一种卷烟烟丝中保润剂的GC/MS测定方法

摘要

本发明公开了一种卷烟烟丝中保润剂的GC/MS测定方法，即1,2-丙二醇，丙三醇和三甘醇三种保润剂，其特征在于：将烟丝样品干燥，粉碎和过筛；萃取液分别经过分散固相萃取（SPE）离心管和滤膜净化处理后，通过气相色谱和质谱检测器（GC/MS），采用内标法定量检测烟丝中三种保润剂的含量。本方法提供的检测方法，提高了测量方法的重复性，萃取液净化方法简单有效，可减低样品液对色谱柱和离子源的污染，且灵敏度高，回收率好。

说明书

技术领域

本发明涉及烟草化学成分测定方法，具体涉及一种卷烟烟丝中保润剂（即1,2-丙二醇，丙三醇和三甘醇）的GC/MS测定方法。

背景技术

在卷烟生产、运输、贮存、销售和吸食过程中，为保持烟叶水分，增加柔韧性，减少造碎、降低刺激性和改善吃味，需要在烟草中加入保润剂。1,2-丙二醇，丙三醇和三甘醇是卷烟生产时常用的保润剂，在许多烟用香精和烟用料液中均含有，对卷烟烟丝中这些成分的准确测定具有重要意义。世界卫生组织（WHO）烟草控制框架公约（FCTC）第9条和第10条工作组将保润剂与烟碱（尼古丁）和氨类化合物一起，列为优先确定检测方法的烟草及烟草制品三类化合物。

  早期检测烟草保润剂的方法主要有滴定法、比重法、旋光度法、光谱法等。近年来，气相色谱(GC)法和高效液相色谱(HPLC)法等开始用于检测此类多元醇化合物，烟草行业也发布烟草及烟草制品中保润剂的测定方法：《烟草及烟草制品1,2-丙二醇，丙三醇的测定：气相色谱法》，但这两种方法检出限通常较高。2010年，张杰等报道了利用GC/MS法同时检测无烟气烟草制品中的1,2-丙二醇，丙三醇和三甘醇，但这种方法的不足之处是前处理方法比较简单，样品萃取液没有经过进一步净化，易对色谱柱和离子源造成污染，从而增加维修成本，降低色谱柱和离子源的寿命。再者，由于保润剂特别是丙三醇的高粘度，使其在卷烟烟丝中分布不均，容易造成测量结果重复性和回收率不好。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有分析技术的不足进行改进，专门设计了一种卷烟烟丝中保润剂1,2-丙二醇，丙三醇和三甘醇的GC/MS测定方法。本方法提供的检测方法，提高了测量方法的重复性，样品液净化方法简单有效，可减低萃取液对色谱柱和离子源的污染，且灵敏度高，回收率好。

  本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种卷烟烟丝中保润剂1,2-丙二醇，丙三醇和三甘醇的GC/MS测定方法，将烟丝样品干燥，粉碎和过筛；萃取液分别经过分散固相萃取（SPE）离心管和滤膜净化处理后，通过气相色谱和质谱检测器（GC/MS），采用内标法定量检测烟丝中三种保润剂的含量；具体步骤如下：

1. 卷烟烟丝样品的混匀：将烟丝样品置于40 ^oC烘箱中，1小时后将烟丝取出，置于高速粉碎机中粉碎5-10秒后过0.45毫米孔径标准筛；

2. 卷烟烟丝样品的萃取：称取约4 g平衡48小时后的卷烟烟丝粉末，置于100 mL锥形瓶中，加入50 mL内标物（1,3-丁二醇）浓度为2 mg/mL的甲醇萃取剂，具塞震荡萃取1 h，后将萃取液避光静置30 min。（内标物也可选择其它物质，如1,4-丁二醇）

3. 萃取液的净化：将2 mL萃取液置于含有150 mg无水硫酸镁和25 mg N-丙基乙二胺（PSA）的分散固相萃取（SPE）离心管中，在漩涡混合仪上以2000 rpm的转速漩涡振荡2 min，再以10000 rpm的转速离心10 min，取上清液过0.22 μm滤膜后进行GC/MS分析。

4. 气相色谱条件：

色谱柱：30 m × 0.25 mm × 0.25 μm聚乙二醇弹性毛细管色谱柱(DB-WAX色谱柱或其他等效柱)。

进样口温度：250 ^oC。

载气：氦气（纯度≥99.999%)，恒流流速：1.0 mL/min。

进样量：1 μL，分流进样，分流比100:1。

升温程序：初始温度90 ^oC，以15 ^oC/min的速率至180 ^oC，保持8 min，在以50 ^oC/min的速度升至230 ^oC，保持5分钟，以后运行模式在250 ^oC条件下保持10 min。

