CN104165958A - 一种测定三醋酸甘油酯中苯及苯系物含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定三醋酸甘油酯中苯及苯系物含量的方法。包括标准工作溶液的制备，气相色谱质谱分析、标准曲线绘制及结果计算等步骤。经改进和优化之后的检测方法具有操作简单准确、灵敏、回收率高及重复性好等优点。本发明方法利用2-己酮作为内标，内标法定量检测，有效减小因样品准备过程、不同上样量或仪器精密度等带来的误差；所采用的色谱条件使6种目标化合物及内标色谱峰的分离度较好，并且具有较好的线性相关。检出限在0.01μg/g～0.02μg/g之间，定量限在0.04μg/g～0.06μg/g，加标回收率在94％～104％，平均相对标准偏差在7％以内。

Description

一种测定三醋酸甘油酯中苯及苯系物含量的方法

技术领域

本发明属于卷烟材料理化检测技术领域，具体涉及一种运用气相色谱-质谱联用方法测定三醋酸甘油酯中苯及苯系物含量的方法。

背景技术

三醋酸甘油酯是卷烟嘴棒成型的主要用料之一，是卷烟嘴棒中醋酸纤维丝束必不可少的增塑剂。其对卷烟成品的吸味有着一定的影响，其质量的优劣将直接影响滤棒的质量。三醋酸甘油酯的生产过程中可能会使用苯或甲苯、乙苯或二甲苯等溶剂，因此可能会有苯及苯系物的残留。过高含量的苯及苯系物等挥发性有害成分，不仅对卷烟嗅香产生不良影响，更为重要的是，这些有害成分可能对吸烟者的健康造成严重危害。其中的苯类物质尤其是苯具有极大的毒性，对人体的骨髓、细胞因子的损伤很大，国际癌症研究中心(IARC)已经确认苯为致癌物；甲苯、乙苯、二甲苯是低毒物质，甲苯对皮肤、粘膜有刺激性，对中枢神经系统有麻醉作用，乙苯主要作用于肝、肾及神经系统；高浓度的二甲苯有刺激作用，人急性中毒症状为中枢神经系统麻醉。这些有害成分残留不仅直接影响到卷烟的整体感官质量，也给消费者身体健康带来危害。

从卷烟材料的安全性和感官质量的角度出发，监控三醋酸甘油酯中苯、甲苯、乙苯及二甲苯的含量，对正确评价和严格控制产品的安全性等方面具有重要意义。烟草行业2008年颁布实施了《烟用三乙酸甘油酯》(YC144-2008)标准，标准要求烟用三乙酸甘油酯的纯度达到99％以上。但是并没有对三醋酸甘油酯中可能对人体产生危害的成分进行含量限定。目前采用气相色谱-质谱联用法测定三醋酸甘油酯中苯及苯系物含量的方法尚未见有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种测定三醋酸甘油酯中苯及苯系物含量的方法。以填补这一领域的技术空白，便于相关企业进行质量控制。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数。

一种测定三醋酸甘油酯中苯及苯系物含量的方法，包括以下步骤：

(1)标准工作溶液的制备：分别配制不同待测物浓度的标准工作溶液，备用；

(2)样品前处理与萃取：称取0.3g三醋酸甘油酯样品置于50mL具塞三角瓶中，准确加入10mL内标萃取液对样品进行萃取，样品在水平振动摇床上振摇30min，振动转速为120r/min；取2mL萃取液经0.45μm有机相滤膜过滤，待用；

(3)色谱和质谱分析条件：载气为He，恒流模式，流量为1mL/min；进样口温度为240℃，进样量为1μL，分流进样，分流比10：1；程序升温：初始温度40℃，保持3min，以10℃/min的升温速率升至130℃，保持3min，再以20℃/min的升温速率升至200℃，保持5min；

质谱条件为传输线温度240℃；电子电压为70eV；离子源温度为230℃；溶剂延迟时间为2.5min；

定性分析：采用标准物质保留时间、待测组分特征离子、各定性离子丰度比进行定性分析，其中，对-二甲苯、间-二甲苯和邻-二甲苯采用加入单个标准样品，根据其保留时间定性；

定量分析：采用选择性离子扫描模式分段扫描，以特征离子进行定量分析；各组分特征离子选择如表1：

表1化合物特征离子选择

(4)标准工作曲线绘制：对标准工作溶液进行选择性离子扫描，分别计算每个标准工作溶液中苯、甲苯、乙苯及二甲苯与内标的峰面积比，作出苯、甲苯、乙苯及二甲苯的浓度与峰面积比的标准工作曲线，计算得出回归方程，标准工作曲线为直线关系，相关系数R²＞0.99；

