CN115452967A

CN115452967A - 烟用香精中有机酸和溶剂含量的检测方法

Info

Publication number: CN115452967A
Application number: CN202210883621.3A
Authority: CN
Inventors: 李远根; 王蕊; 寇天舒; 何爱民; 苏国岁; 沈薇; 刘远上; 王龙
Original assignee: HEBEI CHINA TOBACCO INDUSTRY CO LTD
Current assignee: HEBEI CHINA TOBACCO INDUSTRY CO LTD
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2022-12-09
Anticipated expiration: 2042-07-26
Also published as: CN115452967B

Abstract

本发明涉及一种烟用香精中有机酸和溶剂含量的检测方法。该检测方法包括：将待检测的烟用香精进行前处理，得到待检测液；采用气相色谱法对待检测液进行分离处理，色谱柱采用惰性处理的聚乙二醇聚合物色谱柱；将经色谱柱分离流出的分离液进行分流，得到第一检测液和第二检测液；将第一检测液导入质谱仪进行分析，测定有机酸的含量；将第二检测液导入热导检测器进行分析，测定溶剂的含量。该方法无须进行衍生化反应，样品前处理简单，高效，准确度高；该方法可同时检测有机酸和溶剂含量，有利于简化操作，提高检测效率。该方法适用于对有机酸和溶剂含量均有检测需求的情况，为了解各种香精内在品质及设计香精配方提供技术参考。

Description

烟用香精中有机酸和溶剂含量的检测方法

技术领域

本发明涉及烟用香精成分分析技术领域，尤其涉及一种烟用香精中有机酸和溶剂含量的检测方法。

背景技术

烟用香精是一类重要的烟草添加剂，使用烟用香精对卷烟进行加香是卷烟企业改善卷烟抽吸品质的重要手段之一。烟用香精成分复杂，主要包括有醇类、酯类和酸类等物质。其中，有机酸是其中重要的组成部分，是影响烟草吸食品质的主要化学成分之一，其在卷烟燃烧过程中具有平衡烟气的酸碱度、减轻烟气的刺激性、增加烟气浓度的作用，对卷烟的抽吸品质具有重要影响。因此，准确测定烟用香精中有机酸的种类和含量，对了解各种香原料内在品质及设计香精配方具有重要意义。

目前，烟草中有机酸的常用测定方法是先把烟草中的酸性成分衍生化为甲酯进行分析，常用的酯化方法使用的试剂有：甲醇和硫酸重氮甲烷以及硅醚化试剂等。这种处理方法步骤繁琐、耗时较长，而且有可能会出现酸未完全转化为酯以及提取流程中短链有机酸甲酯损失的情况，进而影响检测结果的准确性。

另外，烟用香精中溶剂是含量最高的一类成分，常用的烟用香精溶剂主要有水、乙醇、1,2-丙二醇、丙三醇等组分。溶剂含量的稳定对香精香料的品质至关重要，是判断烟用香精香料是否合格的重要指标。因此，对烟用香精中溶剂含量的检测对加强香精品控、提高中式卷烟产品品质稳定性等方面都具有重要意义。目前，对于烟用香精常用的检测方法为气相色谱法进行检测。现有技术中，对于有机酸和溶剂含量均有检测需求的情况，需要分别采用上述方法分别检测，操作繁琐，耗时长，检测结果的准确性也有待提高。

发明内容

为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本发明提供一种烟用香精中有机酸和溶剂含量的检测方法。

本发明提供一种烟用香精中有机酸和溶剂含量的检测方法，其包括:

步骤a)、将待检测的烟用香精进行前处理，得到待检测液；

步骤b)、采用气相色谱法对所述待检测液进行分离处理，色谱柱采用惰性处理的聚乙二醇聚合物色谱柱；

步骤c)、将经所述色谱柱分离流出的分离液进行分流，得到第一检测液和第二检测液；

步骤d)、将所述第一检测液导入质谱仪进行分析，测定有机酸的含量；将所述第二检测液导入热导检测器进行分析，测定溶剂的含量。

进一步地，所示步骤a)具体为：向待检测的烟用香精中加入萃取剂和内标物，而后经微孔滤膜过滤，得到待检测液。

进一步地，所述萃取剂为甲醇、丙酮或二氯甲烷。

进一步地，所述内标物包括溶剂内标物和有机酸内标物，所述溶剂内标物为正丁醇、1,3-丁二醇和1,4-丁二醇；所述有机酸内标物为2-乙基丁酸或己二酸。

进一步地，所述步骤b)中采用气相色谱法对所述待检测液进行分离处理的条件如下：

色谱柱：惰性处理的聚乙二醇聚合物色谱柱，60m×0.25mm×0.25μm；

载气：He；流量：1ml/min；

进样口温度：150℃；进样量：1μl；分流比：15：1；

升温程序：初始温度100℃，保持2min；然后以6℃/min升温到152℃，保持2min；以6℃/min升温到173℃，保持2min；以20℃/min升温到250℃，保持10min。

