一種基於內標法的菸草用添加劑熱裂解產物定量方法

2023-05-11 14:40:11 1

專利名稱：一種基於內標法的菸草用添加劑熱裂解產物定量方法
技術領域：
本發明屬於菸草化學領域，具體涉及一種基於內標法的菸草用添加劑熱裂解產物定量方法，是通過對目標物的裂解確定裂解產物，然後將內標與不同濃度的裂解產物成分在同一條件下進行裂解，通過裂解產物峰面積與內標物峰面積比制定標準曲線，從而對菸草用添加劑的裂解產物進行定量。
背景技術：
捲菸是一種特殊的嗜好品，吸菸是通過抽吸菸支燃燒所產生的煙氣獲得某種滿足。捲菸煙氣成分是煙支通過燃燒、裂解、降解、蒸餾等複雜過程形成的。熱裂解氣相色譜質譜聯用具有進樣量少，分析速度快和信息量大等優點，被引入作為一種模擬捲菸抽吸時菸草燃燒過程並對熱裂解產物進行分離檢測的技術手段。國外研究者上個世紀就對多種菸草相關成分進行了裂解試驗，1999年Stotesbury 等人(Stotesbury SJ, Digard H, Willoughby LJ, Couch A, (1999), Thepyrolysis of tobacco additives as a means of predicting their behaviour in aburning cigarette. Beitr. Tabakforsch. Intern.，18，147-163.)對多種煙用添加劑在不同的溫度下的熱裂解產物進行了分離檢測。1987年Richard Bake對單一澱粉、纖維素、糖和胺基酸等熱分解或燃燒反應進行了研究(The effect of ventilation oncigarette combustion m e chan isms. Rec Adv. Tob. Sci . , 1987, (10) :88),並在 2OO4 年對兩百多種添加劑進行了熱裂解分析(Baker RR, Bishop LJ, The pyrolysis of tobaccoingredients. J. Anal. AppI. PyroI. , 71, 223-311，(2004).)
國內對菸草相關成分裂解的研究多集中在2000年以後，張建勳等(熱解與氣相色譜-質譜聯用技術在菸草分析中的應用.分析化學2004，(05):573)在無氧條件下對部分國產捲菸樣品進行了熱解成分分析；陳永寬、楊偉祖等對菸草提取物多羥基吡嗪、芸香苷，胡蘿蔔素及烤菸菸葉和煙梗進行了熱裂解研究(陳永寬等，分析化學，2005 (08)1135);王素方等進行了菸草中物質離線和在線裂解氣相色譜-質譜分析，對菸草中物質的裂解機理進行了探索(菸草中物質裂解氣相色譜-質譜分析及裂解機理研究，2004年中國科學技術大學博士研究生論文)；吳億勤等對幾種常用的香料單體及煙用香精的熱裂解行為進行了研究，並在此基礎上，對添加有添加劑的菸絲進行熱裂解行為研究，同時推測可能的熱解途徑(幾種煙用香精的熱裂解行為研究.2007年雲南大學碩士研究生論文).
