CN104792895B - 一种烟用香精香料中薄荷醇的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟用香精香料中薄荷醇的测定方法,是在烟用香精香料中加入含有内标的正己烷萃取液,制得样品溶液,振荡萃取后,取上清液进行GC‑MS分析,得到样品上清液中薄荷醇与内标的峰面积比;用薄荷醇和含有内标的正己烷萃取液配制薄荷醇系列标准工作溶液进行GC‑MS分析,得到标准工作溶液中的薄荷醇与内标的峰面积比,通过标准工作溶液中薄荷醇与内标的峰面积比与薄荷醇的质量浓度建立线性回归方程,并获得样品上清液中薄荷醇的质量浓度,再计算得到烟用香精香料中薄荷醇的含量。本发明采用溶剂直接萃取,内标法定量,气质联用法测定薄荷醇含量,提高了香精香料中薄荷醇测定的准确性和工作效率,同时减少实验过程中薄荷醇的损失。

Description

一种烟用香精香料中薄荷醇的测定方法
技术领域
本发明属于化学分析检测技术领域,具体涉及一种烟用香精香料中薄荷醇的测定方法。
背景技术
薄荷醇是一种常用的卷烟凉味添加剂,在卷烟中加入适量的薄荷醇,可缓和烟气的刺激性,去除青杂气,参见钟庆辉.浅谈卷烟加香加料技术的应用[J].烟草科技,1996,(4):30。薄荷醇在烟草中主要应用在卷烟滤棒、卷烟纸、卷烟烟丝、烟草薄片等方面,主要是以香精香料的途径进行添加,达到改善卷烟烟气的目标,因此,测定卷烟香精香料中的薄荷醇对于提高卷烟产品的质量稳定性具有重要意义。
薄荷醇因其清凉的特殊性质,广泛应用于食品、日化、烟草等领域,其测定方法有比色法、近红外光谱法、电导滴定法、液相色谱法、气相色谱法、气质联用法等,常见的是气相色谱法和气质联用法。目前,烟草文献报道较多的是卷烟及其烟气中薄荷醇的分析,如GORDEN B M,BORGEND NG M F.气相色谱法快速测定烟草中的薄荷醇;宫梅,葛炯,许建铭,等.卷烟及烟气中薄荷醇含量的测定[J].烟草科技,2002,(7):29-31;黄龙,陈一,刘辉,等.卷烟及烟气中薄荷醇的毛细管气相色谱分析[J].烟草科技,2004,(4):32-35,39.卷烟及烟气中薄荷醇含量的测定,其前处理方法主要是对滤嘴、烟丝、主流烟气和烟蒂中的薄荷醇进行溶剂萃取和仪器测定,用于评价薄荷型卷烟的凉度。而文献报道的烟用香精中薄荷醇的分析则相对较少,如杨虹,苏国岁,何爱民,等.烟用香精香料中薄荷醇的气相色谱/质谱分析[J].烟草科技,2004,(8):24-25。这可能与人们关注最终结果(卷烟烟气),而忽略中间过程有关,而香精香料是卷烟加工过程的重要原材料,研究其材料中化学成分的质量稳定性对于提高产品的质量稳定性具有重要作用。
杨虹的薄荷醇测定方法不足之处是在样品前处理过程中,加入无水硫酸钠,放置过夜,并用定性滤纸过滤,因无水硫酸钠和滤纸具有吸附性,可能导致测定结果偏低,而放置过夜,操作时间太长,影响工作效率;另一方面其定量方法采用外标法定量,不如内标法定量准确。
发明内容
本发明的目的是提供一种易于操作、测量精度高的烟用香精香料中薄荷醇的测定方法。
本发明的技术方案是:
包括以下步骤:
1)在烟用香精香料中加入萃取液,制得样品溶液,振荡萃取后,取上清液进行GC-MS分析,得到样品上清液中薄荷醇与内标的峰面积比;其中,烟用香精香料和萃取液的比为(0.3~1.0)g:(2~15)mL;
2)用薄荷醇和萃取液配制薄荷醇系列标准工作溶液进行GC-MS分析,得到标准工作溶液中的薄荷醇与内标的峰面积比;所述萃取液均由内标和正己烷配制而成,且步骤1)和步骤2)的萃取液中内标浓度相等;
3)以标准工作溶液中薄荷醇与内标的峰面积比为横坐标,以标准工作溶液中薄荷醇的质量浓度为纵坐标建立线性回归方程,将样品上清液中的薄荷醇与内标的峰面积比为横坐标代入该线性回归方程,得出样品上清液中薄荷醇的质量浓度,再计算得到烟用香精香料中薄荷醇的含量。
所述的内标为异喹啉,其中异喹啉在萃取液中的的质量浓度为180μg/mL。
