CN110554115B - 一种基于sbse-td-gc-ms的烟丝中的挥发性成分测定方法 - Google Patents

一种基于sbse-td-gc-ms的烟丝中的挥发性成分测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于SBSE‑TD‑GC‑MS的烟丝中的挥发性成分测定方法，包括如下步骤：样品预处理、设定热脱附操作条件、气相色谱‑质谱测定和定量计算。本发明的方法具有很高的测定灵敏度和回收率，能够很容易的发现不同品牌烟丝挥发性成分的差异，可作为卷烟开包香、嗅香等挥发性检测对象的有力技术手段。

Description

一种基于SBSE-TD-GC-MS的烟丝中的挥发性成分测定方法
技术领域
本发明涉及一种烟丝中的挥发性成分测定方法，尤其是一种基于SBSE-TD-GC-MS的烟丝中的挥发性成分测定方法。
背景技术
随着检测技术的发展，检测技术在准确定性、定量方面有了长足的进步，对于复杂物质体系的检测手段方面有了一些新的思路和方法。这些方法包括：
色谱和光谱指纹图谱（HPLC DAD、GC FID、IR、UV）技术、全二维色谱技术、多反应监测（MRM）质谱技术等等。这些技术推动了烟草和烟气化学成分检测技术的进步，对卷烟产品质量控制和减害降焦工作均起到了十分重要推动作用。
但是，从烟丝化学成分出发对卷烟产品质量进行优劣评价一直是困扰烟草化学工作者的难题，究其原因存在三个方面的技术问题，一方面是卷烟产品品加工过程涉及因素太多，内外源物质交错，无法确定卷烟产品品质优劣相关的物质基础；第二方面，由于烟草和烟气本身的成分十分复杂，协同效应大量存在，导致与总体质量相关的靶向物质不明确，难以用一种、一类或几类物质基础检测数据来评判卷烟产品的质量优劣；第三方面，烟草和烟气化学成分中，大量物质是痕量（纳克级）、微量（微克级）浓度水平，采用目前的检测技术很难准确测定。这些技术问题的存在决定了从物质基础出发进行卷烟产品质量优劣评价是不可能完成的任务。
固态萃取搅拌棒（SBSE）是近几年新发展起来的技术之一。虽然样品中被测定物质的浓度很高，但是SPME测定的回收率仍然很低，测定的灵敏度仍然不够高。通过研究发现，将聚二甲基硅氧烷（PDMS）涂敷在萃取棒上（膜厚0.5～1.0mm），萃取棒固相萃取体积是SPME的50倍以上，具有比SPME更小的相比（水相体积/PDMS相体积），获得了很高的测定灵敏度和回收率。
本申请另辟蹊径，聚焦卷烟产品物质基础差异性评价，从烟丝化学物质基础出发，针对卷烟产品不同批次间产品稳定性评价、多点生产产品一致性评价，拟采用固态萃取搅拌棒-热脱附结合色谱技术，通过烟丝靶向和非靶向检测方法开发、模式识别等数理统计方法的探索，建立基于烟丝物质基础的卷烟产品差异性评价方法；在集成整合的基础上，搭建较为完善的、具有较高定性和定量能力的多层次、多维度分析检测平台，为不同卷烟品牌间内在物质基础差异的定性识别、同一品牌不同批次间内在物质基础差距的定量表征、多点生产产品一致性评价提供技术支撑。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于SBSE-TD-GC-MS的烟丝中的挥发性成分测定方法。本发明的技术方案具体如下：
一种基于SBSE-TD-GC-MS的烟丝中的挥发性成分测定方法，包括如下步骤：
步骤（1）、样品预处理
取若干支卷烟至小烧杯中，加入内标，另取一个较大的烧杯倒扣在小烧杯上，密封一段时间，再将固态萃取搅拌棒放入小烧杯上面进行吸附，一段时间后取出置于热脱附管中准备进样；
步骤（2）、设定热脱附操作条件
设定的热脱附操作条件具体如下：
样品脱附管温度：175-185℃，冷阱捕集温度：-22- -18℃，冷阱热脱附温度：255-265 ℃，阀温度：185-195℃，传输线温度：195-200 ℃，脱附时间：28-32min，进口分流流速：8-10ml/min，出口分流流速：9-11ml/min；
步骤（3）、气相色谱-质谱测定
步骤（4）、定量计算
定量计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
；
式中：
Xn表示第n种挥发性组分的含量；单位：μg/g；
