CN103063777A - 卷烟主流烟气中苯并[a]芘含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

一种卷烟主流烟气中苯并[a]芘含量的测定方法，其特征在于：包括采用剑桥滤片捕集主流烟气，环己烷振荡萃取样品，萃取液经硅胶柱固相萃取，收集滤液和洗脱液，40℃旋转蒸发至近干，复溶于1mL的乙腈，引入液相色谱-大气压光电离-串联质谱仪进行测定，可准确检测出卷烟主流烟气中苯并[a]芘的含量水平。本发明采用氘代标准品作为内标定量分析物方式可以减少样品前处理过程中引起的误差、串联质谱法更好的提高了方法的选择性与准确性、大气压光电离离子源能够较好的电离低极性的苯并[a]芘化合物。对复杂基质的卷烟烟气样本，掺杂剂和串联质谱以及氘代内标定量的使用，能够有效的提高方法的选择性与灵敏度。

Description

卷烟主流烟气中苯并[a]芘含量的测定方法

 

技术领域：

本发明属于卷烟主流烟气样本的理化检验技术领域，主要涉及卷烟主流烟气中多环芳烃类化合物测定技术领域，具体说是一种采用液相色谱-光电电离-串联质谱仪（LC-APPI-MS/MS）测定卷烟主流烟气中B[a]P含量的方法。

背景技术：

B[a]P为目前已知具有致癌作用的20多种多环芳烃之一，在环境中占所有多环芳烃1％-20％，是最具有代表性的国际公认的强致癌物。B[a]P可通过皮肤、呼吸道、消化道等被人体吸收，在体内代谢活化的产物能引起肝、皮肤、肺等部位的肿瘤，对生殖***、免疫***都具有一定毒性。苯并[a]芘（B[a]P）也是卷烟烟气中重要有害成分，世界卫生组织癌症研究机构将其定为人类致癌物，霍夫曼名单也将其列入其中，因此准确检测卷烟主流烟气中B[a]P的含量水平，对于吸烟危害性评价具有较为重要的意义。

到目前为止，已有研究者建立了检测卷烟烟气粒相物中的B[a]P的方法，其中以高效液相色谱-荧光检测法最为常见（HPLC-FL）。由于荧光的较高灵敏性，使得HPLC-FL适合于卷烟滤嘴中B[a]P的检测，但是HPLC-FL检测方法的运行时间较长且较多的方法未应用内标。气相色谱质谱法（GC/MS）被广范应用于测定烟气中B[a]P化合物。GB/T21130-2007就是采用GC/MS测定方法主流烟气中的B[a]P，此方法的分离效果及色谱重现性好，但是，GC/MS法的前处理比较复杂，包括固相萃取和浓缩过程，且分析时间比较长，加上后运行时间一个样将近一个小时。

近年来，液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）由于其较高的灵敏度和选择性被广泛应用于痕量物质的分离、分析。然后，由于B[a]P极性很小，现有的电喷雾电离离子源（ESI）和大气压化学电离（APCI）离子源对其电离效果不好，因此限制了其在此领域的应用。APPI使用紫外线对样品进行电离，适合于低极性化合物的高灵敏度电离方法，尤其是在引入掺杂剂后可以大幅度的提高B[a]P的电离效率，进而提高灵敏度。目前，国外有学者利用LC-APPI-MS/MS测定卷烟主流烟气中的10种致癌性的多环芳烃，但其前处理比较复杂，包括溶剂萃取和固相萃取；国内关于采用LC-APPI-MS/MS测定卷烟主流烟气中的B[a]P方法还未见报道。

发明内容：

本发明的目的旨在克服现有技术缺陷，提供一种采用LC-APPI-MS/MS同时测定卷烟主流烟气中B[a]P含量的方法，该方法能快速、准确检测卷烟主流烟气中B[a]P的含量，测定结果准确、测定干扰少。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：卷烟主流烟气中B[a]P含量的测定方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

a、滤片采集：根据GB/T 16450，样品卷烟在温度22±1 ℃和相对湿度60±2 ％条件下平衡48 h；按GB/T 5606.1抽取卷烟样品；按GB/T 19609的规定收集2支卷烟的总粒相物。

b、样品前处理：捕集烟气以后的剑桥滤片放入三角瓶中，依次加入氘代苯并芘内标和环己烷，震荡萃取。萃取液经硅胶柱固相萃取，收集滤液和洗脱液，40 ℃旋转蒸发至近干，复溶于1 mL的乙腈，即为样品待测液。

c、利用乙腈配制不同浓度的标准工作溶液；

d、LC-APPI-MS/MS测定，吸取配制好的不同浓度的B[a]P的标准工作溶液，注入LC-APPI-MS/MS***，测得其标准品峰面积和内标峰面积的比值与目标物浓度关系的一元线性回归方程，相关系数为0.9993，对振荡萃取和过滤之后的样品待测液进行测定，测得分析物峰面积和内标峰面积的比值，代入一元线性回归方程，求得样品待测液中的B[a]P含量。

