一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法
2023-10-26 00:48:47 2
一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法
【專利摘要】本發明提供一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，採用振蕩萃取、氣相色譜質譜聯用法測定捲菸主流煙氣的總粒相物中揮發性有機酸的含量，具體包括以下步驟：1）標準溶液的配製；2）樣品前處理；3）樣品定性檢測；4）樣品定量檢測；5）實際樣品含量的測定。本發明的一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，採用標樣加入法定性、內標標準曲線法定量，方法的回收率為97.5%-110.3%，平均相對標準偏差（RSD%）在1.2%-8.5%之間，具有較好的靈敏度、準確性和精密度。同時，該方法採用振蕩萃取，無需衍生直接進樣，操作簡便、分析速度快，適合於批量樣品的測定。
【專利說明】一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於捲菸成分分析檢測【技術領域】，具體涉及一種捲菸主流煙氣中揮發性有 機酸的測定方法。
【背景技術】
[0002] 揮發性有機酸是捲菸主流煙氣中主要的一類香味物質，即ClO以下的低級脂肪酸 和部分芳香族酸，其主要是由菸葉本身含有的〇. 1-0. 2%揮發性有機酸在捲菸抽吸過程中 直接轉移及菸葉燃吸時高溫裂解產生。揮發性有機酸不僅可以賦予煙氣芳香的吸味特徵， 而且可以調節煙氣柔和度，由此對捲菸吸食特性有著積極的貢獻。因此，對捲菸主流煙氣中 揮發性有機酸的測定對感官質量評價有著重要的指導意義。
[0003] 有關捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的研究報導相對較少，早期如Buyske D. A 等人(Hobbs Μ. E. Volatile organic acids of tobacco smoke[J]. Anal. Chem.，1957, 29 (I) : 105 - 108)採用柱層析法對煙氣中揮發性有機酸進行分析。而 隨著現代分析儀器的發展，Lagoutte D 等人（Determination of organic acids in cigarette smoke by high-performance liquid chromatography and capillary electrophoresis[J]· Journal of Chromatography A, 1994, 684(2) :251-257)報導米用 高效液相色譜法和毛細管電泳法，張霞、楊柳、向剛等人（離子色譜法及聚類分析研究主流 煙氣中的有機酸[J].分析試驗室，2009, 12:82-85)報導採用離子色譜法，張迎春、郭國 寧、嶽海波等人（捲菸主流煙氣氣相物和總粒相物中有機酸的分析研究[J].分析科學學 報，2010,5:567-571)報導採用氣相色譜法，陳章玉、羅莉麗、武怡等人（煙氣中有機酸的分 析[J].色譜，2001，4:374-377)和魯喜梅、謝復煒、劉暉等人（捲菸主流煙氣總粒相物中揮 發性和半揮發性有機酸的分析[J].菸草科技，2006, 6:24-29+64)報導採用氣相色譜-質 譜聯用法，分別對捲菸煙氣中的揮發性有機酸進行分析。然而，採用氣相色譜法和氣相色 譜-質譜聯用法分析揮發性有機酸時，為了提高改善色譜分離效果，通常需要衍生化後再 分析，步驟繁瑣；而離子色譜法和高效液相色譜法，無需衍生但受選擇性和靈敏度的制約。
[0004] 近年來，集萃取、濃縮、衍生於一體的頂空液相微萃取集和頂空固相微萃取技術得 到了很大的發展，該技術可用於測定捲菸主流煙氣中揮發性有機酸，但該方法自動化程度 不高，不易進行批量樣品的快速分析。因此，有必要對捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定 方法進行進一步的探討和研究。
【發明內容】
[0005] 鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種捲菸主流煙氣中揮發 性有機酸的測定方法，通過振蕩萃取捲菸主流煙氣中的總粒相物，無需衍生直接進樣，採用 優化條件的氣相色譜-質譜選擇離子檢測法同時測定捲菸主流煙氣的總粒相物中14種揮 發性酸的含量。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，採 用振蕩萃取、氣相色譜質譜聯用法測定捲菸主流煙氣的總粒相物中揮發性有機酸的含量， 具體包括以下步驟：
