CN103163270A

CN103163270A - 一种液相色谱-串联质谱法检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的方法

Info

Publication number: CN103163270A
Application number: CN2013101019547A
Authority: CN
Inventors: 余晶晶; 王昇; 赵晓东; 蔡君兰; 潘立宁; 颜权平; 张晓兵; 谢复炜
Original assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Current assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: CN103163270B

Abstract

一种液相色谱-串联质谱法检测滤嘴中八种挥发性羰基物的方法，八种挥发性羰基物即甲醛、乙醛、丙醛、丙酮、丙烯醛、巴豆醛、丁醛、2-丁酮，该方法采用乙腈/水混合溶液超声萃取滤嘴中羰基化合物，经2,4-二硝基苯肼衍生化反应后，采用液相色谱-串联质谱联用仪（LC-MS/MS）分析。本发明的有益效果在于：与原有的气相色谱法相比，本发明中所采用LC-MS/MS法有以下优点：（1）LC-MS/MS法灵敏度更高，且二级质谱能更有效地排除假阳性，定性准确度更高；（2）采用液相色谱分离，羰基化合物2,4-二硝基苯腙稳定性好；（3）样品无需纯化处理，前处理简单高效；（4）本方法可实现八种挥发性羰基化合物的同时检测。

Description

一种液相色谱 - 串联质谱法检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的方法

技术领域

本发明属于卷烟滤嘴对主流烟气中有害成分截留效率的研究，具体涉及一种液相色谱-串联质谱法检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物（包括甲醛、乙醛、丙醛、丙酮、丙烯醛、巴豆醛、丁醛、2-丁酮）的方法。

背景技术

挥发性羰基化合物是卷烟主流烟气中主要有害成分之一，特别是不饱和醛类成分（如甲醛、丙烯醛、巴豆醛等）具有纤毛毒性和强烈的刺激气味，对人体的呼吸系统黏膜有较强的刺激作用，长期吸入会对人体产生较大危害。其中甲醛为对人体可疑的致癌物（Group 1），乙醛为人体可能的致癌物（Group 2B）^[1]。HOFFMANN烟气有害成分名单中包含8种羰基化合物，即甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮和丁醛^[2]。

滤嘴作为抽烟者与主流烟气之间的桥梁，可以有效地滤除烟气中的部分有害成分。分析滤嘴中有害成分截留量可直接评价滤嘴对卷烟烟气有害成分的滤除作用。目前文献报道测定滤嘴中挥发性羰基化合物的方法有固相萃取毛细管气相色谱法^[3]。该方法是采用2,4-二硝基苯肼对羰基化合物进行衍生化反应，并采用C18固相萃取小柱对样品进行纯化处理，然后进气相色谱分析。该方法样品前处理比较繁琐，且由于分离度不够只分析了七种羰基物，即甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛。另外，由于羰基化合物2,4-二硝基苯腙的热稳定性差，而且杂质峰对目标物有干扰，方法灵敏度较低。

发明内容

本发明的目的正是针对现有技术卷烟滤嘴中挥发性羰基化合物的测定方法灵敏度低的问题，而提供一种液相色谱-串联质谱法检测滤嘴中八种挥发性羰基物的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种液相色谱-串联质谱法检测滤嘴中八种挥发性羰基物的方法，该方法采用乙腈/水混合溶液超声萃取滤嘴中羰基化合物，经2,4-二硝基苯肼衍生化反应后，采用液相色谱-串联质谱联用仪（LC-MS /MS）分析，其具体步骤如下：

a、卷烟滤嘴中八种羰基化合物的萃取及衍生化反应：将抽吸完的滤嘴立刻放入萃取溶液中，振荡萃取；取部分萃取溶液加入10 mL容量瓶中，加入2,4-二硝基苯肼溶液及高氯酸（衍生化反应需在酸性条件下进行）溶液，混合均匀后放置至反应完全；加入吡啶（丙烯醛、巴豆醛2,4-二硝基苯腙在酸性条件下会继续发生聚合反应，加入吡啶为中和溶液中的酸，阻止聚合反应的发生）及二级混合氘代内标，并乙腈定容到10 mL；溶液过0.45µm有机相滤膜后进LC-MS/MS分析；

b、样品的分析：

LC-MS/MS分析所用色谱柱为Acclaim® Explosive E2（150 mm × 3.9 mm）（美国Dionex公司）；柱温：30 ^oC；流动相A和B分别为水和乙腈；采用40%A60%B等度洗脱；流速400 μL/min；进样体积5 μL；

