專利名稱：一種基于內(nèi)標(biāo)法的煙草用添加劑熱裂解產(chǎn)物定量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙草化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于內(nèi)標(biāo)法的煙草用添加劑熱裂解產(chǎn)物定量方法，是通過對目標(biāo)物的裂解確定裂解產(chǎn)物，然后將內(nèi)標(biāo)與不同濃度的裂解產(chǎn)物成分在同一條件下進(jìn)行裂解，通過裂解產(chǎn)物峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積比制定標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而對煙草用添加劑的裂解產(chǎn)物進(jìn)行定量。
背景技術(shù)：
卷煙是一種特殊的嗜好品，吸煙是通過抽吸煙支燃燒所產(chǎn)生的煙氣獲得某種滿足。卷煙煙氣成分是煙支通過燃燒、裂解、降解、蒸餾等復(fù)雜過程形成的。熱裂解氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用具有進(jìn)樣量少，分析速度快和信息量大等優(yōu)點(diǎn)，被引入作為一種模擬卷煙抽吸時煙草燃燒過程并對熱裂解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測的技術(shù)手段。國外研究者上個世紀(jì)就對多種煙草相關(guān)成分進(jìn)行了裂解試驗，1999年Stotesbury 等人(Stotesbury SJ, Digard H, Willoughby LJ, Couch A, (1999), Thepyrolysis of tobacco additives as a means of predicting their behaviour in aburning cigarette. Beitr. Tabakforsch. Intern.，18，147-163.)對多種煙用添加劑在不同的溫度下的熱裂解產(chǎn)物進(jìn)行了分離檢測。1987年Richard Bake對單一淀粉、纖維素、糖和氨基酸等熱分解或燃燒反應(yīng)進(jìn)行了研究(The effect of ventilation oncigarette combustion m e chan isms. Rec Adv. Tob. Sci . , 1987, (10) :88),并在 2OO4 年對兩百多種添加劑進(jìn)行了熱裂解分析(Baker RR, Bishop LJ, The pyrolysis of tobaccoingredients. J. Anal. AppI. PyroI. , 71, 223-311，(2004).)
國內(nèi)對煙草相關(guān)成分裂解的研究多集中在2000年以后，張建勛等(熱解與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在煙草分析中的應(yīng)用.分析化學(xué)2004，(05):573)在無氧條件下對部分國產(chǎn)卷煙樣品進(jìn)行了熱解成分分析；陳永寬、楊偉祖等對煙草提取物多羥基吡嗪、蕓香苷，胡蘿卜素及烤煙煙葉和煙梗進(jìn)行了熱裂解研究(陳永寬等，分析化學(xué)，2005 (08)1135);王素方等進(jìn)行了煙草中物質(zhì)離線和在線裂解氣相色譜-質(zhì)譜分析，對煙草中物質(zhì)的裂解機(jī)理進(jìn)行了探索(煙草中物質(zhì)裂解氣相色譜-質(zhì)譜分析及裂解機(jī)理研究，2004年中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士研究生論文)；吳億勤等對幾種常用的香料單體及煙用香精的熱裂解行為進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上，對添加有添加劑的煙絲進(jìn)行熱裂解行為研究，同時推測可能的熱解途徑(幾種煙用香精的熱裂解行為研究.2007年云南大學(xué)碩士研究生論文).
文獻(xiàn)調(diào)研表明，以上對熱裂解產(chǎn)物的研究均集中在定性分析上，對裂解產(chǎn)物的定量分析還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是基于上述現(xiàn)有技術(shù)狀況而提出的一種基于內(nèi)標(biāo)法的煙草用添加劑熱裂解產(chǎn)物定量方法，是通過對目標(biāo)物的裂解確定裂解產(chǎn)物，然后將內(nèi)標(biāo)與不同濃度的裂解產(chǎn)物成分在同一條件下進(jìn)行裂解，通過目標(biāo)物與內(nèi)標(biāo)物裂解產(chǎn)物峰面積比制定標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而對煙草用添加劑的裂解產(chǎn)物進(jìn)行定量。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的基于內(nèi)標(biāo)法的熱裂解產(chǎn)物定量方法，是采用氣相色譜、質(zhì)譜儀器連用對樣品進(jìn)行預(yù)裂解，并對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測，由保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索確定熱解產(chǎn)物；然后選取內(nèi)標(biāo)物配制成濃度(5mg/ml-30mg/ml)的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液，并選取待定量的裂解產(chǎn)物成 分配制成濃度(2mg/ml-30mg/ml)的標(biāo)準(zhǔn)溶液；在裂解管中將1-5 μ I等量的內(nèi)標(biāo)溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液中，進(jìn)行裂解和分離檢測，由保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索確定熱解產(chǎn)物和內(nèi)標(biāo)物，通過裂解產(chǎn)物峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積比來繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線從而對裂解產(chǎn)物進(jìn)行定量。具體步驟如下