文獻調研表明，以上對熱裂解產物的研究均集中在定性分析上，對裂解產物的定量分析還未見報導。

發明內容
本發明的目的正是基於上述現有技術狀況而提出的一種基於內標法的菸草用添加劑熱裂解產物定量方法，是通過對目標物的裂解確定裂解產物，然後將內標與不同濃度的裂解產物成分在同一條件下進行裂解，通過目標物與內標物裂解產物峰面積比制定標準曲線，從而對菸草用添加劑的裂解產物進行定量。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的
本發明的基於內標法的熱裂解產物定量方法，是採用氣相色譜、質譜儀器連用對樣品進行預裂解，並對熱解產物進行分離檢測，由保留時間和質譜資料庫檢索確定熱解產物；然後選取內標物配製成濃度(5mg/ml-30mg/ml)的內標標準溶液，並選取待定量的裂解產物成 分配製成濃度(2mg/ml-30mg/ml)的標準溶液；在裂解管中將1-5 μ I等量的內標溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度標準溶液中，進行裂解和分離檢測，由保留時間和質譜資料庫檢索確定熱解產物和內標物，通過裂解產物峰面積與內標物峰面積比來繪製標準曲線從而對裂解產物進行定量。具體步驟如下
(I)樣品預裂解稱取待裂解菸草用添加劑樣品O. l_20mg，控制裂解溫度為300-1IOO0C;熱解時間為O. I - 20s;熱裂解氛圍氧氣所佔體積百分率為0-21%;升溫速率為1-30°C /millisecond;採用氣相色譜、質譜儀器和條件對裂解產物進行分離檢測，由保留時間和質譜資料庫檢索確定裂解產物；
(2)內標標準溶液選取常壓下沸點在200-300°C，性質在裂解溫度範圍內穩定、等量樣品5次進樣主峰面積標準偏差< 5%的單體化合物作為內標物，並用無水乙醇配置成濃度(5mg/ml-30mg/ml)的內標標準溶液；
(3)標準溶液將步驟I得到的待定量裂解產物的標準品用無水乙醇配製成濃度(2mg/ml-30mg/ml)的標準溶液；
(4)裂解試驗在裂解管中將等量的1-5//I步驟(2)的溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度步驟(3 )的標準溶液中，分別採用與步驟(I)相同的裂解條件和氣相色譜、質譜儀器條件對裂解產物進行分離檢測；
(5)裂解產物的確定及定量由保留時間和質譜資料庫檢索確定熱解產物和內標物，通過裂解產物峰面積與內標物峰面積比來繪製標準曲線從而對裂解產物進行定量。本發明適用於菸草用添加劑，如淨油或精油、天然提取物、單體香料等。所述內標以權利要求2中的(2)條件確定單體化合物，內標可為二苯甲酮或肉豆蘧酸乙酯，用無水乙醇配置成標準溶液。本發明的特點是通過在裂解管中將等量的內標溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度標準溶液中，對熱裂解產物和內標物進行定性，然後通過裂解產物峰面積與內標物峰面積比來繪製標準曲線從而對裂解產物進行定量。本發明的優點是定量準確，重現性好，信息量大及樣品物理狀態不限。


圖I為本發明的操作流程圖。
具體實施例方式本發明以下結合實施例作進一步描述，但並不限制本發明。實施例一、
I.配製濃度為10mg/ml左右的某淨油溶液，將2ul樣品注射入裂解儀探頭的裂解管中段並用石英棉填塞固定；採用CDS PYR0PR0BE2000型熱裂解儀熱裂解，過程中的控制條件為熱裂解儀探頭起始溫度50°C ;升溫速度20°C / millisecond ;最終溫度分別升至400和800°C，熱解時間為10s，熱裂解氛圍氧氣所佔體積百分率為20% ;採用GC-MS對熱解產物進行分離及檢測的GC分析條件如下進樣口溫度250°C ;載氣He，流速O. 8ml/min，色譜柱:HP-FFAP柱(30mX0. 25mmX0. 25 μ m);分流比 20 1 ;保持 20min ； GC/MS程序升溫起始溫度40°C最終溫度220°C，升溫速率為5°C /min ;採用GC-MS對熱解產物進行分離及檢測的質譜條件如下電尚方式EI ；電尚電壓70eV ；尚子源溫度230 C ;傳輸線溫度280 C ;質量掃描範圍30 350amu ;溶劑延遲6min。通過保留時間和質譜資料庫NIST2. O檢索確定 熱解產物，由此斷定樹蘭淨油裂解後產生的主要化學成分有法呢烯、棕櫚酸乙酯和η-棕櫚酸等。2.內標標準溶液以二苯甲酮作為內標物，購買二苯甲酮標準品(99%+)並配置成濃度為18mg/ml的標準溶液。3.標準溶液將色譜純的法呢烯、棕櫚酸乙酯和η-棕櫚酸標準品配製成濃度分別為5、10、15、20、25mg/ml的混合標準溶液。4.裂解試驗分別在裂解管中段將Iul內標溶液加入與步驟I等量的淨油溶液和Iul的5、10、15、20、25mg/ml的混合標準溶液中，分別採用與步驟I相同的裂解條件和適宜的氣相色譜、質譜儀器條件對熱解產物進行分離檢測。5.得到標準曲線
