CN106018658A - 电子烟烟液中烟碱旋光异构体的多维气相色谱串联质谱分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电子烟烟液中烟碱旋光异构体的多维气相色谱串联质谱分析方法。其特征在于：普通电子烟烟液用甲醇稀释后直接进行多维气相色谱串联质谱检测，不含烟碱或烟碱含量极低的电子烟烟液用甲醇稀释后经自动固相微萃取进行多维气相色谱串联质谱检测；采用峰面积归一化法定量检测电子烟烟液中S‑(‑)‑烟碱和R‑(+)‑烟碱的比例。本方法提供的检测方法，样品处理简单快捷，方法检出限低，灵敏度高，精密度好，能够满足电子烟烟液样品的分析。

Description

电子烟烟液中烟碱旋光异构体的多维气相色谱串联质谱分析 方法

技术领域

本发明涉及烟草化学成分测定方法，具体涉及一种电子烟烟液中烟碱旋光异构体的多维气相气质联用系统分析方法。

背景技术

烟碱是烟草最重要的药理学成分，也是人们消费烟草的最重要原因之一。烟碱分子含有一个手性中心，即四氢吡咯环上的2位碳原子，所以烟碱有两个对映体：S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱。在烟草中，两个对映体具有完全不同含量、代谢机理和生理特性。S-(-)-烟碱在烟草中的含量要远高于R-(+)-烟碱，R-(+)-烟碱占烟草中总烟碱含量的0.2-0.3%，由于存在加热过程中的异构体翻转，卷烟烟气中R-(+)-烟碱的含量可达3%左右，但仍远低于S-(-)-烟碱。S-(-)-烟碱的生理活性和毒性都要高于R-(+)-烟碱，例如相对于烟碱乙酰胆碱受体，S-(-)-烟碱比R-(+)-烟碱的亲和性高10-100倍。烟碱的手性分析在吸烟与健康方面具有重要意义。

电子烟，即电子烟碱传输装置，是一类设计用来向肺部传输烟碱的消费品，类似于卷烟，将一个吸嘴置于嘴中，吸气并将经雾化器雾化的烟液送入呼吸系统。电子烟主要由雾化器、电池、电子调节器和烟液等组成，其中电子烟烟液是电子烟的重要组成部分。电子烟烟液一般是由丙二醇、丙三醇、烟碱和食用香料等构成，文献报道电子烟烟液中的烟碱浓度范围为0-36 mg/mL。烟碱的来源有三种，分别是烟草，其他茄科植物、茶叶或一些菌类，以及人工合成。其他茄科植物、茶叶或一些菌类中烟碱含量水平较低，提取相同量的烟碱，需要的原料是烟草的1000倍以上，成本很高；人工合成烟碱的成本是烟草提取成本的上百倍。因此，电子烟烟液中的烟碱主要源自烟草提取物。

目前关于电子烟烟液中烟碱旋光异构体的分析方法仅有一篇专利。该专利采用气相色谱-质谱仪进行分析，其R-(+)-烟碱的检出限为1.25%（峰面积相对于总烟碱峰面积）。考虑到绝大部分电子烟烟液中的烟碱来源于烟草提取物，其中R-(+)-烟碱的比例约为0.2-0.3%，因此该专利方法无法满足大部分电子烟烟液中烟碱旋光异构体分析的需要。电子烟烟液中烟碱的含量千差万别，商家根据市场需要在电子烟烟液中添加不同浓度的烟碱，同时一些声称不含烟碱的电子烟烟液中也能检出痕量烟碱的存在，但由于其浓度较低，给烟碱的手性分析带来了挑战。综上所述，有必要开发一种灵敏度更高、精密度好、适合准确定量电子烟烟液中S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱的方法。

发明内容

本发明的目的正是针对现有分析技术的不足进行改进，建立了基于多维气相气质联用系统的电子烟烟液中烟碱旋光异构体的分析方法，显著提高了检测方法的灵敏度，能够满足电子烟烟液中旋光异构体的检测需要，为评价电子烟烟液中烟碱的来源以及评价电子烟对人体健康的影响提供了有力支撑。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：普通电子烟烟液用甲醇稀释后直接进行多维气相色谱串联质谱检测，不含烟碱或烟碱含量极低的电子烟烟液用甲醇稀释后经自动固相微萃取进行多维气相色谱串联质谱检测；采用峰面积归一化法定量检测电子烟烟液中S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱的比例；具体步骤如下：