每次试验应制作标准曲线，每20次样品测定后应加入一个中等浓度的标准溶液，如果测得的值与原值相差超过3％，则应重新进行标准曲线的制作。

(5)样品测定：测定样品溶液，计算样品溶液中苯、甲苯、乙苯及二甲苯与内标物的峰面积比，由标准工作曲线回归方程计算得出萃取液中苯、甲苯、乙苯及二甲苯的浓度。

所述的标准工作溶液的制备具体包括以下步骤：

(1)内标储备液：准确称取0.05g 2-己酮(精确至0.1mg)于100mL容量瓶中，用正戊烷定容到刻度并混匀，得到浓度为0.5mg/mL溶液的内标储备液；内标储备液密封避光贮存于0℃～4℃条件下，有效期为6个月；

(2)内标萃取液：将内标储备液以正戊烷稀释定容得到浓度为0.5μg/mL的内标萃取液；

(3)混合标准储备液：分别称取0.5g的苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯(精确至0.1mg)于100mL容量瓶中，用正戊烷定容至刻度并混匀，得到各组分浓度分别为5mg/mL的混合标准储备液；混合储备液密封避光贮存于0℃～4℃条件下，有效期为6个月。

(4)混合标准溶液：将混合标准储备液逐级稀释得到浓度为10μg/mL的混合标准溶液；

(5)标准工作溶液：分别准确移取20.00μL、40.00μL、100.00μL、200.00μL、500.00μL的混合标准溶液，准确加入10.00mL内标萃取溶液混合均匀；配制得到系列标准溶液浓度为：每毫升萃取液含有各待测组分分别为0.02μg、0.04μg、0.1μg、0.2μg、0.5μg。

所述的样品测定计算公式具体如下：

样品中苯、甲苯、乙苯及二甲苯的含量按式(1)计算：

$X_i=\frac{(C_i-C_{i0})\×V\×\∫}{m}..................................\left(1\right)$

式中：X_i表示试样中苯系物i的含量，单位为毫克每千克(mg/kg)；

C_i表示由标准曲线得出的试样中苯系物i的浓度；单位为毫克每升(mg/L)；C_i0表示由标准曲线得出的空白中苯系物i的浓度；单位为毫克每升(mg/L)；V表示萃取液体积，单位为毫升(mL)；m表示试样质量，单位为克(g)；∫表示试样溶液的稀释因子。

以两次平行测定的平均值为最终测定结果，精确至0.1mg/kg。平行测定的相对标准偏差应小于10％。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

(1)本发明对样品的前处理方法和气相色谱程序升温方法进行了改进和优化，免除了繁杂的样品前处理过程，优化了气相色谱升温程序，从而缩短了分析时间提高了样品的检测效率；

(2)利用内标法定量，通过内标物的加入，利用组分的相对峰面积进行量化数据的计算，可以减少由前处理方法重现性和仪器精密度问题带来的误差；

(3)本发明所采用的色谱条件使6种目标化合物及内标色谱峰都分离较好，并且具有较好的线性相关性，检出限在0.01μg/g～0.02μg/g之间；

(4)本发明方法的低浓度(0.5μg/g)加标回收率在94％～105％之间，平均相对标准偏差在7％以内；高浓度(5μg/g)加标回收率在94％～98％之间，平均相对标准偏差在5％以内；说明本发明方法的回收率高，重复性好。

附图说明

图1为苯及苯系物的标准品在HP-5MS柱上的分析，其中从左到右依次为苯、甲苯、2-己酮(内标)、对-二甲苯/间-二甲苯和邻-二甲苯色谱峰。

图2为标准品色谱图，其中从左到右依次为苯、甲苯、内标(IS)、乙苯、对-二甲苯、间-二甲苯和邻-二甲苯色谱峰。

图3为三醋酸甘油酯样品色谱图，其中从左到右依次为内标(IS)、乙苯、对-二甲苯、间-二甲苯和邻-二甲苯色谱峰。

图4为空白样品色谱图，图中峰为内标(IS)色谱峰。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明分析条件技术要点，并不用于限定本发明的技术方案。

