本發(fā)明屬于煙用香精香料應(yīng)用領(lǐng)域,涉及煙用香精香料的質(zhì)量評測方法,特別是涉及一種結(jié)合固相微萃取—質(zhì)譜指紋圖譜技術(shù)和多元統(tǒng)計分析技術(shù)實現(xiàn)的快速評價煙用香精香料質(zhì)量的方法。
背景技術(shù):
:煙用香精香料是由各種添加劑和適量溶劑調(diào)和制成的混合物,其主要用于彌補葉組配方上存在的不足、并賦予卷煙產(chǎn)品特殊的香氣風(fēng)格,從而使卷煙產(chǎn)品具有獨特而穩(wěn)定的香氣和吸味,其與卷煙品牌的樹立與發(fā)展密切相關(guān)。自上世紀(jì)70年代起,煙草工藝學(xué)與分析技術(shù)得以快速發(fā)展,致使許多的芳香化合物被發(fā)掘,這極大地推動了煙草調(diào)香技術(shù)的發(fā)展,使得越來越多的香精香料被應(yīng)用到卷煙里。并且隨著消費者健康意識的不斷增強,更多人關(guān)注焦油含量低的煙草產(chǎn)品,而卷煙中焦油和尼古丁含量的減少會使得卷煙的香味品質(zhì)降低,越來越不能滿足消費者對高品質(zhì)香煙的需求。為了解決這一問題,煙草行業(yè)嘗試通過向煙草配方中加入更多的煙用香精香料來進(jìn)行合理調(diào)配,“美式混合型卷煙”的成功發(fā)展就是其中一個典型的例子。當(dāng)前的煙草制品中香精香料組分復(fù)雜,添加種類的不同以及含量的多少都會極大程度地改變卷煙的香氣和口感,因此,有效地識別和控制香精香料質(zhì)量具有重大的意義。目前評價煙草制品中香精香料的質(zhì)量主要是利用一些物理指標(biāo)控制和人體的感官質(zhì)量評價,前者只能從局部反映香精香料的某些特性;后者是依賴人體鼻感作為識別工具,而感官檢驗的人為不確定因素和理化指標(biāo)的允許范圍都相對較大,兩種方法都很費時費力,并不能準(zhǔn)確有效地監(jiān)控香精香料的質(zhì)量波動情況。特別需要注意的是香精香料的化學(xué)成分復(fù)雜,而這些化學(xué)成分往往存在“協(xié)同”關(guān)系,因此僅對其一種或幾種化學(xué)成分進(jìn)行定性定量分析,難以對香精香料的質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確地評價?;瘜W(xué)指紋圖譜分析具有指紋特征分析、宏觀推斷分析等特點,其強調(diào)的是化學(xué)圖譜的整體相似性,而不是唯一性。用它來評價煙用香精香料質(zhì)量主要是依據(jù)同種樣品化學(xué)成分的相似性和差異性。因此它是一種綜合性的、宏觀的、可量化的鑒別手段。目前研究人員主要是通過色譜指紋圖譜鑒別香精香料的質(zhì)量,雖然結(jié)果較為準(zhǔn)確,但是由于色譜技術(shù)需要分離香精香料中的成分,使得分析時間大大增加,從而影響了生產(chǎn)效率,難以在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。因此,對于煙草行業(yè)來說,當(dāng)前迫切需要一種快速、簡單和穩(wěn)定的分析篩選技術(shù)來評價香精香料的質(zhì)量。技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種能夠快速、全面地評價煙用香精香料質(zhì)量的方法。結(jié)合頂空固相微萃取技術(shù)和不分離的質(zhì)譜方法實現(xiàn)對香精香料質(zhì)譜指紋圖譜的快速獲取,再利用多元統(tǒng)計分析得到香精香料的質(zhì)量數(shù)據(jù)。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。除非另有說明,本發(fā)明所采用的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。