一种测定烟草挥发性、半挥发性中性香味成分方法及样本采集装置

摘要

本发明公开了一种测定烟草挥发性、半挥发性中性香味成分方法及样本采集装置，方法包括样本采集、样品配制、GC-MS分析；装置包括加热装置、蒸发装置、萃取冷凝装置；蒸发装置包括样品蒸馏装置、溶剂蒸发装置，萃取冷凝装置的混合萃取腔设置水蒸汽导管和溶剂蒸汽导管，并分别与样品蒸馏装置、溶剂蒸发装置连接；样品蒸馏装置具有带筛孔的烧瓶，下方设置容水腔；混合萃取腔上出口连接冷凝管，混合萃取腔下方设置U型分层管；U型分层管的出口端设置溶剂溢流管水平通入溶剂蒸汽导管；U型分层管的入口端设置冷凝水回流管，其开口高于溶剂溢流管，并斜向上通入水蒸汽导管；冷凝水回流管的溢流口连通着容水腔进水口。试验证明，本发明方法测定结果精密度更高。

说明书

技术领域

本发明属于烟草质量检测技术领域，具体涉及一种测定烟草挥发性、半挥发性中性香味成分方法及样本采集装置。

背景技术

烟草中的挥发性、半挥发性中性香味成分与烟草品质密切相关，对烟草进行该项目的分析一直是烟草科学研究的重要内容。烟草中香味成分种类繁多，大多数香味物质的含量极低，必需对其进行提取后才能进行分析。现有技术中，常用的对烟草挥发性、半挥发性中性香味成分分析方法，多采用同时蒸馏的方法获取烟草中香味成分，作为定性定量分析的样本，定性定量分析通常采用气相色谱质谱联用法。同时蒸馏的方法快捷、简便，气相色谱质谱联用法分析精度也不错，但是现在采用的同时蒸馏萃取是水中蒸馏法，即将原料直接放入蒸馏锅中，样品与沸水直接接触；水中蒸馏易引起部分精油的分解，导致分析结果的重复性差。另外，烟碱是烟草的中重要成分，同时蒸馏萃取时烟碱也被一并提取出来，而且烟碱的含量远远高于香味成分，会干扰到香味成分的定量分析。为此，开发一种分析精密度高、测定重复性好的测定烟草挥发性、半挥发性中性香味成分的方法及样本采集装置，是非常必要的。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种分析精密度高、测定重复性好的测定烟草挥发性、半挥发性中性香味成分的方法，第二目的在于提供一种上述方法的样本采集装置。

本发明的第一目的是这样实现的，包括样本采集、样品配制、GC-MS分析，具体为：

A、样本采集：将烟草样品置于样品蒸馏装置的带筛孔的烧瓶中，容水腔内加入水，将有机溶剂和内标物加入溶剂蒸发装置中；启动加热装置，水蒸汽经带筛孔的烧瓶中的烟草样品进入混合萃取腔，与有机溶剂蒸汽混合、升腾；混合后的蒸汽冷凝，冷凝液进入U型分层管、分层；水相从冷凝水回流管回流至容水腔，有机相从溶剂溢流管回流至溶剂蒸发装置；如此循环冷凝萃取1.5~2.5h，得到水-有机溶剂混合液；

B、样品配制：在有机溶剂-水混合液中加入3~8%的硫酸，调整pH值至1~3，充分震荡后静置，分层后分离出其中的有机相，将有机相浓缩至1ml；

C、GC-MS分析：将浓缩后的有机相进行GC-MS分析，采用DB-5MS熔融石英毛细管柱为色谱柱，规格为60m×0.25mm i.d×0.32μm d.f；载气为He，压力为85kPa；进样口温度为250℃，传输线温度为260℃；升温程序为50℃持续5min，以3℃/min的升温速度升温至240℃，持续5min，以2℃/min的升温速度升温至250℃持续30min；进样量为1μl；分流比wei 1:25；电离方式为EI，离子源温度为180℃，电离能为70eV；扫描范围为45~450amu；MS谱库为NIST。

