CN110554113B - 一种基于sbse-hs-gc-ms烟丝中挥发性成分的检测方法 - Google Patents

一种基于sbse-hs-gc-ms烟丝中挥发性成分的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于SBSE‑HS‑GC‑MS烟丝中挥发性成分的检测方法，属于烟草化学技术领域。该方法包括样品预处理、HS‑GC‑MS检测、内标法定量三大步骤。本发明采用SBSE‑HS‑GC‑MS方法检测烟丝中挥发性成分具有样品前处理简单、操作简便和定量准确等优点；本发明不采用热脱附设备，即可采用SBSE进行准确的检测，所以本发明方法是一种理想的替代SBSE‑TD‑GC‑MS的检测方法，同时，本发明具有高效和浓缩富集的优势，灵敏度高，特别适合于烟丝中一些痕量挥发性成分的萃取分离，有助于对烟丝中挥发性成分进行全面的分析。

Description

一种基于SBSE-HS-GC-MS烟丝中挥发性成分的检测方法
技术领域
本发明属于烟草化学技术领域，具体涉及一种基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法。
背景技术
随着检测技术的发展，相较于5年前，检测技术在准确定性、定量方面有了长足的进步，对于复杂物质体系的检测手段方面有了一些新的思路和方法。这些方法包括：色谱和光谱指纹图谱（HPLC-DAD、GC-FID、IR、UV）技术、全二维色谱技术、多反应监测（MRM）质谱技术等等。这些技术推动了烟草和烟气化学成分检测技术的进步，对卷烟产品质量控制和减害降焦工作均起到了十分重要推动作用。
然而，从烟丝和烟气化学成分出发，对卷烟产品质量进行优劣评价一直是困扰烟草化学工作者的难题。究其原因存在三个方面的技术问题，一方面是卷烟产品品加工过程涉及因素太多，内外源物质交错，无法确定卷烟产品品质优劣相关的物质基础；第二方面，由于烟草和烟气本身的成分十分复杂，协同效应大量存在，导致与总体质量相关的靶向物质不明确，难以用一种、一类或几类物质基础检测数据来评判卷烟产品的质量优劣；第三方面，烟草和烟气化学成分中，大量物质是痕量（纳克级）、微量（微克级）浓度水平，采用目前的检测技术很难准确测定。这些技术问题的存在决定了从物质基础出发进行卷烟产品质量优劣评价是难以的任务。
搅拌磁子吸附萃取（SBSE）是一种新的固相微萃取前处理技术，是一种无溶剂或少溶剂，集萃取、净化、富集为一体的样品前处理技术。SBSE具有固定相体积大、萃取容量高，无需外加搅拌部件的优点。使用该技术通常搅拌后，搅拌子直接放入到热脱附单元TDU或热脱附仪TDS中进行热解析，之后送至色谱仪中分离检测，例如SBSE-TD-GC-MS方法。然而目前，由于各种原因的限制，很多时候没有热脱附设备，因此，寻找一种可替代SBSE-TD-GC-MS的检测方法显得尤为重要。
另外，现有的SBSE-TD-GC-MS方法样品处理时，会损伤样品，使得细胞结构被破坏，细胞壁破裂、细胞质和细胞液溶出，从而使得检测时基峰较高，影响检测结果。如果克服现有技术的不足是本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，该方法具有样品前处理简单、操作简便和定量准确等优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，包括如下步骤：
步骤（1），样品预处理：
以萘为内标，向卷烟烟丝中加入内标萘的丙酮溶液，之后密封一段时间后，采用SBSE搅拌棒吸附烟丝中挥发性成分；
步骤（2），HS-GC-MS检测：
将SBSE搅拌棒放入顶空进样器进行HS-GC-MS检测；
步骤（3），内标法定量：
定量计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
式中：
Xn表示第n种挥发性组分的含量，μg/g；
Mi表示加入的内标的质量，μg；
An表示第n种挥发性组分的色谱峰面积；
Ai表示内标的色谱峰面积；
m表示卷烟烟丝的质量，g。
进一步，优选的是，所述的内标萘的丙酮溶液的浓度为6 μg/mL。
进一步，优选的是，向10支卷烟的烟丝中加入40 μL内标萘。
进一步，优选的是，密封时间为3-5min。
进一步，优选的是，吸附时间为1.5-2.5h。