(I)樣品預(yù)裂解稱取待裂解煙草用添加劑樣品O. l_20mg，控制裂解溫度為300-1IOO0C;熱解時間為O. I - 20s;熱裂解氛圍氧氣所占體積百分率為0-21%;升溫速率為1-30°C /millisecond;采用氣相色譜、質(zhì)譜儀器和條件對裂解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測，由保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索確定裂解產(chǎn)物；
(2)內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液選取常壓下沸點(diǎn)在200-300°C，性質(zhì)在裂解溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定、等量樣品5次進(jìn)樣主峰面積標(biāo)準(zhǔn)偏差< 5%的單體化合物作為內(nèi)標(biāo)物，并用無水乙醇配置成濃度(5mg/ml-30mg/ml)的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液；
(3)標(biāo)準(zhǔn)溶液將步驟I得到的待定量裂解產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)品用無水乙醇配制成濃度(2mg/ml-30mg/ml)的標(biāo)準(zhǔn)溶液；
(4)裂解試驗在裂解管中將等量的1-5//I步驟(2)的溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度步驟(3 )的標(biāo)準(zhǔn)溶液中，分別采用與步驟(I)相同的裂解條件和氣相色譜、質(zhì)譜儀器條件對裂解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測；
(5)裂解產(chǎn)物的確定及定量由保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索確定熱解產(chǎn)物和內(nèi)標(biāo)物，通過裂解產(chǎn)物峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積比來繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線從而對裂解產(chǎn)物進(jìn)行定量。本發(fā)明適用于煙草用添加劑，如凈油或精油、天然提取物、單體香料等。所述內(nèi)標(biāo)以權(quán)利要求2中的(2)條件確定單體化合物，內(nèi)標(biāo)可為二苯甲酮或肉豆蘧酸乙酯，用無水乙醇配置成標(biāo)準(zhǔn)溶液。本發(fā)明的特點(diǎn)是通過在裂解管中將等量的內(nèi)標(biāo)溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液中，對熱裂解產(chǎn)物和內(nèi)標(biāo)物進(jìn)行定性，然后通過裂解產(chǎn)物峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積比來繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線從而對裂解產(chǎn)物進(jìn)行定量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是定量準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，信息量大及樣品物理狀態(tài)不限。


圖I為本發(fā)明的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明以下結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步描述，但并不限制本發(fā)明。實(shí)施例一、
I.配制濃度為10mg/ml左右的某凈油溶液，將2ul樣品注射入裂解儀探頭的裂解管中段并用石英棉填塞固定；采用CDS PYR0PR0BE2000型熱裂解儀熱裂解，過程中的控制條件為熱裂解儀探頭起始溫度50°C ;升溫速度20°C / millisecond ;最終溫度分別升至400和800°C，熱解時間為10s，熱裂解氛圍氧氣所占體積百分率為20% ;采用GC-MS對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離及檢測的GC分析條件如下進(jìn)樣口溫度250°C ;載氣He，流速O. 8ml/min，色譜柱:HP-FFAP柱(30mX0. 25mmX0. 25 μ m);分流比 20 1 ;保持 20min ； GC/MS程序升溫起始溫度40°C最終溫度220°C，升溫速率為5°C /min ;采用GC-MS對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離及檢測的質(zhì)譜條件如下電尚方式EI ；電尚電壓70eV ；尚子源溫度230 C ;傳輸線溫度280 C ;質(zhì)量掃描范圍30 350amu ;溶劑延遲6min。通過保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫NIST2. O檢索確定 熱解產(chǎn)物，由此斷定樹蘭凈油裂解后產(chǎn)生的主要化學(xué)成分有法呢烯、棕櫚酸乙酯和η-棕櫚酸等。2.內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液以二苯甲酮作為內(nèi)標(biāo)物，購買二苯甲酮標(biāo)準(zhǔn)品(99%+)并配置成濃度為18mg/ml的標(biāo)準(zhǔn)溶液。3.標(biāo)準(zhǔn)溶液將色譜純的法呢烯、棕櫚酸乙酯和η-棕櫚酸標(biāo)準(zhǔn)品配制成濃度分別為5、10、15、20、25mg/ml的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。4.裂解試驗分別在裂解管中段將Iul內(nèi)標(biāo)溶液加入與步驟I等量的凈油溶液和Iul的5、10、15、20、25mg/ml的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中，分別采用與步驟I相同的裂解條件和適宜的氣相色譜、質(zhì)譜儀器條件對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測。5.得到標(biāo)準(zhǔn)曲線
法呢烯 y = I. 921 Ix + O. 1624 R2 = O. 993棕櫚酸乙酯 y = I. 8369x + O. 1128 R2 = O. 992η-棕櫚酸 Y = 2· 1643χ + O. 0927 R2 = O. 990