法呢烯 y = I. 921 Ix + O. 1624 R2 = O. 993棕櫚酸乙酯 y = I. 8369x + O. 1128 R2 = O. 992η-棕櫚酸 Y = 2· 1643χ + O. 0927 R2 = O. 990
根據標準曲線算出該淨油溶液裂解產物中法呢烯、棕櫚酸乙酯和η-棕櫚酸的量分別為 8 μ g、l. 6 μ g 和 I. 2 μ g。
實施例二、
I.稱取某天然多糖提取物(自製，常溫下為無色無味白色固體粉末，純度>99%)0. Img,裝入CDS PYR0PR0BE2000型裂解儀探頭的裂解管中段並用石英棉填塞固定，對樣品進行裂解實驗熱裂解儀探頭起始溫度100°C ;升溫速度10°C / millisecond ;最終溫度分別升至300、600和900°C，熱解時間為5s，熱裂解氛圍氧氣所佔體積百分率為0% ;採用與裂解儀聯用的GC-MS對熱解產物進行分離檢測的GC分析條件如下進樣口溫度270°C;載氣He，流速 I. 2ml/min，色譜柱 HP-5MS(60mX0. 25mm. X0. 25 μ m)，分流比 50 1 ;保持 40min ；GC/MS程序升溫起始溫度50°C最終溫度270°C，升溫速率為2V /mi ;採用GC-MS對熱解產物進行分離及檢測的質譜條件如下電離方式EI ;電離電壓70eV;離子源溫度230°C ;傳輸線溫度280°C ;質量掃描範圍30 350amu ;溶劑延遲5min ;通過保留時間和質譜資料庫NIST2. O檢索確定熱解產物，由此斷定該天然多糖提取物裂解後產生的主要化學成分有2H-吡喃-2-酮和5-甲基-2-糠醛等。2.內標標準溶液以二苯甲酮作為內標物，購買二苯甲酮標準品(99%+)並配置成濃度為5mg/ml的標準溶液。3.標準溶液將色譜純的2H-吡喃-2-酮和5_甲基_2_糠醛標準品配製成濃度分別為2、4、6、8、10mg/ml的混合標準溶液。4.裂解試驗分別在裂解管中段將4ul內標溶液加入與步驟I等量的天然多糖提取物和2ul的2、4、6、8、10mg/ml的混合標準溶液中，分別採用與步驟I相同的裂解條件和適宜的氣相色譜、質譜儀器條件對熱解產物進行分離檢測。5.得到標準曲線
2H-吡喃-2-酮 y = I. 5329x + O. 1167 R2 = O. 9915-甲基-2-糠醛 y = 2· 1346x + O. 0983 R2 = O. 979
根據標準曲線算出裂解產物中2H-吡喃-2-酮和5-甲基-2-糠醛的量分別為8. 36 μ g和 13. 29 μ go實施例三、
I.配製濃度為17mg/ml的單體香料溶液，將I μ I樣品注射入裂解儀探頭的裂解管中段並用石英棉填塞固定；裝入CDS PYR0PR0BE2000型裂解儀探頭的裂解管中段並用石英棉填塞固定，對樣品進行裂解實驗熱裂解儀探頭起始溫度60°C ;升溫速度30°C /millisecond ;最終溫度分別升至600和900°C,熱解時間為3s,熱裂解氛圍氧氣所佔體積百分率為20% ;採用與裂解儀聯用的GC-MS對熱解產物進行分離檢測的GC分析條件如下進樣口溫度:270°C;載氣:He，流速 I. Oml/min，色譜柱 u2(5mX0. 25mm. X0. 25 μ m)，分流比100 1 ;保持IOmin ；GC/MS程序升溫起始溫度40°C最終溫度260°C，升溫速率為5°C /mi ；採用GC-MS對熱解產物進行分離及檢測的質譜條件如下電離方式EI ;電離電壓70eV ；離子源溫度230°C ;傳輸線溫度280°C ;質量掃描範圍30 350amu ;溶劑延遲4min ;通過保留時間和質譜資料庫NIST2. O檢索確定熱解產物，由此斷定該天然多糖提取物裂解後產生的主要化學成分有3-己酮和3-己醇。2.內標標準溶液以肉豆蘧酸乙酯作為內標物，購買肉豆蘧酸乙酯標準品(99%+)並配置成濃度為10mg/ml的標準溶液。