进一步，优选的是，步骤（1）的具体方法为：取10支卷烟的烟丝至小烧杯中，加入6μg/mL内标萘的丙酮溶液40 μL，另取一个大烧杯倒扣在小烧杯上，密封3-5min，之后，拿开大烧杯，再将SBSE搅拌棒放入小烧杯上面进行吸附，2h后取下准备进样。
进一步，优选的是，顶空条件为：取样针温度：120℃；传输线温度：190℃；炉温：180℃；GC循环时间：57min；样品平衡时间：30min；加压时间：0.20min；进样时间：0.1min。
进一步，优选的是，GC条件为：DB-5MS气相色谱柱，规格为30m×0.25 mm×0.25μm，载气为氦气；进样口温度为180℃；恒流模式，柱流量1.0mL/min，分流比20:1；程序升温为50℃保持1分钟，然后以5℃/min升温至200 ℃，保持10分钟。
进一步，优选的是，MS条件为：辅助接口温度，220℃；电离方式，电子轰击源；离子源温度，180℃；电离能量，70eV；四极杆温度，150℃；全扫描监测模式，扫描范围50-300amu；选择离子监测模式。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明采用SBSE-HS-GC-MS方法检测烟丝中挥发性成分样品无需前处理，不需要平衡，操作简便、快速，定量准确；
本发明不采用热脱附设备，即可采用SBSE进行准确的检测，所以本发明方法是一种理想的替代SBSE-TD-GC-MS的检测方法；
本发明具有高效和浓缩富集的优势，灵敏度高，相对标准偏差小于5%，特别适合于烟丝中一些痕量挥发性成分的萃取分离，有助于对烟丝中挥发性成分进行全面的分析。
本发明克服了现有的SBSE-TD-GC-MS方法的不足，SBSE搅拌棒不直接与烟丝接触，避免了杂质及基质效应的影响，大大提高了结果的准确性。采用TD进行热脱附时，会对热敏物质影响较大，本发明直接采用HS，温度较低、易控，大大降低了该影响，提高了准确率。
附图说明
图1为卷烟烟丝气相色谱质谱总粒子流图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
一种基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，包括如下步骤：
步骤（1），样品预处理：
以萘为内标，向卷烟烟丝中加入内标萘的丙酮溶液，之后密封一段时间后，采用SBSE搅拌棒吸附烟丝中挥发性成分；
步骤（2），HS-GC-MS检测：
将SBSE搅拌棒放入顶空进样器进行HS-GC-MS检测；
步骤（3），内标法定量：
定量计算公式如下：
Figure 398582DEST_PATH_IMAGE002
；
式中：
Xn表示第n种挥发性组分的含量，μg/g；
Mi表示加入的内标的质量，μg；
An表示第n种挥发性组分的色谱峰面积；
Ai表示内标的色谱峰面积；
m表示卷烟烟丝的质量，g。
实施例2
一种基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，包括如下步骤：
步骤（1），样品预处理：
以萘为内标，向卷烟烟丝中加入内标萘的丙酮溶液，之后密封一段时间后，采用SBSE搅拌棒吸附烟丝中挥发性成分；
具体为：
取10支卷烟的烟丝至小烧杯中，加入6 μg/mL内标萘的丙酮溶液40 μL，另取一个大烧杯倒扣在小烧杯上，密封3min，之后，拿开大烧杯，再将SBSE搅拌棒放入小烧杯上面进行吸附，1.5h后取下准备进样；
步骤（2），HS-GC-MS检测：
将SBSE搅拌棒放入顶空进样器进行HS-GC-MS检测；
步骤（3），内标法定量：
定量计算公式如下：
Figure 912740DEST_PATH_IMAGE002
；
式中：
Xn表示第n种挥发性组分的含量，μg/g；
Mi表示加入的内标的质量，μg；
An表示第n种挥发性组分的色谱峰面积；
Ai表示内标的色谱峰面积；
m表示卷烟烟丝的质量，g。
顶空条件为：取样针温度：120℃；传输线温度：190℃；炉温：180℃；GC循环时间：57min；样品平衡时间：30min；加压时间：0.20min；进样时间：0.1min。
GC条件为：DB-5MS气相色谱柱，规格为30m×0.25 mm×0.25μm，载气为氦气；进样口温度为180℃；恒流模式，柱流量1.0mL/min，分流比20:1；程序升温为50℃保持1分钟，然后以5℃/min升温至200 ℃，保持10分钟。
