CN104535694A

CN104535694A - 一种气相色谱-串联质谱检测卷烟侧流烟气中4种烟草特有亚硝胺(TSNAs)的方法

Info

Publication number: CN104535694A
Application number: CN201510029564.2A
Authority: CN
Inventors: 崔华鹏; 刘绍锋; 刘克建; 王昇; 陈黎; 于永杰; 樊美娟; 谢复炜; 张晓兵; 刘惠民
Original assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Current assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2015-04-22

Abstract

一种气相色谱-串联质谱检测卷烟侧流烟气中4种烟草特有亚硝胺(TSNAs)的方法，其特征在于：该方法通过用抗坏血酸溶液预处理的侧流鱼尾罩和用抗坏血酸饱和甲醇溶液预处理的剑桥滤片对卷烟侧流烟气进行捕集，采用盐酸溶液对侧流鱼尾罩进行洗涤，将洗涤后的盐酸溶液和TSNAs内标溶液加入到收集有剑桥滤片的容器中，对剑桥滤片进行萃取，将萃取液经固相萃取柱处理得到洗脱液，将洗脱液氮气吹干，采用二氯甲烷复溶得到样品，经气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）分析。本发明的方法克服了现有方法前处理过程繁琐、检测灵敏度低、基质效应强等缺点，简化了样品前处理步骤，减少了有机溶剂的使用，且具有测定准确、灵敏度高及重复性好的优点。

Description

一种气相色谱-串联质谱检测卷烟侧流烟气中4种烟草特有亚硝胺(TSNAs)的方法

技术领域

本发明属于卷烟烟气分析检测技术领域，具体涉及一种气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）检测卷烟侧流烟气中4种烟草特有亚硝胺(TSNAs)的方法。

背景技术

目前，各国政府、卫生组织以及民众对吸烟与健康问题的日益重视，卷烟侧流烟气中的有害成分也已成为人们关注的焦点之一。卷烟侧流烟气是由卷烟两次抽吸之间阴燃时产生的烟气和抽吸过程中穿过卷烟纸扩散出来的烟气组成。它是环境烟草烟气（ETS）的重要来源之一，约占ETS总量的85％。一些流行病学研究结果表明感受ETS会增加人体患呼吸道、心血管疾病以及肺癌的风险性。卷烟侧流烟气中所含的一些有毒的、致癌的化学成分更增加了人们对被动吸烟问题的重视程度。

烟草特有N-亚硝胺（TSNAs）作为烟草中有害成分之一，因其强的致癌性更是引起国内外烟草研究人员的极大关注。烟草特有亚硝胺包括N-亚硝基降烟碱（NNN）、N-亚硝基新烟碱(NAT)、N-亚硝基假木贼碱(NAB)和4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)。在世界卫生组织（WHO）烟草制品管制研究小组的研究报告中，更是把四种TSNAs作为分析烟草制品和释放物（包括主流和侧流烟气）的最基本检测物质。

作为《烟草控制框架公约》缔约国成员之一，我国有义务进行卷烟侧流烟气中TSNAs的披露，并了解和掌握国内外占主导地位卷烟品牌侧流烟气中TSNAs的释放情况。目前，对卷烟烟气中TSNAs检测最常用的方法是气相色谱-热能分析仪联用（GC-TEA）和高效液相色谱-串联质谱法（HPLC-MS/MS）。尽管基于气相化学发光原理的TEA 对TSNAs 具有高灵敏性和相对高的特异性，但是GC-TEA法存在检出限较高、对部分低TSNAs释放量卷烟无法检出浓度较低的NAB等分析物的缺点。另外，GC-TEA方法也存在前处理步骤繁琐、有机试剂消耗量大等缺点。HPLC-MS/MS虽然能明显提高对TSNAs检测的灵敏度，但该方法存在LC分离效果较差、基质效应强等需要完善的地方。

GC-MS/MS具有定性准确、抗干扰能力强及灵敏度高等特点，特别适用于分析背景干扰严重、定性困难、被测化合物含量低的样品，是对复杂基质样品中痕量化合物进行定性、定量分析的有效方法。因此，建立基于GC-MS/MS的卷烟侧流烟气TSNAs检测方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的正是针对现有卷烟侧流烟气中TSNAs检测方法存在的前处理过程繁琐、检测灵敏度低、基质效应强等缺点，提供一种GC-MS/MS检测卷烟侧流烟气中TSNAs的方法。该方法简化了样品前处理步骤，减少了有机溶剂的使用，且具有测定准确、灵敏度高及重复性好的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的GC-MS/MS检测卷烟侧流烟气中4种烟草特有亚硝胺(TSNAs)的方法，是通过用抗坏血酸溶液预处理的侧流鱼尾罩和用抗坏血酸饱和甲醇溶液预处理的剑桥滤片对卷烟侧流烟气进行捕集，采用盐酸溶液对侧流鱼尾罩进行洗涤，将洗涤后的盐酸溶液和TSNAs内标加入到收集有剑桥滤片的容器中，对剑桥滤片进行萃取，将萃取液经固相萃取柱处理得到洗脱液，将洗脱液氮气吹干后，用二氯甲烷复溶得到样品，经GC-MS/MS检测得到卷烟侧流烟气中TSNAs的含量；具体步骤如下：