3.標準溶液將色譜純的3-己酮和3-己醇標準品配製成濃度分別為2、4、6、8、10mg/ml的混合標準溶液。4.裂解試驗分別在裂解管中段將2ul內標溶液加入與步驟I等量的單體香料溶液和2ul的2、4、6、8、10mg/ml的混合標準溶液中，分別採用與步驟I相同的裂解條件和適宜的氣相色譜、質譜儀器條件對熱解產物進行分離檢測。5.得到標準曲線
3-己酮=I. 0749x + 0. 1026 R2 = 0. 997 3-己醇=I. 1372x + 0. 0953 R2 = 0. 996
根據標準曲線算出裂解產物中3-己酮和3-己醇的量分別為7. 53μ g和6. 17 μ g。
權利要求
1.一種基於內標法的菸草用添加劑熱裂解產物定量方法，其特徵在於採用氣相色譜、質譜儀器和條件對樣品進行預裂解，並對熱解產物進行分離檢測，由保留時間和質譜資料庫檢索確定熱解產物；然後選取內標物配製成濃度(5mg/ml-30mg/ml)的內標標準溶液，並選取待定量的裂解產物成分配製成濃度(2mg/ml-30mg/ml)的標準溶液；在裂解管中將.1-5 μ I等量的內標溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度標準溶液中，進行裂解和分離檢測，由保留時間和質譜資料庫檢索確定熱解產物和內標物,通過裂解產物峰面積與內標物峰面積比來繪製標準曲線從而對裂解產物進行定量。
2.根據權利要求I所述的基於內標法的熱裂解產物定量方法，其特徵在於具體步驟如下 (1)樣品預裂解稱取待裂解樣品O.l-20mg，控制裂解溫度為300-1100°C;熱解時間為O. I - 20s;熱裂解氛圍氧氣所佔體積百分率為0-21%;升溫速率為1-30°C /millisecond;採用氣相色譜、質譜儀器和條件對裂解產物進行分離檢測，由保留時間和質譜資料庫檢索確定裂解產物； (2)內標標準溶液選取常壓下沸點在200-300°C，性質在裂解溫度範圍內穩定、等量樣品5次進樣主峰面積標準偏差< 5%的單體化合物作為內標物，並用無水乙醇配置成濃度(5mg/ml-30mg/ml)的內標標準溶液； (3)標準溶液將步驟I得到的待定量裂解產物的標準品用無水乙醇配製成濃度(2mg/ml-30mg/ml)的標準溶液； (4)裂解試驗在裂解管中將等量的1-5//I步驟(2)的溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度步驟(3 )的標準溶液中，分別採用與步驟(I)相同的裂解條件和氣相色譜、質譜儀器條件對裂解產物進行分離檢測； (5 )裂解產物的確定及定量由保留時間和質譜資料庫檢索確定熱解產物和內標物,通過裂解產物峰面積與內標物峰面積比來繪製標準曲線從而對裂解產物進行定量。
3.根據權利要求I所述的基於內標法的熱裂解產物定量方法，其特徵在於本發明適用於菸草用添加劑淨油或精油、天然提取物、單體香料的定量檢測。
4.根據權利要求I所述的基於內標法的熱裂解產物定量方法，其特徵在於內標為二苯甲酮或肉豆蘧酸乙酯，用無水乙醇配置成標準溶液。
全文摘要
一種基於內標法的菸草用添加劑熱裂解產物定量方法，其特徵在於採用氣相色譜、質譜儀器和條件對樣品進行預裂解，並對熱解產物進行分離檢測，由保留時間和質譜資料庫檢索確定熱解產物；然後選取內標物配製成一定濃度的內標標準溶液，並選取待定量的裂解產物成分配製成一定濃度的標準溶液；在裂解管中將等量的內標溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度標準溶液中，進行裂解和分離檢測,由保留時間和質譜資料庫檢索確定熱解產物和內標物，通過裂解產物峰面積與內標物峰面積比來繪製標準曲線從而對裂解產物進行定量。本發明具有菸草用添加劑熱裂解產物定量準確，重現性好，信息量大及樣品物理狀態不限等優點。
文檔編號G01N30/06GK102636586SQ20121010241
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月10日 優先權日2012年4月10日
發明者盧斌斌, 孫世豪, 宋瑜冰, 宗永立, 李炎強, 李鵬, 楊春強, 蔣成勇 申請人:中國菸草總公司鄭州菸草研究院