[0007] 較佳的，所述捲菸主流煙氣的總粒相物中揮發性有機酸共14種，分別為：甲酸、乙 酸、丙酸、丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基丁酸、戊酸、3-甲基戊酸、4-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛 酸、壬酸、癸酸。
[0008] 1)標準溶液的配製：
[0009] A、稱取乙酸苯乙酯的純物質，加入丙酮定容，配成內標標準儲備溶液；
[0010] B、分別稱取14種揮發性有機酸的純物質，加入丙酮定容，配成混合標準儲備溶 液；
[0011] C、分別移取不同體積的步驟1)的B中的混合標準儲備溶液，再分別加入一定體積 步驟1)的A中的內標標準儲備溶液，用溶劑定容為一系列不同濃度的標準溶液。
[0012] 較佳的，所述溶劑選自二氯甲烷、丙酮和甲醇中一種。優選的，所述溶劑為甲醇。
[0013] 2)樣品前處理：挑選捲菸煙支，平衡、抽吸後用濾片捕集捲菸主流煙氣中的總粒 相物，無需衍生化反應，將濾片用溶劑進行振蕩萃取，取萃取液，待測；
[0014] 所述無需衍生化反應的原理是指，在目前採用GC或GC/MS法測定揮發性有機酸 時，由於有機酸種類繁多，色譜分離效果差，常規分析方法需要在待測樣品中加入衍生化試 劑進行反應，從而有效分離出各種有機酸成分進行檢測，提高成分檢測的靈敏度，但衍生化 反應步驟繁瑣，耗費時間、成本較高；而本發明無需衍生化反應，僅通過振蕩萃取，就能實現 14種揮發性有機酸的有效分離，進行儀器分析後，檢測靈敏度好。
[0015] 較佳的，所述捲菸煙支按照國家標準GB/T5606. 1-2004《捲菸第1部分：抽樣》進 行挑選。
[0016] 優選的，所述捲菸煙支按種類挑選，每種捲菸選10支，分2組。
[0017] 較佳的，所述捲菸煙支的平衡條件為：溫度：22±2°C ;相對溼度：60±5% ;平衡時 間：48±0. 5h。
[0018] 較佳的，所述捲菸煙支按照國家標準GB/T19609-2004《捲菸用常規分析用吸菸機 測定總粒相物和焦油》採用吸菸機，抽吸捲菸。優選的，所述吸菸機為RM20H型20孔道轉盤 吸菸機。優選的，所述抽吸捲菸按照ISO抽吸模式進行抽吸。
[0019] 更優的，所述ISO抽吸模式的具體條件為：抽吸容量35±2ml ;抽吸頻率1-3次/60 秒；抽吸持續時間2±0. 5秒；濾嘴通風孔封閉率0%。最優的，所述ISO抽吸模式的具體條 件為：抽吸容量35ml ;抽吸頻率1次/60秒；抽吸持續時間2秒；濾嘴通風孔封閉率0%。
[0020] 優選的，所述捲菸煙支按組進行抽吸，每組抽吸5支捲菸。
[0021] 較佳的，所述濾片捕集中採用的濾片為Φ44πιπι劍橋濾片。
[0022] 較佳的，所述振蕩萃取條件為：振蕩時間：30±5min ;振蕩頻率：120±10r/min。優 選的，所述振蕩萃取條件為：振蕩時間：30min ;振蕩頻率：120r/min。其中，所述單位r/min 中r是指一個完整振蕩循環的次數。
[0023] 較佳的，所述振蕩萃取使用的溶劑選自二氯甲烷、丙酮和甲醇中一種。優選的，所 述振蕩萃取使用的萃取溶劑為甲醇。
[0024] 較佳的，振蕩萃取時，所述濾片上添加有內標溶液。優選的，所述內標溶液為步驟 1)的A中的內標標準儲備溶液。
[0025] 3)樣品定性檢測：分別將步驟1)配製的標準溶液和步驟2)中待測萃取液進行 GC-MS檢測，根據內標法比較保留時間進行定性，確定各種揮發性有機酸成分；
[0026] 所述內標法（標準加入法）定性的原理為：通過標準樣品中各組分和內標的保留 時間和實際樣品中各組分和內標的保留時間對比分析是否一致，從而確認實際樣品中各組 分成分。
[0027] 4)樣品定量檢測：分別將步驟1)配製的標準溶液和步驟2)中待測萃取液進行 GC-MS檢測，採用內標標準曲線法進行定量，獲得萃取液中揮發性有機酸的濃度；
[0028] 較佳的，所述內標標準曲線法包括以下步驟：
[0029] I、將步驟1)的C中一系列不同濃度的標準溶液分別進行GC-MS檢測，獲得各種 揮發性有機酸/內標的色譜峰面積比與相應各種揮發性有機酸/內標的濃度比的線性關 系，繪製相應的標準工作曲線，計算得到各標準工作曲線的回歸方程；
[0030] 較佳的，所述標準曲線中，以各種揮發性有機酸與內標的色譜峰面積比為縱坐標 (Y軸），其相應各種揮發性有機酸與內標的濃度比為橫坐標（X軸）。