在本发明中，萃取过程依次加入的氘代内标和环己烷的体积分别为20 μL和10 mL，其中氘代内标浓度为1 μg/mL。

本发明中选取了Agilent PAH色谱柱（100 mm×2.1 mm，3.5 μm），掺杂剂：甲苯，甲苯的流速为60 μL/min。流动相体系选取 95%乙腈和5%超纯水，等度洗脱，流速为300 μL/min，分析时间为6 min，进样量为2 μL。

串联质谱检测器的条件：大气压光电离离子源（APPI），多反应监测正离子扫描方式；点喷雾电压为700V, 雾化气为75 psi, 气帘气的量为15 psi, 辅助加热气的流速为50 psi, 离子源温度为600 oC，射入电压：10 V, 碰撞能：9 eV； 去簇电压：110 V，驻留时间：50 ms。

本发明具体的工艺过程进一步详述如下：

1、 卷烟抽吸

根据GB/T 16450，样品卷烟在温度22±1 ℃和相对湿度60±2 ％条件下平衡48 h；按GB/T 5606.1抽取卷烟样品；按GB/T 19609的规定收集2支卷烟的总粒相物。

2、 样品前处理

捕集烟气以后的剑桥滤片放入25 mL三角瓶中，加入20 μL的1 μg/mL的苯并芘氘代内标，再加入10 mL环己烷，震荡萃取60 min。萃取液经硅胶柱固相萃取，收集滤液和洗脱液，40 ℃旋转蒸发至近干，复溶于1 mL的乙腈，取2 μL滤液引入LC-APPI-MS/MS分离分析。

3 、LC-MS/MS测定

（1）LC-MS/MS条件

色谱条件： Agilent PAH色谱柱（100 mm×2.1 mm，3.5 μm）；流动相：水，乙腈溶液；柱温40 oC；进样量2 μL。掺杂剂：甲苯，流速为60 μL/min；洗脱条件：乙腈：水，95：5（V/V），流速为300 μL/min，分析时间为6 min。

质谱条件： 光电离离子源，多反应监测正离子扫描方式；点喷雾电压：700V, 雾化气：75 psi, 气帘气：15 psi, 辅助加热气：50 psi, 温度：600 oC，射入电压：10 V, 碰撞能：9 eV； 去簇电压：110 V，驻留时间：50 ms。内标离子对，265.2-263.1，BaP 定性离子对，253.2-251.1，定量离子对：253.2-252.1。整个分析过程由Applied Biosystems Analyst version 1.5.1 软件来控制。

（2）B[a]P含量的测定

吸取配制好的不同浓度的B[a]P的混合标准工作溶液2 μL，注入LC-APPI-MS/MS。B[a]P的线性回归方程为y=0.187x+0.0105，其中Y代表分析物与内标峰面积的比值，X表示卷烟主流烟气中目标分析物的浓度。同样的方法检测实际样本，求得实际样本中B[a]P的含量。

（3）本发明方法的线性范围和检出限：

用乙腈配制系列标准曲线，B[a]P的标准曲线的点为2，5，10，20，40和60 ng/mL，化合物的线性良好，相关系数为0.9993。利用加标稀释得到方法的定量限和检出限，目标峰十倍信噪比对应的浓度为定量限，三倍信噪比对应的浓度为检出限。B[a]P的定量限和检出限分别为0.50 ng/mL和0.15 ng/mL。

（4）本发明方法加标回收率和重复性：

采取空白加标的方法获得方法的加标回收率，总共选取了三个添加水平，每个添加水平重复测定5次，得到的方法的回收率和重复性，结果见表1。B[a]P的回收率在84.0%-106%之间，RSD小于10%，证明方法的准确性和重复性结果较好。

表 1  B[a]P的加标回收率和重复性

本发明的方法克服了现有技术样品处理方法的不足，针对卷烟主流烟气样本优化了掺杂剂条件和振荡萃取条件，并对LC-APPI-MS/MS的相关检测条件进行了优化。与现有技术相比本发明方法具有如下优良效果：

① 与传统的液相色谱-荧光法比较，由于选取了串联质谱，使得方法的选择性和灵敏度提高，更有利于低含量的B[a]P的测定。

② 与GC-MS方法比较，所需要的烟支数少，减少了有机溶剂的消耗，缩短了分析时间。

③ 本方法具有操作简便、快速、准确、灵敏度及重复性好的优点。

附图说明

图1为标准品（A1为总离子流图, A2为B[a]P的提取离子图, A3为氘代苯并芘内标的提取离子图）和样品中（B1为总离子流图, B2为B[a]P的提取离子图, B3为氘代苯并芘内标的提取离子图）的色谱图。

                                           