所述萃取液的配制过程包括:首先取异喹啉和正己烷配制成质量浓度为10~20mg/mL的内标溶液母液;然后再取内标溶液母液和正己烷配制成萃取液。
所述振荡萃取时间为30~50min。
所述标准工作溶液的薄荷醇质量浓度为20~200μg/mL。
所述的标准工作溶液的配制过程包括:首先用薄荷醇和正己烷配制成质量浓度为19.90mg/mL的薄荷醇母液,然后在薄荷醇母液中加入萃取液。
GC-MS的色谱条件为:色谱柱:HP-5MS毛细管柱,规格30m×0.25mm×0.25μm;载气:He;流量:1.2mL/min;进样口温度:280℃;分流比:20:1;进样量:1μL;程序升温:初始温度在60℃并保持3min,然后以5℃/min升温至160℃,最后以10℃/min升温至280℃,并在280℃保持10min;
质谱条件:传输线温度:280℃;电离方式:EI源;电离能量:70eV;离子源温度:230℃;溶剂延迟:3.5min;扫描范围:35~500amu;检测方式:全扫描模式定性,SIM模式定量;薄荷醇的特征离子(m/z):81,71,95,定量离子81;异喹啉的特征离子(m/z):129,102,定量离子129。
所述的线性回归方程为y=0.00207x+0.02646,其中,y为薄荷醇的质量浓度,x为薄荷醇与内标的峰面积比。
所述的烟用香精香料中薄荷醇的含量计算公式为:X=(C×V)/(1000×M);其中X为烟用香精香料中薄荷醇的含量,单位是mg/g,M为称取的烟用香料香精的质量,单位是g,V为样品上清液的体积,单位是mL,C为样品上清液中薄荷醇的质量浓度,单位是μg/mL。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明对烟用香精香料中薄荷醇的测定中,称取一定量的香精香料,经含有内标的正己烷萃取液振荡萃取后,取上清液待测,是通过采用正己烷为溶剂直接萃取,内标法定量,减少实验过程中薄荷醇的损失,并通过气质联用法测定,大大缩短了样品前处理的步骤和时间,提高了烟用香精香料中薄荷醇测定的精度和工作效率,同时在对烟用香精香料的前处理中,通过采用正己烷作为萃取溶剂,其与薄荷醇的相容性良好,且性质稳定,利于提高测量精度;通过控制萃取体积,提高对薄荷醇的萃取效率;通过采用振荡萃取方式,有效防止水温随萃取时间而升高,避免香精中的主要成分挥发,利于提高萃取精度,而且可操作性强,易于推广;本发明测定方法经过验证,其变异系数小于5%,说明本发明测定方法的重复性比较好,样品的回收率在98~115%之间,说明方法具有可行性。本发明测定方法的建立为烟用香精香料中薄荷醇的质量检测、质量稳定性控制及卷烟产品的质量稳定性控制提供参考依据。
附图说明
图1是本发明中采用气相色谱质谱联用法测定烟用香精香料中薄荷醇的标准工作溶液色谱(TIC)图;
图2是本发明中采用气相色谱质谱联用法测定烟用香精香料中薄荷醇的色谱(TIC图);
图3是本发明中不同萃取时间萃取薄荷醇趋势图。
具体实施方式
一、材料与方法
1.1仪器、材料与试剂
含有薄荷醇和不含薄荷醇的烟用香精香料,由陕西中烟工业有限责任公司提供。
正己烷、正戊烷、二氯甲烷(色谱纯,上海安谱科学仪器有限公司)、薄荷醇(纯度99.50%)、异喹啉(美国Sigma-Aldrich Fluka公司);乙酸乙酯(AR,上海国药集团化学试剂有限公司);
Clarus 600气相色谱–质谱联用仪(GC-MS,美国PE公司);KQ-700DB数控超声清洗器(昆山市超声仪器有限公司);HY-8型振荡仪(常州国华电器有限公司);Milli-Q超纯水仪(美国Millipore公司);ME414S电子天平(感量:0.0001g,德国Sartorius公司)。
1.2样品处理与分析
用异喹啉作为内标,称取异喹啉0.5~1.0g(精确至0.1mg),用正己烷作为溶剂定容至50mL,配制成10~20mg/mL的内标溶液母液,并按需要取用,利于储存;本发明中通过使用内标溶液母液和正己烷配置成萃取液,在萃取液中,内标的浓度为180μg/mL。
