CN108088932B - 一种细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法 - Google Patents

一种细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法，包括以下步骤：（1）内标溶液的制备：以正十七碳烷作为内标物、甲醇作为溶剂，制备内标溶液；（2）标准工作溶液的制备（3）样品溶液的制备：按照标准方法对细支卷烟进行抽吸，固定抽吸口数，用剑桥滤片收集每口烟气的粒相物；然后向每个捕有粒相物的剑桥滤片分别加入内标溶液和萃取溶剂，超声提取，并取萃取液过有机相滤膜，得到样品溶液；（4）气相色谱‑串联质谱仪分析：采用气相色谱‑串联质谱仪对标准工作溶液和样品溶液进行检测分析；（5）标准工作曲线的绘制及样品结果的计算。

Description

一种细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法
技术领域
本发明涉及一种细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法，属于卷烟理化指标检测技术领域。
背景技术
烟草的香味是烟草及烟草制品质量和特色的核心内容，且消费者在追求生理满足感的同时更加关注舒适感，最大限度地提高烟草制品的香味品质是卷烟生产的客观要求。构成烟叶香味的成分众多，约有数百种，组分复杂，但含量较低，有些含量甚至极微。这些成分的组成、含量和平衡比例综合影响着烟叶和香气的香味状况和风格特色。这其中，呋喃类香味物质在烟气香味中居重要的地位。
烟草和烟气中存在各种呋喃类香味物质，可提供卷烟香气的甜烤香、焦木香、焦甜香。比如糠醛，天然存在于某些植物精油中，在合成香料方面成为一种重要的原料。2-甲基四氢呋喃-3-酮是自然界广泛存在的一种香味成分，由于具有多种香韵，可以给加香体系提供甜、焦糖、朗姆酒及面包的香气。还有其他呋喃类的化合物，显著提高了细支卷烟的香气作用且安全性高，在烟草加香中得到了广泛的应用。所以研究这类物质在烟气中的含量对于细支卷烟香气的评定以及卷烟加料加香有着重要的意义。
已报道的烟草中呋喃类化合物比较多，其中2-甲基四氢呋喃-3-酮、糠醛、2-呋喃基甲基酮、5-甲基糠醛、糠醇、2(5H)-呋喃酮和4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮在细支卷烟主流烟气特征的香味化合物起着重要作用，具有阈值低、香气特征突出的优异性能。国内在这方面做过相关地研究，刘秀娟等人对糠醛的碱性缩合反应及其在香料合成中的应用做了分析，毛多斌等人对面包酮的合成及其在卷烟加香中的应用进行了一些研究，于建军等对多地烤烟中性致香物质进行了相关分析。但目前呋喃类的相关文献比较少，因此有必要进一步加强呋喃类化合物的研究。
结合已公开的文献研究，发现分析方法主要以GC/MS分析为主。但是，受细支卷烟主流逐口烟气基质复杂的影响，再加上目标物种类繁多，含量差异较大，采用一般的仪器分析方法恐怕难以准确对目标物进行精准量化分析。为此，本专利采用GC-MS/MS的分析手段，首次对细支卷烟主流逐口烟气中的几种主要呋喃类香味物质进行了量化分析。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法，该方法能准确量化分析细支卷烟主流逐口烟气中微量的主要呋喃类香味物质的含量，测定结果准确、灵敏度高，基质干扰少。
为解决上述技术问题，本发明提供一种细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法，包括以下步骤：
(1)内标溶液的制备：以正十七碳烷作为内标物、甲醇作为溶剂，制备内标溶液；
(2)标准工作溶液的制备：分别以2-甲基四氢呋喃-3-酮、糠醛、2-呋喃基甲基酮、5-甲基糠醛、糠醇、2(5H)-呋喃酮和4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮的标准品为目标物，以甲醇作为溶剂，经逐级稀释后制备成标准储备溶液，然后分别加入内标溶液，制备成标准工作溶液；