MS条件为：辅助接口温度，220℃；电离方式，电子轰击源；离子源温度，180℃；电离能量，70eV；四极杆温度，150℃；全扫描监测模式，扫描范围50-300amu；选择离子监测模式。
实施例3
一种基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，包括如下步骤：
步骤（1），样品预处理：
以萘为内标，向卷烟烟丝中加入内标萘的丙酮溶液，之后密封一段时间后，采用SBSE搅拌棒吸附烟丝中挥发性成分；
具体为：
取10支卷烟的烟丝至小烧杯中，加入6 μg/mL内标萘的丙酮溶液40 μL，另取一个大烧杯倒扣在小烧杯上，密封5min，之后，拿开大烧杯，再将SBSE搅拌棒放入小烧杯上面进行吸附，2.5h后取下准备进样；
步骤（2），HS-GC-MS检测：
将SBSE搅拌棒放入顶空进样器进行HS-GC-MS检测；
步骤（3），内标法定量：
定量计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
式中：
Xn表示第n种挥发性组分的含量，μg/g；
Mi表示加入的内标的质量，μg；
An表示第n种挥发性组分的色谱峰面积；
Ai表示内标的色谱峰面积；
m表示卷烟烟丝的质量，g。
顶空条件为：取样针温度：120℃；传输线温度：190℃；炉温：180℃；GC循环时间：57min；样品平衡时间：30min；加压时间：0.20min；进样时间：0.1min。
GC条件为：DB-5MS气相色谱柱，规格为30m×0.25 mm×0.25μm，载气为氦气；进样口温度为180℃；恒流模式，柱流量1.0mL/min，分流比20:1；程序升温为50℃保持1分钟，然后以5℃/min升温至200 ℃，保持10分钟。
MS条件为：辅助接口温度，220℃；电离方式，电子轰击源；离子源温度，180℃；电离能量，70eV；四极杆温度，150℃；全扫描监测模式，扫描范围50-300amu；选择离子监测模式。
实施例4
一种基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，包括如下步骤：
步骤（1），样品预处理：
以萘为内标，向卷烟烟丝中加入内标萘的丙酮溶液，之后密封一段时间后，采用SBSE搅拌棒吸附烟丝中挥发性成分；
具体为：
取10支卷烟的烟丝至小烧杯中，加入6 μg/mL内标萘的丙酮溶液40 μL，另取一个大烧杯倒扣在小烧杯上，密封4min，之后，拿开大烧杯，再将SBSE搅拌棒放入小烧杯上面进行吸附，2h后取下准备进样；
步骤（2），HS-GC-MS检测：
将SBSE搅拌棒放入顶空进样器进行HS-GC-MS检测；
步骤（3），内标法定量：
定量计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
式中：
Xn表示第n种挥发性组分的含量，μg/g；
Mi表示加入的内标的质量，μg；
An表示第n种挥发性组分的色谱峰面积；
Ai表示内标的色谱峰面积；
m表示卷烟烟丝的质量，g。
顶空条件为：取样针温度：120℃；传输线温度：190℃；炉温：180℃；GC循环时间：57min；样品平衡时间：30min；加压时间：0.20min；进样时间：0.1min。
GC条件为：DB-5MS气相色谱柱，规格为30m×0.25 mm×0.25μm，载气为氦气；进样口温度为180℃；恒流模式，柱流量1.0mL/min，分流比20:1；程序升温为50℃保持1分钟，然后以5℃/min升温至200 ℃，保持10分钟。
MS条件为：辅助接口温度，220℃；电离方式，电子轰击源；离子源温度，180℃；电离能量，70eV；四极杆温度，150℃；全扫描监测模式，扫描范围50-300amu；选择离子监测模式。
应用实例
本发明对某市售卷烟的烟丝进行测定，采用实施例4的方法，结果如表1，其气相色谱质谱总粒子流图如图1。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE007
本实施例的测定方法能够精确到0.0001μg/10支，有非常高的灵敏度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1），样品预处理：
以萘为内标，向卷烟烟丝中加入内标萘的丙酮溶液，之后密封一段时间后，采用SBSE搅拌棒吸附烟丝中挥发性成分；
步骤（2），HS-GC-MS检测：
