色谱-质谱联用新方法及在高级烷醇分析中的应用研究

摘要

高级烷醇(policosanol，PC)是烟草中最主要的直链醇。大量研究发现，PC具有抑制前列腺肿瘤、增强神经因子、抗胆固醇、神经保护和神经营养、抗疲劳、降血脂和促进植物生长的功能。PC是卷烟烟气致癌物质多环芳烃(PAHs)的前体物之一，对人体健康有着重要的的影响。
　　目前国内外对PC的分析主要集中在蜂蜡、米糠、及植物油等样品的测定，而对烟草中的PC的检测，特别是关于同时测定多种PC的报道较少。气相色谱法(GC)或气相色谱-质谱法(GC-MS)是检测烟草中PC最常用的方法。近年来，液相色谱法(HPLC)、特别是高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)因具有灵敏度高，重复性好，适用范围广等优点，在实际样品分析中得到了广泛应用。本论文分别利用GC-MS、HPLC-MS/MS以及聚合物整体柱气相色谱研究并建立了烟草中PC快速检测方法，以满足PC检测要求。论文包含以下部分:
　　1.建立了液-液萃取-GC-MS-内标法同时测定烤烟中4种PC的方法。采用5a-胆甾烷作为内标进行校正，同时比较了不同萃取溶剂的萃取效率，对色谱柱的选择进行研究，并对仪器的分析条件进行了优化，最终建立起烤烟中4种PC的快速检测方法。在选择离子监测方式(SIM)模式下进行质谱分析，内标法定量。结果表明，4种PC的平均加标回收率为92.4％～103.3％，日内和日间RSD分别为0.78％～3.47％(n=6)和1.75％～5.76％(n=6)，方法检出限(LOD，S/N=3)为0.08～0.14μg/mL。本方法简便、稳定性好、重现性好，适用于烤烟中4种PC的同时检测。
　　2.建立了柱前衍生高效液相色谱-三重四极杆质谱测定烟草中PC的分析方法，样品经皂化、正己烷提取后，以联苯酸酐为衍生试剂，在吡啶的催化作用下，60℃衍生反应80 min得到稳定的衍生产物。系统研究了衍生剂量、衍生温度等条件对衍生效率的影响。针对目标物化学性质和样品杂质情况，对萃取剂种类、色谱条件、质谱条件等参数进行了优化。在负离子模式下，采用电喷雾电离源(ESI)和多反应监测(MRM)监测扫描方式，内标法进行定量分析。结果表明方法检出限为0.3～0.4ng/mL，定量限为1.1～1.4 ng/mL，加标回收率为88.7％～102.1％，相对标准偏差为1.7％～5.5％，与以往报道的柱前衍生气相色谱-质谱法相比，本方法具有灵敏度高和基质效应低的特点。
　　3.以二乙烯基苯(DVB)为功能单体、偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、甲苯和十二醇为二元致孔剂，将磁性Fe3O4/SiO2纳米粒子均匀分散在该二元致孔剂中，制备了磁性纳米粒子修饰的聚合物整体柱。实验优化了致孔剂的配比及掺杂Fe3O4/SiO2纳米粒子的浓度。实验分别采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、氮吸附和热失重分析(TGA)等技术对制备的整体柱进行表征。并且研究了该整体柱的性能，考察了聚合物材料的稳定性，结果表明，该整体柱具有较好的机械耐久性。将该整体柱用于评估气相色谱分离性能。同时，我们利用高频电磁感应加热(EMIH)技术加热整体柱，实现了温度的可控性和均匀性。该整体柱对苯和甲苯具有很好的分离效率，并且获得了较高的柱效，分别达到4481和9216塔板/米。另外，该系统的柱容量和进样量高达5μL和100ng。结果表明所制备的整体柱是非常有希望用于GC分离的。
　　4.将上述制备的Fe3O4/SiO2纳米粒子修饰的聚二乙烯基苯整体柱作为分离介质，与气相色谱-氢火焰离子化检测器(GC-FID)联用，用于检测烤烟中的PC。采用SEM和氮吸附等表征技术分析修饰后的整体柱。实验结果表明，该整体柱材料具有良好的网络骨架结构。在最优的实验条件下，四种PC的检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.12～0.17μg/mL-1和0.40～0.57μg/mL-1;日内和日间的精密度分别为3.9％～7.0％和4.8％～8.3％。该方法成功地应用于烟草中PC的检测，加标回收率范围为84.8％～98.5％。

