CN103134888A - 一种初烤烟叶挥发性香气成分的分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种初烤烟叶挥发性香气成分的分析方法，采用顶空固相微萃取技术与全二维气相飞行时间高分辨质谱仪结合的测定方法，可用于初烤烟叶香气成分的定性定量分析，有效避免烟叶挥发性香气成分的损失或分解，保证烟叶原始香味特征。该方法设计简单实用，能对初烤烟叶中几十种挥发性香气成分同时分析，重复性较好，分析灵敏度高，且操作简单，分析时间短，适合于大批量样品的分析。

Description

一种初烤烟叶挥发性香气成分的分析方法
技术领域
本发明属于化学分析领域，涉及了一种初烤烟叶挥发性香气成分的分析方法，具体涉及了一种顶空固相微萃取与全二维气相飞行时间质谱联用技术分析初烤烟叶中的挥发性香气成分。
背景技术
烟草的香味是多种具有特定香味特征的香气成分共同作用的结果，不同烟草类型的品种或类型相同的品种在不同的生态环境和栽培条件下，其香气成分的组成、含量和比例不尽相同，因此表现不同的香气类型。目前，根据我国不同产地和品种烤烟的香气表现，把我国的烤烟香味划分为三种类型，即浓香型、清香型和中间香型。关于烤烟中香气成分分析的研究，已有多种分析技术用于烤烟香味成分的分析。烤烟香气成分的提取方法较多，如：同时蒸馏萃取、水蒸气蒸馏、超声溶剂萃取、超临界萃取等，但这些方法在处理过程中难以保证烟叶原有风格特征，容易造成部分挥发性香气成分损失或分解变化。此外，对烟叶香气成分的分离鉴定也有很多方法，其中最常用的方法是一维气相色谱法或气质联用法。但传统一维色谱峰容量有限、分辨率不足，对于烟叶香气成分这样的复杂样品，峰重叠严重，影响质谱定性及定量的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题：本发明针对现有分析烟叶香气成分技术中存在提取方法容易造成部分挥发性香气成分损失或分解变化、分离鉴定方法中色谱峰容量有限、分辨率不足等问题，本发明提供了一种顶空固相微萃取结合全二维气相飞行时间高分辨质谱仪测定烟叶中挥发性香气成分的方法，可用于初烤烟叶香气成分特征分析与评价。该方法设计简单实用，能对烟叶中几十种挥发性香气成分同时分析。
本发明采用的技术方案：
本发明初烤烟叶挥发性香气成分的分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1) 选择15-22 mL顶空样品瓶称取20-50 mg烟丝样品至顶空样品瓶中，同时加入2-10 ng的内标物于样品中，用顶空瓶盖将其密封，待进行顶空固相微萃取；
(2) 选择手动固相微萃取装置对上述样品进行萃取；
(3) 用DVB/CAR/PDMS固相微萃取纤维头进行萃取，吸附时间为5-10min，解析温度为250-270℃，解析时间为2-5min；
(4) 用全二维气相飞行时间高分辨质谱对目标化合物进行定性鉴定，选择内标相对定量法对目标化合物进行定量分析。
本发明中，所利用的顶空样品瓶由Agilent提供，全二维飞行时间高分辨质谱（GC×GC-TOFMS）由ZOEX提供，所选择的固相微萃取装置及纤维头由Supelco提供。固相微萃取条件：萃取平衡温度60-80℃，萃取平衡时间20-40min，吸附时间5-10 min，解析温度250-270℃，解析时间2-5 min。
全二维气相飞行时间高分辨质谱的色谱条件：柱1：BPX-5；柱2：BPX-50；程序升温：60℃保持2 min，然后以3℃/min升至240℃并保持1 min；程序升压模式；进样口压力：35 psi保持2 min然后以0.3 psi/min升至49 psi并保持1min；样品运行时间：63 min；进样口温度：250℃；进样模式：不分流；吹扫时间：3.5 min；调制周期：6 s；调制时间：300 ms；热喷口温度：350℃；冷喷口流速： 18 L/min；热喷口压力：40 psi；质谱条件：离子源: EI, 70 eV；离子源温度: 280℃；传输线温度：300℃；质量范围:45-450 m/z；分辨率: 4000 FWHM；采集速度: 100 Hz。
内标物为乙酸苯乙酯。
本发明相对于现有技术达到的有益效果：
本方法与其他分析烟叶挥发性香气成分方法相比，主要是选择了一种直接顶空固相微萃取分析初烤烟叶中挥发性香气成分，在60-80℃使烟叶样品中香气成分进行平衡，然后利用固相微萃取纤维头对香气成分进行充分吸附，保证了烟叶原始香味组成，在密闭容器处理过程中无任何有机溶剂或高温高压处理，避免了烟叶挥发性香气成分易损失或易分解特性。同时结合全二维气相飞行时间高分辨质谱（GC×GC-TOFMS）对香气成分进行分析鉴定，一次性分析鉴定了初烤烟叶中74种挥发性香气成分，不仅提高了分离度，同时通过正反匹配度与精确分子量偏差（高分辨检索）提高了定性的准确性和可靠性。该方法通过方法学验证后，重复性较好，分析灵敏度高，能同时对初烤烟叶中74中挥发性香气成分进行分析检测，且操作简单，分析时间短，适合于大批量样品的分析。
附图说明
图1：初烤烟叶中挥发性香气成分全二维气相分离效果图；
具体实施方式：本发明通过以下具体实例作进一步描述，但并不限制本发明。
   将初烤烟叶切成烟丝后在温度22℃ ± 1℃，相对湿度60% ± 2%条件下平衡48 h以上。称取20 - 50 mg上述烟丝置于15-22 mL顶空瓶中，并向其中加入2-10 ng乙酸苯乙酯为内标物，用顶空瓶盖将其密封。将上述样品用手动固相微萃取装置进行顶空固相微萃取，固相微萃取装置的条件为：纤维头DVB/CAR/PDMS；平衡温度：60-80 ℃；平衡时间20-40 min；吸附时间5-10 min；解析温度250-270℃；解析时间2-5 min。最后利用全二维气相飞行时间高分辨质谱对样品定性定量分析。
全二维气相飞行时间高分辨质谱的色谱条件：柱1：BPX-5；柱2：BPX-50；程序升温：60℃保持2 min，然后以3℃/min升至240℃并保持1 min；程序升压模式；进样口压力：35 psi保持2 min然后以0.3℃/min升至49 psi并保持1min；样品运行时间：63 min；进样口温度：250℃；进样模式：不分流；吹扫时间：3.5min；调制周期：6 s；调制时间：300 ms；热喷口温度：350℃；冷喷口流速： 18 L/min；热喷口压力：40 psi；质谱条件：离子源: EI, 70 eV；离子源温度: 280℃；传输线温度：300℃；质量范围:45-450 m/z；分辨率: 4000 FWHM；采集速度: 100 Hz。
实施例1：重复性及准确性的测定：
用上述的发明方法分别对同一样品每日进行5次平行测定，连续测定3天，分别计算日内及日间相对标准偏差，同时考察正反匹配度和精确分子量偏差，结果如表1所示。
Figure 2013100257425100002DEST_PATH_IMAGE001
 