a、卷烟侧流烟气TSNAs的捕集：按照GB/T28971-2012规定的方法，采用抗坏血酸溶液对侧流鱼尾罩进行预处理，采用抗坏血酸饱和甲醇溶液对剑桥滤片进行预处理；采用侧流吸烟机对卷烟进行抽吸，侧流烟气经侧流鱼尾罩由剑桥滤片捕集；

b、卷烟侧流烟气中TSNAs萃取液的萃取和纯化：采用40 mL pH=1的盐酸溶液对侧流鱼尾罩进行洗涤，将洗涤后的盐酸溶液和TSNAs内标溶液加入到收集有剑桥滤片的容器中，对剑桥滤片进行超声萃取或振荡萃取，将萃取液经固相萃取柱处理得到洗脱液，将洗脱液在40 ℃水浴条件下氮气吹干，用1 mL的二氯甲烷复溶得到样品，待GC-MS/MS检测；所述的萃取液固相萃取处理方法具体为：分别用5 mL的甲醇和5 mL的水对阳离子交换固相萃取柱进行活化；准确移取10 mL萃取液至阳离子交换固相萃取柱，待萃取液移至阳离子交换固相萃取柱的固定相顶端后，用8 mL的甲醇淋洗，再用8 mL 5%的氨水/甲醇溶液洗脱，并用氮吹瓶收集所有洗脱液。

c、烟气样品的分析：

GC-MS/MS分析条件：色谱进样口温度：240 ℃；进样量：1 μL；进样方式：不分流进样；载气：氦气，恒流速1 mL/min；色谱柱：DB-35MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升温：初始温度50 ℃，保持1 min，以30 ℃/min升至170 ℃；以5 ℃/min升至230 ℃，以30 ℃/min升至290 ℃，保持5 min；传输线温度：290 ℃；质谱电离方式：氨气化学电离；离子源温度：250 ℃；质谱扫描方式：多反应监测MRM模式；碰撞气：Ar气，气压1.5 mTorr。

本发明中，在卷烟侧流烟气TSNAs的捕集过程中，卷烟采用侧流吸烟机，按照YC/T 185规定的标准条件抽吸，每次实验抽吸2支卷烟。

本发明中，所述TSNAs内标溶液为d₄-NNN、d₄-NAT、d₄-NAB、d₄-NNK浓度均为1 μg/mL的甲醇溶液，每次实验内标溶液的加入量为80 μL。

本发明中，用于侧流鱼尾罩预处理的抗坏血酸溶液具体配制过程为：配制抗坏血酸的饱和水溶液（100 ml水约溶解40 g抗坏血酸），取200 g溶液，在磁力搅拌下缓缓向其中加入3 g羧甲基纤维素钠（CMC），搅拌使之完全溶解，得到粘度约1200 cp的溶液。

本发明中，采用40 mL pH=1的盐酸溶液对侧流鱼尾罩进行洗涤，用洗涤后的盐酸溶液对剑桥滤片进行萃取，萃取方式为超声萃取或振荡萃取，萃取时间为10 min~1 h。

本发明中，所述GC-MS/MS的质谱电离方式为氨气化学电离，相对于EI电离源存在基质干扰严重、噪音信号高的缺点，氨气化学电离在TSNAs检测时能显著降低基质干扰信号，大大提高检测灵敏度。

利用本发明方法对TSNAs标准物及其内标化合物进行质谱参数优化，有关参数如化合物的母离子、子离子以及碰撞能量（CE）值如表1所示：

表1 化合物的质谱分析参数

与现有技术方法相比，本发明方法具有如下优良效果：

本方法通过用预处理的侧流鱼尾罩和剑桥滤片对卷烟侧流烟气进行捕集，采用盐酸溶液对剑桥滤片进行萃取，萃取液经固相萃取处理后，氮气吹干，采用二氯甲烷复溶得到样品，经GC-MS/MS分析。该方法前处理过程简单，有机溶剂消耗量少，整个分析时间大大缩短；另外，GC-MS/MS的氨气化学电离方式，在TSNAs检测时能显著降低基质干扰信号，使该方法具有测定准确、灵敏度高及重复性好等优点。

此外，侧流烟气中存在的生物碱和大量存在于侧流烟气中的氮氧化物在抽吸环境下可再次生成TSNAs，使测定结果偏高。采用抗坏血酸溶液对鱼尾罩及剑桥滤片进行预处理能有效地吸收侧流烟气中的氮氧化物，从而阻断侧流烟气中TSNAs的再生成，使测定结果更加真实可靠。

附图说明

图1 本发明中TSNAs标准溶液在GC-MS/MS上的总离子流图。

图2 本发明方法对卷烟侧流烟气中TSNAs的GC-MS/MS检测MRM图。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例作进一步说明：