[0031] II、將步驟2)中待測萃取液進行GC-MS檢測，將獲得的各種揮發性有機酸與內標 的色譜峰面積比，代入步驟3)的I中各標準工作曲線的回歸方程，並根據內標物的已知濃 度，計算得到萃取液中各種揮發性有機酸的濃度。
[0032] 較佳的，所述各種揮發性有機酸和內標的濃度為質量濃度。
[0033] 進一步的，所述各種揮發性有機酸/內標的濃度比為質量濃度比。
[0034] 較佳的，所述步驟3)或4)中GC-MS檢測條件為：
[0035] 氣相色譜條件為：色譜柱：DB-624毛細管柱（60mX0. 32mm，1. 8 μ m);進 樣口溫度：250 °C ;進樣量：1 μ I ;載氣：高純氦氣，載氣純度> 99. 999 % ;載氣流 速：2. Oml/min，恆流模式；分流比：10 :1 ;升溫程序：初始溫度100 °C保持3min, 以4 °C /min的速率升至200 °C，再以20 °C /min的速率升至240°C，保持lOmin，即 IOO0C (3min) 4 > 2000C 20 °c/mia > 240 °C (IOmin)0
[0036] 質譜條件為：傳輸線溫度：240°C;離子源溫度230°C;四級杆溫度150°C;溶劑延遲： 4min ;電離方式：EI源；電離能量：70eV ;掃描方式：全掃描（Scan)和選擇離子監測（SM)。
[0037] 5)實際樣品含量的測定：將步驟4)獲得的萃取液中各種揮發性有機酸的濃度分 別代入公式，計算得到實際捲菸煙支的主流煙氣中各種揮發性有機酸的含量。
[0038] 較佳的，所述公式為W= (CXV)/m，其中，W為每支捲菸中某種揮發性有機酸含量， μ g/支；C為萃取液中某種揮發性有機酸濃度，μ g/g ;V為捲菸的總重量，g ;m為抽吸並經 濾片捕集的捲菸數，支。
[0039] 如上所述，本發明的一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，建立了同時 測定捲菸主流煙氣總粒相物中14種揮發性有機酸的振蕩萃取-氣相色譜-質譜聯用分析 方法。該方法採用標準加入法定性、內標標準曲線法定量，14種揮發性有機酸標準曲線的線 性關係良好，相關係數r = 0. 9983?0. 9996,方法檢出限（LOD)為0. 08-3. O μ g/支，定量 檢出限（LOQ)為0. 26-10. O μ g/支，具有較高的靈敏度。方法的回收率為97. 5% -110. 3%， 平均相對標準偏差（RSD% )在1. 2% -8. 5%之間，具有較好的準確性和精密度。同時，該方 法採用振蕩萃取，無需衍生直接進樣，操作簡便、分析速度快，適合於批量捲菸主流煙氣總 粒相物中14種揮發性有機酸含量的測定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040] 圖IA顯示為本發明的空白樣品SM的總離子流色譜圖
[0041] 圖IB顯示為本發明的標準樣品Scan的總離子流色譜圖
[0042] 圖IC顯示為本發明的實際樣品SIM的總離子流色譜圖
[0043] 其中，1 :甲酸；2 :乙酸；3 :丙酸；4 :丁酸；5 :3-甲基丁酸；6 :2-甲基丁酸；7 :戊 酸；8 :3-甲基戊酸；9 :4-甲基戊酸：10 :己酸；11 :庚酸；12 :辛酸；13 :乙酸苯乙酯（IS); 14 :壬酸；15 :癸酸
[0044] 圖2顯示為本發明的3種萃取溶劑萃取測定捲菸主流煙氣的總粒相物中揮發性有 機酸含量對比示意圖
[0045] 圖3顯示為本發明的不同振蕩時間測定捲菸主流煙氣的總粒相物中揮發性有機 酸含量對比示意圖
【具體實施方式】
[0046] 下面結合具體實施例進一步闡述本發明，應理解，這些實施例僅用於說明本發明 而不用於限制本發明的保護範圍。
[0047] 實施例1
[0048] 1材料、試劑和儀器
[0049] I. 1材料、試劑
[0050] I. I. 1 材料
[0051] 8種捲菸樣品，選自國內捲菸企業，類型及常規煙氣指標如表1所示；9種單料菸捲 煙由貴州中煙工業有限責任公司捲菸廠卷制，產地、部位和年份見表2。
[0052] 表1捲菸樣品類型及常規煙氣指標
[0053]
【權利要求】
