CN103149071A - 一种基于热丝式裂解仪的烟用添加剂试样装填方法 - Google Patents

一种基于热丝式裂解仪的烟用添加剂试样装填方法 Download PDF

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宋瑜冰
李炎强
曾世通
蒋成勇
王慧
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Abstract

一种基于热丝式裂解仪的烟用添加剂试样装填方法，属于烟草化学分析领域，主要是通过称取农残级石英棉1-2mg，装入热裂解石英管中，压实至4-6mm，并固定于距裂解管上端2mm。将填充后的热裂解石英管放入马弗炉中，在800-1000℃的条件下烘20-40分钟。对液体样品，使用5ul进样针取试样2ul置于裂解管中的石英棉上待裂解；不溶性样品，直接称重1mg置于裂解管中的石英棉上，然后将裂解管放入裂解仪上待裂解。对于挥发性样品，为防止会发，在样品转移至裂解管后2min内进行裂解试验。本发明具有定量准确，重现性好，信息量大及样品物理状态不限等优点。

Description

一种基于热丝式裂解仪的烟用添加剂试样装填方法
技术领域
本发明属于烟草化学领域，具体涉及一种基于热丝式裂解仪的烟用添加剂试样装填方法。主要是对进样石英管进行石英棉定位后进行烟用添加剂试样装填，经热裂解后对烟用添加剂裂解产物进行分析。
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。热丝式裂解仪气相色谱质谱仪联用具有进样量少，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，模拟卷烟的试样一般有卷烟原叶和外加成分，卷烟原叶可制成均匀粉末，外加成分则千差万别，以烟用添加剂为例，有单体化合物、精油、酊剂、浸膏和不溶固体等。由于热裂解试验进样量少，而且热裂解装置都有固定的裂解区域，每次进样些微的差距都可能导致热裂解产物的不同，因此固定的试样装填方法对热裂解产物的定性定量的准确性、稳定性和重现性都很有意义。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出一种基于热丝式裂解仪的烟用添加剂试样装填方法。主要是对进样石英管进行石英棉填充定位后进行烟用添加剂试样装填，经热裂解后对烟用添加剂裂解产物进行分析。
本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：
一种基于热丝式裂解仪的烟用添加剂试样装填方法依次包括以下步骤：
(1)裂解管装填：称取农残级石英棉1-2mg，装入热裂解石英管中，压实至4-6mm，并固定于距裂解管上端2mm；
(2)裂解管热处理：将填充后的热裂解石英管放入马弗炉中，在800-1000℃的条件下烘20-40分钟；
(3)试样装填：将样品置于裂解管中的石英棉上： 
对液体样品，使用5ul进样针取试样2ul置于裂解管中的石英棉上待裂解；
对于不溶性样品，直接称重1mg置于裂解管中的石英棉上，然后将裂解管放入裂解仪上待裂解；
对于挥发性样品，为防止挥发，在样品转移至裂解管后2min内进行裂解试验。
(4)热裂解试验：将步骤3处理的石英管装入热裂解设备中，对样品进行热裂解试验。
当前的石英管还没有统一的试样装填位置和方法，相对于热裂解仪固定的裂解区域，每次进样些微的差距都可能导致热裂解产物的不同，因此本发明具有定量准确，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为本发明一种基于热丝式裂解仪的烟用添加剂试样装填方法的流程图。 
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、
1、  裂解管装填：称取农残级石英棉1.5mg，装入热裂解石英管中，压实至5mm，并固定于距裂解管上端2mm。
2、  裂解管热处理：将填充后的热裂解石英管放入马弗炉中，在900℃的条件下烘30分钟。 
3、  试样装填：
配制浓度为10mg/ml 左右的某净油溶液，将2ul样品注射入步骤2得到的裂解管石英棉中，2min内进行裂解试验。
4、热裂解试验：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。本实验重复5次，得到主要热解产物结果（以峰面积百分比表示）如下：
填充石英棉后的裂解产物
化合物 面积1 面积2 面积3 面积4 面积5 　Rsd%
a-库巴烯 9.962 11.02 10.918 10.643 11.186 3.999
亚麻酸 6.832 8.562 8.441 8.025 7.337 8.434
石竹烯 6.841 7.279 7.274 7.204 7.500 2.962
棕榈酸乙酯 4.744 4.594 4.415 4.445 4.474 2.671
石竹烯氧化物 4.458 4.099 4.089 4.093 4.028 3.718
柏木烯醇 1.648 1.664 1.565 1.867 1.649 5.983
β-甜没药烯 1.533 1.592 1.724 1.627 1.709 4.379
delta.-杜松烯 1.487 1.478 1.470 1.478 1.489 0.465
不填充石英棉时的裂解产物
化合物 面积1 面积2 面积3 面积4 面积5 　Rsd%
a-库巴烯 6.321 10.1 7.81 5.96 8.77 22.04
亚麻酸 5.81 6.21 5.34 3.87 3.59 23.6
石竹烯 7.624 5.32 6.87 8.01 5.7 17.5
棕榈酸乙酯 5.427 4.75 5.23 3.14 3.17 25.6
石竹烯氧化物 3.158 5.1 3.29 4.26 5.7 25.8
柏木烯醇 2.17 2.04 2.57 1.93 3.01 18.9
β-甜没药烯 1.659 1.86 3.021 3.35 2.41 29.5
delta.-杜松烯 2.31 1.98 3.47 3.02 3.58 24.6
填充后的裂解产物定量明显比填充前稳定。
 
