CN105954402A

CN105954402A - 一种卷烟主流烟气中生物碱的气相色谱-火焰离子化/串联质谱检测方法

Info

Publication number: CN105954402A
Application number: CN201610267377.2A
Authority: CN
Inventors: 秦亚琼; 王晓瑜; 潘立宁; 丁丽; 崔华鹏; 贾云祯; 余晶晶; 刘绍锋; 蔡君兰; 张晓兵
Original assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Current assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2036-04-27
Also published as: CN105954402B

Abstract

一种卷烟主流烟气中生物碱的气相色谱‑火焰离子化/串联质谱检测方法，其特征在于：该方法是用剑桥滤片捕集卷烟主流烟气的粒相物，加入NaOH水溶液后，用二氯甲烷萃取，取有机溶剂层进行分析，样品经色谱柱分离后，同时进入火焰离子化检测仪（FID）和串联质谱仪（MS‑MS）测定，实现了烟气生物碱的准确定性、定量。本发明首次提出了气相色谱‑火焰离子化/串联质谱检测方法，并将其应用于含量差别大，样品基质复杂的卷烟烟气生物碱的测定，该方法前处理简单且待测样品只需一针进样可满足烟碱的FID及次级生物碱的MS‑MS准确定量分析。本方法前处理简单，样品测定及分析效率高，重复性好、回收率高，适用于样品的批量化分析。

Description

一种卷烟主流烟气中生物碱的气相色谱-火焰离子化/串联质谱检测方法

技术领域

本发明属于卷烟主流烟气的测定技术领域，具体涉及一种卷烟主流烟气中生物碱的测定方法。该方法是用剑桥滤片捕集卷烟主流烟气的粒相物，加入NaOH水溶液后，用二氯甲烷萃取，取有机溶剂层进行分析，样品经色谱柱分离后，同时进入火焰离子化检测仪（FID）和串联质谱仪（MS-MS）测定，实现了烟气生物碱的准确定性、定量。

背景技术

生物碱是一组含有氮杂环的碱性物质，烟草中的生物碱绝大部分是2-吡啶基衍生物，烟草生物碱包括烟碱、降烟碱、新烟碱、麦斯明、假木贼碱，其组成与含量直接影响烟叶的香味品质、可用性及卷烟制品的生理强度、烟气特征和吸食安全性。烟碱是其中含量最高的一种成分，具有兴奋中枢神经及末梢神经的作用，以上其余的生物碱含量远低于烟碱，又称次级生物碱。生物碱在燃烧过程中会挥发，使烟气呈碱性并产生刺激性气味，进而影响卷烟感官评吸品质。

目前，烟叶中生物碱的定量分析可采用气相色谱-火焰离子化检测仪（GC-FID）、气相色谱-氮磷检测仪（GC-NPD）、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)等方法，其中GC-MS是定量分析烟叶中次级生物碱的首选分析手段。由于烟叶中生物碱的含量较高且基质简单，采用简单的前处理并结合GC-MS即可满足次级生物碱的定性、定量分析。

烟气中生物碱来源于烟叶中生物碱的转移及分解，含量远低于烟叶中的，且烟气基质复杂，次级生物碱的杂质干扰大，通过简单的前处理及GC-MS不能满足次级生物碱的定性、定量分析。而气相色谱-串联质谱联用仪（GC-MS-MS），可从干扰严重的质谱中抽取有用数据，大大提高质谱检测的选择性，从而能够测定混合物中的痕量物质，与GC-MS相比，灵敏度及选择性更高。

由于烟碱的含量远高于次级生物碱，一针进样后，不能实现烟碱与次级生物碱的同时测定，需要进样口不同分流比的两针进样，较为浪费时间，不利于样品的批量化分析。同时由于烟碱的杂质干扰小，通过GC-FID即可实现准确定量。如何实现烟碱与次级生物碱的同时测定，则是本发明的研究课题。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有状况而提供的一种卷烟主流烟气中生物碱的气相色谱-火焰离子化/串联质谱检测方法，该方法采用微板流路控制技术，在色相色谱仪中安装电子压力控制(EPC)及分流器，从而将一根色谱柱流出物分流到MS-MS和FID两个检测器，实现了烟气中生物碱一针进样便可准确定量且样品前处理简单。

本发明的目的是通过以下方案来实现的：

一种卷烟主流烟气中生物碱的气相色谱-火焰离子化/串联质谱检测方法，所述生物碱包括烟碱、降烟碱、新烟碱、麦斯明、假木贼碱，该方法是用剑桥滤片捕集卷烟主流烟气的粒相物，加入NaOH水溶液后，用二氯甲烷萃取，取有机溶剂层进行分析，样品经色谱柱分离后，采用微板流路控制技术调控色谱柱的末端分流，同时进入火焰离子化检测仪（FID）和串联质谱仪（MS-MS）测定，实现对主流烟气中生物碱的准确定性、定量。