目录

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摘要

第1章 综述

1．1 高级烷醇的概述

1．1．1 PC的理化特性

1．1．2 PC的生理功能及应用

1．2 烟草中PC的存在以及对烟草品质和安全性的影响

1．3 前处理技术

1．3．3 固相萃取(Solid Phase Extraction，SPE)

1．4 PC的检测方法

1．4．1 气相色谱法(Gas Chromatography，GC)

1．4．3 高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography，HPLC)

1．5 整体柱技术

1．5．1 无机硅胶整体柱

1．5．2 有机-无机杂化整体柱

1．5．3 聚合物整体柱

1．5．4 整体柱在GC中的应用

1．6 电磁感应加热技术

1．7 本文的研究意义及研究内容

1．7．1 研究意义

1．7．2 研究内容

第2章 液液萃取／GC-MS测定烟草中的高级烷醇

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器

2．2．2 试剂和标准品

2．2．3 标准溶液的配制

2．3 实验方法

2．3．1 样品前处理

2．3．2 GC-MS条件

2．4 结果与讨论

2．4．1 前处理的优化

2．4．2 色谱条件的选择

2．4．3 定性定量分析

2．4．4 方法的评价

2．4．5 烟草样品的测定

2．5 本章小结

第3章 衍生化-高效液相色谱-串联质谱法测定高级烷醇

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器

3．2．2 试剂与标准品

3．2．3 标准溶液的配制

3．2．4 样品制备

3．2．5 液相色谱、质谱分析条件

3．3 结果与讨论

3．3．1 内标物的选择

3．3．2 萃取溶剂的选择

3．3．3 萃取溶剂体积选择

3．3．4 萃取方式和时间的选择

3．3．5 皂化条件的优化

3．3．6 衍生化反应条件的优化

3．3．7 液相色谱条件优化

3．3．8 质谱条件优化

3．3．9 线性方程、定量限、检测限

3．3．1 0 方法的回收率

3．3．1 1 实际样品的分析

3．4 本章小结

第4章 Fe3O4／SiO2纳米粒子修饰的聚合物整体柱的制备及其在GC中的应用

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器

4．2．2 试剂与标准品

4．2．3 石英管的活化

4．2．4 纳米粒子修饰的PDVB整体柱的制备

4．2．5 分析过程

4．2．6 DVB整体柱的柱效

4．3 结果与讨论

4．3．1 毛细管壁的衍生

4．3．2 Fe3O4／SiO2 NPs修饰的PDVB整体柱的制备

4．3．2 Fe3O4／SiO2 NPs修饰的PDVB整体柱的表征

4．3．3 整体柱的色谱性能

4．3．4 整体柱的重现性和稳定性

4．4 本章小结

第5章 有机聚合物整体柱气相色谱法检测高级烷醇

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 仪器

5．2．2 试剂与标准品

5．2．3 整体柱色谱操作条件

5．2．4 标准溶液的配置

5．2．5 Fe3O4／SiO2纳米粒子修饰的PDVB整体柱的制备

5．2．6 样品的制备

5．2．7 分析程序

5．3 结果与讨论

5．3．1 聚合物整体柱的制备

5．3．2 整体柱结构的表征

5．3．3 温度特性

5．3．4 方法的评价

5．3．5 整体柱制备的重现性及稳定性

5．3．6 实际样品的分析

5．4 本章小结

参考文献

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

致谢