进一步地，所述步骤c)具体为：将经所述色谱柱分离流出的分离液通过毛细管柱分流器1:1分流，得到第一检测液和第二检测液。

进一步地，所述步骤d)中将所述第一检测液导入质谱仪进行分析的分析条件如下：

传输线温度：传输线温度：250℃；

离子源温度：250℃；

四极杆温度：150℃；

电离能量：70eV；

扫描方式：SIM模式；

溶剂延迟：4.50min。

进一步地，将所述第二检测液导入热导检测器进行分析的分析条件如下：

温度：260℃；参比流速：20ml/min；尾吹流量：10ml/min。

进一步地，所述有机酸为乙酸、甲酸、丙酸、异戊酸、戊酸、2-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、山梨酸和癸酸中的一种或几种。

进一步地，所述溶剂为乙醇、水、1，2-丙二醇和丙三醇中的一种或几种。

本发明提供的烟用香精中有机酸和溶剂含量的检测方法可以包括以下有益效果：

该检测方法采用GC-MS/TCD并联气相色谱直接进样，可同时检测烟用香精中有机酸和溶剂含量。该方法无须进行衍生化反应，样品前处理简单，高效，准确度高；该方法可同时检测有机酸和溶剂含量，有利于简化操作，提高检测效率。该方法适用于对有机酸和溶剂含量均有检测需求的情况，为了解各种香精内在品质及设计香精配方提供技术参考。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细地描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本发明实施例中标准储备液中11种有机酸的色谱图，图中各标号对应的化合物参见下文表1；

图2是本发明实施例中4种溶剂成分色谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明中可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例提供一种烟用香精中有机酸和溶剂含量的检测方法，其包括如下步骤：

步骤a)、将待检测的烟用香精进行前处理，得到待检测液；

步骤b)、采用气相色谱法对所述待检测液进行分离处理，色谱柱采用惰性色谱柱；

步骤c)、将经色谱柱分离流出的分离液进行分流，得到第一检测液和第二检测液；

上述步骤a)是对待检测的烟用香精的进行前处理，以使其适于进行气相色谱分离。该步骤具体可以为：向待检测的烟用香精中加入萃取剂和内标物，而后经微孔滤膜过滤，即得可上机检测的待检测液。加入萃取剂的目的在于萃取出烟用香精中的有机酸。萃取剂优选为甲醇、丙酮或二氯甲烷。本申请人经研究发现，上述三种萃取剂对烟用香精中有机酸的萃取效果接近；但是，除甲醇外其他两种萃取剂存在不同程度溶剂峰与样品峰干扰情况，故根据以上因素考虑，本发明更优选选择甲醇为烟用香精中有机酸萃取剂。

本步骤中加入内标物的作用在于：校准和消除出于操作条件的波动而对分析结果产生的影响，以提高分析结果的准确度。由于本发明提供的检测方法可以同时检测烟用香精中的溶剂和有机酸，因此内标物优选包括溶剂内标物和有机酸内标物。对于溶剂内标物，优选采用正丁醇、1,3-丁二醇或1,4-丁二醇，上述溶剂内标峰均能与目标峰有良好的分离，各内标物的保留时间均在各组分峰的中间段，且与样品中的其他成分无重叠，峰形对称，更优选采用正丁醇。对于有机酸内标物，优选采用2-乙基丁酸或己二酸，更优选采用2-乙基丁酸。综上，作为本实施例最优选方案，内标物包括正丁醇和2-乙基丁酸。

此步骤中，优选采用震荡萃取的方式，即向待检测的烟用香精中加入萃取剂和内标物后进行震荡萃取，采用震荡萃取可以高萃取效率，震荡萃取的时间优选为20min～50min。进一步地，本申请发明人经研究发现，随着震荡萃取时间的延长，萃取效果会有所提升，但是但30min以后，萃取效果变化不明显。因此，作为更优选方案，震荡萃取的时间为30min。

