CN114088857B - 一种香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，包括如下步骤：将香味文具样品置于顶空瓶中，挥发性成分从样品中释放到顶空瓶中，在电子电离模式下、正化学电离(PCI)和负化学电离(NCI)模式下采集数据，用GC‑Orbitrap MS分析；解卷积将未知挥发性物质的峰分解为较干净的谱图，将获得的高分辨率质谱图与NIST 2014谱库中的标准质谱图进行比较，进行非靶向分析。本发明为香味文具等产品中未知物质的精准鉴定提供了技术方法，也用于监测产品中未知挥发性化学物质以及进一步评估其对消费者可能存在的风险，未来可应用于探索更多未知的领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学物质的鉴定方法，特别是涉及一种香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法。
背景技术
在3～12岁的幼儿园小孩和小学生中，香味橡皮、香味笔等具有香味的文具非常流行。为了掩盖不愉快的气味或增加对儿童的吸引力，文具要添加香味。长期以来，人们都知道香气浓郁的文具可能对儿童健康是有害的，但具体成分和危害来源尚不清楚。事实上，香味文具的挥发性成分包括多种有害物质，如苯、致敏芳香剂、有机溶剂等，可能对儿童的健康产生累积的负面影响。挥发性有机化合物(VOCs)会导致嗜睡、头痛和眩晕症状，长期接触高浓度的挥发性有机化合物可能会导致呼吸系统疾病、生殖障碍，甚至癌症。目前，世界上的文具产品是按照玩具、儿童产品、消费品的法规进行管理的。主要法规包括欧盟(EU)玩具安全指令2009/48/EC、欧盟委员会关于玩具安全协调标准EN71、美国消费品安全改进法案、华盛顿州儿童安全保护法案中对儿童高度关注的化学品(CHCC)清单，以及对注册、评估、授权、化学品限制(REACH)。我国发布了文具产品国家标准GB 21027，将于2022年正式实施。
目前一些文具产品类似的研究报导主要集中在法医学上。例如，低分辨气相色谱-质谱法(GC-MS)、液相色谱-质谱法(LC-MS)和红外光谱法被用于伪造文件的识别或墨水年代测定。此外，文具的化学检测重点是上述法规规定的物质。研究人员先后报道了对文具中邻苯二甲酸酯、苯系物、多环芳烃等物质的靶向检测，以确定产品是否符合监管标准。然而，文具的化学危害一直没有得到足够的重视。实际上，即使文具中的一些指标符合法规的限量要求，文具中存在的未知化学危害仍然威胁着儿童的健康。有效鉴别文具中未知挥发性成分是评估其对消费者可能造成危害的必要条件。然而，对香味文具中未知挥发性成分的分析尚未见报道。
未知物质的鉴定通常是复杂和耗时的，最终鉴定结果应该是高度可靠的。目前常用的方法是使用商业标准谱库(NIST，Wiley等)的GC-MS检测。未知物质的定性分析依赖于实测谱图与标准谱图的离子质量和丰度比的匹配。然而，如果同系物之间的谱图相似或异构体碎片离子存在的细微差异，则低分辨质谱的鉴定结果就不可靠。基于Orbitrap的高分辨率质谱(HRMS)是此类研究的有力工具，其分辨率、质量精度、灵敏度和选择性均优于传统质谱。GC-Orbitrap MS在未知挥发性物质的非靶向分析方面具有很大的潜力，该技术尚未应用于文具中挥发性物质的分析。
发明内容
本发明的目的是：(1)基于顶空GC Orbitrap MS建立一种可靠的香味文具中未知挥发性成分的非靶向分析策略和准确的鉴定方法；(2)根据鉴定物质的检出率、毒性和响应强度揭示香味文具中高危挥发性物质。本发明第一次对香味文具中的挥发性化学物质进行非靶向筛查。
本发明香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，包括如下步骤：
将香味文具样品置于顶空瓶中，顶空瓶立即用带PTFE/硅胶隔膜的金属螺帽密封，然后放入顶空自动进样器的样品盘中，设置平衡时间和进样针温度，挥发性成分从样品中释放到顶空瓶中，用GC-Orbitrap MS分析；
