同时测定水基胶中13种苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物的方法和应用

摘要

本发明公开了一种同时测定水基胶中13种苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物的方法。本发明采用超纯水振荡分散样品后经环己烷萃取过滤即得样品液，利用气相色谱-质谱联用仪，于一次进样中对烟用水基胶中的13种化合物进行同时测定，色谱峰分离较好，结果显示，各组分的回归方程相关系数均达到0.997以上，6种苯系物的定量检测限为0.04～0.07μg/g，7种邻苯二甲酸酯类化合物的定量检测限为0.5～4.2μg/g，具有准确、快速、高灵敏、重现性好、回收率高等优点，符合定量要求。

说明书

技术领域

本发明涉及烟用水基胶的检测技术领域，更具体地，涉及一种同时测定水基 胶中13种苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物的方法及其在烟用水溶胶检测方面的 应用。

背景技术

水基胶是以水为分散介质的水溶性或乳液型胶粘剂，在卷烟生产行业中主要 用于卷烟搭口、卷烟接嘴、滤棒中线以及卷烟包装等。在生产水基胶的过程中， 因为原料或操作工艺问题，可能会引入一些苯系物、邻苯二甲酸酯类等物质。国 家烟草行业对水基胶的质量监控特别严格，对其中可能残留的苯系物和邻苯二甲 酸酯类物质分别做了相应的限量规定，并制定了对应的标准检测方法。

现有研究成果中，杨斌等提出采用气相色谱-质谱联用法测定烟用水基型乳 胶中的邻苯二甲酸酯，用加有内标物质的正己烷溶液对乳胶样品进行超声萃取获 得样品后进行检测；章平泉等提出采用气相色谱-质谱联用法测定水基胶中邻苯 二甲酸酯含量的方法改进，为了提高检测效率，同时又避免仪器的损伤，采用测 试水基胶中苯系物含量的毛细管色谱柱建立了测定水基胶中邻苯二甲酸酯含量 的改进方法。

但实际检测研究中发现，在大批量监控样品时，分别使用2套方法检测同 一基质中的不同物质，前处理耗时、溶剂消耗量大，同时对于大批量的样本检 测来说，检测效率不高。总结获得一次进样就可同时检测烟用水基胶中苯系物 和邻苯二甲酸酯类化合物具有重要的实际应用价值。

曹美和朱忠在《涡旋混合辅助超声提取-高效液相色谱法同时测定水基胶中 的苯系物和邻苯二甲酸酯类增塑剂》，以涡旋混合辅助超声提取处理样品的方 式，采用漩涡混合器混合样品，使样品均匀分散于萃取溶剂中，再使用超声萃 取的方式提取目标物，建立了使用高效液相色谱法同时测定水基胶中的苯系物 和5种邻苯二甲酸酯类物质的方法，研究了不同萃取溶剂、提取方式及其条件 对目标物检测结果的影响，确定了采用乙酸乙酯作为萃取剂，特定的流动相、 检测波长、流量和进样量等条件，在其提出的提取方法和特定的高效液相色谱 法检测条件下，水基胶中5种苯系物和5种邻苯二甲酸酯类增塑剂的峰面积与 其质量浓度呈线性关系。并指出，萃取溶剂种类是影响超声萃取效率的关键因 素，溶剂与基质间的相互作用以及目标物在溶剂中的溶解度，均对超声萃取效 率有影响，不同溶剂的超声萃取效率相差极大。对于水基胶而言，其体系为高 分子聚合物，黏度较强。如果采用极性较强的甲醇、乙醇及极性适中的二氯甲 烷作溶剂，虽然能把整个样品基质体系分散开，但是其中的大分子杂质也会进 入进样液中，不利于后续的色谱分离。如果采用弱极性的正己烷，样品基质不 能完全分散开，会影响目标物的提取效率。综合考虑目标物的萃取效率以及样 品基质对仪器的分析影响，选择乙酸乙酯为萃取剂。

赖莺提出了一种气相色谱质谱法同时测定建筑用胶中苯系物和邻苯二甲酸 酯类增塑剂的方法，以正十四烷作为内标物，对提取方法和色谱条件进行了研 究，比较后与曹美和朱忠得出了相同的研究结论，确定乙酸乙酯对样品的溶解 性和萃取效率最高，并确定了针对性的色谱条件，所得检出限在0.5～4.2mg/L 之间。

针对烟用的水基胶，现有研究总结得到的样品处理方法和色谱条件并不具 有合理的针对性，目前缺乏针对烟用水基胶的、一次进样就可同时检测其中多 种苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物的相关技术研究和技术报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对同时检测水基胶同时检测其中苯系物和邻 苯二甲酸酯类化合物含量的技术不足，提供一种一次进样就可同时测定水基 胶中多种苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物的方法。