本发明的第二目的是这样实现的，所述的样本采集装置包括加热装置、蒸发装置、萃取冷凝装置，加热装置与蒸发装置配合，蒸发装置连通萃取冷凝装置；蒸发装置包括样品蒸馏装置、溶剂蒸发装置；所述的萃取冷凝装置的混合萃取腔设置水蒸汽导管和溶剂蒸汽导管，水蒸汽导管和溶剂蒸汽导管分别与样品蒸馏装置、溶剂蒸发装置连接，样品蒸馏装置具有带筛孔的烧瓶，容水腔在带筛孔的烧瓶下方；混合萃取腔上方出口连接冷凝管，混合萃取腔下方设置U型分层管；U型分层管的出口端设置溶剂溢流管，溶剂溢流管水平通入溶剂蒸汽导管；U型分层管的入口端设置冷凝水回流管，冷凝水回流管在U型分层管上开口高于溶剂溢流管，冷凝水回流管的另一端斜向上通入水蒸汽导管；所述的冷凝水回流管上设置溢流口，溢流口通过导管连通的容水腔进水口。

本发明方法的样本采集是同时蒸馏萃取的方法，烟草隔水蒸馏，不与沸水直接接触；样品蒸发装置形成的饱和水蒸汽反复“冲刷”烟草样品后进入，萃取冷凝腔内，与有机溶剂蒸汽混合，被饱和蒸汽带入的挥发性、半挥发性中性香味成分进入有机相，冷凝后而获得所需的样品。冷凝液在U型分层管分层，水相回流容水腔，保证了蒸馏过程水蒸汽一直饱和，不致于过热；配合隔水蒸馏，避免了传统同时蒸馏萃取装置会导致部分中性香味成分被分解，影响样本采集质量。加入硫酸不仅调节水相pH值，而且可以快速去除有机相中的烟碱，消除烟碱对定性定量分析的干扰。试验证明，采用本发明方法测定烟草中的挥发性、半挥发性香味成分分析精密度更高。

附图说明

图1为本发明测定方法流程图；

图2为卷烟烟丝样品分析色谱图；

图3为烤烟烟片样品分析色谱图；

图4为白肋烟烟片样品分析色谱图；

图5为香料烟烟片样品分析色谱图；

图6为本发明样本采集装置示意图；

图中：1-样品蒸馏装置，2-溶剂蒸发装置，3-带筛孔的烧瓶，31-筛孔，4-水蒸汽导管，5-冷凝水回流管，6-溶剂蒸汽导管，7-U型分层管，8-冷凝套，9-混合萃取腔，10-冷凝管，11-溶剂溢流管，12-加热装置，13-溢流口，14-导管，15-进水口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或改进，均落入本发明的保护范围。

本发明所述的测定烟草挥发性、半挥发性中性香味成分的方法，包括样本采集、样品配制、GC-MS分析，具体为：

A、样本采集：将烟草样品置于样品蒸馏装置1的带筛孔的烧瓶3中，容水腔内加入水，将有机溶剂和内标物加入溶剂蒸发装置2中；启动加热装置，水蒸汽经带筛孔的烧瓶3中的烟草样品进入混合萃取腔9，与有机溶剂蒸汽混合、升腾；混合后的蒸汽冷凝，冷凝液进入U型分层管7、分层；水相从冷凝水回流管5回流至容水腔，有机相从溶剂溢流管11回流至溶剂蒸发装置2；如此循环冷凝萃取1.5~2.5h，得到水-有机溶剂混合液；