上述步骤b)是对经过前处理得到的待检测液采用气相色谱法对所述待检测液进行分离处理的步骤，以将目标检测物进行分离。气相色谱法是一种很好的分离手段，可以将复合混合物中的各组分分离开，使用气相色谱对有机酸进行定量分析，常用的方法是先对有机酸进行衍生化反应，然后使用毛细管气相色谱柱进行检测。因为未经衍生化的有机酸中强极性化合物与色谱柱上的活性位点有较强的相互作用，导致拖尾或峰分离变差，增加低浓度下的定量分析难度，不适合用于有机酸的定量分析。并且，由于本实施例还需要对烟用香精溶剂进行测定，分离液中存在大量的水等强极性化合物，这无疑会加剧上述问题。因此，本申请发明人考虑通过改进色谱柱来克服上述问题，进一步地，本申请发明人根据烟用香精有机酸和溶剂的理化特性，采用惰性处理的聚乙二醇聚合物色谱柱，一方面聚乙二醇聚合物色谱柱具有较强的极性，有利于对有机酸的吸附，进而保证对有机酸具有较好的分离效果；另一方面，其经过惰性处理，可以降低有机酸、水等强极性化合物与色谱柱之间的相互作用，削弱柱流失。因此采用惰性处理的聚乙二醇聚合物色谱柱，可以实现对有机酸和溶剂的同时检测，并且有机酸不需经衍生化处理直接进样，由此缩短检测步骤，提高检测准确性。更优选的，采用Agilent公司的DB-FATWAX超高惰性色谱柱，该色谱柱对于烟用香精中的所有有机酸具有良好的分离效果，并且峰形尖锐对称，峰形最好。

上述气相色谱法对所述待检测液进行分离处理的条件优选如下：

载气：He；流量：1ml/min；

进样口温度：150℃；进样量：1μl；分流比：15：1；

上述分析条件中：

本申请人经研究发现关于进样温度对有机酸和溶剂测定有影响：

将烟用香精中的常见的11种有机酸(乙酸、甲酸、丙酸、异戊酸、戊酸、、2-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、山梨酸、癸酸)和常用的4种溶剂(乙醇、水、1，2-丙二醇、丙三醇)配置成标准储备液为样品；

使用标准储备液为样品，对不同进样口温度进行比较，以研究进样口温度待测有机酸和溶剂的影响。对比了100℃、150℃、200℃、250℃和300℃进样口温度，结果发现温度为100℃时，溶剂峰过大，会干扰其后的待测物检测和定量，可能与温度过低，样品气化速度减慢，造成溶剂峰扩展有关；温度达到250℃及以上时，最终检测出的待测物种类明显减少，可能是过高的温度造成样品分解。因此，本发明最终选择进样口温度为150℃。

本申请人经研究发现关于进样分流比对有机酸和溶剂测定有影响：

使用上述标准储备液为样品，分别比较不分流，1：10，1：50，1：100，1：200分流对待测有机酸和溶剂检测的影响。结果发现，当分流比小于1：50时，部分待测物色谱峰出现明显变形拖尾，可能与过多的样品进入色谱柱，造成分离效能下降有关。当分流比为1：200时，部分有机酸成分未检出，可能与分流后样品浓度过低有关，也可能由于随着分流比的增大，分流歧视效应增大有关。虽然可以通过提高气化温度降低分流歧视效应，但是过高的温度有可能造成样品中有机酸分解，因此本发明采用分流比较低的1：50分流比。

经过上述色谱柱有机酸和溶剂被分离出来，由于有机酸和溶剂物理性能上的差异，本申请不考虑使用一种方法对这两类化合物进行同时检测，而是考虑针对两类物质分别选用更适合其的方法分别同时检测。为了实现对同一分离液采用两种方法同时检测，本实施例首先对分离液进行分流，将其一分为二，即上述步骤c)，得到第一检测液和第二检测液；由此可以将两个检测液分别同时导入不同的分析仪器进行检测，为后续的MS/TCD检测提供了前提。进一步地，为了保证第一检测液和第二检测液等量流出，本步骤优选如下：将经所述色谱柱分离流出的分离液通过毛细管柱分流器1:1分流后，得到第一检测液和第二检测液。由此分离液经过毛细管柱分流器1:1分流后，分别进入分流器内的阻尼柱同时到达MS和TCD被检测，即可一次进样，实现有机酸和溶剂的同时分析检测。

