CN115047095A

CN115047095A - 一种同时检测8种杂环化合物的方法

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Publication number: CN115047095A
Application number: CN202210452786.5A
Authority: CN
Inventors: 刘彤; 韩书磊; 熊巍; 吴俊萍; 赵海娟; 方琼; 任培培; 刘敬婉; 付亚宁; 陈欢; 田雨闪; 庞永强; 姜兴益; 罗彦波; 侯宏卫; 胡清源
Original assignee: National Tobacco Quality Supervision and Inspection Center
Current assignee: National Tobacco Quality Supervision and Inspection Center
Priority date: 2022-04-27
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2042-04-27
Also published as: CN115047095B

Abstract

本发明涉及一种同时检测8种杂环化合物的方法，属于理化分析技术领域。该方法包括以下步骤：（1）1%NaOH水溶液调节样品基质的pH值;（2）使用甲基叔丁基醚作为萃取剂进行涡旋振荡萃取；（3）取萃取液转移到色谱瓶进行GC‑MS分析。本发明中8种杂环化合物的方法检出限为1.6～8.0mg/kg,方法定量限为5.5～26.5mg/kg之间，加标回收率在90.4%～107.7%之间，日内精密度0.4%～4.9%，日间精密度2.7%～9.6%。本发明相比现有技术的优点在于：不需要复杂的前处理过程，具有操作简单、通量高、灵敏度高、回收率及重复性好等特点。

Description

一种同时检测8种杂环化合物的方法

技术领域

本发明属于理化分析技术领域，具体涉及一种同时检测8种杂环化合物含量的方法，所述8种杂环化合物分别为：2,3-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙酰基吡嗪、2-乙酰基吡啶、2-乙酰基吡咯、2-乙酰基噻唑、2-乙酰基呋喃。

背景技术

食品添加剂，杂环类化合物具有较低的风味阈值，对其他香味物质有明显的烘托叠加作用。杂环类食用香料的结构主要可分为：吡嗪类、噻唑类、吡啶类、吡咯类、呋喃类等。在这其中，吡嗪类化合物是1,4位含有两个氮原子的杂环类化合物，在食品增香技术发挥越来越显著的作用，是烘烤食品、油脂加香中常用的食品香料物质，具有浓郁的焦烤香气。吡嗪类化合物具有极低的阈值，2,5-二甲基吡嗪在食品中只添加1-2ppm，就可以起到明显的增香作用。噻唑类化合物具有坚果香、蔬菜香、焦香、烘烤食品香、肉香广泛用于调配坚果、肉、可可、巧克力、豆沙等食品香精和烟用香精。吡啶类香料一般具有青香、青菜香、烤香和烟草香可用于调配蔬菜、水果、坚果、鸡肉等食用香精和烟用香精。吡咯类香料的香气特征各具特色非常广泛，2-乙酰基吡咯具有焦香、烤香，因此这类香料广泛用于调配蔬菜、水果、坚果、花香型的食用香精及烟用香精。呋喃类是酱香型白酒中重要的香味物质和特征化合物。

化合物名称	天然存在	香气特征
			2,3-二甲基吡嗪	烘烤食品、榛子、大豆制品	芝麻油香
2,3-二甲基吡嗪	咖啡、可可、榛子、乳制品	坚果香
			2,3,5-三甲基吡嗪	烘烤食品、榛子、大豆制品	爆米花香
2-乙酰基吡嗪	咖啡、榛子、花生、杏仁	爆米花香
			2-乙酰基吡啶	烘培食品、麦芽	爆米花香
2-乙酰基吡咯	茶叶、杏仁、咖啡、烟草	面包香
			2-乙酰基噻唑	土豆、牛肉汁、白面包	面包香
2-乙酰基呋喃	咖啡、马铃薯片	坚果香

杂化化合物的测定方法主要有气相色谱法、气相色谱/氮磷检测器联用法、高效液相色谱法、全二维气相色谱/飞行时间质谱法和气相色谱-质谱联用法等。其中气相色谱-质谱联用法由于灵敏度高、定量准确、特异性强，在分析杂环化合物时更有优势，因此被大部分研究工作者所采用。许佩勤等人采用气相色谱和气相色谱-质谱联用仪测定白酒中的吡嗪、呋喃类化合物。向本富等人采用气相色谱-质谱联用仪测定烟草制品中吡嗪、吡啶类香味物质。孙宗保等人使用SPME-GC-MS法测定香醋中的吡嗪、恶唑、呋喃和吡咯类杂化化合物，但方法未能准确定性和定量相关化合物。