本发明要解决的另一技术问题是提供所述方法在检测烟用水溶胶方面的应 用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种同时测定水基胶中的苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物的方法，利用 气相色谱-质谱联用仪，于一次进样中对烟用水基胶中的6种苯系物和7种邻苯 二甲酸酯类化合物共13种化合物实现同时测定，建立同时测定水基胶中的苯系 物和邻苯二甲酸酯类化合物的准确、快速、高灵敏、重现性好的分析检测方法。

本发明方法用两种内标物定量，优化后的检测方法包括样品溶液的制备和标 准工作溶液的配置，样品经前处理后，导入气相色谱质谱进行分析步骤。经优化 后的检测方法操作简单准确，一次进样检测13种化合物，所采用的色谱条件使 13种化合物的色谱峰分离较好，并有较好的线性相关性，具有灵敏度高、重复 性好、回收率高等优点，实用性好。

所述苯系物为6种，分别为：苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯和对二 甲苯；所述邻苯二甲酸酯类化合物为7种，分别为：邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、 邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸正二丁 酯(DBP)、邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、 邻苯二甲酸二辛酯(DNOP)。

所述两种内标物分别为：2-己酮和苯甲酸苄酯。

具体地，所述检测方法包括以下步骤：

S1.标准工作溶液的制备；

苯系物的标准品为苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯，邻苯 二甲酸酯类化合物标准品为邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯 (DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲 酸丁基苄基酯(BBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二辛 酯(DNOP)，经逐级稀释配制成混合标准溶液；

S2.样品溶液的制备：取烟用水基胶样品，加入超纯水振荡分散，加入环己 烷作为萃取溶剂，萃取后取上层清液经过滤得到样品溶液；

所述超纯水的加入量与烟用水基胶样品的质量的比例为2mL：0.3g；所述环 己烷的加入量与烟用水基胶样品的质量的比例为10mL：0.3g；

S3.气相色谱-质谱分析：用气相色谱-质谱仪对标准工作溶液和样品溶液进行 检测分析，所述检测分析是采用选择离子法进行定性分析，采用内标工作曲线法 进行定量分析。

其中，步骤S1所述标准工作溶液的制备过程为：

将5000mg/L的苯系物混标溶液以环己烷逐级稀释，得到浓度为20μg/mL 的标准工作溶液A；分别准确称取各种邻苯二甲酸酯标准品，以环己烷配制成 250ug/mL的标准工作溶液B；准确移取标准工作溶液A与标准工作溶液B各10、 20、50、100、200μL，用含有0.4μg/mL2-己酮(苯系物内标)和0.15μg/mL苯 甲酸苄酯(邻苯二甲酸酯内标)的环己烷溶液定容至10mL，混合均匀；分别对 这5个不同浓度的标准溶液进行GC-MS分析，并以待测组分色谱峰面积与相应 内标色谱峰面积的比值Y为纵坐标、以待测组分相对应的质量浓度X(μg/mL) 为横坐标，进行回归分析，得到每个组分的回归方程与相关系数。

内标溶液制备过程：内标储备液：分别准确称取0.01g(精确至0.001g)2- 己酮和0.015g(精确至0.001g)苯甲酸苄酯，分别于10mL容量瓶中，用环己 烷稀释至刻度，分别配制成浓度为1.0mg/ml和1.5mg/ml的内标储备液。

混合内标工作溶液：将两种内标储备液逐级稀释为0.4μg/mL2-己酮(苯系 物内标)和0.15μg/mL苯甲酸苄酯(邻苯二甲酸酯内标)的环己烷溶液。

优选地，步骤S2所述样品溶液的制备中，加入环己烷后在振荡仪上振摇 30min进行萃取，静置后取上层清液经0.45um有机相滤膜过滤得到样品溶液备 气相色谱-质谱分析。

S3所述气相色谱-质谱的工作参数为：

升温程序：40℃保持3min，10℃/min升至110℃，20℃/min升至180℃，10℃ /min升到250℃，保持30min。载气为He，流速1.0mL/min；

色谱柱采用HP-INNOWAX毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)，进样口 240℃，进样量1μL，分流比10:1；