利用TraceFinder软件的解卷积将未知挥发性物质的峰分解为较干净的谱图，将获得的高分辨率质谱图与NIST 2014谱库中的标准质谱图进行比较，非靶向分析方法首先采用GC Orbitrap MS分析特定顶空条件下样品释放的挥发性气体，扣除空白后，分析了每个样品中响应强度最高的前15个峰，如果一个样本在阈值2e6以上的峰值少于15个，则对所有未知峰进行分析；其次，根据4个定性步骤对未知物质进行可靠的鉴定：
(1)HRF、SI等参数基础上的综合评分和保留指数的偏差；
(2)在步骤(1)无法得到鉴别结果时，根据正化学电离(PCI)和负化学电离(NCI)结果进一步确定未知物的分子离子峰和分子式，
(3)在步骤(2)无法得到鉴别结果时，碎片离子细节精细对比鉴别同分异构体；
(4)化学标准品验证，对未知物质进行定性分析。
本发明所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其中，所述GC-Orbitrap MS分析中参数设置如下：
采用Trace 1310气相色谱-静电场轨道阱质谱联用仪和TriPlus RSH自动进样器进行分析，进样口温度为250℃，采用电子电离模式进行分流进样，分流比20：1；采用化学电离模式时进行不分流进样，纯度为99.999％氦气以1mL/min的恒定流量作为载气，在尺寸为30m×0.25mm×0.25μm的DB-WAX色谱柱上进行分离，升温程序如下：40℃保持1分钟，5℃/min升至210℃保持5分钟；
全扫描质谱采集范围为m/z 40-500，不设置溶剂延迟，每个样本分别采用电子电离、正化学电离和负化学电离模式进行分析，EI电离能量为70eV，离子源温度和传输线温度均为250℃，为了提高PCI和NCI模式下的灵敏度，设置离子源温度为230℃，传输线为210℃，以甲烷作为反应气体，在PCI和NCI模式下，甲烷流速为1.2mL/min，C-trap和HCD碰撞气为高纯氮气，在m/z 200条件下，质量分辨率为60000FWHM，TIC强度阈值为2e6，最大注入时间设置为200ms，质量公差窗口设置为5ppm，PCI模式下质量偏差设置为2ppm，NCI模式下质量偏差设置为5ppm。
本发明所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其中，所述香味文具样品为香味橡皮或香味笔，顶空自动进样器中，香味橡皮在100℃下平衡30min，顶空进样针温度设置为120℃，香味笔在40℃下平衡30min，顶空进样针温度设置为60℃，挥发性成分从样品中释放到顶空瓶中，在电子电离模式下采集数据时进样1mL顶空气体，在正化学电离和负化学电离模式下采集数据时进样1.5mL的顶空气体。
本发明所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其中，所述香味橡皮切成小于2mmх2mmх2mm，混合均匀后使用；所述香味笔的分析材料为其中的墨水。
本发明所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其中，步骤(1)中，HRF值和SI值越高，保留指数的偏差(ΔRI)越小，说明检索结果的可靠性越高。
本发明所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其中，样品分析前，用相同的分离方法对C7-C25正构烷烃混合溶液进行分析，确定各正构烷烃的保留时间，以此计算未知物质的保留指数。最后通过与标准谱库中所含化合物的保留指数进行比较，计算其保留指数的偏差(ΔRI)；
理论上，当SI≥700,HRF≥90，综合评分≥90，ΔRI≤50时，鉴定结果的可靠性非常高，如果在EI条件下存在分子离子峰，那么其质量偏差≤3ppm时，进一步提高了鉴定结果的准确性。
本发明所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其中，步骤(4)中，使用化学标准品进行验证，然后，对样品中鉴定的挥发性成分进行分类，根据物质的检出率、毒性和响应强度，提出香味文具中高风险的挥发性物质清单。
本发明所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其中，解卷积设置以下参数能达到很好的峰分离：离子精确质量误差为±5ppm，碎片离子匹配度为98％，信噪比为10，保留时间矫正窗口为10sec；