添加剂是人为加入产品中，在提高产品质量和修饰产品风味上起到重要的作用。杂环化合物类型添加剂具有相同或类似的风味，大量产品中可能使用的添加剂种类不尽相同。但针对同时吡嗪、噻唑、吡啶、吡咯、呋喃等类别的杂环类添加剂检测方法定性和定量检测方法，未见报道。

因此，建立一种高通量、操作简单，准确性高，重复性好，且用于大量样品筛查的检测杂环化合物的方法，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的正是基于上述技术所存在的问题，建立了一种同时检测8种杂环化合物含量的方法。本方法不需要复杂的前处理过程，可同时测定样品中8种杂环化合物含量，具有操作简单、通量高、灵敏度高、回收率及重复性好等有点。

本发明的检测机理在于：由于本发明所检测的八种杂环化合物包括了含一个杂原子的六元杂环、含两个杂原子的五元杂环或含一个杂原子的五元杂环，涉及了常用杂环化合物的结构类型，具有较好的代表性，因此通过气相色谱-质谱联用仪就可以实现同时测定杂环化合物的定性和定量检测需求。

本方法的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种同时检测8种杂环化合物含量的方法，所述8种杂环化合物分别为：2,3-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙酰基吡嗪、2-乙酰基吡啶、2-乙酰基吡咯、2-乙酰基噻唑、2-乙酰基呋喃；使用1%NaOH水溶液调节样品基质的pH值，然后使用甲基叔丁基醚溶剂进行萃取，以气相色谱-质谱联用仪进行测定，内标法定量：具体包括以下步骤：

（1）标准工作溶液的制备

制备6级浓度梯度的杂环化合物的标准工作溶液，其浓度范围在0.005 mg/mL～0.4 mg/mL之间，8种杂环化合物的定量采用2,2‘-联吡啶-d₈作为内标;

（2）样品前处理

准确称取0.5 g样品（如电子烟雾化物）于10mL离心管中，加入100μl内标溶液和2mL的1%NaOH水溶液调节样品基质的pH值，加盖密封后置于涡旋振荡器中，以2000rpm的速度涡旋振荡1min，然后在加入10mL甲基叔丁基醚，2000rpm的速度涡旋振荡1min，静置后取上清液1mL溶液到2mL色谱瓶中，采用GC-MS分析；

（3）气相色谱-质谱联用仪分析

利用气相气相色谱仪配备质谱检测器对所制待测样品溶液和标准工作溶液进行分析，得到相关色谱图；

（4）标准曲线绘制及结果计算。

本发明更具体的说明包括以下内容；

1.标准溶液的配制

1.1内标溶液的配制

称取0.1 g 2,2‘-联吡啶-d₈，置于100 mL棕色容量瓶中，用乙醇溶解定容至刻度。配制成浓度为1 mg/mL的内标储备液。

1.2 标准储备液的配制

分别准确称取0.1 g的杂环化合物，置于50 mL棕色容量瓶中，用乙醇溶解定容至刻度。该溶液应在0 ℃~4 ℃条件下避光保存。

1.3 标准工作溶液的配制

分别准确移取0.02、0.04、0.2、0.4、0.8、1.0 mL的标准储备液于不同的10 mL棕色容量瓶中，在分别准确加入0.1 mL的内标储备液，用甲基叔丁基醚定容至刻度，即得到不同浓度的系列标准溶液。

仪器分析条件

所述的仪器分析条件为：

色谱柱：HP-INNOWax毛细管色谱柱，固定相：聚乙二醇，规格：长30m，内径0.25mm,膜厚0.25μm。

进样口温度：220℃；进样体积1μl；分流进样，分流比50：1；载气：氦气（纯度≥99.999%），载气流速：1.0mL/min。

程序升温：初温80 ℃保持1.0 min，以15℃/min的速率升至220 ℃，保持5.0 min，总运行时间15.4min；

电离方式：电子轰击源（EI）;电离能量：70eV；质谱检测器；溶剂延迟：3.5 min；离子源温度：230℃；传输线温度220 ℃；四极杆温度：150 ℃；扫描方式：选择离子监测模式(SIM)，监测参数如下表所示：