(3)样品溶液的制备：按照标准方法对细支卷烟进行抽吸，固定抽吸口数，用剑桥滤片收集每口烟气的粒相物；然后向每个捕有粒相物的剑桥滤片分别加入内标溶液和萃取溶剂，超声提取，并取萃取液过有机相滤膜，得到样品溶液；
(4)气相色谱-串联质谱仪分析：采用气相色谱-串联质谱仪对标准工作溶液和样品溶液进行检测分析；
(5)标准工作曲线的绘制及样品结果的计算。
进一步，内标溶液的制备过程如下：
(1.1)内标储备液制备：准确称取0.2g正十七碳烷，精确至0.1mg，于100mL的容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度；
(1.2)内标溶液制备：准确移取0.1mL内标储备液，于100mL的容量瓶中，用甲醇稀释并定容至刻度。
进一步，标准工作溶液的制备过程如下：
(2.1)一级标准储备液：分别准确称取2-甲基四氢呋喃-3-酮、糠醛、2-呋喃基甲基酮、5-甲基糠醛、糠醇、2(5H)-呋喃酮和4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮的标准样品各0.1g，精确至0.1mg，于100mL的容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度；
(2.2)二级标准储备液：准确移取2.5mL一级标准储备液，于100mL的容量瓶中，用甲醇稀释并定容至刻度；
(2.3)标准工作溶液：分别准确移取二级标准储备液100μL、0.2mL、1mL、2mL以及一级标准储备液250μL、0.5mL至50mL的容量瓶中，再分别准确加入100μL内标溶液，用甲醇稀释并定容至刻度，得系列标准工作溶液。
进一步，样品溶液的制备过程如下：
(3.1)卷烟抽吸：按照GB/T 19609的标准抽吸20支细支卷烟，固定抽吸口数为5口/支，用44mm剑桥滤片捕集细支卷烟主流烟气中的粒相物；
(3.2)烟气捕集物萃取：对每个捕集卷烟主流烟气粒相物的剑桥滤片分别加入100μL内标溶液和10mL二氯甲烷萃取溶剂，超声提取30min，然后使用0.45μm有机相滤膜进行过滤，分别得到第1口至第5口逐口烟气对应的样品溶液。
进一步，进行气相色谱-串联质谱仪检测分析的一起分析条件为：规格为60m×0.25mm×0.25μm的DB-35MS毛细管色谱柱，载气为氦气，恒流速度为1.0mL/min，进样方式：进样量为1μL，脉冲不分流进样，进样脉冲压力为25psi，时间为0.75min，进样口温度为260℃，传输线温度为280℃，升温程序为初始温度为40℃，保持2min后以2℃/min的速率升高至250℃，再以10℃/min的速率升高至280℃，保持20min；质谱分析条件为：电离方式为EI源，正离子模式，离子源温度：230℃，四极杆温度：均为150℃，碰撞气：氮气，流速1.5mL/min，作为载气的氦气流速为2.25mL/min，多反应监测模式。
进一步，标准工作曲线的绘制及样品结果的计算过程如下：
以标准工作溶液中目标物与内标的浓度之比为横坐标，以色谱图中目标物与内标的峰面积之比为纵坐标，进行线性回归分析，得到标准工作曲线；将相同条件下测得的样品溶液中目标物与内标的色谱峰面积比，代入标准工作曲线，根据下列公式求得卷烟样品中目标物的含量：
Figure BDA0001557735920000031
式中：
W——细支卷烟主流逐口烟气中7种呋喃类物质的含量，单位为微克每支，μg/支；
A——7种呋喃类物质的峰面积；
As——对应内标的峰面积；
b——标准工作曲线的截距；
Ms——添加内标的质量，单位为微克μg；
a——标准工作曲线的斜率；
M——烟支的数量，单位为支。
本发明所达到的有益技术效果：
(1)本发明方法创新使用气相色谱-串联质谱仪测定细支卷烟主流逐口烟气中微量的2-甲基四氢呋喃-3-酮、糠醛、2-呋喃基甲基酮、5-甲基糠醛、糠醇、2(5H)-呋喃酮和4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮7种主要呋喃类香味物质含量，解决了细支卷烟逐口烟气该类化合物水平低，以及烟气复杂基质对目标物的分析干扰严重等因素的影响。