准确称取烟用香精香料样品(精确至0.1mg)于磨口三角瓶中,加入含有内标浓度为180μg/mL的正己烷萃取液,制得样品溶液,振荡30~50min,取上清液进行GC-MS分析,得样品上清液中薄荷醇与内标的峰面积比;其中,烟用香精香料和萃取液的比为(0.3~1.0)g:(2~15)mL。
1.3标准工作溶液处理与分析
用薄荷醇、正己烷和异喹啉作为内标配制薄荷醇系列标准工作溶液,其中薄荷醇的质量浓度为20~200μg/mL,本发明中配制系列标准工作溶液的具体步骤为:准确称取1.0g(精确至0.1mg)薄荷醇,用正己烷定容至50mL,配制薄荷醇母液,其中薄荷醇的质量浓度为19.90mg/mL,分别从薄荷醇母液中移取15,30,45,60,75,90μL溶液于10mL容量瓶中,用含有异喹啉浓度为180μg/mL的正己烷萃取液定容至10mL,配制系列标准工作溶液,其中的薄荷醇的质量浓度分别为:29.85μg/mL,59.70μg/mL,89.55μg/mL,119.40μg/mL,149.25μg/mL,179.10μg/mL,进行GC-MS分析,得到标准工作溶液中薄荷醇与内标的峰面积比。因为标准工作溶液中薄荷醇的质量浓度小,所以本发明通过先配制薄荷醇母液,再配制系列标准溶液,使精度提高;同时配制过程中,取用的薄荷醇母液,均为μL级别的,相对最终定容的体积来说微乎其微,其对定容体积的影响可以忽略不计,故其内标浓度与样品上清液中的内标浓度近似相等。
1.4GC-MS的条件
色谱条件:HP-5MS毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm);载气:He;流量:1.2mL/min;进样口温度:280℃;分流比:20:1;进样量:1μL;程序升温:初始温度60℃保持3min,然后以5℃/min的升温速率升温到160℃,再以105℃/min的升温速率升温到280℃,并在280℃保持10min。
质谱条件:传输线温度:280℃;电离方式:EI源;电离能量:70eV;离子源温度:230℃;溶剂延迟:3.5min;扫描范围:35~500amu;检测方式:全扫描模式定性,SIM模式定量;薄荷醇的特征离子(m/z):81,71,95,定量离子81;异喹啉的特征离子(m/z):129,102,定量离子129。
1.5工作曲线和检测限
以标准工作溶液中薄荷醇与内标的峰面积比为横坐标,以标准工作溶液中薄荷醇的质量浓度为纵坐标建立线性回归方程,以最低质量浓度平行测定10次的标准偏差的3倍为方法的检出限,以标准偏差的10倍为方法的定量限,由表1可知,线性回归方程的相关系数为0.9999,检出限和定量限分别为0.50μg/mL和1.67μg/mL,检出限和定量限反应测定方法的灵敏度高低,检出限和定量限越低,说明该测定方法灵敏度越高。
表1薄荷醇的线性回归方程、检测限、定量限
将以上步骤1.2得到的样品上清液中薄荷醇与内标的峰面积比作为x代入线性回归方程,得到样品上清液中薄荷醇的质量浓度C,C的单位是μg/mL;依据X=(C×V)/(1000×M)计算得到烟用香精香料中薄荷醇的含量X,单位是mg/g;其中,V是样品上清液的体积,单位是mL;M是称取的香料香精的质量,单位是g。
二、实施例
以下将结合具体实施例,从以下几个方面进行详细的说明:A.样品前处理条件的确定;B.色谱条件的优化;C.方法的验证。
实施例1:萃取溶剂的选择
本实施例实验选取正己烷、二氯甲烷、正戊烷、乙酸乙酯四种有机溶剂作为萃取溶剂分别对香精香料中的薄荷醇进行萃取,取0.3g的烟用香精香料于50mL磨口三角瓶中,分别加入含有内标浓度为180μg/mL的四种萃取液10mL,振荡萃取30min后,分别取上清液,按步骤1.4中的GC-MS的条件进行分析,并计算得出烟用香精香料中薄荷醇的含量;实验结果表明,二氯甲烷和乙酸乙酯萃取的样品中丙二醇溶剂萃取较多,丙二醇峰与薄荷醇峰分离不好,不利于薄荷醇的分析,正己烷和正戊烷对溶剂丙二醇的萃取较低,因正戊烷和正己烷的性质相近,而正戊烷的沸点低于正己烷,其挥发性较强,最终选择正己烷作为萃取溶剂。