本发明所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其中，步骤(2)中，当PCI的质量偏差≤2ppm，NCI的质量偏差≤5ppm时，鉴定结果的准确性非常高。
本发明香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法为香味文具等产品中未知物质的精准鉴定提供了技术方法，也用于监测产品中未知挥发性化学物质以及进一步评估其对消费者可能存在的风险，未来可应用于探索更多未知的领域。
下面结合附图对本发明的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明香味文具中未知物质的非靶向筛查工作流程图；
图2为采用本发明的方法对1,1,2,2-四氯乙烷的鉴别过程；其中，(a)样品色谱峰列表；(b)从NIST图书馆检索后，按综合评分排序的物质清单；(c)保留时间为16.164min时物质的离子叠加图；(d)NIST库中实测质谱图与理论质谱图的对比；(e)m/z 165.89081的提取离子色谱图；
图3为本发明中用保留指数法鉴别1,2,3,5-四甲基苯的过程；其中，(a)样品色谱峰列表；(b)从NIST谱库中检索后，按综合评分排序的物质清单；
图4为本发明中利用CI鉴定2-苯基丙醇的过程；其中，(a)库检索后按综合得分排序的候选化合物清单，(b)-(d)2-苯基丙醇的EI、PCI和NCI质谱图；注：包括测量碎片离子的质量、元素组成和质量偏差(ppm)；
图5为本发明中通过对比碎片离子在质谱图中的细节鉴定2-丙基-1-戊醇的过程；(a)根据综合评分和CI确认的候选化合物清单。(b)-(g)将实测的质谱图与每一个候选化合物的理论质谱图进行比较；
图6为本发明实施例的香味文具中非靶向鉴别物质的统计汇总图。
具体实施方式
本发明提出了采用顶空气相色谱-静电场轨道阱高分辨质谱法对香味文具中未知挥发性成分的非靶向分析和精准鉴定。在特定的顶空条件下，分析了从样品(22块香味橡皮和17支香味笔)中释放的挥发物。根据四个鉴定步骤(步骤1：综合评分和保留指数，步骤2：采用正化学电离(PCI)和负化学电离(NCI)鉴定分子式，步骤3：碎片离子细节精细对比鉴别同分异构体，步骤4：化学标准品验证)对未知物质进行定性分析。在香味橡皮中共鉴定出101种挥发性物质，在香味笔中鉴定出86种挥发性物质。将鉴定出的物质分为八类，在香味橡皮和笔中，脂肪烃、芳香烃、酯和醇类是检出化合物数量最多的四类物质。根据所鉴定物质的检出率、毒性和响应强度进一步筛选。最后，给出了14种香味文具中高风险的挥发性化学物质。
1、材料和方法
1.1化学品和材料
甲苯(CAS 108-88-3)、苯乙烯(CAS 100-42-5)、环己酮(CAS 108-94-1)、丁基羟基甲苯(CAS 128-37-0)、苯甲醛(CAS 100-52-7)和苯乙酮(CAS 98-86-2)均购自德国Dr.Ehrenstorfer公司，并采用J.T.Baker公司的HPLC级甲醇稀释。C7-C25正构烷烃混合溶液购自Sigma-Aldrich公司。
在中国北京的线上和线下文具零售店随机收集了22块不同品牌的香味橡皮和17支香味笔(9支记号笔、5支中性笔和3支圆珠笔)。样品的产地为中国(31个)、日本(6个)和韩国(2个)。在测试之前，这些样品被独立密封包装，以避免交叉污染。
1.2样品制备
将橡皮切成小于2mmх2mmх2mm，混合均匀。由于香味笔的气味主要来自笔芯中的墨水，所以本文主要分析墨水。将1g样品转移到20mL顶空瓶中。顶空瓶立即用带PTFE/硅胶隔膜的金属螺帽密封，然后放入顶空自动进样器的样品盘中。
空白分析是根据样品前处理步骤进行的，以识别任何可能来自实验容器、隔垫、色谱柱损失等的系统性或非系统性干扰。对于每个样品和空白，平行进样分析至少随机进行三次。
1.3仪器参数
采用Trace 1310气相色谱-静电场轨道阱质谱联用仪和TriPlus RSH自动进样器(含顶空进样功能)进行分析(美国Thermo Fisher公司)。进样口温度为250℃。采用电子电离(EI)模式进行分流进样，分流比20：1；采用化学电离(CI)模式时进行不分流进样。氦气(纯度为99.999％)以1mL/min的恒定流量作为载气。在DB-WAX色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)上进行分离，升温程序如下：40℃(保持1分钟)，5℃/min升至210℃(保持5分钟)。