5. 质谱条件：

传输线温度：250 ^oC；电离方式：电子轰击源（EI）；电离能量：70 eV；离子源温度250 ^oC；四极杆温度：150 ^oC；溶剂延迟：3 min；检测模式：选择离子检测（SIM）。

与现有技术相比，本发明有以下优良效果：

1. 本发明方法在前处理过程中将烟丝样品烘烤后置于高速粉碎机中粉碎并过筛，使保润剂在平行样品间的分布更加均匀。实验结果表明，本发明的分析结果比未经粉碎过筛的样品重复性及回收率要好。

2. 本发明方法样品前处理过程中将萃取液经含有150 mg无水硫酸镁和25 mg N-丙基乙二胺（PSA）的分散固相萃取（SPE）离心管和0.22 μm滤膜净化，操作简单，省时省力，降低了萃取液对色谱柱和离子源的污染。

3. 本发明方法采用了高灵敏度和强抗干扰能力的GC/MS进行检测，因此具有操作准确、检出限低、回收率及重复性好等优点。

1）本发明方法的标准曲线范围、检出限及定量限：

将本方法将所配标准工作溶液最低浓度溶液平行测定10次，分别取分析结果标准偏差的3倍及10倍作为其检出限及定量限，如表1所示。

表1. 卷烟烟丝中三种保润剂的检出限及定量限

2）本发明方法的重复性和加标回收率：

取已知含量的卷烟烟丝样品3份，分别按照50%（低）、100%（中）和200%（高）三种水平加入1,2-丙二醇、丙三醇和三甘醇标准品，每个添加水平重复测定5个样品。加标后的样品分别进行前处理和GC/MS分析，并由原含量、加标量以及加标测定量计算回收率，结果见表2。从表2可知，1，2-丙二醇、丙三醇、三甘醇的平均加标回收率均在97.4%-113.1%之间，平均相对标准偏差(RSD)在1.7-6.2之间，表明本方法准确性高，重复性好，适合定量。

表2. 卷烟样品烟丝中三种保润剂的加标回收率

注：LOD为检测限

附图说明

图1为本发明的操作流程图

图2为1,2-丙二醇、丙三醇和三甘醇标准溶液色谱图

图3为卷烟样品中1,2-丙二醇、丙三醇和三甘醇色谱图

具体实施方式

本发明通过以下具体实施例作进一步描述，但不限制本发明。

1. 仪器、试剂及仪器工作条件

1）仪器

DSQ II 单四极杆气相色谱质谱联用仪（美国Thermo Scientific公司）；AE163电子天平（感量：0.0001 g，瑞士Mettler公司）；HY-8调速振荡器（常州国华电器有限公司）；高速粉碎机（武汉银彩科技有限公司）；德国SIGMA 3-30K-高速台式冷冻型离心机。

2）试剂

甲醇（色谱纯），1,3-丁二醇（内标，CAS：107-88-0，纯度≥99%），1,2-丙二醇（CAS：57-55-6，纯度≥99.5%），丙三醇（CAS：56-81-5，纯度≥99.5%），三甘醇（CAS：112-27-6，纯度≥99.5%）， N-丙基乙二胺吸附剂（PSA，分析纯），无水硫酸镁（分析纯）。

3）仪器工作条件

a) 气相色谱条件：

色谱柱：30 m × 0.25 mm × 0.25 μm聚乙二醇弹性毛细管色谱柱(DB-WAX色谱柱或其他等效柱)

进样口温度：250 ^oC。

载气：氦气（纯度≥99.999%)，恒流流速：1.0 mL/min。

进样量：1 μL，分流进样，分流比100:1。

升温程序：初始温度90 ^oC，以15 ^oC/min的速率至180 ^oC，保持8 min，在以50 ^oC/min的速度升至230 ^oC，保持5分钟，以后运行模式在250 ^oC条件下保持10 min。

b) 质谱条件：

传输线温度：250 ^oC；电离方式：电子轰击源（EI）；电离能量：70 eV；离子源温度250 ^oC；四极杆温度：150 ^oC；溶剂延迟：3 min；检测模式：选择离子检测（SIM）。

c) 定性及定量分析

采用标准物质保留时间、待测组分特征离子、各定性离子丰度比进行定性分析。采用选择性离子扫描模式分段扫描，以特征离子进行定量分析。各组分特征离子选择见表3。

表3. 保润剂及内标物定量和定性选择离子表

序号化合物名称定性离子及其丰度比定量离子辅助定量离子11,2-丙二醇45:43（100:20）454321,3-丁二醇43:72（100:28）72433丙三醇61:43（100:79）61434三甘醇45:89（100:19）4589