一種快速評價煙用香精香料質(zhì)量的方法,包括以下步驟:(1)不分離質(zhì)譜技術(shù)采集煙用香精香料的質(zhì)譜指紋圖譜:隨機抽取同一種類n個批次的香精香料標(biāo)準(zhǔn)品,分別按以下操作獲得各批次標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜;①稱取100mg香精香料置于密封的頂空瓶中,室溫下靜置2min,然后將固相微萃取纖維插入頂空瓶,富集5~10min;②將氣相色譜-質(zhì)譜儀中的色譜柱用一段去活化的熔融石英毛細(xì)管代替,以該熔融石英毛細(xì)管作為連接氣相色譜進(jìn)樣口和質(zhì)譜儀的傳輸線,而不起任何分離作用;③將完成富集的固相微萃取纖維插入到氣相色譜-質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口中,將富集到的揮發(fā)性有機物脫附出來;有機物再經(jīng)過傳輸線到達(dá)質(zhì)譜儀從而得到香精香料的質(zhì)譜圖;對所得質(zhì)譜圖中的離子峰絕對強度進(jìn)行歸一化處理,計算出每種離子的相對強度,構(gòu)成各批次標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜;所述的氣相色譜-質(zhì)譜儀的氣相色譜條件:進(jìn)樣口溫度:250~270℃,脫附時間:5min,分流模式,分流比:100:1,柱溫:200℃,載氣流速:1.5mL/min;所述的氣相色譜-質(zhì)譜儀的質(zhì)譜條件:離子源:電子電離源,質(zhì)量掃描范圍:30~250m/z,離子化時間:5min,離子源溫度:270℃;(2)建立該種香精香料的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜:根據(jù)步驟(1)所獲得的各批次標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜確定各批次標(biāo)準(zhǔn)品中的共有離子,選擇原則為如果一種離子存在于80%以上的香精香料標(biāo)準(zhǔn)品中,則視為該種香精香料的共有離子,反之,則不是共有離子;最終獲得包含n個樣品m個共有離子的矩陣,然后對不同樣品中同一種共有離子的相對強度進(jìn)行平均,得到m個共有離子平均值,即為該種香精香料的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜;(3)確定該種香精香料的相似度閾值:按照公式1分別計算各批次標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜與該種香精香料的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜的相似度,其取值范圍為0和1之間,越接近1,其相似程度越高,并以其中的最小值作為該種香精香料的相似度閾值;Si=Σj=1mXijYjΣj=1mXij2Σj=1mYj2---(1)]]>式中,Si為第i個批次標(biāo)準(zhǔn)品香精和該香精的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜的相似度,Xij為第i批次標(biāo)準(zhǔn)品香精的質(zhì)譜指紋圖譜中第j離子質(zhì)譜峰的相對離子強度,Yj為該種香精的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜中第j離子質(zhì)譜峰的相對離子強度,n為標(biāo)準(zhǔn)品香精的數(shù)量,i=1~n,m為該種香精的共有離子的個數(shù),j=1~m;(4)取待測香精香料,重復(fù)步驟(1)中的①②③,獲得待測香精香料的質(zhì)譜指紋圖譜;(5)對步驟(4)所得待測香精香料的質(zhì)譜指紋圖譜與步驟(2)所得該種香精香料的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜進(jìn)行相似度計算,如果計算結(jié)果大于或等于閾值,判定待測香精香料為合格產(chǎn)品,小于閾值,則為不合格產(chǎn)品。步驟(1)中所述的n個批次優(yōu)選為5~30個批次。相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1、選擇頂空固相微萃取作為樣品前處理方式,相比于同時蒸餾萃取、超臨界萃取等技術(shù),大大簡化了樣品預(yù)處理過程,并且能有效地提取煙用香精香料中的揮發(fā)性成分。整個過程簡單快速、對樣品無污染以及重現(xiàn)性好。2、與其他的分離式檢測技術(shù)(如氣相色譜-質(zhì)譜)相比,本發(fā)明采用不分離的質(zhì)譜技術(shù)作為檢測手段,可快速獲取香精香料質(zhì)譜指紋圖譜,整個檢測過程不超過2~3min,這使得本發(fā)明的方法能夠在工業(yè)上大量應(yīng)用。