CN106093253B - 用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法及卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法及卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法。该样品前处理方法包括：1)向卷烟烟气总粒相物中加入环己烷进行提取，再加入水进行混合，静置，得到上清液；2)向上清液中加入无水硫酸镁、PSA吸附剂、硅胶吸附剂进行净化，分离，即得用于检测苯并[a]芘的前处理溶液。该方法通过加入环己烷实现对目标物苯并[a]芘的高效提取，加入水除去水溶性干扰物，再加入无水硫酸镁、PSA吸附剂、硅胶吸附剂组成的吸附净化剂实现进一步的净化；该方法实现了对卷烟抽吸的总粒相物的前处理，极大程度地去除了基质中的干扰物，提高了后续苯并[a]芘测定的准确性。

Description

用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法及卷烟烟 气中苯并[a]芘的测定方法

技术领域

本发明属于化学分析领域，具体涉及用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法及卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法。

背景技术

卷烟烟气中的有害成分释放量分析一直是烟气化学研究的重点，其中苯并[a]芘(Benzo[a]pyrene,B[a]P)是我国重点监控的表征卷烟危害性的代表性有害成分之一，也是世界卫生组织提出的卷烟烟气9种优先级管控成分之一。因此对卷烟烟气中B[a]P的释放量的分析检测具有重要意义。

卷烟烟气中的B[a]P含量较低(ng/支)，且卷烟烟气成分复杂，因此对于卷烟烟气中B[a]P的提取、净化、浓缩等样品前处理过程是相关分析的研究重点和难点。文献中报道的前处理技术有超声萃取、振荡萃取、匀浆提取及加速溶剂萃取等萃取技术，以及固相萃取和凝胶渗透色谱等的净化技术。

QuEChERS是一种集快速(Quick)、简单(Easy)、便宜(Cheap)、有效(Effective)、可靠(Rugged)和安全(Safe)优势于一身的样品前处理技术。原始QuEChERS技术的基本流程是将样品经乙腈提取后，采用无水硫酸镁和氯化钠盐析分层，利用分散固相萃取剂乙二胺-N-丙基硅烷(Primary Secondary Amine,PSA)净化，其实质就是振荡法萃取、液液萃取法初步净化、基质分散固相萃取净化相组成所形成的一种样品前处理方法。

王连珠等(色谱，2012年2月)公开了一种QuEChERS样品前处理-液相色谱-串联质谱法测定蔬菜中66种有机磷农药残留量方法评估，其评价了两种QuEChERS方法提取蔬菜中66种有机磷农药的有效性，结合应用LC-MS/MS在优化条件下一次进样即可完成66种有机磷农药的定性定量分析，可满足蔬菜中有机磷农药残留监控要求。QuEChERS方法的回收率、检测准确性与基质、各种干扰因素有关，该方法的应用目前仍局限于农药残留、兽药残留、真菌毒素、多环芳烃的检测领域。

《GB/T 21130-2007卷烟烟气总粒相物中苯并[a]芘的测定》是目前常用的苯并[a]芘测定方法，该方法首先对含有卷烟烟气粒相物的滤片进行超声萃取得到提取液，然后采用固相萃取技术对提取液进行处理，之后再进行气相色谱/质谱分析。该方法存在样品前处理时间长、操作繁琐、需经蒸发浓缩、有机溶剂消耗量多等不足。如何对现有的QuEChERS方法进行改进使其能够用于对卷烟烟气总粒相物进行前处理，对简化卷烟烟气中苯并[a]芘测定的前处理工序、提高分析效率具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法，从而可以用于对卷烟抽吸的总粒相物进行前处理，简化苯并[a]芘定量分析前的前处理程序。

本发明的第二个目的是提供一种基于上述样品前处理方法的卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法，包括以下步骤：