2. 标准工作溶液的配制及标准工作曲线的确定

1) 标准储备液的配置

a) 内标储备液：准确称取20 g 1,3-丁二醇于100 mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度，配置成浓度为200mg/mL的内标储备液，在4 ^oC条件下保存。

b) 萃取剂：准确移取20 mL内标储备液于2 L的容量瓶中，用甲醇定容于刻度，配制成1,3-丁二醇浓度为2 mg/mL的萃取剂。

c) 1,2-丙二醇储备液（50 mg/mL）：称取约1.0 g（+/-0.05g）1,2-丙二醇于100 mL容量瓶中，以萃取剂定容。在4 ^oC条件下保存。

d) 丙三醇储备液（100 mg/mL）：称取约10.0 g（+/-0.05 g）丙三醇于100 mL容量瓶中，以萃取剂定容。在4 ^oC条件下保存。

e) 三甘醇储备液（25 mg/mL）：称取约2.5 g（+/-0.05 g）三甘醇于100 mL容量瓶中，以萃取剂定容。在4 ^oC条件下保存。

2) 混合标准溶液的配制

分别准确移取2.5 mL1,2-丙二醇储备液，20 mL丙三醇储备液及16 mL三甘醇储备液于100 mL容量瓶中，以萃取剂定容，所配制混合标准溶液中1,2-丙二醇浓度为0.25 mg/mL，丙三醇浓度为20 mg/mL，三甘醇浓度为4 mg/mL。在4 ^oC条件下保存。

3) 标准工作溶液的制备

表4.标准工作溶液的制备

标准溶液移取混合标准溶液体积（mL）定容体积（mL）1,2-丙二醇（mg/mL）丙三醇（mg/mL）三甘醇（mg/mL）10.2100.0050.40.0820.4100.010.80.1630.8100.021.60.3241.6100.043.20.6453.2100.086.41.2864.8100.129.61.92

注：所配置标准工作溶液以萃取剂定容。

4) 标准工作曲线的确定

对工作标准溶液进行色谱测定，计算每个标准溶液中1,2-丙二醇、丙三醇及三甘醇与内标的峰面积比，做出1,2-丙二醇、丙三醇及三甘醇浓度与峰面积比的标准曲线或计算得出回归方程，标准曲线应为线性关系，相关系数R²应不小于0.995。每进行20次样品测定后，应加入一个中等浓度的工作标准溶液，如果测到的值与原值相差超过5%，则应重新进行整个标准曲线的制作。

3. 卷烟烟丝样品的前处理及含量测定

1) 将烟丝样品置于40 ^oC烘箱中，1小时后将烟丝取出，置于高速粉碎机中粉碎5-10秒后过0.45毫米孔径标准筛；

2) 称取约4 g平衡48小时后的卷烟烟丝粉末，置于100 mL锥形瓶中，加入内标物（1,3-丁二醇）浓度为2 mg/mL的甲醇萃取剂，具塞震荡萃取1 h，后将萃取液避光静置30 min。

3) 将2 mL萃取液置于含有150 mg无水硫酸镁和25 mg N-丙基乙二胺（PSA）的2 mL分散固相萃取（SPE）离心管中，在漩涡混合仪上以2000 rpm的转速漩涡振荡2 min，再以10000 rpm的转速离心10 min，取上清液过0.22 μm滤膜后进行GC/MS分析。

4) 按照仪器测试条件测定样品，每个样品重复测定两次。

5) 样品中1,2-丙二醇、丙三醇及三甘醇的含量以如下公式所示：

式中：M — 样品烟丝中保润剂含量，单位为mg/g

C — 萃取溶液中1,2-丙二醇、丙三醇及三甘醇的浓度，单位为毫克每毫升（mg/mL）

V — 萃取液的体积，单位为毫升（mL）

m — 试样的质量，单位为克（g）

以两次平行测定的平均值为最终测定结果。

表5. 三种卷烟烟丝样品的检测结果

卷烟烟丝样品1,2-丙二醇 (mg/g)丙三醇 (mg/g)三甘醇 (mg/g)10.55020.100< LOD20.25022.700< LOD30.4582.703< LOD

注：LOD为检测限