将SBSE搅拌棒放入顶空进样器进行HS-GC-MS检测；
步骤（3），内标法定量：
定量计算公式如下：
Figure 882488DEST_PATH_IMAGE002
式中：
Xn表示第n种挥发性组分的含量，μg/g；
Mi表示加入的内标的质量，μg；
An表示第n种挥发性组分的色谱峰面积；
Ai表示内标的色谱峰面积；
m表示卷烟烟丝的质量，g；
顶空条件为：取样针温度：120℃；传输线温度：190℃；炉温：180℃；GC循环时间：57min；样品平衡时间：30min；加压时间：0.20min；进样时间：0.1min；
GC条件为：DB-5MS气相色谱柱，规格为30m×0.25 mm×0.25μm，载气为氦气；进样口温度为180℃；恒流模式，柱流量1.0mL/min，分流比20:1；程序升温为50℃保持1分钟，然后以5℃/min升温至200 ℃，保持10分钟；
所述的烟丝中挥发性成分包括3-羟基-2-丁酮、异丁酸乙酯、乙酸异丁酯、2-甲基四氢呋喃-3-酮、2-甲基吡嗪、α-当归内酯、3-乙基吡啶、γ-己内酯、氧化异佛尔酮、茴香烯、δ-十一内酯。
2.根据权利要求1所述的基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，其特征在于，所述的内标萘的丙酮溶液的浓度为6 μg/mL。
3.根据权利要求1所述的基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，其特征在于，向10支卷烟的烟丝中加入40 μL内标萘。
4.根据权利要求1所述的基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，其特征在于，密封时间为3-5min。
5.根据权利要求1所述的基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，其特征在于，吸附时间为1.5-2.5h。
6.根据权利要求1所述的基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，其特征在于，步骤（1）的具体方法为：取10支卷烟的烟丝至小烧杯中，加入6 μg/mL内标萘的丙酮溶液40 μL，另取一个大烧杯倒扣在小烧杯上，密封3-5min，之后，拿开大烧杯，再将SBSE搅拌棒放入小烧杯上面进行吸附，2h后取下准备进样。
7.根据权利要求1所述的基于SBSE-HS-GC-MS 烟丝中挥发性成分的检测方法，其特征在于，MS条件为：辅助接口温度，220℃；电离方式，电子轰击源；离子源温度，180℃；电离能量，70eV；四极杆温度，150℃；全扫描监测模式，扫描范围50-300amu；选择离子监测模式。
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SBSE-TDS-GC-MS测定烟草表香挥发性与半挥发性成分;刘汗青 等;《化学试剂》;20110815;第33卷(第8期);723-726 *
应用搅拌棒吸附-热脱附-气相色谱/质谱法分析烟草中挥发性与半挥发性物质;李理 等;《中国烟草科学》;20120415;第33卷(第2期);42-46 *
应用搅拌棒吸附萃取-热脱附-气相色谱-质谱分析烟用香料的化学成分;侯英 等;《色谱》;20061130(第6期);601-605 *
新型固相萃取材料的制备及其在多环芳烃分析中的应用;蔡瑛;《中国优秀博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20170215(第2期);B027-238 *
气相色谱-三重四极杆质谱法同时测定烟丝中73种香气物质;许永 等;《色谱》;20170430;第35卷(第4期);445-452 *
气相色谱-质谱法中4种不同捕集方式对茶叶香气成分测定的影响;赵玥 等;《食品科学》;20110825(第16期);283-289 *
石墨烯-顶空搅拌棒联用技术检测金花茶中挥发油类成分;程金生 等;《现代化工》;20150730;第35卷(第7期);172-177 *
采用顶空固相微萃取和搅拌棒吸附萃取技术分析古井贡酒中香气成分;李贺贺 等;《食品科学》;20161021(第4期);155-164 *

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