Mi表示加入的内标的质量；单位：μg；
An表示第n种挥发性组分的色谱峰面积；
Ai表示内标的色谱峰面积；
m表示实验称取的烟丝的质量；单位：g。
进一步地，步骤（1）中，取卷烟10支至大烧杯中。
进一步地，步骤（1）中，内标为6μg/mL的内标萘，加入量为40μL。
进一步地，步骤（1）中，密封的时间为3-5min。
进一步地，步骤（1）中，2小时后取出置于热脱附管中准备进样。
进一步地，步骤（2）中，设定的热脱附操作条件具体如下：
样品脱附管温度：180℃，冷阱捕集温度：-20℃，冷阱热脱附温度：260℃，阀温度：190℃，传输线温度：200℃，脱附时间：30min，进口分流流速：10ml/min，出口分流流速：10ml/min。
进一步地，步骤（3）中，气相色谱条件如下：
色谱柱：HP-INNOWAX气相色谱柱，60m*0.25mm*0.25μm；流速为1ml/min；程序升温为50 ℃保持1分钟，然后以5 ℃ min-1升温至200 ℃，保持10分钟。
质谱条件如下：
质谱扫描范围为50-300amu，离子源温度为180℃。
SBSE-TD是固态萃取搅拌棒-热脱附，实际上是一套技术组合，它将挥发物从复杂基质中萃取出来并浓缩以用于GC或GC/MS分析。主要步骤如下：①空气或其他气体样品从热脱附管中（装有一种或多种固体吸附剂的不锈钢或玻璃热脱附管）经过，几乎所有化合物都被吸附在管内；②加热时，挥发物从吸附剂或样品本身中释放出来，并被惰性气流带到次级捕集阱；③次级捕集阱被快速加热，同时用载气吹扫，将脱附的挥发物带入气相色谱仪进行分离和分析。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本申请将SBSE与TD技术结合，能够对烟丝中更加微量的易挥发性成分进行富集和测定，富集作用更强，针对不稳定易挥发性成分，可以准确定性。
（2）本申请能够检测μg/10支下的挥发性组分含量，现有技术无法精确到这样的程度，本申请具有很高的灵敏度。
（3）本申请采用SBSE-TD-GC-MS方法进行烟丝中挥发性成分检测，能够很容易的发现不同品牌烟丝挥发性成分的差异，今后可作为卷烟开包香、嗅香等挥发性检测对象的有力技术手段。
附图说明
图1是实施例的卷烟样品气相色谱质谱总粒子流图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
1. 实验材料
1.1实验仪器
PerkinElmer Clarus 600气相色谱一质谱联用仪，HP-INNOWAX气相色谱柱60m *0.25mm * 0.25μm，PerkinElmer Turbo Matrix 300热脱附仪。
1.2试剂和样品
萘（标准对照品，丙酮配制，6μg/mL），云烟某品牌。
2.本实施例的基于SBSE-TD-GC-MS的烟丝中的挥发性成分测定方法，包括如下步骤：
2.1样品预处理
取卷烟10支至大烧杯中，加入6μg/mL内标萘40μL，另取一个较大的烧杯倒扣在装有烟丝的小烧杯上，密封一段时间。再将固态萃取搅拌棒放入小烧杯上面进行吸附，2 h后取出置于热脱附管中准备进样。
2.2热脱附操作条件
样品脱附管温度：180℃，冷阱捕集温度：-20 ℃，冷阱热脱附温度：260 ℃，阀温度：190 ℃，传输线温度：200 ℃，脱附时间：30 min，进口分流流速：10 ml min-1，出口分流流速：10 ml/min。
2.3气相色谱-质谱操作条件
色谱条件：
色谱柱：HP-INNOWAX气相色谱柱（60m*0.25mm * 0.25μm），进样口温度：250 ℃，分流进样，载气：氦气（99.99%），流速为1 ml/min，程序升温为50 ℃保持1分钟，然后以5 ℃/min升温至200 ℃，保持10分钟。
质谱条件：
电离方式：EI+；质谱扫描范围为50-300amu；离子源温度为180℃；传输线温度：250℃；溶剂延迟：5min。
2.4 定量计算公式
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
；
式中：Xn表示第n中挥发性组分的含量，单位：μg/g；
Mi表示加入的内标的质量；μg