电离方式为EI，溶剂延迟3min。检测方式为选择离子检测(SIM)，离子源 温度为230℃，四级杆温度为150℃。

S3所述采用选择离子法进行定性分析的特征离子如表1所示：

表1特征离子

化合物 定量离子(m/z) 辅助定量离子(m/z) 苯 78 51 甲苯 91 51 2-己酮 58 100 乙苯 91 106 对-二甲苯 91 106

间-二甲苯 91 106 邻-二甲苯 91 106 邻苯二甲酸二甲酯 163 77 邻苯二甲酸二乙酯 149 177 邻苯二甲酸二异丁酯 149 223 苯甲酸苄酯 105 212 邻苯二甲酸正二丁酯 149 223 邻苯二甲酸丁基苄基酯 149 91 邻苯二甲酸二(2-乙基)已酯 149 167 邻苯二甲酸正二辛酯 149 279

S3所述采用内标工作曲线法进行定量分析的标准曲线绘制和结果计算方法 为：移取标准工作溶液进样，每级标准溶液平行测定2次，取平均值。以每一种 待测物物质色谱峰面积与内标峰面积比值Y为纵坐标、其相应质量浓度X(μg /mL)为横坐标进行回归分析，绘制标准曲线。将相同条件下测得的样品溶液中 的待测物色谱峰面积与内标峰面积的比值，代入标准曲线，求得样品溶液中待测 物的质量浓度(μg/mL)。

本发明方法在检测烟用水溶胶中所含苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物方面 具有良好的应用。本发明一次进样可以实现13种化合物的同时检测分析，所以， 优选地，本发明方法尤其可以很好地应用于大批量和/或快速检测分析卷烟用材 料的水溶胶检测方面。所述水溶胶包括但不限于以水为分散介质的水溶性或乳液 型胶粘剂。所述卷烟用材料包括但不限于使用于卷烟搭口、卷烟接嘴、滤棒中线 以及卷烟包装等材料或工序中的材料。

本发明的有益效果：

本发明首次针对烟用的水基胶，提供了一种高效准确的定性和定量检测分析 方法。经一次进样，就可同时检测其中所含6种苯系物和7种邻苯二甲酸酯类化 合物。

在样品液的处理方面，现有文献报道和研究成果均采用乙酸乙酯做水溶胶检 测中使用的萃取溶剂，结合超声萃取。本发明突破现有研究中的技术偏见，采用 环己烷作为萃取溶剂，结合在对样品进行前处理时加入合理量的超纯水作为分散 剂，将样品分散之后再加入萃取剂环己烷，实现了充分萃取。本发明不用采取超 声萃取，直接溶解样品，操作简单，大大简化了前处理步骤、解放了人力，减少 了繁琐的操作，从而减少了误差，而且不需要使用超声仪器等专用设备，同时克 服了采用乙酸乙酯作烟用水基胶检测分析的萃取溶剂，所长期存在的溶液浑浊、 无法离心或滤膜过滤、后续步骤难以进行的技术缺陷。

进一步地，本发明在完成样品溶液的科学前处理后，优化了整体检测色谱条 件，用气相色谱-质谱仪对标准工作溶液和样品溶液进行检测分析，采用选择离 子法进行定性分析，采用内标工作曲线法进行定量分析。只需要一次进样，对烟 用水基胶中的6种苯系物和7种邻苯二甲酸酯类化合物共13种化合物实现同时 测定，建立同时测定水基胶中的苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物的准确、快速、 高灵敏、重现性好的分析检测方法。实验结果显示，各组分的回归方程相关系数 均达到0.997以上，6种苯系物的定量检测限为0.04～0.07μg/g，7种邻苯二甲 酸酯类化合物的定量检测限为0.5～4.2μg/g，完全符合定量要求。

附图说明

图1苯的标准曲线。

图2甲苯的标准曲线。

图3乙苯的标准曲线。

图4对二甲苯的标准曲线。

图5间二甲苯的标准曲线。

图6邻二甲苯的标准曲线。

图7邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的标准曲线。

图8邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的标准曲线。

图9邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)的标准曲线。

图10邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的标准曲线。

图11邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)的标准曲线。

图12邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)的标准曲线。

图13邻苯二甲酸二辛酯(DNOP)的标准曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明方法。下述实施例和附图仅用 于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。除非特别说明，下述实施例中使用 的试剂原料为常规市购或商业途径获得的试剂原料，除非特别说明，下述实施例 中使用的方法和设备为本领域常规使用的方法和设备

实施例1

S1.标准工作溶液的制备：

苯系物的标准品为苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯，邻苯 二甲酸酯类化合物标准品为邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯 (DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲 酸丁基苄基酯(BBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二辛 酯(DNOP)，经逐级稀释配制成混合标准溶液；

S2.样品溶液的制备：称取准确称取0.3g(精确至0.0001g)烟用水溶胶(每 次实验均在市购烟用水溶胶试样中随机选取，并不因此限定本发明范围)的试样 于25mL具塞三角瓶中，加入2mL超纯水，待样品分散后加入10mL含有0.4μ g/mL2-己酮(苯系物内标)和0.15μg/mL苯甲酸苄酯(邻苯二甲酸酯内标)的 环己烷溶液，震荡萃取30min后，取上层萃取液加入离心管离心5min，取上层 清液备下一步的GC/MS分析。