(2)本发明方法针对细支卷烟逐口烟气中目标物含量低、干扰严重的特征，采用“脉冲不分流收”和“萃取溶液直接进样”的分析模式，在大为提高目标物响应灵敏的情况下，既全面、高效地捕集主流烟气中的目标物，又大为简化了样品前处理过程，保证分析方法的重复性和准确度。
(3)本发明方法利用内标法定量，可以不用精准定容，且可以减少由前处理方法重现性和仪器精密度问题带来的误差。
附图说明
图1本发明的流程示意图；
图2为标准工作溶液中7种呋喃类质和内标正十七碳烷的离子对色谱图；
图3为细支卷烟主流逐口烟气中7种呋喃类物质和内标正十七碳烷的离子对色谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
如图1所示，本发明提供的一种细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法，包括以下步骤：
(1)内标溶液的制备：以正十七碳烷作为内标物、甲醇作为溶剂，制备内标溶液；具体过程如下：
(1.1)内标储备液制备：准确称取0.2g正十七碳烷，精确至0.1mg，于100mL的容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度；
(1.2)内标溶液制备：准确移取0.1mL内标储备液，于100mL的容量瓶中，用甲醇稀释并定容至刻度，其中正十七碳烷的浓度为2.00μg/mL。
(2)标准工作溶液的制备：分别以2-甲基四氢呋喃-3-酮、糠醛、2-呋喃基甲基酮、5-甲基糠醛、糠醇、2(5H)-呋喃酮和4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮的标准品为目标物，以甲醇作为溶剂，经逐级稀释后制备成标准储备溶液，然后分别加入内标溶液，制备成标准工作溶液；具体过程如下：
(2.1)一级标准储备液：分别准确称取2-甲基四氢呋喃-3-酮、糠醛、2-呋喃基甲基酮、5-甲基糠醛、糠醇、2(5H)-呋喃酮和4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮的标准样品各0.1g，精确至0.1mg，于100mL的容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度；
(2.2)二级标准储备液：准确移取2.5mL一级标准储备液，于100mL的容量瓶中，用甲醇稀释并定容至刻度；
(2.3)标准工作溶液：分别准确移取二级标准储备液100μL、0.2mL、1mL、2mL以及一级标准储备液250μL、0.5mL至50mL的容量瓶中，再分别准确加入100μL内标溶液，用甲醇稀释并定容至刻度，得系列标准工作溶液；其中2-甲基四氢呋喃-3-酮的浓度范围为0.0566～11.32μg/mL、糠醛的浓度范围为0.0504～10.08μg/mL、2-呋喃基甲基酮的浓度范围为0.0502～10.04μg/mL，5-甲基糠醛的浓度范围为0.0548～10.96μg/mL，糠醇的浓度范围为0.0487～9.74μg/mL，2(5H)-呋喃酮的浓度范围为0.0517～10.34μg/mL，4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮的浓度范围为0.0514～10.28μg/mL，其中内标的浓度为4.04ng/mL
(3)样品溶液的制备：按照标准方法对细支卷烟进行抽吸，固定抽吸口数，用剑桥滤片收集每口烟气的粒相物；然后向每个捕有粒相物的剑桥滤片分别加入内标溶液和萃取溶剂，超声提取，并取萃取液过有机相滤膜，得到样品溶液；具体过程如下：
(3.1)卷烟抽吸：以一市销卷烟为对象，按照GB/T 19609标准的要求抽吸20支细支卷烟，固定抽吸口数为5口/支，用44mm剑桥滤片捕集细支卷烟主流烟气中的粒相物；
(3.2)烟气捕集物萃取：对每个捕集卷烟主流烟气粒相物的剑桥滤片分别加入100μL内标溶液和10mL二氯甲烷萃取溶剂，超声提取30min，然后使用0.45μm有机相滤膜进行过滤，分别得到第1口至第5口逐口烟气对应的样品溶液，即为1#、2#、3#、4#和5#。
(4)气相色谱-串联质谱仪分析：采用气相色谱-串联质谱仪对标准工作溶液和样品溶液进行检测分析；