8种杂环化合物及其内标的保留时间、定量及定性离子

样品前处理

准确称取0.5g样品于50mL离心管中，加入0.1mL内标溶液，并加入2mL1%NaOH水溶液，以2000rpm的速度涡旋振荡1min，调节样品基质的pH值，然后在加入10mL甲基叔丁基醚，2000rpm的速度涡旋振荡萃取10min，静置后取萃取液至色谱瓶中进行GC-MS分析。

加标回收率和精密度

分别按照低、中、高3水平加入8种杂环化合物标准品，每个添加水平重复测定6次。时间结果见下表。由表可知，8种杂环化合物的加标回收率在90.4%～107.7%之间，日内精密度0.4%～4.9%，日间精密度2.7%～9.6%。

8种杂环化合物的加标回收率及精密度

线性范围、检出限和定量限

本研究采用内标法进行定量，以各目标物化合物的浓度为横坐标，分析物与内标物的峰面积比为纵坐标建立标准曲线。按照目标物信噪比为3时对应的浓度作为检出限，目标物信噪比为3时对应的浓度作为定量限。

8种杂环化合物的线性范围、检出限和定量限

本发明相比现有技术的优点在于：建立了一种同时检测8种杂环化合物含量的方法，本方法经过一次样本前处理过程即可同时检测8种杂环化合物添加剂含量，包括2,3-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙酰基吡嗪、2-乙酰基吡啶、2-乙酰基吡咯、2-乙酰基噻唑、2-乙酰基呋喃等。方法检出限为1.6～8.0mg/kg,方法定量限为5.5～26.5mg/kg之间，加标回收率在90.4%～107.7%之间，日内精密度0.4%～4.9%，日间精密度2.7%～9.6%。总之，本发明方法具有操作简单、通量高、灵敏度高、回收率及重复性好等特点。

附图说明

图1为8种杂环化合物标准工作溶液选择离子流图；

图中：1. 2,5-二甲基吡嗪、2. 2,3-二甲基吡嗪、3. 2,3,5-三甲基吡嗪、4. 2-乙酰基呋喃、5. 2-乙酰基吡啶、6. 2-乙酰基吡嗪、7. 2-乙酰基噻唑、8. 2-乙酰基吡咯、 9.2,2'-联吡碇-d₈。

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。

实施例1：

1、仪器及试剂

仪器：气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent8890-5977B型）；HY-8调速数振荡器（常州国华电器有限公司）；电子天平（感量：0.0001 g，德国Sartorius公司）。

试剂耗材：2,3-二甲基吡嗪（纯度99.9%，坛墨）；2,5-二甲基吡嗪（纯度99.5%，坛墨）；2,3,5-三甲基吡嗪（纯度99.9%，坛墨）；2-乙酰基吡嗪（纯度99.9%，上海源叶）；2-乙酰基吡啶（纯度99.8%，广东CATO）；2-乙酰基吡咯（纯度99.9%，上海源叶）；2-乙酰基噻唑（纯度99.8%，上海源叶）；2-乙酰基呋喃（纯度98.6%，德国Dr.Ehrenstorfen）；2,2'-联吡碇-d₈（纯度＞98%，SIGMA）；水（蒸馏水，屈臣氏）；氢氧化钠（分析纯，上海国药）；乙醇（色谱纯，上海科醚）；甲基叔丁基醚（色谱纯，上海科醚）。

2、样品前处理

准确称取0.5 g 样品（即电子烟雾化产品）于50 mL离心管中，加入0.1 mL内标溶液，并加入2 mL1%NaOH水溶液，以2000 rpm的速度涡旋振荡1 min，调节样品基质的pH值，然后在加入10 mL甲基叔丁基醚，2000 rpm的速度涡旋振荡萃取10 min，静置后取萃取液至色谱瓶中进行GC-MS分析。

3、仪器分析条件

所述方法的仪器分析条件为：

电离方式：电子轰击源（EI）;电离能量：70eV；质谱检测器；溶剂延迟：3.5 min；离子源温度：230℃；传输线温度220 ℃；四极杆温度：150 ℃；扫描方式：选择离子监测模式(SIM)，监测参数如表1所示。