全扫描质谱采集范围为m/z 40-500，不设置溶剂延迟。每个样本分别采用电子电离(EI)、正化学电离(PCI)和负化学电离(NCI)模式进行分析。EI电离能量为70eV，离子源温度和传输线温度均为250℃。为了提高PCI和NCI模式下的灵敏度，设置离子源温度为230℃，传输线为210℃，以甲烷作为反应气体，在PCI和NCI模式下，甲烷流速为1.2mL/min。C-trap和HCD碰撞气为高纯氮气(纯度为99.999％)。在m/z 200条件下，质量分辨率为60000FWHM，TIC强度阈值为2e6。最大注入时间设置为200ms，质量公差窗口设置为5ppm。PCI模式下质量偏差设置为2ppm，NCI模式下质量偏差设置为5ppm。
采用顶空自动进样器来模拟样品中挥发性成分的释放过程，该操作简单、快速、不使用有机溶剂，在优化的条件下将挥发性成分注入气相色谱。橡皮样品和香味笔样品分别在100℃和40℃下平衡30min，顶空进样针温度设置为120℃和60℃。挥发性成分从样品中释放到顶空瓶中，在电子电离(EI)模式下采集数据时进样1mL顶空气体，在正化学电离(PCI)和负化学电离(NCI)模式下采集数据时进样1.5mL的顶空气体，用GC-Orbitrap MS分析。1.4方法的数据分析及工作流程
采用Thermo ScientificTM TraceFinderTM 4.1软件进行数据收集和处理。利用TraceFinder软件的解卷积将未知挥发性物质的峰分解为较干净的谱图。将获得的高分辨率质谱图与NIST2014谱库中的标准质谱图进行比较。经过优化，解卷积设置以下参数能达到很好的峰分离：离子精确质量误差为±5ppm，碎片离子匹配度为98％，信噪比为10，保留时间矫正窗口为10sec。非靶向分析方法的工作流程如下(图1)，首先采用GC Orbitrap MS分析特定顶空条件下样品释放的挥发性气体，扣除空白后，分析了每个样品中响应强度最高的前15个峰。如果一个样本在阈值2e6以上的峰值少于15个，则对所有未知峰进行分析。其次，根据4个定性步骤对未知物质进行可靠的鉴定。步骤1基于综合评分(检索索引[SI]、高分辨过滤值[HRF]等)和色谱保留指数的偏差(ΔRI)。SI值表示在于NIST商业谱库进行对比时实测谱图与标准谱图之间的正匹配度。HRF值表示碎片离子的实测值与标准谱库中相应碎片离子元素组成相符的精确质量百分比。因此，HRF值和SI值越高，说明检索结果的可靠性越高。样品分析前，用相同的分离方法对C7-C25正构烷烃混合溶液进行分析，确定各正构烷烃的保留时间，以此计算未知物质的保留指数。最后通过与标准谱库中所含化合物的保留指数进行比较，计算其保留指数的偏差(ΔRI)。更小的ΔRI意味着结果更为可靠。因此，理论上，当SI≥700,HRF≥90，综合评分≥90，ΔRI≤50时，鉴定结果的可靠性非常高，如果在EI条件下存在分子离子峰，那么其质量偏差≤3ppm时，进一步提高了鉴定结果的准确性。步骤2，通过采集正化学电离(PCI)和负化学电离(NCI)数据进一步确定未知物的分子离子峰和分子式，以解决多个候选物综合评分相似时难以定性的问题，当PCI的质量偏差≤2ppm，NCI的质量偏差≤5ppm时，鉴定结果的准确性非常高。步骤3，通过比较碎片离子细节上的微小差异，从难区分的多个异构体候选物中鉴定出最有可能的物质。步骤4，使用化学标准品进行验证。然后，对样品中鉴定的挥发性成分进行分类，根据物质的检出率、毒性和响应强度，提出香味文具中高风险的挥发性物质清单。
2结果与讨论
2.1色谱分离
研究对象为香味文具中潜在挥发性物质，这些组分的沸点低，对色谱柱的热稳定性要求不高。但是，色谱柱必须具有一定的极性才能对不同极性的物质进行良好分离，特别是对某些同分异构体的分离，如二甲苯同分异构体(邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯)。DB-WAX色谱柱(聚乙二醇固定相)具有较强的极性。经实验条件优化后其可对多数异构体实现良好分离，为未知物的定性具有很大价值。此外，NIST库中的保留指数是未知物质定性过程中使用的一个重要参数，通常在非极性、弱极性和极性色谱柱上进行测量。因此综合上述情况，使用极性柱DB-WAX进行后续实验。