分别取6个不同浓度的标准工作溶液和5个样品待测溶液进行气相色谱-串联质谱分析，如图2-3所示；其仪器分析条件为：采用DB-35MS(60m×0.25mm×0.25μm)毛细管色谱柱；载气为氦气，恒流速度为1.0mL/min；进样方式：进样量为1μL，脉冲不分流进样，进样脉冲压力为25psi，时间为0.75min；进样口温度为260℃；传输线温度为280℃；升温程序为初始温度为40℃，保持2min后以2℃/min的速率升高至250℃，再以10℃/min的速率升高至280℃，保持20min。其质谱分析条件为：电离方式为EI源，正离子模式；离子源温度：230℃；四极杆温度：均为150℃；碰撞气：氮气，流速1.5mL/min，载气(氦气)流速为2.25mL/min；多反应监测(MRM)模式，详细参数列于下表1。
表1：目标物的MRM参数情况
Figure BDA0001557735920000061
(5)标准工作曲线的绘制及样品结果的计算：
首先以标准工作溶液中目标物与内标的浓度之比为横坐标，以色谱图中目标物与内标的峰面积之比为纵坐标，进行线性回归分析，得到标准工作曲线；取最低浓度的标准工作溶液，做9次平行检测分析，计算其标准偏差，以3倍的标准偏差对应的浓度，换算得出方法的检出限，与标准工作曲线相对应的回归方程、相关系数、检出限等数据见下表2。
表2：分析方法的工作曲线和检出限
Figure BDA0001557735920000071
将相同条件下测得的样品溶液中目标物与内标的色谱峰面积比，代入标准工作曲线，根据下列公式求得卷烟样品中目标物的含量：
Figure BDA0001557735920000072
式中：
W——细支卷烟主流逐口烟气中7种呋喃类物质的含量，单位为微克每支，μg/支；
A——7种呋喃类物质的峰面积；
As——对应内标的峰面积；
b——标准工作曲线的截距；
Ms——添加内标的质量，单位为微克μg；
a——标准工作曲线的斜率；
M——烟支的数量，单位为支。
本实施例中细支卷烟样品主流逐口烟气中7种呋喃类香味物质检测结果见下表3：
表3：7种呋喃类物质的检测结果
Figure BDA0001557735920000081
下面对采用本发明计算出的7种呋喃类物质的计算精度和加标回收率做进行进一步说明：
以上述所用的细支卷烟样品为分析对象，针对其中的第3口卷烟烟气，分别进行了日内精密度实验，日内精密度实验为相同样品在同一条件下平行测定6次(同一批次处理)，分别计算6次平行测定结果的相对标准偏差(RSD)，测定结果见下表4。表4中结果显示，本实验方法的日内重复性的RSD<10％，对于微量物质的定量分析来说，表明方法具有良好的精密度。
表4：7种呋喃类物质的日内重复性对比表
Figure BDA0001557735920000082
以重复性试验所用细支卷烟样品为分析对象，针对其中的第3口卷烟烟气，按照上述样品前处理方法进行处理，加入其释放量相当的含量的标样，进行基质加标试验，结果见下表5。从表中可以看出，样品的加标回收率在88.4～108.9％之间，说明方法具有较好的准确性。
表5：7种呋喃类物质的加标回收率对比表
Figure BDA0001557735920000091
上述所用到的标准溶液仅以其中的一个浓度为例进行说明的，其它浓度值所制备的标准溶液经气相色谱-串联质谱仪分析所获得的标准曲线及回归方程与上述实施例相同，在此不在一一列举。
以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)内标溶液的制备：以正十七碳烷作为内标物、甲醇作为溶剂，制备内标溶液；
(2)标准工作溶液的制备：分别以2-甲基四氢呋喃-3-酮、糠醛、2-呋喃基甲基酮、5-甲基糠醛、糠醇、2(5H)-呋喃酮和4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮的标准品为目标物，以甲醇作为溶剂，经逐级稀释后制备成标准储备溶液，然后分别加入内标溶液，制备成标准工作溶液；
(3)样品溶液的制备：按照标准方法对细支卷烟进行抽吸，固定抽吸口数，用剑桥滤片收集每口烟气的粒相物；然后向每个捕有粒相物的剑桥滤片分别加入内标溶液和萃取溶剂，超声提取，并取萃取液过有机相滤膜，得到样品溶液；