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線算出該凈油溶液裂解產(chǎn)物中法呢烯、棕櫚酸乙酯和η-棕櫚酸的量分別為 8 μ g、l. 6 μ g 和 I. 2 μ g。
實(shí)施例二、
I.稱取某天然多糖提取物(自制，常溫下為無色無味白色固體粉末，純度>99%)0. Img,裝入CDS PYR0PR0BE2000型裂解儀探頭的裂解管中段并用石英棉填塞固定，對樣品進(jìn)行裂解實(shí)驗熱裂解儀探頭起始溫度100°C ;升溫速度10°C / millisecond ;最終溫度分別升至300、600和900°C，熱解時間為5s，熱裂解氛圍氧氣所占體積百分率為0% ;采用與裂解儀聯(lián)用的GC-MS對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測的GC分析條件如下進(jìn)樣口溫度270°C;載氣He，流速 I. 2ml/min，色譜柱 HP-5MS(60mX0. 25mm. X0. 25 μ m)，分流比 50 1 ;保持 40min ；GC/MS程序升溫起始溫度50°C最終溫度270°C，升溫速率為2V /mi ;采用GC-MS對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離及檢測的質(zhì)譜條件如下電離方式EI ;電離電壓70eV;離子源溫度230°C ;傳輸線溫度280°C ;質(zhì)量掃描范圍30 350amu ;溶劑延遲5min ;通過保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫NIST2. O檢索確定熱解產(chǎn)物，由此斷定該天然多糖提取物裂解后產(chǎn)生的主要化學(xué)成分有2H-吡喃-2-酮和5-甲基-2-糠醛等。2.內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液以二苯甲酮作為內(nèi)標(biāo)物，購買二苯甲酮標(biāo)準(zhǔn)品(99%+)并配置成濃度為5mg/ml的標(biāo)準(zhǔn)溶液。3.標(biāo)準(zhǔn)溶液將色譜純的2H-吡喃-2-酮和5_甲基_2_糠醛標(biāo)準(zhǔn)品配制成濃度分別為2、4、6、8、10mg/ml的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。4.裂解試驗分別在裂解管中段將4ul內(nèi)標(biāo)溶液加入與步驟I等量的天然多糖提取物和2ul的2、4、6、8、10mg/ml的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中，分別采用與步驟I相同的裂解條件和適宜的氣相色譜、質(zhì)譜儀器條件對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測。5.得到標(biāo)準(zhǔn)曲線
2H-吡喃-2-酮 y = I. 5329x + O. 1167 R2 = O. 9915-甲基-2-糠醛 y = 2· 1346x + O. 0983 R2 = O. 979
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線算出裂解產(chǎn)物中2H-吡喃-2-酮和5-甲基-2-糠醛的量分別為8. 36 μ g和 13. 29 μ go實(shí)施例三、
I.配制濃度為17mg/ml的單體香料溶液，將I μ I樣品注射入裂解儀探頭的裂解管中段并用石英棉填塞固定；裝入CDS PYR0PR0BE2000型裂解儀探頭的裂解管中段并用石英棉填塞固定，對樣品進(jìn)行裂解實(shí)驗熱裂解儀探頭起始溫度60°C ;升溫速度30°C /millisecond ;最終溫度分別升至600和900°C,熱解時間為3s,熱裂解氛圍氧氣所占體積百分率為20% ;采用與裂解儀聯(lián)用的GC-MS對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測的GC分析條件如下進(jìn)樣口溫度:270°C;載氣:He，流速 I. Oml/min，色譜柱 u2(5mX0. 25mm. X0. 25 μ m)，分流比100 1 ;保持IOmin ；GC/MS程序升溫起始溫度40°C最終溫度260°C，升溫速率為5°C /mi ；采用GC-MS對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離及檢測的質(zhì)譜條件如下電離方式EI ;電離電壓70eV ；離子源溫度230°C ;傳輸線溫度280°C ;質(zhì)量掃描范圍30 350amu ;溶劑延遲4min ;通過保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫NIST2. O檢索確定熱解產(chǎn)物，由此斷定該天然多糖提取物裂解后產(chǎn)生的主要化學(xué)成分有3-己酮和3-己醇。2.內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液以肉豆蘧酸乙酯作為內(nèi)標(biāo)物，購買肉豆蘧酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)品(99%+)并配置成濃度為10mg/ml的標(biāo)準(zhǔn)溶液。
3.標(biāo)準(zhǔn)溶液將色譜純的3-己酮和3-己醇標(biāo)準(zhǔn)品配制成濃度分別為2、4、6、8、10mg/ml的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。4.裂解試驗分別在裂解管中段將2ul內(nèi)標(biāo)溶液加入與步驟I等量的單體香料溶液和2ul的2、4、6、8、10mg/ml的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中，分別采用與步驟I相同的裂解條件和適宜的氣相色譜、質(zhì)譜儀器條件對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測。5.得到標(biāo)準(zhǔn)曲線
3-己酮=I. 0749x + 0. 1026 R2 = 0. 997 3-己醇=I. 1372x + 0. 0953 R2 = 0. 996
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線算出裂解產(chǎn)物中3-己酮和3-己醇的量分別為7. 53μ g和6. 17 μ g。
權(quán)利要求