An表示第n中挥发性组分的色谱峰面积；
Ai表示内标的色谱峰面积；
m表示实验称取的烟丝或烟末的质量，单位：g。
云烟某品牌的色谱图如图1所示。
云烟某品牌中部分挥发性组分内标法相对定量结果如表1所示：
表1云烟某品牌中部分挥发性组分内标法相对定量结果
Figure DEST_PATH_IMAGE005
由表1可以看到的是，本实施例的测定方法能够精确到μg/10支，有非常高的灵敏度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于SBSE-TD-GC-MS的烟丝中的挥发性成分测定方法，其特征在于：能够检测μg/10支下的挥发性成分含量，挥发性成分如下表1所示：
表1
序号 RT，min 物质名称 响应因子 含量，μg/10支 1 3.104 乙酸丙酯 3179452 0.0049 2 5.198 丙二醇甲醚 623637.5 0.0251 3 8.306 2-甲基丁酸-3-甲基丁酯 1080271 0.1453 4 10.818 2-乙基己基乙酸酯 566188 0.2771 5 12.589 乙酸 17044826 0.0092 6 15.078 长叶烯 22294330 0.007 7 15.849 丙二醇 83128312 0.0019 8 18.248 戊二酸二甲酯 20266594 0.0077 9 21.984 苄醇 1889258 0.0831 10 22.657 2,6-二叔丁基对甲酚 6074128 0.0258 11 23.903 3-乙酰基吡咯 692245.7 0.2267
方法包括如下步骤：
步骤（1）、样品预处理
取若干支卷烟至小烧杯中，加入内标，另取一个较大的烧杯倒扣在小烧杯上，密封一段时间，再将固态萃取搅拌棒放入小烧杯上面进行吸附，一段时间后取出置于热脱附管中准备进样；
步骤（2）、设定热脱附操作条件
设定的热脱附操作条件具体如下：
样品脱附管温度：175-185℃，冷阱捕集温度：-22- -18℃，冷阱热脱附温度：255-265℃，阀温度：185-195℃，传输线温度：195-200 ℃，脱附时间：28-32min，进口分流流速：8-10ml/min，出口分流流速：9-11ml/min；
步骤（3）、气相色谱-质谱测定
气相色谱条件如下：
色谱柱：HP-INNOWAX气相色谱柱，60m*0.25mm*0.25μm；流速为1ml/min；程序升温为50℃保持1分钟，然后以5 ℃ min-1升温至200 ℃，保持10分钟；
质谱条件如下：
质谱扫描范围为50-300amu，离子源温度为180℃；
步骤（4）、定量计算
定量计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式中：
Xn表示第n种挥发性组分的含量；单位：μg/g；
Mi表示加入的内标的质量；单位：μg；
An表示第n种挥发性组分的色谱峰面积；
Ai表示内标的色谱峰面积；
m表示实验称取的烟丝的质量；单位：g。
2.根据权利要求1所述的基于SBSE-TD-GC-MS的烟丝中的挥发性成分测定方法，其特征在于：步骤（1）中，取卷烟10支至大烧杯中。
3.根据权利要求1所述的基于SBSE-TD-GC-MS的烟丝中的挥发性成分测定方法，其特征在于：步骤（1）中，内标为6μg/mL的内标萘，加入量为40μL。
4.根据权利要求1所述的基于SBSE-TD-GC-MS的烟丝中的挥发性成分测定方法，其特征在于：步骤（1）中，密封的时间为3-5min。
5.根据权利要求1所述的基于SBSE-TD-GC-MS的烟丝中的挥发性成分测定方法，其特征在于：步骤（1）中，2小时后取出置于热脱附管中准备进样。
6.根据权利要求1所述的基于SBSE-TD-GC-MS的烟丝中的挥发性成分测定方法，其特征在于：步骤（2）中，设定的热脱附操作条件具体如下：
样品脱附管温度：180℃，冷阱捕集温度：-20℃，冷阱热脱附温度：260℃，阀温度：190℃，传输线温度：200℃，脱附时间：30min，进口分流流速：10ml/min，出口分流流速：10ml/min。
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