Figure 2013100257425100002DEST_PATH_IMAGE002
 
经过全二维气相飞行时间高分辨质谱分离鉴定，共鉴定了初烤烟中74种挥发性香气成分。通过高分辨确认，其精确分子量均相差在10 mmu以下，且多数目标化合物的精确分子量偏差低于5 mmu以下，同时再结合与标准谱库NIST08检索的正相似度和反相似度，其中正相似度大于90%有26种化合物，介于80%至90%的化合物有34种，低于80%的有14种化合物，而反相似度大于90%有44种化合物，介于80%至90%的化合物有23种，低于80%的只有7种，进一步说明了化合物定性的可靠性。此外，从方法的稳定性和重现性来看，针对同一样品每天测3次，连续测定3天，在日内相对标准偏差平均值均低于20%，其中低于10%的化合物有47种；同样，对于日间相对标准偏差的平均值高于20%的化合物仅有2种，其余化合物相对标准偏差全部低于20%，且低于10%以下的化合物有37种。所以从日内及日间相对标准标准偏差来看，该方法的稳定性和重现性均表现较好。
从全二维气相飞行时间质谱图见附图1可看出，烟叶中74种挥发性香气成分分离度较好。
实施例2：
采用本发明的上述方法测定中国不同地区初烤烟样品的挥发性香气成分，其中包括贵州贵定、湖北咸丰、福建三明、云南师宗、河南确山5个样本，通过上述方法检测烟叶74种挥发性香气成分的含量见表2:
Figure DEST_PATH_IMAGE005
Figure DEST_PATH_IMAGE007
上述样品均为初烤烟叶的中部叶片，等级为C3F，所用样品是未加工前的初烤烟叶，烟叶进过复烤或加香加料处理后，挥发性香气成分的含量有可能会有变化。

Claims (4)

1.一种初烤烟叶挥发性香气成分的分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)选择15-22 mL顶空样品瓶称取20-50 mg烟丝样品至顶空样品瓶中，同时加入2-10 ng的内标物于样品中，用顶空瓶盖将其密封，待进行顶空固相微萃取；
(2)选择手动固相微萃取装置对上述样品进行萃取；
(3)用DVB/CAR/PDMS固相微萃取纤维头进行萃取，吸附时间为5-10min，解析温度为250-270℃，解析时间为2-5min；
(4)用全二维气相飞行时间高分辨质谱对目标化合物进行定性鉴定，选择内标相对定量法对目标化合物进行定量分析。
2.根据权利要求1所述的一种初烤烟叶挥发性香气成分的分析方法，其特征在于：固相微萃取条件：萃取平衡温度60-80℃，萃取平衡时间20-40min，吸附时间5-10 min，解析温度250-270℃，解析时间2-5 min。
3.根据权利要求1所述的一种初烤烟叶挥发性香气成分的分析方法，其特征在于：全二维气相飞行时间高分辨质谱的色谱条件：柱1：BPX-5；柱2：BPX-50；程序升温：60℃保持2 min，然后以3℃/min升至240℃并保持1 min；程序升压模式；进样口压力：35 psi保持2 min然后以0.3 psi/min升至49 psi并保持1 min；样品运行时间：63 min；进样口温度：250℃；进样模式：不分流；吹扫时间：3.5 min；调制周期：6 s；调制时间：300 ms；热喷口温度：350℃；冷喷口流速： 18 L/min；热喷口压力：40 psi；质谱条件：离子源: EI, 70 eV；离子源温度: 280℃；传输线温度：300℃；质量范围:45-450 m/z；分辨率: 4000 FWHM；采集速度: 100 Hz。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种初烤烟叶挥发性香气成分的分析
方法，其特征在于：内标物为乙酸苯乙酯。
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