(4)气相色谱-串联质谱仪分析：采用气相色谱-串联质谱仪对标准工作溶液和样品溶液进行检测分析；
进行气相色谱-串联质谱仪检测分析的一起分析条件为：规格为60m×0.25mm×0.25μm的DB-35MS毛细管色谱柱，载气为氦气，恒流速度为1.0mL/min，进样方式：进样量为1μL，脉冲不分流进样，进样脉冲压力为25psi，时间为0.75min，进样口温度为260℃，传输线温度为280℃，升温程序为初始温度为40℃，保持2min后以2℃/min的速率升高至250℃，再以10℃/min的速率升高至280℃，保持20min；质谱分析条件为：电离方式为EI源，正离子模式，离子源温度：230℃，四极杆温度：均为150℃，碰撞气：氮气，流速1.5mL/min，作为载气的氦气流速为2.25mL/min，多反应监测模式；
(5)标准工作曲线的绘制及样品结果的计算。
2.根据权利要求1所述的细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法，其特征在于：内标溶液的制备过程如下：
(1.1)内标储备液制备：准确称取0.2g正十七碳烷，精确至0.1mg，于100mL的容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度；
(1.2)内标溶液制备：准确移取0.1mL内标储备液，于100mL的容量瓶中，用甲醇稀释并定容至刻度。
3.根据权利要求1所述的细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法，其特征在于：标准工作溶液的制备过程如下：
(2.1)一级标准储备液：分别准确称取2-甲基四氢呋喃-3-酮、糠醛、2-呋喃基甲基酮、5-甲基糠醛、糠醇、2(5H)-呋喃酮和4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮的标准样品各0.1g，精确至0.1mg，于100mL的容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度；
(2.2)二级标准储备液：准确移取2.5mL一级标准储备液，于100mL的容量瓶中，用甲醇稀释并定容至刻度；
(2.3)标准工作溶液：分别准确移取二级标准储备液100μL、0.2mL、1mL、2mL以及一级标准储备液250μL、0.5mL至50mL的容量瓶中，再分别准确加入100μL内标溶液，用甲醇稀释并定容至刻度，得系列标准工作溶液。
4.根据权利要求1所述的细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法，其特征在于：样品溶液的制备过程如下：
(3.1)卷烟抽吸：按照GB/T 19609的标准抽吸20支细支卷烟，固定抽吸口数为5口/支，用44mm剑桥滤片捕集细支卷烟主流烟气中的粒相物；
(3.2)烟气捕集物萃取：对每个捕集卷烟主流烟气粒相物的剑桥滤片分别加入100μL内标溶液和10mL二氯甲烷萃取溶剂，超声提取30min，然后使用0.45μm有机相滤膜进行过滤，分别得到第1口至第5口逐口烟气对应的样品溶液。
5.根据权利要求1所述的细支卷烟主流逐口烟气中呋喃类物质的计算方法，其特征在于：标准工作曲线的绘制及样品结果的计算过程如下：
以标准工作溶液中目标物与内标的浓度之比为横坐标，以色谱图中目标物与内标的峰面积之比为纵坐标，进行线性回归分析，得到标准工作曲线；将相同条件下测得的样品溶液中目标物与内标的色谱峰面积比，代入标准工作曲线，根据下列公式求得卷烟样品中目标物的含量：
Figure FDA0002433395820000021
式中：
W——细支卷烟主流逐口烟气中7种呋喃类物质的含量，单位为微克每支，μg/支；
A——7种呋喃类物质的峰面积；
As——对应内标的峰面积；
b——标准工作曲线的截距；
Ms——添加内标的质量，单位为微克μg；
a——标准工作曲线的斜率；
M——烟支的数量，单位为支。
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