具体步骤如下：(1)卷烟主流烟气粒相物的捕集：卷烟抽吸条件参照GB/T 16450—2004，即每60 s抽吸1口，抽吸容量35 mL，抽吸持续时间2 s，在此条件下抽吸2～5支卷烟，用剑桥滤片捕集卷烟主流烟气中的粒相物。

(2)滤片的前处理：将卷烟抽吸后的剑桥滤片置于锥形瓶中，加3～10 mL氢氧化钠水溶液，静置30 min，加入20 mL二氯甲烷和200 uL内标储备液，振荡40 min后，取有机溶剂层分析；

(3)样品的分析：

采用微板流路控制技术调控色谱柱的末端分流，按1：20～1:3的分流比，即1/21～1/4样品进入FID，其余样品进入MS-MS，同时获得烟碱和次级生物碱的分析结果；

GC分析条件：

进样口温度：230 ℃；进样量：1 µL；无分流进样；载气：氦气，恒流流速1.5 mL/min；色谱柱：DB-35MS，规格30 m×0.25 mm×0.25μm；程序升温：100 ℃保持3 min，然后以8 ℃/min的速率升至160 ℃，再以2 ℃/min的速率升至175 ℃，最后以10 ℃/min的速率升至260℃，保持10min。

FID分析条件：

检测器温度：250 ℃；载气：氦气或氮气，流量约30 mL/min。

MS-MS分析条件：

电离方式：氨气化学电离；氨气流量：2 mL/min；离子源温度：240℃；碰撞气：Ar气，气压1 mtorr；传输线温度260℃；扫描方式：多反应监测模式（MRM），各化合物定量离子、定性离子及碰撞能见表1。

表1 各目标化合物的定量离子、定性离子和碰撞能

(4)标准曲线绘制及结果计算：对系列标准溶液的响应进行面积积分，以每种目标物和内标的响应面积比对含量之比做校正曲线，以直线进行拟合，得一元线性回归方程。对制备的样品进行测定，测得样品中的目标物与内标峰面积比，带入一元线性回归方程，计算得到每种生物碱含量。

本方法采用内标法定量，烟碱的定量采用2-甲基喹啉作为内标；其它生物碱的定量采用2，4′- 二联吡啶作为内标。

标准工作溶液的制备方法如下：

1）储备液的制备：

烟碱储备液：准确称取约1 g烟碱（精确到0.1 mg），置于100 mL的棕色容量瓶中，用二氯甲烷稀释定容至刻度。

烟碱内标储备液：准确称取约10 g 2-甲基喹啉（精确到0.1 mg），置于250 mL的棕色容量瓶中，用二氯甲烷稀释定容至刻度。

降烟碱储备液：准确称取约50 mg降烟碱（精确到0.1 mg），置于100 mL的棕色容量瓶中，用二氯甲烷甲烷溶液稀释定容至刻度。

麦斯明、假木贼碱、新烟碱混合储备液：准确称取约10 mg麦斯明（精确到0.1 mg）、10 mg假木贼碱（精确到0.1 mg）、10 mg新烟碱（精确到0.1 mg）置于500 mL的棕色容量瓶中，加入二氯甲烷溶液稀释定容至刻度。

2，4′- 二联吡啶储备液：准确称取约10 mg 2，4′- 二联吡啶与50mL的棕色容量瓶中，加入二氯甲烷溶液稀释定容至刻度。

2）标准工作溶液的制备：

烟碱标准工作溶液：分别移取200 μL、500 μL、1 mL、2 mL、5 mL的烟碱储备液于不同的10 mL棕色容量瓶中，再准确加入100 μL 2-甲基喹啉内标储备液，用二氯甲烷溶液稀释定容至刻度，得到五个不同浓度的烟碱系列标准溶液。

降烟碱标准工作溶液：分别移取100 μL、250μL、600 μL、1 mL、2 mL的降烟碱储备液于不同的10 mL棕色容量瓶中，再准确加入100 μL 2，4′- 二联吡啶内标储备液，用二氯甲烷溶液稀释定容至刻度，得到五个不同浓度的降烟碱系列标准溶液。

麦斯明、假木贼碱和新烟碱的混和标准工作溶液：分别移取100 μL、250μL、600 μL、1 mL、2 mL的麦斯明、假木贼碱和新烟碱混标储备液于不同的10 mL棕色容量瓶，再准确加入100 μL 2，4′- 二联吡啶内标储备液，用二氯甲烷溶液稀释定容至刻度，得到五个不同浓度的麦斯明、假木贼碱和新烟碱的混和标样系列标准溶液。