1）标准溶液的配制：用正己烷配制S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱浓度分别为100 μg/mL和50 μg/mL的混合标准溶液，浓度为100 μg/mL的S-(-)-烟碱标准溶液，浓度为100 μg/mL的R-(+)-烟碱标准溶液；

2)样品制备：取普通电子烟烟液100 μL，采用甲醇稀释至10 mL，过滤取样至色谱瓶待测；取不含烟碱或烟碱含量极低的电子烟烟液100 μL，采用甲醇稀释至10 mL，过滤至螺纹顶空瓶中；

3）多维气相色谱串联质谱分析：普通电子烟烟液稀释过滤后直接进行多维气相色谱串联质谱分析，不含烟碱或烟碱含量极低的电子烟烟液稀释过滤后再经自动固相微萃取后进行多维气相色谱串联质谱分析，具体条件如下：

①自动固相微萃取条件：

自动萃取纤维首次使用时需要进行老化，条件如下：

固定相PDMS/DVB(聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯)，250 ℃老化30min；

样品加热温度30 ℃，预热3 min，萃取时间5 min，解吸5 min，进样后在250 ℃烤针10min。

②一维分析条件：

色谱柱：30 m × 0.25 mm × 0.25 μm 5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷毛细管色谱柱(Rtx-5MS色谱柱或其他等效柱)。

进样口温度：250 ℃。

普通电子烟烟液样品采用分流进样，分流比10:1，进样量：1 μL；不含烟碱或极低烟碱含量电子烟烟液样品采用无分流进样。

载气：氦气（纯度≥99.999%)，恒压进样：117.9 kPa。

升温程序：初始温度80 ℃，平衡时间1 min，以10 ℃/min的速率至200 ℃，保持10min。

检测器：火焰离子化检测器（FID）；温度：280℃；氢气：40 mL/min；空气：400 mL/min；尾吹：10 mL/min；切割压力为50.0 kPa。

③二维分析条件：

色谱柱：30 m × 0.25 mm × 0.25 μm环糊精毛细管色谱柱(InertCap CHIRAMIX色谱柱或其他等效柱)。

升温程序：初始温度50 ℃，保持3 min，以2 ℃/min的速率升至130 ℃，之后以3℃/min的速率升至180 ℃，保持1 min。

检测器：电子轰击源（EI）；离子源温度：200 ℃；接口温度：220℃；检测器电压相对于调谐结果0 kV；溶剂延迟：3 min；检测模式：选择离子检测模式（SIM）；定量离子84。

4） 采用对照标样与电子烟烟液样品烟碱色谱峰的保留时间及特征离子进行S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱的定性分析，对定量离子峰面积进行归一化定量S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱占总烟碱的比例。

与现有技术相比，本发明有以下优良效果：

1.本发明方法针对不同烟碱含量的电子烟烟液样品采用不同的在前处理方法：普通电子烟烟液样品稀释后直接进样；不含烟碱或极低烟碱含量电子烟烟液样品稀释后进行自动固相微萃取，操作简便快速，前处理效果良好。

2.本发明方法采用多维气相气质联用系统，能实现对S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱的较好分离，R-(+)-烟碱的检出限（LOD）为0.25%，能够满足电子烟烟液样品的分析。

3.本发明方法大大降低了烟碱手性分析所需耗费的时间，且本发明方法采用了高灵敏度和强抗干扰能力的质谱进行检测，因此具有操作准确、检出限低、回收率及重复性好等优点。

附图说明

图1为混合标准溶液的色谱图，

图2为电子烟烟液1#样品的色谱图。

具体实施方式

本发明通过以下具体实施例作进一步描述，但不限制本发明。

1. 仪器和试剂

MDGCMS-QP2010Ultra多维气质联用仪（日本岛津公司），自动进样器AOC-5000（日本岛津公司），自动固相微萃取纤维进样针，65 μm PDMS/DVB（聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯）固定相萃取纤维头（美国Supelco），Rtx-5MS色谱柱（30 m × 0.25 mm × 0.25 μm，日本岛津公司），InertCap CHIRAMIX色谱柱（30 m × 0.25 mm × 0.25 μm，日本岛津公司），AE163电子天平（感量：0.0001 g，瑞士Mettler公司），HY-8调速振荡器（常州国华电器有限公司）。甲醇（色谱纯），S-(-)-烟碱标准品（CAS：54-11-5），R-(+)-烟碱标准品（CAS：25162-00-9）。

