草用添加剂热热裂解产物定量方法，其特征在于：该方法适用于烟草用添加剂：净油或精油、天然提取物、单体香料的定量检测。
4.根据权利要求1所述的基于内标法的烟草用添加剂热热裂解产物定量方法，其特征在于：内标物为二苯甲酮或肉豆蔻酸乙酯，用无水乙醇配制成标准溶液。
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