2.2未知物质的鉴定分析
2.2.1步骤1：综合评分和保留指数
根据谱库中的SI值和HRF值对所有检索结果进行综合排序。保留指数偏差也是定性分析的一个重要参数。ΔRI≤50可以大大提高定性可靠性。然而，有些化合物在NIST谱库中没有保留指数数据；因此，他们的ΔRI无法获得。理论上，当综合得分≥90、SI≥700、HRF≥90、ΔRI≤50时，未知物识别结果的可靠度较高。
图2以橡皮样品中的1,1,2,2-四氯乙烷为例。结果(图2b)显示，1,1,2,2-四氯乙烷的综合得分为96.5，SI得分为836，HRF得分为99.3129，ΔRI值为5。其他四位候选结果被排除在外，因为其SI不符合要求且无ΔRI可以参考。因此，未知化合物为1,1,2,2-四氯乙烷的可能性非常高。在m/z 165.89081处可以提取分子离子峰，对应于C2H2Cl4 +(质量误差＝2.43ppm)(图2e)。
在某些情况下，保留指数还可以帮助确定同分异构体的色谱流出顺序。图3以1,2,3,5-四甲基苯的鉴定为例。当一个样品中同时检测到1,2,3,5-四甲基苯、1,2,4,5-四甲基苯和1,2,3,4-四甲基苯时，仅用SI和HRF评分很难区分这3种化合物。3种化合物在标准谱库中极性色谱柱上的保留指数分别为1422、1433和1462。从ΔRI值可以推断出最可能的结果。它们在DB-WAX色谱柱中的洗脱顺序为1，2，3，5-/1，2，4，5-/1，2，3，4-四甲基苯。
在步骤1无法得到鉴别结果时，继续进行步骤2分析：
2.2.2步骤2：用CI鉴定物质的分子离子峰和分子式
作为一种硬电离方法，电子电离(EI)模式的缺点是分子离子信号变得很弱甚至检测不到。一个更可靠的方法来区分几个得分相似的候选化合物是分析CI数据。CI是一种软电离法，以甲烷为反应气体，通过正化学电离(PCI)得到分子加合离子([M+H]+、[M-H]+和[M+C2H5]+)，通过负化学电离(NCI)得到去质子化的分子离子([M-H]-)。目前国内外对于高分辨质谱PCI和NCI模式下的应用报道极少。NCI对含电负性元素的化合物(如卤素、硫、氮、氧)有较好的灵敏度。本研究结果表明，PCI和NCI的应用有助于未知化合物的元素组成鉴定。
如图4a所示，候选结果的综合得分比较接近，且大部分候选结果没有ΔRI。EI谱图中的碎片离子为m/z 121.06485(图4b)，因此排除了m/z 119.08552处可能为加合的分子离子[M+H]+或[M-H]+，即PCI谱图中的[C9H11]+(图4c)。虽然碎片离子[C11H15]+在m/z 147.11678处可以合理地解释为分子加合离子[M+C2H5]+，因此，仅凭鉴定步骤1和PCI数据推断，很难对该未知化合物进行鉴定。但是在NCI模式下，获得的m/z 135.08214([C9H11O])为此处未知化合物去质子化分子离子(图4d)，因此证实了此物质为2-苯基-2-丙醇，该分子在m/z121.06485(图4b)的质谱图是通过失去一个甲基生成的碎片离子[C8H9O]+。因此，最可能的结果是2-苯基-2-丙醇(综合评分＝95.2，SI＝771，HRF＝98.9857)。此物质的ΔRI是18，也进一步证实了这个结果的准确性。
在步骤2无法得到鉴别结果时，继续进行步骤3分析：
2.2.3步骤3：通过碎片离子细节比对以区分同分异构体
虽然CI数据可以帮助确定未知物质的分子离子，但当大多数候选物质都是同分异构体时，未知物质的识别仍然是难度很大的。例如，CI过滤后得到6个候选异构体(图5a)。这些物质的得分非常接近，其中3个结果的ΔRI均小于35，另外3个物质，谱库中未收录RI，因此无法提供参考。所以根据鉴定步骤1和步骤2，这些物质很难被鉴别。在这种情况下，同分异构体是鉴定是通过碎片离子的细节比对来确定的。