2. 标准溶液的配制

称取约100.0 mg的S-(-)-烟碱标准品，用甲醇稀释定容到50 mL棕色容量瓶中，配制成浓度约为2.0 mg/mL的S-(-)-烟碱标准储备液；称取约50.0 mg的R-(+)-烟碱标准品，用甲醇稀释定容到50 mL棕色容量瓶中，配制成浓度约为1.0 mg/mL的R-(+)-烟碱标准储备液；各取0.5 mL S-(-)-烟碱标准储备液和R-(+)-烟碱标准储备液，用甲醇稀释定容至10 mL棕色容量瓶中，配制S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱浓度分别为100 μg/mL和50 μg/mL的混合标准溶液，另外分别稀释标准储备液得到100 μg/mL的S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱标准溶液。

3. 烟碱标准溶液的手性分析

取1 mL混合标准溶液按照上述多维气相气质分析条件进样分析。结果表明，S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱能在此色谱条件下实现较好分离；取1 mL S-(-)-烟碱标准溶液进行多维气相气质分析，另将1 mL R-(+)-烟碱标准溶液进行多维气相气质分析，最终通过S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱的保留时间，确定S-(-)-烟碱先于R-(+)-烟碱出峰。

4. R-(+)-烟碱的检出限

烟碱的手性组成通常以R-(+)-烟碱占总烟碱的百分比来表示。为评估R-(+)-烟碱的检出限，本发明方法在S-(-)-烟碱的标准溶液中加入R-(+)-烟碱的标准溶液。结果表明，S-(-)-烟碱的标准溶液中即可观察到R-(+)-烟碱的响应信号，对定量离子峰面积进行归一化后，S-(-)-烟碱的标准溶液中R-(+)-烟碱的比例为0.25%（峰面积相对于总烟碱峰面积），以此作为本方法R-(+)-烟碱的检出限。

5. 电子烟烟液烟碱的手性分析实例

取普通电子烟烟液100 μL，采用甲醇稀释至10 mL，过滤取样至色谱瓶，进行多维气相色谱串联质谱分析；取不含烟碱或烟碱含量极低的电子烟烟液100 μL，采用甲醇稀释至10mL，过滤至螺纹顶空瓶中，进行自动固相微萃取-多维气相色谱串联质谱分析。

采用该方法对4个普通电子烟烟液和2个极低烟碱电子烟烟液进行了分析，结果见表1。

表1. 电子烟烟液烟碱的手性分析结果

6. 分析方法的精密度

取同一电子烟烟液进行5次日内和日间平行测定，考察了本发明方法的精密度，结果见表2和表3。结果表明，普通电子烟烟液中R-(+)-烟碱的日内和日间测定结果的变异系数分别为8.55%和9.69%，极低烟碱电子烟烟液中R-(+)-烟碱的日内和日间测定结果的变异系数分别为6.37%和8.65%，精密度较好。

表2. 实验方法的日内精密度

表3. 实验方法的日间精密度

样品	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次	平均值	标准偏差	RSD（%）
									普通电子烟烟液1#	0.37%	0.36%	0.41%	0.34%	0.43%	0.38%	0.04%	9.69%
极低烟碱电子烟烟液1#	0.42%	0.46%	0.47%	0.41%	0.38%	0.43%	0.04%	8.65%

采用具体实施方式中的方法对上述6个电子烟烟液样品进行了检测。检测得到的色谱图如图1和图2所示，图1为混合标准溶液的色谱图，图2为普通电子烟烟液1#样品的色谱图。

Claims (5)

1.电子烟烟液中烟碱旋光异构体的多维气相气质联用系统分析方法，其特征在于：普通电子烟烟液用甲醇稀释后直接进行多维气相色谱串联质谱检测，不含烟碱或烟碱含量极低的电子烟烟液用甲醇稀释后经自动固相微萃取进行多维气相色谱串联质谱检测；采用峰面积归一化法定量检测电子烟烟液中S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱的比例；具体步骤如下：