实施例1

萃取溶剂的选择:随机选取两个三醋酸甘油酯样品为实验对象，选取了7种常用有机溶剂作为对比试验，样品经过与溶剂在震动摇床振摇30min后观察，通过溶剂与待测组分的分离度和溶剂与样品溶解度两个方面考察优选出萃取溶剂，结果表明正戊烷溶剂与待测组分分离度好。萃取溶剂优选正戊烷。

萃取方式的选择：对常用的萃取方式超声萃取、涡旋萃取和振摇萃取进行优化。由于超声波萃取方式过于剧烈，沸点较低的正戊烷和苯系物待测组分会挥发，导致测量结果误差；涡旋萃取需要手动扶持，不适用于批量样品处理；水平振摇方式在适当的萃取时间内，所测得的实验数据满足了实验要求。萃取方式优选振摇萃取。

毛细管柱的选择：选择了3种常见的毛细管柱，包括非极性HP-5MS毛细管柱(分离结果如图1)和60m HP DB-WAX极性毛细管柱和30m菲罗门ZB-Wax极性聚乙二醇毛细管柱，对其分离度进行了对比，结果表明极性毛细管柱所有峰基线分离。毛细管柱优选极性柱。

升温程序的优化：样品中溶剂(正戊烷)的极性和待测组分的极性都较小，且化合物性质非常接近，因此，对升温程序进行优化，利于实现化合物的基线分离和缩短分析时间。采用了以下升温程序，从快速分析、可能的污染问题、色谱柱寿命等方面考虑，优选升温程序5。

升温程序1：40℃(3min)3℃/min→130℃(0min)20℃/min→230℃(10min)，流速1mL/min，总时间：48min。

升温程序2：35℃(5min)2℃/min→110℃(1min)20℃/min→230℃(8min)，流速1mL/min，总时间：56.5min。

升温程序3：35℃(10min)2℃/min→100℃(1min)20℃/min→200℃(5min)，流速1mL/min，总时间：52.5min。

升温程序4：35℃(10min)2℃/min→100℃(1min)20℃/min→200℃(5min)，流速0.8mL/min，总时间：52.5min。

升温程序5：40℃(3min)10℃/min→130℃(3min)20℃/min→200℃(5min)，流速1mL/min，总时间：23.5min。

萃取液体积的优化：选取了高浓度样品(加标样)和低浓度样品(加标样)，以60mL、30mL和10mL为萃取液萃取，结果表明高浓度样品在各萃取体积下影响不大，低浓度样品对大萃取液体积测定结果影响明显，因此萃取体积优选10mL。

萃取时间的优化：以高浓度样品为实验对象，取15、30、60分钟为三个时间点。其结果表明萃取时间在30分钟左右为宜，因此萃取时间优选30分钟。

方法的检出限和定量检测限：取标准工作溶液中最低浓度样品，重复进样10次，计算标准偏差。3倍标准偏差为检出限，10倍标准偏差为定量检测限(表2)。

表2方法检出限和定量检测限

方法的回收率：在三醋酸甘油酯样品中分别加入一定量的混标，使其中各组分含量在0.5μg/g(低浓度)及5μg/g(高浓度)左右，测定其各组分的含量，再向该样品中准确加入一定量的标准分析物，2次平行测定，计算回收率(表3，表4)。

表3低浓度样品的加标回收率(约0.5μg/g，平行测定两次)

表4高浓度样品的加标回收率((约5μg/g，平行测定两次)

方法精密度：10次平行测定样品中各组份的含量，计算相对标准偏差，考察方法的精密度。结果表明方法精密在高浓度(5μg/g)范围内良好，相对平均偏差在5％以内，在低浓度(0.5μg/g)范围内可接受，待测组分的相对平均偏差均在7％以内(表5，表6)。

表5方法的精密度(5μg/g，平行测定十次)

表6方法的精密度(0.5μg/g，平行测定十次)

以检测三醋酸甘油酯A号样品为例进行说明。

称取0.3g三醋酸甘油酯A号样品置于50mL具塞三角瓶中，准确加入10mL内标萃取液对样品进行萃取，样品在水平振动摇床上振摇30min，振动转速为120r/min；取2mL萃取液经0.45μm有机相滤膜过滤，将过滤液上机。色谱和质谱分析条件为：载气为He，恒流模式，流量为1mL/min；进样口温度为240℃，进样量为1μL，分流进样，分流比10：1；程序升温：初始温度40℃，保持3min，以10℃/min的升温速率升至130℃，保持3min，再以20℃/min的升温速率升至200℃，保持5min；质谱条件为传输线温度240℃；电子电压为70eV；离子源温度为230℃；溶剂延迟时间为2.5min。