1)向卷烟烟气总粒相物中加入环己烷进行提取，再加入水进行混合，静置，得到上清液；

2)向上清液中加入无水硫酸镁、PSA吸附剂、硅胶吸附剂进行净化，分离，即得用于检测苯并[a]芘的前处理溶液。

步骤1)中，可按照GB/T 5606.1—2004和GB/T 16447—2004的方法抽样并调节卷烟样品。可选择分别在国际标准化组织(ISO)和加拿大深度抽吸(HCI)模式下，采用转盘式(R)和直线型(L)两种典型吸烟机型对卷烟样品进行抽吸测试，以剑桥滤片捕集主流烟气中的B[a]P。

优选的，每10～20支卷烟经抽吸收集的总粒相物对应的环己烷加入量为30mL，水的加入量为10mL。所述提取为漩涡振荡提取，所述混合为漩涡振荡混合；可采用漩涡混合仪实现以上提取和混合过程。漩涡振荡提取为2000r/min下提取5min，漩涡振荡混合为2000r/min下混合5min。

步骤2)中，每1.5mL上清液，无水硫酸镁的加入量为150mg，PSA吸附剂的加入量为40mg，硅胶吸附剂的加入量为40mg。所述净化为漩涡振荡净化；净化后经进一步离心，即可得到前处理溶液。该步骤是通过无水硫酸镁、PSA(primary secondary amine，乙二胺-N-丙基硅烷)吸附剂、硅胶吸附剂组成的吸附净化剂来净化基质中的干扰物质，提高后续苯并[a]芘测定的准确性。所述净化为漩涡振荡净化。

本发明提供的用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法，通过加入环己烷实现对目标物苯并[a]芘的高效提取，加入水除去水溶性干扰物，再加入无水硫酸镁、PSA吸附剂、硅胶吸附剂组成的吸附净化剂实现进一步的净化；该方法实现了对卷烟抽吸的总粒相物的前处理，实现了苯并[a]芘的高效提取，并极大程度地去除了基质中的干扰物，提高了后续苯并[a]芘测定的准确性。

本发明提供的用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法，拓展了传统QuRChERs方法的应用范围，前处理过程简单、快速，大大节省了分析时间，便于批量样品分析。

一种卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法，包括以下步骤：

1)向卷烟烟气总粒相物中加入环己烷和内标苯并[a]芘-d12进行提取，再加入水进行混合，静置，得到上清液；向上清液中加入无水硫酸镁、PSA吸附剂、硅胶吸附剂进行净化，分离，得到含内标的前处理溶液；

以环己烷为溶剂，苯并[a]芘标准品为溶质，苯并[a]芘-d12为内标，配制不同浓度的含内标的苯并[a]芘标准系列溶液；

2)将步骤1)所得苯并[a]芘标准系列溶液进行气相色谱-串联质谱分析，以苯并[a]芘和内标的色谱面积比对苯并[a]芘的浓度进行回归分析，得到标准曲线及其回归方程；

3)将步骤1)所得含内标的前处理溶液进行气相色谱-串联质谱分析，依据标准曲线，即得待测卷烟中苯并[a]芘的含量。

步骤1)为采用上述用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法配制含内标的前处理溶液；含内标的前处理溶液中，内标的浓度为13ng/mL。

所得含内标的苯并[a]芘标准系列溶液的浓度为0.5～30μg/L，内标的浓度为13ng/mL。可选择分别配制浓度为0.8、1.6、3.2、8、16、24μg/L的含内标的苯并[a]芘标准系列溶液。

气相色谱-串联质谱的分析条件为：色谱柱选用DB-5MS毛细管色谱柱，30m×0.25mm×0.25μm；进样口温度：290℃，进样量：2μL，不分流进样；载气：氦气，恒流流速为1.2mL/min；程序升温：初始温度为150℃，以6℃/min升至260℃，保持6min，然后以50℃/min升至290℃，保持15min；传输线温度：290℃；溶剂延迟：20min；质谱离子源：电子轰击离子源，温度：300℃，四极杆温度：180℃；碰撞气氮气，流速1.5mL/min；多反应监测模式。