按照GB/T28971-2012规定的方法，采用抗坏血酸溶液对侧流鱼尾罩进行预处理，采用抗坏血酸饱和甲醇溶液对剑桥滤片进行预处理。

平衡并抽取待测卷烟样品，按照YC/T 185规定的标准条件在侧流吸烟机上进行抽吸，每次实验抽吸2支卷烟。采用40 mL pH=1的盐酸溶液分两次对侧流鱼尾罩进行洗涤，并将洗涤后的盐酸溶液转移至放有剑桥滤片的50 mL磨口锥形瓶中，加入80 μL 的d₄-NNN、d₄-NAT、d₄-NAB、d₄-NNK浓度均为1 μg/mL的甲醇溶液作为TSNAs的内标物。对剑桥滤片进行超声萃取，萃取时间为30 min。

采用阳离子交换固相萃取柱对萃取液进行处理，具体操作过程为：分别用5 mL的甲醇和5 mL的水对阳离子交换固相萃取柱进行活化；准确移取10 mL萃取液至阳离子交换固相萃取柱，待萃取液移至阳离子交换固相萃取柱的固定相顶端后，用8 mL的甲醇淋洗，再用8 mL 5%的氨水/甲醇溶液洗脱，并用氮吹瓶收集所有洗脱液。将洗脱液在40 ℃水浴条件下氮气吹干，用1 mL的二氯甲烷复溶得到样品，待GC-MS/MS检测；

GC-MS/MS分析条件：

色谱进样口温度：240 ℃；进样量：1 μL；进样方式：不分流进样；载气：氦气，恒流速1 mL/min；色谱柱：DB-35MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升温：初始温度50 ℃，保持1 min，以30 ℃/min升至170 ℃；以5 ℃/min升至230 ℃，以30 ℃/min升至290 ℃，保持5 min；传输线温度：290 ℃；

质谱电离方式：氨气化学电离；离子源温度：250 ℃；质谱扫描方式：多反应监测MRM模式；碰撞气：Ar气，气压1.5 mTorr。

采用本发明方法分别对烤烟型卷烟样品和混合型卷烟样品侧流烟气中的TSNAs进行测定，结果如表2所示：

表2 GC-MS/MS对卷烟侧流烟气中TSNAs的检测结果

将GC-MS/MS的TSNAs检测结果与GC-TEA的检测结果相比较，两者一致性较好，结果偏差<10%，表明该方法具有较高的准确性。对卷烟样品进行5次重复实验，TSNAs测定结果的相对标准偏差<10%，表明该方法具有较好的重现性和稳定性。

Claims

1.一种气相色谱-串联质谱检测卷烟侧流烟气中4种烟草特有亚硝胺(TSNAs)的方法，其特征在于：该方法通过用抗坏血酸溶液预处理的侧流鱼尾罩和用抗坏血酸饱和甲醇溶液预处理的剑桥滤片对卷烟侧流烟气进行捕集，采用盐酸溶液对侧流鱼尾罩进行洗涤，将洗涤后的盐酸溶液和TSNAs内标溶液加入到收集有剑桥滤片的容器中，对剑桥滤片进行萃取，将萃取液经固相萃取柱处理得到洗脱液，将洗脱液氮气吹干后，用二氯甲烷复溶得到样品，经气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）检测得到卷烟侧流烟气中TSNAs的含量；具体步骤如下：

b、卷烟侧流烟气中TSNAs萃取液的萃取和纯化：采用40 mL pH=1的盐酸溶液对侧流鱼尾罩进行洗涤，将洗涤后的盐酸溶液和TSNAs内标溶液加入到收集有剑桥滤片的容器中，对剑桥滤片进行超声或振荡萃取，将萃取液经固相萃取柱处理得到洗脱液，将洗脱液在40 ℃水浴条件下氮气吹干，用1 mL的二氯甲烷复溶得到样品，待GC-MS/MS检测；所述固相萃柱处理具体方法为：分别用5 mL的甲醇和5 mL的水对阳离子交换固相萃取柱进行活化；准确移取10 mL萃取液至阳离子交换固相萃取柱，待萃取液移至阳离子交换固相萃取柱的固定相顶端后，用8 mL的甲醇淋洗，再用8 mL 5%的氨水/甲醇溶液洗脱，并用氮吹瓶收集所有洗脱液；

c、烟气样品的分析：

GC-MS/MS分析条件：

2.根据权利要求1所述的检测卷烟侧流烟气中4种烟草特有亚硝胺(TSNAs)的方法，其特征在于：在卷烟侧流烟气TSNAs的捕集过程中，卷烟采用侧流吸烟机，按照YC/T 185规定的标准条件抽吸，每次实验抽吸2支卷烟。

3.根据权利要求1所述的检测卷烟侧流烟气中4种烟草特有亚硝胺(TSNAs)的方法，其特征在于：所述的TSNAs内标溶液为d₄-NNN、d₄-NAT、d₄-NAB、d₄-NNK浓度均为1 μg/mL的甲醇溶液，每次实验内标溶液的加入量为80 μL。

4.根据权利要求1所述的检测卷烟侧流烟气中4种烟草特有亚硝胺(TSNAs)的方法，其特征在于：所述萃取方式为超声萃取或振荡萃取，萃取时间为10 min~1 h。