样品中苯、甲苯、乙苯及二甲苯的含量按下式计算：

$X_i=\frac{(C_i-C_{i0})\×V\×\∫}{m}$

式中：X_i表示试样中苯系物i的含量，单位为毫克每千克(mg/kg)；

C_i表示由标准曲线得出的试样中苯系物i的浓度；单位为毫克每升(mg/L)；C_i0表示由标准曲线得出的空白中苯系物i的浓度；单位为毫克每升(mg/L)；V表示萃取液体积，单位为毫升(mL)；m表示试样质量，单位为克(g)；∫表示试样溶液的稀释因子。

本发明对样品的前处理方法和气相色谱程序升温方法进行了改进和优化，免除了繁杂的样品前处理过程，优化了气相色谱升温程序，从而缩短了分析时间提高了样品的检测效率；利用内标法定量，通过内标物的加入，利用组分的相对峰面积进行量化数据的计算，可以减少由前处理方法重现性和仪器精密度问题带来的误差。

Claims (4)

1.一种测定三醋酸甘油酯中苯及苯系物含量的方法，包括以下步骤：

(1)标准工作溶液的制备：分别配制不同待测物浓度的标准工作溶液，备用；

(2)样品前处理与萃取：称取0.3g三醋酸甘油酯样品置于50mL具塞三角瓶中，准确加入10mL内标萃取液对样品进行萃取，样品在水平振动摇床上振摇30min，振动转速为120r/min；取2mL萃取液经0.45μm有机相滤膜过滤，待用；

(3)气相色谱质谱分析：利用气相色谱质谱仪对标准工作溶液和样品进行检测分析；

(4)标准工作曲线绘制：对标准工作溶液进行选择性离子扫描，分别计算每个标准工作溶液中苯、甲苯、乙苯及二甲苯与内标的峰面积比，作出苯、甲苯、乙苯及二甲苯的浓度与峰面积比的标准工作曲线，计算得出回归方程，标准工作曲线为直线关系，相关系数R²＞0.99；

(5)样品测定：测定样品溶液，计算样品溶液中苯、甲苯、乙苯及二甲苯与内标物的峰面积比，由标准工作曲线回归方程计算得出萃取液中苯、甲苯、乙苯及二甲苯的浓度。

2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：所述的标准工作溶液的制备具体包括以下步骤：

(1)内标储备液：准确称取0.05g 2-己酮于100mL容量瓶中，用正戊烷定容到刻度并混匀，得到浓度为0.5mg/mL溶液的内标储备液；

(2)内标萃取液：将内标储备液以正戊烷稀释定容得到浓度为0.5μg/mL的内标萃取液；

(3)混合标准储备液：分别称取0.5g的苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯于100mL容量瓶中，用正戊烷定容至刻度并混匀，得到各组分浓度分别为5mg/mL的混合标准储备液；

(4)混合标准溶液：将混合标准储备液逐级稀释得到浓度为10μg/mL的混合标准溶液；

(5)标准工作溶液：分别准确移取20.00μL、40.00μL、100.00μL、200.00μL、500.00μL的混合标准溶液，准确加入10.00mL内标萃取溶液混合均匀；配制得到系列标准溶液浓度为：每毫升萃取液含有各待测组分分别为0.02μg、0.04μg、0.1μg、0.2μg、0.5μg。

3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：所述的气相色谱质谱分析条件为：载气为He，恒流模式，流量为1mL/min；进样口温度为240℃，进样量为1μL，分流进样，分流比10：1；程序升温：初始温度40℃，保持3min，以10℃/min的升温速率升至130℃，保持3min，再以20℃/min的升温速率升至200℃，保持5min；质谱条件为传输线温度240℃；电子电压为70eV；离子源温度为230℃；溶剂延迟时间为2.5min。

4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：所述的样品测定计算公式具体如下：

样品中苯、甲苯、乙苯及二甲苯的含量按式(1)计算：

$X_i=\frac{(C_i-C_{i0})\×V\×\∫}{m}..................................\left(1\right)$

式中：X_i表示试样中苯系物i的含量，单位为毫克每千克(mg/kg)；

C_i表示由标准曲线得出的试样中苯系物i的浓度；单位为毫克每升(mg/L)；C_i0表示由标准曲线得出的空白中苯系物i的浓度；单位为毫克每升(mg/L)；V表示萃取液体积，单位为毫升(mL)；m表示试样质量，单位为克(g)；∫表示试样溶液的稀释因子。