实施例二、
1、           裂解管装填：称取农残级石英棉2mg，装入热裂解石英管中，压实至6mm，并固定于距裂解管上端2mm。
2、           裂解管热处理：将填充后的热裂解石英管放入马弗炉中，在1000℃的条件下烘40分钟。 
3、           试样装填：  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，装入步骤2得到的裂解管石英棉中，进行裂解试验。   
4、          热裂解试验：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；通过保留时间和质谱数据库检索确定热解产物，本实验重复5次，得到主要热解产物结果（以峰面积百分比表示）如下：
填充石英棉后的裂解产物
化合物 面积 1 面积 2 面积3 面积 4 面积 5 面积 6 RSD(%)
2H-吡喃-2-酮 4.29 4.61 4.92 4.38 5.10 4.60 6.70
 5-甲基-2-糠醛 2.24 2.52 2.57 2.49 2.84 2.46 7.66
  不填充石英棉时的裂解产物
化合物 面积 1 面积 2 面积3 面积 4 面积 5 面积 6 RSD(%)
2H-吡喃-2-酮 3.96 2.19 4.38 4.27 3.12 4.76 25.2
 5-甲基-2-糠醛 2.07 2.33 1.96 2.17 3.22 1.79 22.4
 以上两实施例对比显示：填充后的裂解产物定量明显比填充前稳定。

Claims (2)

1.一种基于热丝式裂解仪的烟用添加剂试样装填方法，其特征在于：是对进样石英管进行石英棉填充定位后进行烟用添加剂试样装填，经热裂解后对烟用添加剂裂解产物进行分析，具体步骤如下：
裂解管装填：称取农残级石英棉1-2mg，装入热裂解石英管中，压实至4-6mm，并固定于距裂解管上端2mm；
裂解管热处理：将填充后的热裂解石英管放入马弗炉中，在800-1000℃的条件下烘20-40分钟；
试样装填：将样品置于裂解管中的石英棉上；
热裂解试验：将步骤3处理的石英管装入热裂解设备中，对样品进行热裂解试验。
2.根据权利要求1所述的基于热丝式裂解仪的烟用添加剂试样装填方法，其特征在于：在试样装填步骤，
对液体样品，使用5ul进样针取试样2ul置于裂解管中的石英棉上待裂解；
对于不溶性样品，直接称重1mg置于裂解管中的石英棉上，然后将裂解管放入裂解仪上待裂解；
对于挥发性样品，为防止挥发，在样品转移至裂解管后2min内进行裂解试验。
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