在本发明中，卷烟抽吸前应将卷烟样品置于（22 ± 1）℃，相对湿度为（60 ± 2）%环境中平衡48 h。

二氯甲烷萃取剂中可加入0.01%三乙胺避免衬管对次级生物碱的吸附。

样品的振荡方式最好为机械振荡。

样品分析前，应检查仪器是否漏气。

由于烟碱的标准品含有少量的其余次级生物碱，降烟碱的标准品含有少量的麦斯明、假木贼碱和新烟碱，标准溶液配制时应将烟碱和降烟碱分别配制。

对同一卷烟样品进行5次日内和日间平行测定，考察了方法的重复性，并在高、中、低三个含量水平上进行了回收率的测定。结果如表2所示，生物碱日内、日间测定结果的变异系数分别在1.1％-3.9％、1.7％-5.8％之间，平均回收率的结果在91.1%～103.6%之间，因此该方法重复性较好，回收率较高。

表2 方法的重复性和回收率检测结果

本发明与现有的检测方法相比，具有以下技术优势：

1、本发明首次提出了气相色谱-火焰离子化/串联质谱检测方法，并将其应用于含量差别大，样品基质复杂的卷烟烟气生物碱的测定，该方法前处理简单且待测样品只需一针进样可满足烟碱的FID及次级生物碱的MS-MS准确定量分析。

2、该方法采用微板流路控制技术实现了火焰离子化检测仪和串联质谱的同时分析，前处理简单，样品测定及分析效率高，重复性好、回收率高，定量准确，适用于样品的批量化分析。

附图说明

图1：典型样品的FID色谱图。

图2：典型样品的MS-MS总离子流图。

图3：典型样品的多反应监测质谱（MRM）图。

1：2-甲基喹啉（IS）；2：烟碱；3：降烟碱；4：麦斯明；5：假木贼碱；6：新烟碱；7：2,4′-二联吡啶（IS）。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明：

一种卷烟主流烟气中生物碱的气相色谱-火焰离子化/串联质谱检测方法，所述生物碱包括烟碱、降烟碱、新烟碱、麦斯明、假木贼碱，该方法是用剑桥滤片捕集卷烟主流烟气的粒相物，加入NaOH水溶液后，用二氯甲烷萃取，取有机溶剂层进行分析，样品经色谱柱分离后，采用微板流路控制技术调控色谱柱的末端分流，同时进入火焰离子化检测仪（FID）和串联质谱仪（MS-MS）测定。具体步骤如下：

(1)卷烟主流烟气粒相物的捕集：卷烟抽吸条件参照GB/T 16450—2004，即每60 s抽吸1口，抽吸容量35 mL，抽吸持续时间2 s，在此条件下抽吸5支卷烟，用剑桥滤片捕集卷烟主流烟气中的粒相物。卷烟抽吸前应将卷烟样品置于（22 ± 1）℃，相对湿度为（60 ± 2）%环境中平衡48 h。

(2)滤片的前处理：将卷烟抽吸后的剑桥滤片置于锥形瓶中，加10 mL 5%氢氧化钠水溶液（质量比），静置30 min，加入20 mL二氯甲烷和200 uL内标储备液，机械振荡40 min后，取有机溶剂层分析；

(3)样品的分析：

采用微板流路控制技术调控色谱柱的末端分流，按1：9的分流比，1/10样品进入FID，其余样品进入MS-MS。

GC分析条件：

FID分析条件：

检测器温度：250 ℃；载气：氦气或氮气，流量约30 mL/min。

MS-MS分析条件：

(4)标准曲线绘制及结果计算：对系列标准溶液的响应进行面积积分，以每种目标物和内标的响应面积比对含量之比做校正曲线，以直线进行拟合，得一元线性回归方程。对制备的样品进行测定，测得样品中的目标物与内标峰面积比，带入一元线性回归方程，计算得到每种生物碱含量。采用内标法定量，烟碱的定量采用2-甲基喹啉作为内标；其它生物碱的定量采用2，4′- 二联吡啶作为内标。

标准工作溶液的制备方法如前所述，此处不再重复。

实际样品测定：根据前面所述的检测方法，选择一种卷烟样品，测得烟碱、降烟碱、新烟碱、麦斯明、假木贼碱含量分别为600 ug/支，11.87 ug/支，5.28 ug/支，1.53 ug/支，5.64 ug/支。