B、样品配制：在有机溶剂-水混合液中加入3~8%的硫酸，调整pH值至1~3，充分震荡后静置，分层后分离出其中的有机相，将有机相浓缩至1ml；

C、GC-MS分析：将浓缩后的有机相进行GC-MS分析，采用DB-5MS熔融石英毛细管柱为色谱柱，规格为60m×0.25mm i.d×0.32μm d.f；载气为He，压力为85kPa；进样口温度为250℃，传输线温度为260℃；升温程序为50℃持续5min，以3℃/min的升温速度升温至240℃，持续5min，以2℃/min的升温速度升温至250℃持续30min；进样量为1μl；分流比wei 1:25；电离方式为EI，离子源温度为180℃，电离能为70eV；扫描范围为45~450amu；MS谱库为NIST。

A步骤所述的有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷或二氯乙烷，所述的内标物为萘或乙酸苯乙酯，循环提取时间为2h。

所述的硫酸浓度为5%，pH值调节至2。

B步骤所述的有机溶剂-水混合液中置于分液漏斗后加入硫酸，采用磁力震荡装置充分震荡。

B步骤所述的静置时间为10~30min。

如图5所示，本发明所述的样本采集装置，包括加热装置、蒸发装置、萃取冷凝装置，加热装置与蒸发装置配合，蒸发装置连通萃取冷凝装置；蒸发装置包括样品蒸馏装置1、溶剂蒸发装置2；所述的萃取冷凝装置的混合萃取腔9设置水蒸汽导管4和溶剂蒸汽导管6，水蒸汽导管4和溶剂蒸汽导管6分别与样品蒸馏装置1、溶剂蒸发装置2连接，样品蒸馏装置1具有带筛孔的烧瓶3，容水腔在带筛孔的烧瓶3下方；混合萃取腔9上方出口连接冷凝管10，混合萃取腔9下方设置U型分层管7；U型分层管7的出口端设置溶剂溢流管11，溶剂溢流管11水平通入溶剂蒸汽导管6；U型分层管7的入口端设置冷凝水回流管5，冷凝水回流管5在U型分层管7上开口高于溶剂溢流管11，冷凝水回流管5的另一端斜向上通入水蒸汽导管4；所述的冷凝水回流管5上设置溢流口13，溢流口13通过导管14连通的容水腔进水口15。

所述的样品蒸馏装置1为双球型烧瓶，双球之间通过磨口连接，上方的球为带筛孔的烧瓶3，下方球为容水腔并具有进水口15。

所述的溶剂蒸发装置1为圆底烧瓶、三角烧瓶或蒸馏瓶。

所述的加热装置为电加热套或水浴锅。

所述的混合萃取腔9和U型分层管7之间的导管上设置冷凝套8，冷凝套8与冷凝管10通过导管14串联配合。

所述的混合萃取腔9、水蒸汽导管4、溶剂蒸汽导管6、U型分层管7、溶剂溢流管11、冷凝水回流管5为一体结构的玻璃组件，或者是分体结构的玻璃组件，通过磨口相互连接。磨口长度为19~29mm。

本发明的工作原理和工作过程：

样本采集时烟草隔水蒸馏，不与沸水直接接触；样品蒸发装置形成的饱和水蒸汽反复“冲刷”烟草样品后进入，萃取冷凝腔9内，与有机溶剂蒸汽混合，被饱和蒸汽带入的挥发性、半挥发性中性香味成分进入有机相，冷凝后而获得所需的样品。冷凝液在U型分层管7分层，水相回流容水腔，保证了蒸馏过程水蒸汽一直饱和，不致于过热；配合隔水蒸馏，避免了传统同时蒸馏萃取装置会导致部分中性香味成分被分解，影响样本采集质量。加入硫酸不仅调节水相pH值，而且可以快速去除有机相中的烟碱，消除烟碱对定性定量分析的干扰。