具体实施方式

本发明以下结合实例做进一步描述，但并不是限制本发明。

一种卷烟主流烟气中B[a]P的测定方法，其测试过程是用剑桥滤片捕集烟气粒相物，放入三角瓶中，依次加入氘代苯并芘内标和环己烷，震荡萃取。萃取液经硅胶柱固相萃取，收集滤液和洗脱液，40 ℃旋转蒸发至近干，复溶于1 mL的乙腈，引入LC-APPI-MS/MS***分析。

实例1：

1.  仪器与试剂：

BaP标准品（纯度≥98%）、氘代BaP（d12-BaP，纯度≥98%），购自美国Supelco 公司；硅胶柱（500 mg，3 mL），购自Agilent公司；乙腈（TEDIA company Inc., Ohio, USA），所有的溶剂均为色谱纯，实验中所用水都为去离子水。

安捷伦 1200 超高分辨液相色谱仪（自动进样器 G1367D, 二元溶剂泵G1312B, 柱温箱 G1316B）（Agilent Technologies, Palo Alto, CA）。API 5500 三重四级杆串联质谱***（Applied Biosystems, Foster City, CA），配有光电离离子源（APPI）。数据采集与处理在Analyst 1.5.1 软件上实现（Applied Biosystems）。日立L-2130泵(日本日立高新技术公司)，Cerulean SM450 直线式吸烟机（Cerulean，Ltd.）。

2．样品处理：

滤片采集：根据GB/T 16450，样品卷烟在温度22±1 ℃和相对湿度60±2 ％条件下平衡48 h；按GB/T 5606.1抽取卷烟样品；按GB/T 19609的规定收集2支卷烟的总粒相物。

捕集烟气以后的剑桥滤片，放入25 mL三角瓶中，加入20 μL的1 μg/mL的苯并芘氘代内标，再加入10 mL环己烷，震荡萃取60 min。萃取液经硅胶柱固相萃取，收集滤液和洗脱液，旋转蒸发仪蒸干后，复溶于1 mL的乙腈，待测。

3．测定方法：吸取2，5，10，20，40和60 ng/mL的标准溶液和振荡萃取且固相萃取后的样品各2 μL，注入LC-MS/MS***进行分离分析，测得样本中B[a]P的含量。

实例2：如实施例1所述，对三种不同牌号的卷烟样本。三种牌号卷烟主流烟气中B[a]P的平均含量水平分别为6.20 ng/支烟, 9.88 ng/支烟和10.1 ng/支烟。

Claims (5)

1.一种卷烟主流烟气中苯并[a]芘（B[a]P）的测定方法，其特征在于：

a、滤片采集：根据GB/T 16450，卷烟在温度22±1 ℃和相对湿度60±2 ％条件下平衡48 h；按GB/T 5606.1抽取卷烟样品；按GB/T 19609的规定收集2支卷烟的总粒相物；

b、样品前处理：捕集烟气以后的剑桥滤片放入三角瓶中，依次加入氘代苯并芘内标和环己烷，震荡萃取，萃取液经硅胶柱固相萃取，收集滤液和洗脱液，40 ℃旋转蒸发至近干，复溶于1 mL的乙腈，即为样品待测液；

c、标准工作液的配制：用乙腈配制不同浓度的苯并[a]芘标准工作溶液；

d、液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）测定，吸取配制好的不同浓度的苯并[a]芘标准工作溶液，注入LC-MS/MS***，苯并[a]芘的线性回归方程为y=0.187x+0.0105，其中Y代表分析物与内标峰面积的比值，X表示尿液中目标分析物的浓度，2. 相关系数大于0.999，对样品待测液进行测定，测得分析物与内标峰面积的比值，代入一元线性回归方程，求得样品待测液中分析物的含量。

2.根据权利要求1所述的卷烟主流烟气中苯并[a]芘含量的测定方法，其特征在于：萃取过程依次加入的氘代内标和环己烷的体积分别为20 μL和10 mL，其中氘代内标浓度为1 μg/mL。

3.根据权利要求1所述的卷烟主流烟气中苯并[a]芘含量的测定方法，其特征在于：在液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）测定中，选取了Agilent PAH色谱柱（100 mm×2.1 mm，3.5 μm），掺杂剂：甲苯，流动相体系选取 95%乙腈和5%超纯水，分析时间为6 min，进样量为2 μL。

4.根据权利要求3所述的卷烟主流烟气中B[a]P含量的测定方法，其特征在于：洗脱条件：95%乙腈和5%的水等度洗脱，流速为300 μL/min，甲苯的流速为60 μL/min。

5.根据权利要求1所述的卷烟主流烟气中B[a]P含量的测定方法，其特征在于：串联质谱检测器的条件：大气压光电离离子源（APPI），多反应监测正离子扫描方式；点喷雾电压为700V, 雾化气为75 psi, 气帘气的量为15 psi, 辅助加热气的流速为50 psi, 离子源温度为600 oC，射入电压：10 V, 碰撞能：9 eV； 去簇电压：110 V，驻留时间：50 ms。

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