本发明提供的卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法，根据卷烟烟气的样品特点，采用QuEChERS前处理方法和气相色谱-串联质谱实现了对卷烟烟气中苯并[a]芘的快速测定，该方法的回收率达到97.5％～101.0％，相对标准偏差(RSDs)均小于5％，具有重复性好、回收率高的特点，非常适用于卷烟烟气中B[a]P释放量的检测。

附图说明

图1为本发明的卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法流程图；

图2为本发明的测定方法中一个实施例的标准曲线及其回归方程。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例中，仪器与试剂如下所示：

RM-200A转盘式吸烟机(德国Borgwaldt公司)、SM450直线型吸烟机(英国cerulean公司)；Agilent 7890A/7000C气相色谱串联四极杆质谱仪(美国Agilent公司)；Labnet VX-200旋涡混合仪(美国Labnet公司)；Sigma 3-30K高速冷冻离心机(德国Sigma公司)；Milli-Q超纯水系统(美国Millipore公司)；Eppendorf multipette stream电动连续分液器(德国Eppendorf公司)。

环己烷，色谱纯，美国J.T.Baker公司；无水硫酸镁(分析纯，天津北方试剂公司，于500℃马弗炉内烘5h，冷却后置于干燥器内备用)，PSA散装吸附剂、硅胶(SI)散装吸附剂(美国Agilent公司)；实验用水为Milli-Q纯水系统所制超纯水。

标准品：苯并[a]芘、苯并[a]芘-d12购自德国DR公司。

内标溶液和苯并[a]芘标准系列溶液的配制参照以下步骤：

内标储备液：以环己烷作为溶剂配制质量浓度为130mg/L的苯并[a]芘-d12溶液。

内标添加溶液：移取2.5mL内标储备液，以环己烷稀释定容至50mL，混匀，得质量浓度为6.5mg/L的内标添加溶液。标准系列溶液及样品中均添加50μL的内标添加溶液。

标准储备液：准确称取0.0100g的苯并[a]芘，用环己烷溶解并定容至50mL，混匀，得质量浓度分别为200mg/L的苯并[a]芘标准储备液。

标准溶液Ⅰ：准确移取0.25mL的标准储备液，用环己烷稀释并定容至50mL，混匀，得质量浓度分别为1mg/L的苯并[a]芘标准溶液Ⅰ。

标准溶液Ⅱ：准确移取5mL的标准溶液Ⅰ，用环己烷稀释并定容至50mL，混匀，得质量浓度分别为0.1mg/L的苯并[a]芘标准溶液Ⅱ。

标准系列溶液配制：分别准确移取0.2、0.4和0.8mL的标准溶液Ⅱ和0.2、0.4和0.6mL的标准溶液Ⅰ，加入50μL浓度为6.5mg/L的内标添加溶液，用环己烷稀释并定容至25mL，混匀，得质量浓度分别为0.8、1.6、3.2、8、16、24μg/L的苯并[a]芘标准系列溶液。

实施例1

本实施例的用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法，包括以下步骤：

1)按照GB/T 5606.1—2004和GB/T 16447—2004的方法抽样并调节卷烟样品；分别在国际标准化组织(ISO)和加拿大深度抽吸(HCI)模式下，采用转盘式(R)和直线型(L)两种典型吸烟机型对卷烟样品进行抽吸测试，抽吸条件如表1所示，以剑桥滤片捕集主流烟气中的B[a]P；

表1 吸烟机抽吸条件

(注：①在“A×B”表达式中，A数值代表直线型吸烟机单孔道捕集烟支数，B数值代表测试所需孔道总数)

2)将卷烟抽吸得到的剑桥滤片剪碎，放入50mL离心管中；向离心管中加入30mL环己烷并将离心管置于漩涡混合仪上，以2000r/min的速率振荡提取5min；向离心管中加入10mL水，以2000r/min的速率振荡5min，静置，得到上清液；