1.一種基于內(nèi)標(biāo)法的煙草用添加劑熱裂解產(chǎn)物定量方法，其特征在于采用氣相色譜、質(zhì)譜儀器和條件對樣品進(jìn)行預(yù)裂解，并對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測，由保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索確定熱解產(chǎn)物；然后選取內(nèi)標(biāo)物配制成濃度(5mg/ml-30mg/ml)的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液，并選取待定量的裂解產(chǎn)物成分配制成濃度(2mg/ml-30mg/ml)的標(biāo)準(zhǔn)溶液；在裂解管中將.1-5 μ I等量的內(nèi)標(biāo)溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液中，進(jìn)行裂解和分離檢測，由保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索確定熱解產(chǎn)物和內(nèi)標(biāo)物,通過裂解產(chǎn)物峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積比來繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線從而對裂解產(chǎn)物進(jìn)行定量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于內(nèi)標(biāo)法的熱裂解產(chǎn)物定量方法，其特征在于具體步驟如下 (1)樣品預(yù)裂解稱取待裂解樣品O.l-20mg，控制裂解溫度為300-1100°C;熱解時間為O. I - 20s;熱裂解氛圍氧氣所占體積百分率為0-21%;升溫速率為1-30°C /millisecond;采用氣相色譜、質(zhì)譜儀器和條件對裂解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測，由保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索確定裂解產(chǎn)物； (2)內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液選取常壓下沸點(diǎn)在200-300°C，性質(zhì)在裂解溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定、等量樣品5次進(jìn)樣主峰面積標(biāo)準(zhǔn)偏差< 5%的單體化合物作為內(nèi)標(biāo)物，并用無水乙醇配置成濃度(5mg/ml-30mg/ml)的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液； (3)標(biāo)準(zhǔn)溶液將步驟I得到的待定量裂解產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)品用無水乙醇配制成濃度(2mg/ml-30mg/ml)的標(biāo)準(zhǔn)溶液； (4)裂解試驗在裂解管中將等量的1-5//I步驟(2)的溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度步驟(3 )的標(biāo)準(zhǔn)溶液中，分別采用與步驟(I)相同的裂解條件和氣相色譜、質(zhì)譜儀器條件對裂解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測； (5 )裂解產(chǎn)物的確定及定量由保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索確定熱解產(chǎn)物和內(nèi)標(biāo)物,通過裂解產(chǎn)物峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積比來繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線從而對裂解產(chǎn)物進(jìn)行定量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于內(nèi)標(biāo)法的熱裂解產(chǎn)物定量方法，其特征在于本發(fā)明適用于煙草用添加劑凈油或精油、天然提取物、單體香料的定量檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于內(nèi)標(biāo)法的熱裂解產(chǎn)物定量方法，其特征在于內(nèi)標(biāo)為二苯甲酮或肉豆蘧酸乙酯，用無水乙醇配置成標(biāo)準(zhǔn)溶液。
全文摘要
一種基于內(nèi)標(biāo)法的煙草用添加劑熱裂解產(chǎn)物定量方法，其特征在于采用氣相色譜、質(zhì)譜儀器和條件對樣品進(jìn)行預(yù)裂解，并對熱解產(chǎn)物進(jìn)行分離檢測，由保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索確定熱解產(chǎn)物；然后選取內(nèi)標(biāo)物配制成一定濃度的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液，并選取待定量的裂解產(chǎn)物成分配制成一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液；在裂解管中將等量的內(nèi)標(biāo)溶液分別加入待裂解樣品和不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液中，進(jìn)行裂解和分離檢測,由保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索確定熱解產(chǎn)物和內(nèi)標(biāo)物，通過裂解產(chǎn)物峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積比來繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線從而對裂解產(chǎn)物進(jìn)行定量。本發(fā)明具有煙草用添加劑熱裂解產(chǎn)物定量準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，信息量大及樣品物理狀態(tài)不限等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N30/06GK102636586SQ20121010241
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者盧斌斌, 孫世豪, 宋瑜冰, 宗永立, 李炎強(qiáng), 李鵬, 楊春強(qiáng), 蔣成勇 申請人:中國煙草總公司鄭州煙草研究院