Claims

1.一种卷烟主流烟气中生物碱的气相色谱-火焰离子化/串联质谱检测方法，所述生物碱包括烟碱、降烟碱、新烟碱、麦斯明、假木贼碱，其特征在于：该方法是用剑桥滤片捕集卷烟主流烟气的粒相物，加入NaOH水溶液后，用二氯甲烷萃取，取有机溶剂层进行分析，样品经色谱柱分离后，采用微板流路控制技术调控色谱柱的末端分流，同时进入火焰离子化检测仪（FID）和串联质谱仪（MS-MS）测定，实现对主流烟气中生物碱的准确定性、定量。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：具体步骤如下：

(1)卷烟主流烟气粒相物的捕集：卷烟抽吸条件参照GB/T 16450—2004，即每60 s抽吸1口，抽吸容量35 mL，抽吸持续时间2 s，在此条件下抽吸2～5支卷烟，用剑桥滤片捕集卷烟主流烟气中的粒相物；

(3)样品的分析：

GC分析条件：

进样口温度：230 ℃；进样量：1 µL；无分流进样；载气：氦气，恒流流速1.5 mL/min；色谱柱：DB-35MS，规格30 m×0.25 mm×0.25μm；程序升温：100 ℃保持3 min，然后以8 ℃/min的速率升至160 ℃，再以2 ℃/min的速率升至175 ℃，最后以10 ℃/min的速率升至260℃，保持10min；

FID分析条件：

检测器温度：250 ℃；载气：氦气或氮气，流量约30 mL/min；

MS-MS分析条件：电离方式：氨气化学电离；氨气流量：2 mL/min；离子源温度：240℃；碰撞气：Ar气，气压1 mtorr；传输线温度260℃；扫描方式：多反应监测模式（MRM）；

(4)标准曲线绘制及结果计算：对系列标准工作溶液的响应进行面积积分，以每种目标物和内标的响应面积比对含量之比做校正曲线，以直线进行拟合，得一元线性回归方程，对制备的样品进行测定，测得样品中的目标物与内标峰面积比，带入一元线性回归方程，计算得到每种生物碱含量。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：该检测方法采用内标法定量，烟碱的定量采用2-甲基喹啉作为内标；其它生物碱的定量采用2，4′- 二联吡啶作为内标。

4.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：所述标准工作溶液的制备方法如下：

1）储备液的制备：

烟碱储备液：准确称取约1 g烟碱，精确到0.1 mg，置于100 mL的棕色容量瓶中，用二氯甲烷稀释定容至刻度；

烟碱内标储备液：准确称取约10 g 2-甲基喹啉，精确到0.1 mg，置于250 mL的棕色容量瓶中，用二氯甲烷稀释定容至刻度；

降烟碱储备液：准确称取约50 mg降烟碱，精确到0.1 mg，置于100 mL的棕色容量瓶中，用二氯甲烷甲烷溶液稀释定容至刻度；

麦斯明、假木贼碱、新烟碱混合储备液：准确称取约10 mg麦斯明，精确到0.1 mg，10 mg假木贼碱，精确到0.1 mg、10 mg新烟碱，精确到0.1 mg，置于500 mL的棕色容量瓶中，加入二氯甲烷溶液稀释定容至刻度；

2，4′- 二联吡啶储备液：准确称取约10 mg 2，4′- 二联吡啶与50mL的棕色容量瓶中，加入二氯甲烷溶液稀释定容至刻度；

2）标准工作溶液的制备：

烟碱标准工作溶液：分别移取200 μL、500 μL、1 mL、2 mL、5 mL的烟碱储备液于不同的10 mL棕色容量瓶中，再准确加入100 μL 2-甲基喹啉内标储备液，用二氯甲烷溶液稀释定容至刻度，得到五个不同浓度的烟碱系列标准溶液；

降烟碱标准工作溶液：分别移取100 μL、250μL、600 μL、1 mL、2 mL的降烟碱储备液于不同的10 mL棕色容量瓶中，再准确加入100 μL 2，4′- 二联吡啶内标储备液，用二氯甲烷溶液稀释定容至刻度，得到五个不同浓度的降烟碱系列标准溶液；

麦斯明、假木贼碱和新烟碱的混和标准工作溶液：分别移取100 μL、250μL、600 μL、1mL、2 mL的麦斯明、假木贼碱和新烟碱混标储备液于不同的10 mL棕色容量瓶，再准确加入100 μL 2，4′- 二联吡啶内标储备液，用二氯甲烷溶液稀释定容至刻度，得到五个不同浓度的麦斯明、假木贼碱和新烟碱的混和标样系列标准溶液。

5.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：卷烟抽吸前应将卷烟样品置于22 ±1℃，相对湿度为60 ± 2%环境中平衡48 h。

6.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于：二氯甲烷萃取剂中可加入0.01%三乙胺避免衬管对次级生物碱的吸附。

7.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：样品的振荡方式为机械振荡。