当质谱图被放大时，一些微小的差异变得很明显(图5b-g)。5-甲基正庚醇(图4b)和(S)-(+)-5-甲基-1-己醇(图5c)可以产生m/z 73的碎片离子。后者还可以生成101([M-C2H5]+)(可能是由于分子手性的影响)和113([M-OH]+)的碎片离子。然而，在样品谱图中没有发现这些离子。从样品谱图中可以分辨出2-乙基-1-己醇(图5e)和6-甲基-庚醇(图5g)的分子离子m/z 130。另外，2-乙基-1-己醇的碎片离子中，m/z 112强度高(图5e)，表明它比未知物质更容易失去中性分子(H2O)。6-甲基庚醇的碎片离子87([M-C3H7]+)和115([M-CH3]+)(图5g)进一步证实了与未知物质的不同结构。3-甲基-1-庚醇(图5f)与未知物质之间的微小差异是其存在碎片离子101、111、112和113。相比之下，2-丙基-1-戊醇(图5d)与未知物质的匹配结果最佳；因此，最可能的结果是2-丙基-1-戊醇(综合评分＝96.3，SI＝814，HRF＝100)。
2.2.4步骤4：化学标准品验证
在步骤4中，对已知方法未鉴定出的未知化合物，采用现有的化学标准品进行鉴定。
2.3实际样品检测
采用上述方法，在香味橡皮中共鉴定出101种挥发性物质(包括28种脂肪烃类)，在香味笔中鉴定出86种挥发性物质(包括11种脂肪烃类)。脂肪族烷烃化合物的定性分析较为复杂，且这些物质的危害较小，因此没有对其进一步深入分析。关于未知物质的详细情况见表1和表2。以香味橡皮为例，利用鉴定步骤1-4中分别鉴定出69.9％、16.4％、5.5％和8.2％的物质。鉴定出的物质共分为八类。图6显示了这两类样品中所鉴定出化合物的种类和比例。脂肪烃、芳香烃、酯类和醇类是香味橡皮中鉴定出的前四类物质，分别占总物质的27.7％、20.8％、18.8％和15.8％。此外，还发现了氯化物(4.0％)、醛(3.0％)、酮(3.0％)、以及其他类物质(6.9％)。香味笔中前四类化合物分别为酯类、醇类、芳香烃类和脂肪烃类化合物，分别占总化合物的25.6％、19.8％、12.8％和12.8％。此外，还检测出了醛(8.2％)、酯(4.6％)、酮(4.6％)、以及其他类物质(11.6％)。图6右半部分列出了两个样品中检出率大于等于20％的物质。
2.3香味文具中的高风险挥发性化学物质
对非靶向鉴别出的物质根据其检出率、毒性和响应强度进行进一步筛选，得到了香味文具中14种高风险的挥发性物质清单。表3给出了这些物质的名称、CAS号、阳性样品数量、相应的法规限定及其危害性。乙苯、苯乙烯、甲苯和二甲苯是常见的挥发性有害化学物质，被国际癌症研究机构IARC列为2B类(可能对人类致癌)或3类致癌物质(对人类致癌性可疑)；因此，这些化学物质是高风险的。芳樟醇、苯甲醛和苯甲醇被欧盟玩具安全指令2009/48/EC限制的致敏性芳香剂，这些物质应该是香味文具的主要香气来源。环己酮、苯酚和异佛尔酮被EN71-9和其他法规限制。环己酮和苯酚被国际癌症研究机构列为第3类致癌物，异佛尔酮对眼睛和皮肤有刺激作用。其他物质也有潜在的危害，目前相关法规还没有涉及。例如，丙烯酸丁酯和间二氯苯被国际癌症研究机构列为第3类致癌物，可引起皮肤致敏。
表3香味文具中高风险挥发性物质清单
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其特征在于：包括如下步骤：
将香味文具样品置于顶空瓶中，顶空瓶立即用带PTFE/硅胶隔膜的金属螺帽密封，然后放入顶空自动进样器的样品盘中，设置平衡时间、平衡温度和进样针温度，挥发性成分从样品中释放到顶空瓶中，用GC-Orbitrap MS分析；
利用TraceFinder软件的解卷积将未知挥发性物质的峰分解为较干净的谱图，将获得的高分辨率质谱图与NIST 2014谱库中的标准质谱图进行比较，非靶向分析方法首先采用GC Orbitrap MS分析特定顶空条件下样品释放的挥发性气体，扣除空白后，分析了每个样品中响应强度最高的前15个峰，如果一个样本在阈值2e6以上的峰值少于15个，则对所有未知峰进行分析；其次，根据4个定性步骤对未知挥发性物质进行可靠的鉴定：
(1)HRF、SI参数基础上的综合评分和保留指数的偏差；
(2)在步骤(1)无法得到鉴别结果时，根据正化学电离(PCI)和负化学电离(NCI)结果进一步确定未知物的分子离子峰和分子式；
(3)在步骤(2)无法得到鉴别结果时，碎片离子细节精细对比鉴别同分异构体；
(4)化学标准品验证，对未知物质进行定性分析。
2.根据权利要求1所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其特征在于：所述GC-Orbitrap MS分析中参数设置如下：