S3.气相色谱-质谱分析：用气相色谱-质谱仪对标准工作溶液和样品溶液进行 检测分析，所述检测分析是采用选择离子法进行定性分析，采用内标工作曲线法 进行定量分析。

标准工作溶液的制备过程为：

将5000mg/L的苯系物混标溶液以环己烷逐级稀释，得到浓度为20μg/mL 的标准工作溶液A；分别准确称取各种邻苯二甲酸酯标准品，以环己烷配制成 250ug/mL的标准工作溶液B；准确移取标准工作溶液A与标准工作溶液B各10、 20、50、100、200μL，用含有0.4μg/mL2-己酮(苯系物内标)和0.15μg/mL苯 甲酸苄酯(邻苯二甲酸酯内标)的环己烷溶液定容至10mL，混合均匀；分别对 这5个不同浓度的标准溶液进行GC-MS分析，并以待测组分色谱峰面积与相应 内标色谱峰面积的比值Y为纵坐标、以待测组分相对应的质量浓度X(μg/mL) 为横坐标，进行回归分析，得到每个组分的回归方程与相关系数。

内标溶液制备过程：内标储备液：分别准确称取0.01g(精确至0.001g)2- 己酮和0.015g(精确至0.001g)苯甲酸苄酯，分别于10mL容量瓶中，用环己 烷稀释至刻度，分别配制成浓度为1.0mg/ml和1.5mg/ml的内标储备液。

混合内标工作溶液：将两种内标储备液逐级稀释为0.4μg/mL2-己酮(苯系 物内标)和0.15μg/mL苯甲酸苄酯(邻苯二甲酸酯内标)的环己烷溶液。

S3所述气相色谱-质谱的工作参数为：

升温程序：40℃保持3min，10℃/min升至110℃，20℃/min升至180℃，10℃ /min升到250℃，保持30min。载气为He，流速1.0mL/min；

色谱柱采用HP-INNOWAX毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)，进样口 240℃，进样量1μL，分流比10:1；

电离方式为EI，溶剂延迟3min。检测方式为选择离子检测(SIM)，离子源 温度为230℃，四级杆温度为150℃。

S3所述采用选择离子法进行定性分析的特征离子如表1所示：

表1特征离子

S3所述采用内标工作曲线法进行定量分析的标准曲线绘制和结果计算方法 为：移取标准工作溶液进样，选用待测物的特征离子进行气质联用分析。每级标 准溶液平行测定2次，取平均值。以每一种待测物物质色谱峰面积与内标峰面积 比值Y为纵坐标、其相应质量浓度X(μg/mL)为横坐标进行回归分析，绘制 标准曲线，见附图1至附图13所示。将相同条件下测得的样品溶液中的待测物 色谱峰面积与内标峰面积的比值，代入标准曲线，求得样品溶液中待测物的质量 浓度(μg/mL)，通过计算得到样品中待测物的含量(ug/g)。检测结果如表2所 示：

表2一次进样检测13种化合物的检测结果

同时，对最低浓度等级的标准溶液进行10次测定，计算其标准偏差，以3 倍标准偏差作为该组分的定性检出限，以10倍标准偏差作为该组分的定量检测 限，见表3所示。结果显示，各组分的回归方程相关系数均达到0.997以上，6 种苯系物的定量检测限为0.04～0.07μg/g,7种邻苯二甲酸酯类化合物的定量检 测限为0.5～4.2μg/g，符合定量要求。

表313种化合物的检测限、回收率结果

化合物 检测限(ug/g) 回收率(％) RSD(％,n＝6) 苯 0.06 96.55％ 1.92％ 甲苯 0.04 99.03％ 2.60％ 乙苯 0.06 97.34％ 1.65％ 对二甲苯 0.07 93.70％ 1.44％ 间二甲苯 0.05 96.02％ 0.68％ 邻二甲苯 0.05 94.02％ 0.54％ 邻苯二甲酸二甲酯 0.50 89.87％ 0.52％ 邻苯二甲酸二乙酯 0.58 92.86％ 0.69％ 邻苯二甲酸二异丁酯 1.43 98.81％ 0.97％ 邻苯二甲酸二丁酯 0.97 101.14％ 0.78％ 邻苯二甲酸丁基苄基酯 2.34 98.12％ 2.57％ 邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯 4.20 100.14％ 2.08％ 邻苯二甲酸二辛酯 1.32 99.38％ 2.70％