根据上述测定方法，选择33种电子烟雾化样品测得8种杂环化合物类别和含量如下表所示（单位：mg/g）。

样品序号

2,3-二甲基吡嗪

2,5-二甲基吡嗪

2,3,5-三甲基吡嗪

2-乙酰基吡嗪

2-乙酰基吡啶

2-乙酰基吡咯

2-乙酰基噻唑

2-乙酰基呋喃

1

0.01

ND

2

0.02

ND

3

0.06

ND

0.07

0.02

ND

4

0.01

0.02

ND

5

0.04

ND

0.03

ND

6

0.04

0.05

ND

7

0.04

0.03

ND

8

ND

0.02

ND

9

ND

0.01

ND

10

0.02

0.08

0.14

ND

0.13

ND

11

ND

0.01

0.23

ND

12

0.08

0.01

0.13

0.07

ND

13

0.01

ND

0.06

ND

14

0.11

ND

0.14

0.27

0.05

ND

15

0.02

ND

0.08

ND

16

ND

0.01

ND

17

ND

0.14

ND

18

0.01

ND

19

0.01

ND

20

ND

0.01

ND

0.02

ND

21

ND

0.02

ND

22

ND

0.02

ND

23

ND

0.11

ND

24

0.01

ND

25

ND

26

0.01

ND

27

ND

28

ND

29

0.04

ND

0.01

ND

30

ND

0.15

ND

31

ND

0.08

ND

32

ND

0.02

ND

33

ND

0.35

ND

注：“ND”表示未检出。

Claims

1.一种同时检测8种杂环化合物的方法，其特征在于：所述8种杂环化合物分别为：2,3-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙酰基吡嗪、2-乙酰基吡啶、2-乙酰基吡咯、2-乙酰基噻唑、2-乙酰基呋喃；具体包括以下步骤：

（1）标准工作溶液的制备

分别制备6级浓度梯度的杂环化合物的标准工作溶液，其浓度范围在0.005 mg/mL～0.4 mg/mL之间；

（2）样品前处理

准确称取0.5g样品于50mL离心管中，加入一定量的内标溶液，并加入2mL的1%NaOH水溶液，涡旋振荡1min，调节样品基质的pH值，然后在加入10mL甲基叔丁基醚，涡旋振荡萃取，静置后取上清液1mL溶液到2mL色谱瓶中，采用气相色谱-质谱联用/选择离子监测模式（GC-MS/SIM）检测样品中的8种杂环化合物，采用内标法定量；

（3）气相色谱-质谱联用仪分析

色谱柱：HP-INNOWax毛细管色谱柱，长30m，内径0.25mm,膜厚0.25μm;载气：氦气，载气流速：1.0mL/min；进样口温度：220℃；进样量1μl，分流进样，分流比50：1；

检测器：质谱检测器；溶剂延迟：3.5 min；电离电压：70Ev；离子源温度：230℃；传输线温度220 ℃；四极杆温度：150 ℃；扫描方式：选择离子监测模式(SIM)；

（4）标准曲线绘制及结果计算。

2.根据权利要求1所述的同时检测8种杂环化合物的方法，其特征在于：所述内标溶液的配制方法如下：称取0.1g 2,2’-联吡啶-d₈作为内标，置于100mL棕色容量瓶中，用乙醇溶解定容至刻度，配制成浓度为1 mg/mL。

3.根据权利要求1所述的同时检测8种杂环化合物的方法，其特征在于：内标溶液的加入量为0.1毫升。

4.根据权利要求1所述的同时检测8种杂环化合物的方法，其特征在于：所述涡旋萃取时间为10min。

5.根据权利要求1所述的同时检测8种杂环化合物的方法，其特征在于：监测参数如下表所示：

8种杂环化合物及其内标的保留时间、定量及定性选择离子

。

6.根据权利要求1所述的同时检测8种杂环化合物的方法，其特征在于：标准工作溶液的配制方法如下：

1.1内标溶液的配制

称取0.1 g 2,2’-联吡啶-d₈，置于100 mL棕色容量瓶中，用乙醇溶解定容至刻度，配制成浓度为1 mg/mL的内标储备液；

1.2 标准储备液的配制

分别称取8种杂环化合物各0.1 g ，置于同一50 mL棕色容量瓶中，用乙醇溶解定容至刻度，该溶液应在0 ℃~4 ℃条件下避光保存；

1.3 标准工作溶液的配制