离子源：电喷雾电离源（ESI）；扫描方式：负离子扫描；检测方式：多反应监测MRM；电喷雾电压：5500V；气帘气压力：30 psi；辅助气1压力：70 psi；辅助气2压力：70 psi；离子源温度：500 ^oC。各化合物的内标、母离子、子离子、驻留时间、碰撞能量（CE）及去簇电压（DP）参见表1。

在本发明中，步骤a中所述的卷烟滤嘴为4支；步骤a中所述的萃取溶液为乙腈/水的混合溶液，二者比例范围为2:1 ~ 1:2，用量范围为20 ~ 60 mL，萃取时间范围为15 ~ 60 min；步骤a中取部分萃取溶液体积为200 µL；步骤a中2,4-二硝基苯肼溶液浓度范围为1 ~ 3 mg/mL，用量为200 µL；步骤a中高氯酸浓度为7 %，用量范围为10 ~ 150 µL；步骤a中衍生化反应时间范围为10 ~ 60 min；步骤a中吡啶用量范围为10 ~ 150 µL；步骤a中二级混合氘代内标为d3-甲醛2,4-二硝基苯腙和d3-乙醛2,4-二硝基苯腙，用量为20 µL。

本发明中所述收集容器为50 mL的具塞磨口锥形瓶。

本发明在卷烟抽吸采用直线吸烟机按照YC/T29-1996规定的标准条件抽吸，每次实验抽吸4支卷烟。

采用乙腈配制羰基化合物2,4-二硝基苯腙的混合母液、氘代混合内标溶液及标准工作溶液。标准工作溶液含内标d3-甲醛2,4-二硝基苯腙和d3-乙醛2,4-二硝基苯腙浓度分别为180 ng/mL、40 ng/mL。分别对标准工作溶液进行LC-MS/MS分析，并以羰基化合物2,4-二硝基苯腙与内标物峰面积比对浓度比进行线性回归，得到各目标化合物的标准工作曲线。取最低浓度标准工作溶液，10次平行测定，计算标准偏差，3倍标准偏差为检测限，10倍标准偏差为定量限。结果如表2所示。

将同一卷烟样品一天内进行6次平行测定及分5天测定，测定结果的相对标准偏差（RSD）表示该方法的日内精密度和日间精密度，同时进行加标回收率实验，结果如表3所示。可见，本发明方法实验的精密度好、加标回收率高，适用于大批量样品的分析。

本发明的有益效果如下：

与原有的气相色谱法相比，本发明中所采用LC-MS/MS法有以下优点：（1）LC-MS/MS法灵敏度更高，且二级质谱能更有效地排除假阳性，定性准确度更高；（2）采用液相色谱分离，羰基化合物2,4-二硝基苯腙稳定性好；（3）样品无需纯化处理，前处理简单高效；（4）本方法可实现八种挥发性羰基化合物的同时检测。

附图说明

图1为八种挥发性羰基化合物多反应监测质谱（MRM）图

其中：a: 甲醛；a’: d3-甲醛; b: 乙醛; b’: d3-乙醛；c: 丙酮；d: 丙烯醛；e: 丙醛；f: 巴豆醛；g: 2-丁酮；h:丁醛 2,4-二硝基苯腙。

图2为卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的MRM图

a: 甲醛；a’: d3-甲醛; b: 乙醛; b’: d3-乙醛；c: 丙酮；d: 丙烯醛；e: 丙醛；f: 巴豆醛；g: 2-丁酮；h:丁醛 2,4-二硝基苯腙。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例作进一步说明：

实施例1

将平衡及筛选后的卷烟按照YC/T29-1996规定的标准条件抽吸，收集4支滤嘴。将滤嘴置于50 mL具塞磨口锥形瓶中，加入20 mL 乙腈/水为1:1的溶液中，室温下振荡萃取45 min，取200 µL上清液加入10 mL容量瓶中，加入200 µL 2 mg/mL 2,4-二硝基苯肼溶液及100 µL7%的高氯酸溶液，混匀，反应40 min。加入100 µL吡啶，加入8 mL 乙腈及20 µL二级混合氘代内标，并采用乙腈定容到10 mL。溶液过0.45 µm有机相滤膜，进LC-MS/MS分析。