上述步骤d)是同时采用不同方法同时测定有机酸和溶剂含量的步骤。具体的，对于有机酸的含量测定，本发明采用质谱仪，质谱技术是将汽化的分子样品在高真空的离子源内转化为带电粒子，经电离、引出和聚焦后进入质量分析器，在磁场或电场的作用下，按时间前后或空间位置进行质荷比分离，左后被粒子检测器检测，在一定条件所得的MS碎片及相应强度，犹如指纹图，易于辨识，该方法具有灵敏度高的优点，因此本发明采用质谱法对第一检测液进行检测，以测定检测液中的有机酸的含量。对于溶剂的含量测定，本发明采用热导检测器，热导检测器对无机物和有机物都有响应，不破坏样品，结构简单，稳定性好，线性范围宽，虽然灵敏度相对较低，但是由于检测液中溶剂含量高，因此对检测结果影响较小。并且采用上述两种方法的原因还在于：因为质谱仪扫描方式为选择离子检测(SIM)，此方式只针对选定的离子进行检测，而其他离子不被记录，所以溶剂的存在不会影响MS对有机酸的检测；因为通过色谱柱时有机酸和溶剂已完成有效分离，所以有机酸的存在不会影响TCD对溶剂的检测。

上述所述第一检测液导入质谱仪进行分析的分析条件优选如下：

传输线温度：传输线温度：250℃；

离子源温度：250℃；

四极杆温度：150℃；

电离能量：70eV；

扫描方式：SIM模式；

溶剂延迟：4.50min。

将所述第二检测液导入热导检测器进行分析的分析条件优选如下：

温度：260℃；参比流速：20ml/min；尾吹流量：10ml/min。

此步骤中，对于有机酸含量和溶剂含量的测定，可以采用外标法。

适用于本发明的有机酸检测对象优选为：乙酸、甲酸、丙酸、异戊酸、戊酸、2-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、山梨酸和癸酸中的一种或几种；

适用于本发明的溶剂检测对象优选为：上述溶剂优选为乙醇、水、1，2-丙二醇和丙三醇中的一种或几种。

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明：

实施例

【待检测目标】

有机酸(11种)：乙酸、甲酸、丙酸、异戊酸、戊酸、2-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、山梨酸和癸酸

溶剂(4种)：乙醇、水、1，2-丙二醇和丙三醇

【材料、试剂和仪器】

烟用香精：由河北中烟技术中心香精香料研究所提供。

乙酸、甲酸、丙酸、异戊酸、戊酸、2-乙基丁酸(内标)、2-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、山梨酸、癸酸、乙醇、1，2-丙二醇、丙三醇：纯度均≥98％，购自百灵威公司。

气相色谱质谱联用仪：购自美国Agilent公司，型号7890B-5977A；

热导检测器(TCD)：购自美国Agilent公司；

色谱柱：购自美国Agilent公司，DB-FATWAX超高惰性(UI)柱；

1:1毛细管柱分流器：阻尼柱内径0.22mm，购自美国Agilent公司；

EL204型电子天平：购自梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；；

有机相过滤膜：0.22μm，购自上海安谱公司；

Mili-Q超纯水仪：购自Millipore公司；

GFL3017振荡摇床：购自德国Burgwedel公司。

【检测***】

将气相色谱质谱联用仪的色谱柱的出口连接1:1毛细管柱分流器，分流器的一个接口(即上述第一检测液流出口)连接质谱仪的进样端，另一个接口(即上述第二检测液流出口)连接热导检测器的进样端。

【检测方法】

1、标准工作曲线绘制

1.1、标准工作溶液配置

标准储备液的配置：分别准确称取160mg乙酸、100mg甲酸、160mg丙酸、10mg异戊酸、5mg戊酸、10mg 2-甲基戊酸、20mg己酸、40mg庚酸、10mg辛酸、80mg山梨酸、20mg癸酸，200mg乙醇、100mg水、200mg 1，2-丙二醇、200mg丙三醇于50ml容量瓶中，用甲醇定容，配制成混合标准储备液。

内标储备液的配置：称取50mg 2-乙基丁酸，50mg正丁醇于10ml容量瓶中，精确至0.1mg，加入甲醇定容，得到内标储备液。

系列标准工作曲线配置：分别准确移取0.05、0.10、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00、7.00mL混合标准储备液于10mL容量瓶中；分别加入100μl内标储备液，以甲醇定容至刻度，得到不同浓度的十级系列标准工作溶液。