3)向含有150mg无水硫酸镁、40mg PSA吸附剂、40mg SI吸附剂的2mL净化离心管中加入1.5mL上清液，于旋涡混合仪上以2000r/min振荡2min，然后以6000r/min离心5min，即得前处理溶液。

可利用所得前处理溶液联合LC-MS、GC-MS等色谱技术定量分析卷烟烟气中苯并[a]芘的释放量。

实施例2

本实施例的卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法，如图1所示，包括以下步骤：

1)以剑桥滤片捕集主流烟气中的B[a]P，具体内容同实施例1步骤1)；

2)将卷烟抽吸得到的剑桥滤片剪碎，放入50mL离心管中；向离心管中加入30mL环己烷和50μL浓度为6.5mg/L的内标添加溶液，将离心管置于漩涡混合仪上，以2000r/min的速率振荡提取5min；向离心管中加入10mL水，以2000r/min的速率振荡5min，静置，得到上清液；向含有150mg无水硫酸镁、40mg PSA吸附剂、40mg SI吸附剂的2mL净化离心管中加入1.5mL上清液，于旋涡混合仪上以2000r/min振荡2min，然后以6000r/min离心5min，即得含内标的前处理溶液(样品溶液)；

以环己烷为溶剂，苯并[a]芘标准品为溶质，苯并[a]芘-d12为内标，配制不同浓度的含内标的苯并[a]芘标准系列溶液；所得含内标的苯并[a]芘标准系列溶液的浓度分别为0.8、1.6、3.2、8、16、24μg/L，内标的浓度为13ng/mL；

3)将步骤1)所得苯并[a]芘标准系列溶液进行气相色谱-串联质谱分析，气相色谱-串联质谱的分析条件为：色谱柱选用DB-5MS毛细管色谱柱，30m×0.25mm×0.25μm；进样口温度：290℃，进样量：2μL，不分流进样；载气：氦气，恒流流速为1.2mL/min；程序升温：初始温度为150℃，以6℃/min升至260℃，保持6min，然后以50℃/min升至290℃，保持15min；传输线温度：290℃；溶剂延迟：20min；质谱离子源：电子轰击离子源，温度：300℃，四极杆温度：180℃；碰撞气氮气，流速1.5mL/min；多反应监测模式，详细参数列于表2；

表2.苯并[a]芘及苯并[a]芘-d12的GC-MS/MS MRM参数表

*为定量离子

以苯并[a]芘和内标的色谱面积比对苯并[a]芘的浓度进行回归分析，所得标准曲线、回归方程、相关系数如图2所示，回归方程为Y＝0.1125X+0.0283，其线性关系良好；

4)将步骤1)所得含内标的前处理溶液进行气相色谱-串联质谱分析，气相色谱-串联质谱分析条件相同，测定样品溶液中苯并[a]芘峰面积和内标峰面积之比，代入标准曲线，即得待测卷烟中苯并[a]芘的含量。

试验例1

本试验例检测实施例2的测定方法的检出限、定量限、加标回收率和相对偏差。

以3倍信噪比(S/N)确定检出限(LOD)，以10倍S/N确定定量限(LOQ)，得出本方法的检出限和定量限分别为0.16ng/cig和0.53ng/cig，而目前市售卷烟的B[a]P释放量一般大于1ng/cig，本法可以满足B[a]P定量检测要求。

以1R5F卷烟为基质空白，将三种不同浓度的标准溶液加入到载有烟气总粒相物的剑桥滤片上，计算加标回收率，结果如表3所示。

表3.苯并[a]芘的回收率和重复性

表3的结果表明，本发明的测定方法的回收率的范围为97.5％～101.0％，相对标准偏差(RSDs)均小于5％，说明本方法的回收率较高，重复性较好。

试验例2

本试验例选择三个典型参比卷烟1R5F、3R4F、CM6分别在直线和转盘吸烟机上以ISO和HCI模式抽吸，按实施例2的测定方法检测苯并[a]芘的含量，并与GB/T 21130-2007的标准方法的检测结果进行对比，结果如表4所示。