实施例2

将醋纤滤嘴的卷烟按照YC/T 29-1996规定的标准条件抽吸，收集4支卷烟滤嘴，然后按照实施例1的所述步骤进行样品处理分析。为考察醋纤滤嘴对主流烟气中八种挥发性羰基化合物的截留效率，对卷烟主流烟气中八种挥发性羰基化合物也进行了分析。方法如下：采用经2,4-二硝基苯肼溶液处理过的剑桥滤片捕集卷烟主流烟气中的羰基化合物并衍生化反应，然后采用含2%吡啶的乙腈溶液萃取，萃取溶液过0.45 µm有机相滤膜后进高效液相色谱分析。实验结果表明，醋纤滤嘴对甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、2-丁酮、丙酮、丙烯醛、巴豆醛的截留量分别为12%、0.7%、1.3%、3.4%、4%、3%、1%、20%，总截留量为4%。

参考文献

[1] IARC. Monographs on the Evaluations of Carcinogenicity to Humans, vol.1-100, International Agency for Research for Research on Cancer, Lyon, 2010.

[2] D. Hoffmann, I. Hoffmann, K. El-Bayoumy, The less harmful cigarette: A controversial issue. A tribute to Ernst L. Wynder, Chem. Res. Toxicol., 2001, 14, 767-790.

[3] 王丽苹，任凤莲，吴名剑等，固相萃取毛细管气相色谱法测定卷烟滤嘴中7种挥发性羰基化合物，分析试验室，2009, 28, 116-119.

Claims

1. 一种液相色谱-串联质谱法检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的方法，其特征在于：该分析方法采用乙腈/水混合溶液超声萃取滤嘴，萃取溶液与2,4-二硝基苯肼衍生化反应后进液相色谱-串联质谱联用仪（LC-MS/MS）分析，其具体步骤如下：

a、卷烟滤嘴中八种羰基化合物的萃取及衍生化反应：将抽吸完的滤嘴立刻放入萃取溶液中，振荡萃取；取部分萃取溶液加入10 mL容量瓶中，加入2,4-二硝基苯肼溶液及高氯酸溶液，混合均匀后放置至反应完全；加入吡啶及二级混合氘代内标，并乙腈定容到10 mL；溶液过0.45µm有机相滤膜后进LC-MS/MS分析；

b、样品的分析：

LC-MS/MS分析所用色谱柱为Dionex公司Explosive E2、规格150 mm × 3.9 mm；柱温：30 ^oC；流动相A和B分别为水和乙腈；采用40%A60%B等度洗脱；流速400 μL/min；进样体积5 μL；

离子源：电喷雾电离源（ESI）；扫描方式：负离子扫描；检测方式：多反应监测MRM；电喷雾电压：5500V；气帘气压力：30 psi；辅助气1压力：70 psi；辅助气2压力：70 psi；离子源温度：500 ^oC。

2.根据权利要求1所述的检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的方法，其特征在于：步骤a中所述的萃取溶液为乙腈/水的混合溶液，二者比例范围为2:1-1:2，用量范围为20-60 mL，萃取时间范围为15-60 min。

3.根据权利要求1所述的检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的方法，其特征在于：步骤a中所述的卷烟滤嘴为4支。

4.据权利要求1所述的检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的方法，其特征在于：步骤a中所述的步骤a中2,4-二硝基苯肼溶液浓度范围为1-3 mg/mL，用量为200 µL。

5.据权利要求1所述的检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的方法，其特征在于：步骤a中高氯酸浓度为7 %，用量范围为10-150 µL。

6.据权利要求1所述的检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的方法，其特征在于：步骤a中衍生化反应时间范围为10-60 min。

7.据权利要求1所述的检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的方法，其特征在于：步骤a中吡啶用量范围为10-150 µL。

8.据权利要求1所述的检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的方法，其特征在于：步骤a中二级混合氘代内标为d3-甲醛2,4-二硝基苯腙和d3-乙醛2,4-二硝基苯腙，用量为20 µL。

9.据权利要求1所述的检测卷烟滤嘴中八种挥发性羰基化合物的方法，其特征在于：卷烟抽吸采用直线吸烟机按照YC/T29-1996规定的标准条件抽吸，每次实验抽吸4支卷烟。