样本采集操作过程：

将烟草样品，如卷烟烟丝、烤烟烟叶的叶片、白肋烟烟片、香料烟的烟丝或烟片等，置于样品蒸馏装置1的带筛孔的烧瓶3中，容水腔内加入水，将冷凝水回流管5的溢流口13与进水口15用导管14连通（导管14可以是橡胶管、硅胶管等软管，也可以设置截止装置），样品蒸馏装置1放置于加热装置12上。将有机溶剂和/或内标物置于溶剂蒸发装置2中，溶剂蒸发装置2放置于加热装置12上。样品蒸馏装置1、溶剂蒸发装置2分别通过水蒸汽导管4、溶剂蒸汽导管6通入混合萃取腔9，混合萃取腔9上方出口连接冷凝管10（为了保证冷凝效果，可以在混合萃取腔9和U型分层管7之间的导管上设置冷凝套8，冷凝套8与冷凝管10串联配合）。装置连接可靠，启动加热装置12，容水腔内的水形成饱和蒸汽经带筛孔的烧瓶3和烟草样品进入混合萃取腔9，有机溶剂形成的蒸汽在混合萃取腔9与含有挥发性、半挥发性中性香味成分的饱和水蒸汽混合，向上升腾，遇到冷凝管10凝结，冷凝液回流进入U型分层管7，逐渐在其中分层；有机相在下，有机相从溶剂溢流管11回流进入溶剂蒸汽导管6，水相在上，从高于溶剂溢流管11的凝水回流管5的溢流口13经导管14、进水口15回流至容水腔内；回流的水和溶剂再次被蒸发，如此反复循环1.5~2.5h，即可完成样本采集。

可以在混合萃取腔9的下方设置冷凝套8，冷凝套8套接在混合萃取腔9与U型分层管7之间的导管上，起到辅助冷凝的效果，通常会与冷凝管10串联配合。

实施例1

取20g卷烟烟丝样品置于样品蒸馏装置1的带筛孔的烧瓶3中，容水腔内加入1000ml的水，以电加热套作为加热装置；在三角烧瓶内加入加入40ml二氯甲烷和1ml的萘，以水浴锅作为加热装置；启动加热装置，饱和水蒸汽经带筛孔的烧瓶3中的烟草样品进入混合萃取腔9，与二氯甲烷蒸汽混合、升腾，遇到冷凝管10冷凝，冷凝液进入U型分层管7；分层后，水相从冷凝水回流管5回流至容水腔，有机相从溶剂溢流管11回流至三角烧瓶；如此循环冷凝萃取1.5h，得到水-有机溶剂混合液——样本；将样本置于分液漏斗中加入3%的硫酸，调整pH值至1，用磁力震荡装置充分震荡后，静置10min，分离出其中的有机相，将有机相浓缩至1ml；将浓缩后的有机相进行GC-MS分析，采用DB-5MS熔融石英毛细管柱为色谱柱，规格为60m×0.25mm i.d×0.32μm d.f；载气为He，压力为85kPa；进样口温度为250℃，传输线温度为260℃；升温程序为50℃持续5min，以3℃/min的升温速度升温至240℃，持续5min，以2℃/min的升温速度升温至250℃持续30min；进样量为1μl；分流比wei 1:25；电离方式为EI，离子源温度为180℃，电离能为70eV；扫描范围为45~450amu；MS谱库为NIST。图1为GC-MS分析的色谱图。

实施例2

取20g烤烟烟片样品置于双球型烧瓶中的带筛孔的烧瓶3中，双球型烧瓶的下方球内加入1000ml的水，以水浴锅作为加热装置；在蒸馏瓶内加入40ml三氯甲烷和1ml的乙酸苯乙酯，以电加热套作为加热装置；启动加热装置，饱和水蒸汽经带筛孔的烧瓶3中的烟草样品进入混合萃取腔9，与三氯甲烷蒸汽混合、升腾，遇到冷凝管10冷凝，冷凝液进入U型分层管7；分层后，水相从冷凝水回流管5回流至双球型烧瓶的下方球，有机相从溶剂溢流管11回流至蒸馏瓶；如此循环冷凝萃取2.5h，得到水-有机溶剂混合液——样本；将样本置于分液漏斗中加入8%的硫酸，调整pH值至3，用磁力震荡装置充分震荡后，静置30min，分离出其中的有机相，将有机相浓缩至1ml；将浓缩后的有机相进行GC-MS分析，采用DB-5MS熔融石英毛细管柱为色谱柱，规格为60m×0.25mm i.d×0.32μm d.f；载气为He，压力为85kPa；进样口温度为250℃，传输线温度为260℃；升温程序为50℃持续5min，以3℃/min的升温速度升温至240℃，持续5min，以2℃/min的升温速度升温至250℃持续30min；进样量为1μl；分流比wei 1:25；电离方式为EI，离子源温度为180℃，电离能为70eV；扫描范围为45~450amu；MS谱库为NIST。图2为GC-MS分析的色谱图。