1. 一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，採用振蕩萃取、氣相色譜質譜聯用 法測定捲菸主流煙氣的總粒相物中揮發性有機酸的含量，具體包括以下步驟： 1) 標準溶液的配製； 2) 樣品前處理：挑選捲菸煙支，平衡、抽吸後用濾片捕集捲菸主流煙氣中的總粒相物， 無需衍生化反應，將濾片用溶劑進行振蕩萃取，取萃取液，待測； 3) 樣品定性檢測：分別將步驟1)配製的標準溶液和步驟2)中待測萃取液進行GC-MS 檢測，根據內標法比較保留時間進行定性，確定各種揮發性有機酸成分； 4) 樣品定量檢測：分別將步驟1)配製的標準溶液和步驟2)中待測萃取液進行GC-MS 檢測，採用內標標準曲線法進行定量，獲得萃取液中揮發性有機酸的濃度含量； 5) 實際樣品含量的測定：將步驟4)獲得的萃取液中各種揮發性有機酸的濃度分別代 入公式，計算得到實際捲菸煙支的主流煙氣中各種揮發性有機酸的含量。
2. 根據權利要求1所述的一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，其特徵在 於，所述捲菸主流煙氣的總粒相物中揮發性有機酸共14種，分別為：甲酸、乙酸、丙酸、丁 酸、2-甲基丁酸、3-甲基丁酸、戊酸、3-甲基戊酸、4-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸 酸。
3. 根據權利要求1所述的一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，其特徵在 於，所述步驟1)為： A) 稱取乙酸苯乙酯的純物質，加入丙酮定容，配成內標標準儲備溶液； B) 分別稱取14種揮發性有機酸的純物質，加入丙酮定容，配成混合標準儲備溶液； C) 分別移取不同體積的步驟B)中的混合標準儲備溶液，再分別加入一定體積步驟A) 中的內標標準儲備溶液，用溶劑定容為一系列不同濃度的標準溶液。
4. 根據權利要求1所述的一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，其特徵在 於，步驟2)中，所述捲菸煙支按照國家標準GB/T5606. 1-2004《捲菸第1部分：抽樣》進行 挑選。
5. 根據權利要求1所述的一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，其特徵在 於，步驟2)中，所述捲菸煙支的平衡條件為：溫度：20-24°C;相對溼度：55-65% ;平衡時間： 47. 5-48. 5h〇
6. 根據權利要求1所述的一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，其特徵在 於，步驟2)中，所述捲菸煙支按照國家標準GB/T19609-2004《捲菸用常規分析用吸菸機測 定總粒相物和焦油》採用吸菸機，抽吸捲菸；所述抽吸捲菸按照ISO抽吸模式進行抽吸。
7. 根據權利要求1所述的一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，其特徵在 於，步驟2)中，所述振蕩萃取條件為：振蕩時間：25-35min ;振蕩頻率：110-130r/min。
8. 根據權利要求1所述的一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，其特徵在 於，步驟1)或2)中，所述溶劑選自二氯甲烷、丙酮和甲醇中一種。
9. 根據權利要求1所述的一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，其特徵在 於，所述GC-MS檢測條件為： 氣相色譜條件為：色譜柱：DB-624毛細管柱；進樣口溫度：250°C ;進樣量：1 ;載氣： 高純氦氣，載氣純度> 99. 999% ;載氣流速：2. Oml/min，恆流模式；分流比：10 :1 ;升溫程 序：初始溫度l〇〇°C保持3min，以4°C /min的速率升至200°C，再以20°C /min的速率升至 240°C，保持IOmin; 質譜條件為：傳輸線溫度：240°C;離子源溫度230°C;四級杆溫度150°C;溶劑延遲： 4min;電離方式：EI源；電離能量：70eV;掃描方式：全掃描和選擇離子監測。
10.根據權利要求1所述的一種捲菸主流煙氣中揮發性有機酸的測定方法，其特徵在 於，步驟5)中，所述公式為W= (CXV)/m，其中，W為每支捲菸中某種揮發性有機酸含量， U g/支；C為萃取液中某種揮發性有機酸濃度，U g/g ;V為捲菸的總重量，g ;m為抽吸並經 濾片捕集的捲菸數，支。
【文檔編號】G01N30/06GK104316634SQ201410578069
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】姬厚偉, 劉劍, 滿傑, 劉納納, 王芳, 韓偉, 鄒西梅, 張麗 申請人:貴州中煙工業有限責任公司