1). 标准溶液的配制：分别称取100.0 mg的S-(-)-烟碱标准品、50.0 mg的R-(+)-烟碱标准品，用正己烷配制S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱浓度分别为100 μg/mL和50 μg/mL的混合标准溶液，浓度为100 μg/mL的S-(-)-烟碱标准溶液，浓度为100 μg/mL的R-(+)-烟碱标准溶液；

2). 样品制备：取普通电子烟烟液100 μL，采用甲醇稀释至10 mL，过滤取样至色谱瓶待测；取不含烟碱或烟碱含量极低的电子烟烟液100 μL，采用甲醇稀释至10 mL，过滤至螺纹顶空瓶中；

3）多维气相色谱串联质谱分析：普通电子烟烟液稀释过滤后直接进行多维气相色谱串联质谱分析，不含烟碱或烟碱含量极低的电子烟烟液稀释过滤后再经自动固相微萃取后进行多维气相色谱串联质谱分析，具体条件如下：

① 自动固相微萃取条件：

固定相PDMS/DVB即聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯；

样品加热温度30 ℃，预热3 min，萃取时间5 min，解吸5 min，进样后在250 ℃烤针10min；

② 一维分析条件：

色谱柱：30 m × 0.25 mm × 0.25 μm ，5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷毛细管色谱柱；

进样口温度：250 ℃；

普通电子烟烟液样品采用分流进样，分流比10:1，进样量：1 μL；不含烟碱或极低烟碱含量电子烟烟液样品采用无分流进样；

载气：氦气，纯度≥99.999%，恒压进样：117.9 kPa；

升温程序：初始温度80 ℃，平衡时间1 min，以10 ℃/min的速率至200 ℃，保持10min；

检测器：火焰离子化检测器（FID）；温度：280℃；氢气：40 mL/min；空气：400 mL/min；尾吹：10 mL/min；切割压力为50.0 kPa；

③二维分析条件：

色谱柱：30 m × 0.25 mm × 0.25 μm环糊精毛细管色谱柱；

升温程序：初始温度50 ℃，保持3 min，以2 ℃/min的速率升至130 ℃，之后以3 ℃/min的速率升至180 ℃，保持1 min。

2.检测器：电子轰击源（EI）；离子源温度：200 ℃；接口温度：220℃；检测器电压相对于调谐结果0 kV；溶剂延迟：3 min；检测模式：选择离子检测模式（SIM）；定量离子84；

4）采用对照标样与电子烟烟液样品烟碱色谱峰的保留时间及特征离子进行S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱的定性分析，对定量离子峰面积进行归一化定量S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱占总烟碱的比例。

3.根据权利要求1所述的电子烟烟液中烟碱旋光异构体的多维气相气质联用系统分析方法，其特征在于：标准溶液的具体配制过程具体为：称取约100.0 mg的S-(-)-烟碱标准品，用正己烷稀释定容到50 mL棕色容量瓶中，配制成浓度约为2.0 mg/mL的S-(-)-烟碱标准储备液；称取约50.0 mg的R-(+)-烟碱标准品，用正己烷稀释定容到50 mL棕色容量瓶中，配制成浓度约为1.0 mg/mL的R-(+)-烟碱标准储备液；利用S-(-)-烟碱标准储备液和R-(+)-烟碱标准储备液稀释，配制S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱浓度分别为100 μg/mL和50 μg/mL的混合标准溶液，另外分别稀释得到100 μg/mL的S-(-)-烟碱和R-(+)-烟碱标准溶液。

4.根据权利要求1所述的电子烟烟液中烟碱旋光异构体的多维气相气质联用系统分析方法，其特征在于：步骤3)中一维分析中的毛细管柱是Rtx-5MS色谱柱或由相应等效柱替代。

5.根据权利要求1所述的电子烟烟液中烟碱旋光异构体的多维气相气质联用系统分析方法，其特征在于：步骤3)中二维分析中的环糊精毛细管色谱柱是InertCap CHIRAMIX色谱柱或由相应等效柱替代。