实施例3

取20g白肋烟烟片样品置于双球型烧瓶中的带筛孔的烧瓶3中，双球型烧瓶的下方球内加入1000ml的水，以电加热套作为加热装置；在圆底烧瓶内加入40ml二氯甲烷和1ml的乙酸苯乙酯，以电加热套作为加热装置；启动加热装置，饱和水蒸汽经带筛孔的烧瓶3中的烟草样品进入混合萃取腔9，与二氯甲烷蒸汽混合、升腾，遇到冷凝管10冷凝，冷凝液进入U型分层管7；分层后，水相从冷凝水回流管5回流至双球型烧瓶的下方球，有机相从溶剂溢流管11回流至圆底烧瓶；如此循环冷凝萃取2h，得到水-有机溶剂混合液——样本；将样本置于分液漏斗中加入5%的硫酸，调整pH值至2，用磁力震荡装置充分震荡后，静置20min，分离出其中的有机相，将有机相浓缩至1ml；将浓缩后的有机相进行GC-MS分析，采用DB-5MS熔融石英毛细管柱为色谱柱，规格为60m×0.25mm i.d×0.32μm d.f；载气为He，压力为85kPa；进样口温度为250℃，传输线温度为260℃；升温程序为50℃持续5min，以3℃/min的升温速度升温至240℃，持续5min，以2℃/min的升温速度升温至250℃持续30min；进样量为1μl；分流比wei 1:25；电离方式为EI，离子源温度为180℃，电离能为70eV；扫描范围为45~450amu；MS谱库为NIST。图3为GC-MS分析的色谱图。

实施例4

取20g香料烟烟片样品置于样品蒸馏装置1的带筛孔的烧瓶3中，容水腔内加入1000ml的水，以水浴锅作为加热装置；在圆底烧瓶内加入40ml二氯乙烷和1ml的萘，以电加热套作为加热装置；启动加热装置，饱和水蒸汽经带筛孔的烧瓶3中的烟草样品进入混合萃取腔9，与二氯乙烷蒸汽混合、升腾，遇到冷凝管10冷凝，冷凝液进入U型分层管7；分层后，水相从冷凝水回流管5回流至容水腔，有机相从溶剂溢流管11回流至圆底烧瓶；如此循环冷凝萃取2.5h，得到水-有机溶剂混合液——样本；将样本置于分液漏斗中加入6%的硫酸，调整pH值至2，用磁力震荡装置充分震荡后，静置15min，分离出其中的有机相，将有机相浓缩至1ml；将浓缩后的有机相进行GC-MS分析，采用DB-5MS熔融石英毛细管柱为色谱柱，规格为60m×0.25mm i.d×0.32μm d.f；载气为He，压力为85kPa；进样口温度为250℃，传输线温度为260℃；升温程序为50℃持续5min，以3℃/min的升温速度升温至240℃，持续5min，以2℃/min的升温速度升温至250℃持续30min；进样量为1μl；分流比wei 1:25；电离方式为EI，离子源温度为180℃，电离能为70eV；扫描范围为45~450amu；MS谱库为NIST。图4为GC-MS分析的色谱图。

用传统的同时蒸馏萃取装置获取烟草分析样本，并进行GC-MS分析，与实施例3的测试结果进行比较，实施例3的测试结果精密度明显更高，见表1。

 表1  部分香味成分测试结果精密度对比