表4.三个典型参比卷烟样品的测定结果(ng/支)

由表4的测定结果可知，本发明的检测数据与GB/T 21130-2007标准方法测定数据没有明显差异，但本法样品前处理时间约是GB/T 21130-2007标准方法的四分之一；另外，可以看出，对3个标准样品，两种吸烟机型测定结果的总体一致性较好，测定结果没有明显差异，但直线型吸烟机的测试结果较转盘式吸烟机普遍稍低。

Claims (7)

1.用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）向卷烟烟气总粒相物中加入环己烷进行提取，再加入水进行混合，静置，得到上清液；

2）向上清液中加入无水硫酸镁、PSA吸附剂、硅胶吸附剂进行净化，分离，即得用于检测苯并[a]芘的前处理溶液；

步骤1）中，每10～20支卷烟经抽吸收集的总粒相物对应的环己烷加入量为30mL，水的加入量为10mL；

步骤2）中，每1.5mL上清液，无水硫酸镁的加入量为150mg，PSA吸附剂的加入量为40mg，硅胶吸附剂的加入量为40mg。

2.如权利要求1所述的用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法，其特征在于，步骤1）中，所述提取为漩涡振荡提取，所述混合为漩涡振荡混合。

3.如权利要求2所述的用于测定卷烟烟气中苯并[a]芘的样品前处理方法，其特征在于，漩涡振荡提取为2000r/min下提取5min，漩涡振荡混合为2000r/min下混合5min。

4.一种卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）向卷烟烟气总粒相物中加入环己烷和内标苯并[a]芘-d12进行提取，再加入水进行混合，静置，得到上清液；向上清液中加入无水硫酸镁、PSA吸附剂、硅胶吸附剂进行净化，分离，得到含内标的前处理溶液；

以环己烷为溶剂，苯并[a]芘标准品为溶质，苯并[a]芘-d12为内标，配制不同浓度的含内标的苯并[a]芘标准系列溶液；

2）将步骤1）所得苯并[a]芘标准系列溶液进行气相色谱-串联质谱分析，以苯并[a]芘和内标的色谱面积比对苯并[a]芘的浓度进行回归分析，得到标准曲线及其回归方程；

3）将步骤1）所得含内标的前处理溶液进行气相色谱-串联质谱分析，依据标准曲线，即得待测卷烟中苯并[a]芘的含量；

步骤1）中，每10～20支卷烟经抽吸收集的总粒相物对应的环己烷加入量为30mL，水的加入量为10mL；

步骤2）中，每1.5mL上清液，无水硫酸镁的加入量为150mg，PSA吸附剂的加入量为40mg，硅胶吸附剂的加入量为40mg。

5.如权利要求4所述的卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法，其特征在于，步骤1）所得含内标的前处理溶液中，内标的浓度为13ng/mL。

6.如权利要求4所述的卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法，其特征在于，步骤1）所得含内标的苯并[a]芘标准系列溶液的浓度为0.5～30µg/L，内标的浓度为13ng/mL。

7.如权利要求4～6中任一项所述的卷烟烟气中苯并[a]芘的测定方法，其特征在于，气相色谱-串联质谱的分析条件为：色谱柱选用DB-5MS毛细管色谱柱，30 m×0.25 mm×0.25µm；进样口温度：290 ℃，进样量：2 µL，不分流进样；载气：氦气，恒流流速为1.2 mL/min；程序升温：初始温度为150 ℃，以6 ℃/min升至260 ℃，保持6 min，然后以50 ℃/min升至290℃，保持15 min；传输线温度：290 ℃；溶剂延迟：20 min；质谱离子源：电子轰击离子源，温度：300 ℃，四极杆温度：180 ℃；碰撞气氮气，流速1.5 mL/min；多反应监测模式。