表2不同萃取溶剂薄荷醇萃取结果比较
实施例2:萃取方式的选择
为了考察萃取方式对萃取效果的影响,本实施例实验对超声萃取和振荡萃取两种萃取方式进行比较,取1.0g的烟用香精香料于50mL磨口三角瓶中,加入含有内标浓度为180μg/mL的正己烷萃取液15mL,分别进行超声和振荡萃取40min后,取上清液,按步骤1.4中的GC-MS条件进行分析,并计算得出烟用香精香料中薄荷醇的含量;结果表明,超声萃取过程水温会随着萃取时间而升高,而香精中的成分主要是挥发性成分,影响分析结果,故选择萃取方式为振荡萃取。
表3不同萃取方式薄荷醇萃取结果比较
实施例3:萃取体积的选择
本实施例考察不同萃取体积对薄荷醇萃取效率的情况,在0.5g的烟用香精香料中分别加入2,5,10,15,20,25,30,35,40mL不同体积含有内标浓度为180μg/mL的正己烷萃取液,振荡萃取50min,分别取上清液,按步骤1.4中的GC-MS的条件进行分析,并计算得出烟用香精香料中薄荷醇的含量;结果如表4所示,表明薄荷醇萃取率在5mL以前随着萃取体积的增加而增加,在5mL以后随着萃取体积的增加而降低,故本发明中萃取体积选择为2~15mL,最优的萃取体积选择为5mL。
表4不同萃取体积对薄荷醇萃取效率的比较
实施例4:萃取时间的确定
本实施例考察了不同萃取时间对薄荷醇萃取率的影响,在0.8g的烟用香精香料中加入5mL含有内标浓度为180μg/mL的正己烷萃取液,振荡萃取,按时间依次取上清液,按步骤1.4中的GC-MS条件进行分析,并计算得出烟用香精香料中薄荷醇的含量;结果如图3所示,薄荷醇随着萃取时间的增加而增加,在萃取5~10min时,萃取率升高较快,在30min及以后,萃取率变化逐渐减小,50min后,萃取基本完全。所以本发明中萃取时间确定为30~50min,在保证萃取效率的同时为确保萃取完全,确定最优的萃取时间为50min。
实施例5:色谱条件的优化
本实施例在同一实验条件下,考察了进样口温度、柱温箱的初始温度和升温速率对分析结果的影响。
同一香精香料样品按照步骤1.2进行样品前处理,依次在进样口温度分别为220,240,260和280℃的条件下(其它色谱条件同步骤1.4)进行GC-MS分析,GC-MS分析结果表明,进样口温度在280℃时,色谱峰型比较尖锐,响应高,说明样品汽化完全,因此确定进样口最优温度为280℃。
此外,考察了柱温箱的初始温度、升温速率(5,10,15和20℃/min)等因素对组分分离度的影响。结果表明,随着初始温度的升高,组分分离情况变差,综合考虑分析时长和组分峰的响应,确定初始温度为60℃。随着升温速率的增大,样品分离度变差,样品分析所需的时间缩短,综合考虑分析的效率,最终确定1.4节所述的升温程序,典型标准工作溶液和烟用香精香料样品的总离子流色谱(TIC)图如图1和图2所示,说明在上述色谱条件下,薄荷醇与内标物和香精香料中其它组分的分离比较好。
实施例6:重复性和回收率
对于同一烟用香精香料样品,按照步骤1.2中的样品前处理条件和步骤1.4中的GC-MS色谱分析条件平行测定5次,结果见表5,由表5可知其变异系数小于5%,说明方法的重复性比较好;由表6可知,样品的回收率在98~115%之间,说明方法具有可行性。
表5薄荷醇的重复性结果
测定次数 薄荷醇/mg/g
1 9.30
2 9.28
3 9.47
4 8.81
5 8.86
平均值 9.15
标准偏差 0.29
变异系数 3.22
表6薄荷醇的回收率结果
实施例7:实际样品的测定
依据上述最优条件,对八种不同的香精香料样品分别编号,并分别称取0.5g,加入5mL含有内标浓度为180μg/mL的正己烷萃取液,振荡50min,分别取上清液,按步骤1.4中的GC-MS的条件进行分析,分析结果参见表7,表明8种香精香料样品中,有三个香精香料样品中含有薄荷醇,其余样品中未检测出薄荷醇,香精香料中是否含有薄荷醇,这与卷烟需要表征的香气特征有关。