采用Trace 1310气相色谱-静电场轨道阱质谱联用仪和TriPlus RSH自动进样器进行分析，进样口温度为250℃，采用电子电离模式进行分流进样，分流比20：1；采用化学电离模式时进行不分流进样，纯度为99.999％氦气以1mL/min的恒定流量作为载气，在尺寸为30m×0.25mm×0.25μm的DB-WAX色谱柱上进行分离，升温程序如下：40℃保持1分钟，5℃/min升至210℃保持5分钟；
全扫描质谱采集范围为m/z 40-500，不设置溶剂延迟，每个样本分别采用电子电离、正化学电离和负化学电离模式进行分析，EI电离能量为70eV，离子源温度和传输线温度均为250℃，为了提高PCI和NCI模式下的灵敏度，设置离子源温度为230℃，传输线为210℃，以甲烷作为反应气体，在PCI和NCI模式下，甲烷流速为1.2mL/min，C-trap和HCD碰撞气为高纯氮气，在m/z 200条件下，质量分辨率为60000FWHM，TIC强度阈值为2e6，最大注入时间设置为200ms，质量公差窗口设置为5ppm，PCI模式下质量偏差设置为2ppm，NCI模式下质量偏差设置为5ppm。
3.根据权利要求1所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其特征在于：所述香味文具样品为香味橡皮或香味笔，顶空自动进样器中，香味橡皮在100℃下平衡30min，顶空进样针温度设置为120℃，香味笔在40℃下平衡30min，顶空进样针温度设置为60℃，挥发性成分从样品中释放到顶空瓶中，在电子电离模式下采集数据时进样1mL顶空气体，在正化学电离和负化学电离模式下采集数据时进样1.5mL的顶空气体。
4.根据权利要求3所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其特征在于：所述香味橡皮切成小于2mmх2mmх2mm，混合均匀后使用；所述香味笔的分析材料为其中的墨水液体。
5.根据权利要求2或3所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其特征在于：步骤(1)中，HRF值和SI值越高，保留指数的偏差(ΔRI)越小，说明检索结果的可靠性越高。
6.根据权利要求5所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其特征在于：
样品分析前，用相同的分离方法对C7-C25正构烷烃混合溶液进行分析，确定各正构烷烃的保留时间，以此计算未知物质的保留指数；最后通过与标准谱库中所含化合物的保留指数进行比较，计算其保留指数的偏差(ΔRI)；
理论上，当SI≥700,HRF≥90，综合评分≥90，ΔRI≤50时，鉴定结果的可靠性较高，如果在EI条件下存在分子离子峰，那么其质量偏差≤3ppm时，进一步提高了鉴定结果的准确性。
7.根据权利要求6所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其特征在于：步骤(4)中，使用化学标准品进行验证，然后，对样品中鉴定的挥发性成分进行分类，根据物质的检出率、毒性和响应强度，提出香味文具中高风险的挥发性物质清单。
8.根据权利要求7所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其特征在于：
解卷积设置以下参数能达到很好的峰分离：离子精确质量误差为±5ppm，碎片离子匹配度为98％，信噪比为10，保留时间矫正窗口为10sec。
9.根据权利要求8所述的香味文具中未知挥发性成分的精准鉴定方法，其特征在于：
步骤(2)中，当PCI的质量偏差≤2ppm，NCI的质量偏差≤5ppm时，鉴定结果的准确性非常高。
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| 王呈仲 ; 苏越 ; 郭寅龙 ; .顶空-气相色谱-质谱联用分析桂花和叶中挥发性成分.有机化学.2009,(第06期),全文. * |
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