1.2上机GC-MS/TCD分析

分别将前述的不同浓度的十级系列标准工作溶液上检测***进行GC-MS/TCD分析。

色谱条件分析条件：

载气：He；流量：1ml/min；

进样：进样口温度：150℃；进样量：1μl；分流比：15：1；

MS检测器：传输线温度：250℃；离子源温度：250℃；四极杆温度：150℃；电离能量：70eV；扫描方式：SIM模式；溶剂延迟:4.50min；

TCD检测器：温度260℃，参比流速：20ml/min，尾吹流量：10ml/min。

1.3定性与定量分析

采用选择离子扫描模式(SIM)对混合标准样品进行GC-MS/TCD分析，并采用标样加入法和保留时间比对，结合相同分析条件下的GC-MS鉴定结果进行定性。结合NIST98谱库检索，确定各待测物标准有机酸样品的保留时间和特征离子，结果见表1，11种有机酸标准样品色谱图见图1，图中各标号对应的化合物参见表1。标准储备液中4种溶剂成分色谱图如图2所示。

表1 11种有机酸的保留时间和特征离子

1.4标准曲线、检出限和定量限

以目标化合物和内标峰的定量离子峰面积之比与各目标物浓度和内标浓度之比进行回归分析，得到15种待测物的线性回归方程及其相关系数。以3倍信噪比(S/N＝3)计算检测限(LOD)，以S/N＝10计算定量限(LOQ)，结果列于表2。由表2可知，各化合物在相应的浓度范围内峰面积呈现良好的线性，相关系数(R2)均在0.999以上。检出限和定量限分别为0.01-0.75μg/ml和0.02-2.49μg/ml之间，可以满足各目标物的定量分析要求。

表2烟用香精中15种待测物的线性参数、检出限和定量限

2、烟用香精有机酸和溶剂检测

取15种烟用香精样品，编号依次为1～15；分别准确称取15种烟用香精样品各1.0g，分别加入25ml三角烧瓶中，加入10ml甲醇和100μl内标储备液，振荡摇床上振荡30min，经0.22μm微孔滤膜过滤后得到待检测液；

上机检测：过程及分析条件同步骤1。

根据检测结果和标准工作曲线得到15种烟用香精样品中15种待测物的分析结果，列于表3。

表3香精样品中15种待测物的分析结果(mg/g)

由表3可知：所有样品中均未检出丙三醇，不同烟用香精中所含有机酸的种类和含量均差异明显，且使用量均较少，但是乙酸、甲酸、庚酸和己酸等被广泛使用。

3、方法的回收率和精密度

以编号9烟用香精样品为例，添加低、中、高3个不同浓度的15种待测物进行加标回收实验。每个浓度水平重复6次，计算样品中15种待测物的回收率和RSD，结果见表4。由表4可知：15种待测物在不同浓度水平下的平均加标回收率在91.14％～113.08％之间，RSD在0.42％～6.46％之间。说明本方法的回收率高、精密度好。

表4烟用11种香精和4种溶剂的回收率和精密度(n＝6)

注：由于样品中未检出丙三醇，故无丙三醇试验数据。

由上述内容可知，本发明提供的烟用香精中有机酸和溶剂含量的检测方法具有如下优点：

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种烟用香精中有机酸和溶剂含量的检测方法，其特征在于，包括：

步骤a)、将待检测的烟用香精进行前处理，得到待检测液；

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所示步骤a)具体为：向待检测的烟用香精中加入萃取剂和内标物，而后经微孔滤膜过滤，得到待检测液。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述萃取剂为甲醇、丙酮或二氯甲烷。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述内标物包括溶剂内标物和有机酸内标物，所述溶剂内标物为正丁醇、1,3-丁二醇和1,4-丁二醇；所述有机酸内标物为2-乙基丁酸或己二酸。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述步骤b)中采用气相色谱法对所述待检测液进行分离处理的条件如下：

载气：He；流量：1ml/min；

进样口温度：150℃；进样量：1μl；分流比：15：1；

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤c)具体为：将经所述色谱柱分离流出的分离液通过毛细管柱分流器1:1分流，得到第一检测液和第二检测液。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤d)中将所述第一检测液导入质谱仪进行分析的分析条件如下：

传输线温度：传输线温度：250℃；

离子源温度：250℃；

四极杆温度：150℃；

电离能量：70eV；

扫描方式：SIM模式；

溶剂延迟：4.50min。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，将所述第二检测液导入热导检测器进行分析的分析条件如下：

温度：260℃；参比流速：20ml/min；尾吹流量：10ml/min。

9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述有机酸为乙酸、甲酸、丙酸、异戊酸、戊酸、2-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、山梨酸和癸酸中的一种或几种。

10.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇、水、1，2-丙二醇和丙三醇中的一种或几种。