表7八种样品测定结果
本发明采用溶剂直接萃取,采用全离子扫描、选择离子内标法定量,气质联用法测定烟用香精中薄荷醇含量,大大缩短了样品前处理的步骤和时间,提高了香精香料中薄荷醇测定的准确性和工作效率,同时减少实验过程中薄荷醇的损失,线性良好,谱图纯净,定量准确,方法简便,其回收率和RSD分别为98~115%和3.22,适用于烟用香精香料中薄荷醇含量的定量分析。该方法的建立对于烟用香精香料中薄荷醇的质量监控、质量稳定性控制及其品质具有重要参考依据,同时对于提升卷烟产品的具有重要意义。

Claims (7)

1.一种烟用香精香料中薄荷醇的测定方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)在烟用香精香料中加入萃取液,制得样品溶液,振荡萃取后,取上清液进行GC-MS分析,得到样品上清液中薄荷醇与内标的峰面积比;其中,烟用香精香料和萃取液的比为(0.3~1.0)g:(2~15)mL;
2)用薄荷醇和萃取液配制薄荷醇系列标准工作溶液进行GC-MS分析,得到标准工作溶液中的薄荷醇与内标的峰面积比;所述萃取液均由内标和正己烷配制而成,且步骤1)和步骤2)的萃取液中内标浓度相等;
3)以标准工作溶液中薄荷醇与内标的峰面积比为横坐标,以标准工作溶液中薄荷醇的质量浓度为纵坐标建立线性回归方程,将样品上清液中的薄荷醇与内标的峰面积比为横坐标代入该线性回归方程,得出样品上清液中薄荷醇的质量浓度,再计算得到烟用香精香料中薄荷醇的含量;
所述的内标为异喹啉,其中异喹啉在萃取液中的质量浓度为180μg/mL;
GC-MS的色谱条件为:色谱柱:HP-5MS毛细管柱,规格30m×0.25mm×0.25μm;载气:He;流量:1.2mL/min;进样口温度:280℃;分流比:20:1;进样量:1μL;程序升温:初始温度在60℃并保持3min,然后以5℃/min升温至160℃,最后以10℃/min升温至280℃,并在280℃保持10min;
质谱条件:传输线温度:280℃;电离方式:EI源;电离能量:70eV;离子源温度:230℃;溶剂延迟:3.5min;扫描范围:35~500amu;检测方式:全扫描模式定性,SIM模式定量;薄荷醇的特征离子(m/z):81,71,95,定量离子81;异喹啉的特征离子(m/z):129,102,定量离子129。
2.根据权利要求1所述的一种烟用香精香料中薄荷醇的测定方法,其特征在于:所述萃取液的配制过程包括:首先取异喹啉和正己烷配制成质量浓度为10~20mg/mL的内标溶液母液;然后再取内标溶液母液和正己烷配制成萃取液。
3.根据权利要求1所述的一种烟用香精香料中薄荷醇的测定方法,其特征在于:所述振荡萃取时间为30~50min。
4.根据权利要求1所述的一种烟用香精香料中薄荷醇的测定方法,其特征在于:所述标准工作溶液的薄荷醇质量浓度为20~200μg/mL。
5.根据权利要求4所述的一种烟用香精香料中薄荷醇的测定方法,其特征在于:所述的标准工作溶液的配制过程包括:首先用薄荷醇和正己烷配制成质量浓度为19.90mg/mL的薄荷醇母液,然后在薄荷醇母液中加入萃取液。
6.根据权利要求1所述的一种烟用香精香料中薄荷醇的测定方法,其特征在于:所述的线性回归方程为y=0.00207x+0.02646,其中,y为薄荷醇的质量浓度,x为薄荷醇与内标的峰面积比。
7.根据权利要求1所述的一种烟用香精香料中薄荷醇的测定方法,其特征在于:所述的烟用香精香料中薄荷醇的含量计算公式为:X=(C×V)/(1000×M);其中X为烟用香精香料中薄荷醇的含量,单位是mg/g,M为称取的烟用香料香精的质量,单位是g,V为样品上清液的体积,单位是mL,C为样品上清液中薄荷醇的质量浓度,单位是μg/mL。
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