同時香精香料的質(zhì)譜指紋圖譜能全面、直觀地表征香精香料揮發(fā)性成分,進(jìn)而準(zhǔn)確客觀地反映出香精香料的內(nèi)在質(zhì)量。3、應(yīng)用相似度分析方法,可從質(zhì)譜指紋圖譜中提取有用的信息,從而準(zhǔn)確評價煙用香精香料的質(zhì)量。4、本發(fā)明為煙用香精香料的質(zhì)量控制提供了一種快速、可靠、穩(wěn)定的方法,能更好更科學(xué)地監(jiān)控?zé)熡孟憔懔系馁|(zhì)量。該方法適用于所有類型的煙用香精香料,包括香精、料液、酊劑、浸膏和各種香原料。附圖說明圖1為實施例中A型香精第1個批次(A1)標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜;圖2為實施例中A型香精數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜;圖3為實施例中B型香精第1個批次(B1)標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜;圖4為實施例中B型香精數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜。具體實施方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明,但附圖和實施例并不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限定。所有基于本發(fā)明教導(dǎo)所做出的變換,均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。實施例1----評價A型煙用香精香料的質(zhì)量(1)隨機抽取A型香精25個生產(chǎn)批次的標(biāo)準(zhǔn)品并依次標(biāo)記為A1,A2……A25,分別按以下操作獲得各批次標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜;①稱取100mgA型香精標(biāo)準(zhǔn)品置于密封的22mL頂空瓶中,室溫下(20℃)靜置2min,然后將固相微萃取纖維DVB/CAR/PDMS插入到頂空瓶中,在室溫下(20℃)富集樣品10min;②將氣相色譜-質(zhì)譜儀中的色譜柱用一段長5米,內(nèi)徑0.25微米的去活化空的熔融石英毛細(xì)管代替,此時去活化的熔融石英毛細(xì)管是作為連接氣相色譜進(jìn)樣口和質(zhì)譜儀的傳輸線,而不起任何分離作用。熔融石英毛細(xì)管必須經(jīng)過失活處理,以避免樣品中的化合物與毛細(xì)管表面發(fā)生任何可逆或者不可逆的吸附;③氣相色譜-質(zhì)譜條件設(shè)置如下:氣相色譜條件:進(jìn)樣口溫度:250℃,脫附時間:5min,分流模式,分流比:100:1,柱溫:200℃,載氣流速:1.5mL/min。進(jìn)樣口溫度設(shè)置為250℃是因為此為DVB/CAR/PDMS的最佳脫附溫度。脫附時間設(shè)置為5min,一方面使得固相微萃取纖維上的揮發(fā)性有機物被完全脫附出來;另一方面是為了有足夠的時間使得離子阱的真空系統(tǒng)返回到平衡狀態(tài)。柱溫設(shè)置在200℃使得香精不會在傳輸線中冷凝且也不會發(fā)生分解。分流比設(shè)置為100:1使得質(zhì)譜儀不會出現(xiàn)過載情況且不會發(fā)生明顯的歧視效應(yīng)。質(zhì)譜條件:離子源:電子電離源(EI,70ev),質(zhì)量掃描范圍:30-250m/z,離子化時間:5min,離子源溫度:270℃。電子電離源為硬離子電離源,因此可以得到樣品中大量化合物的碎片離子峰從而獲得含有豐富樣品信息的質(zhì)譜指紋圖譜。香精中大部分物質(zhì)是揮發(fā)性化合物,分子量較小,因此30-250m/z的質(zhì)譜采集范圍可達(dá)到要求,共記錄221個質(zhì)譜離子峰。然后將富集了樣品的固相微萃取纖維插入到氣相色譜進(jìn)樣口中,使富集在固相微萃取纖維上的揮發(fā)性有機物全部脫附出來;有機物再經(jīng)過傳輸線到達(dá)質(zhì)譜儀從而得到香精香料的質(zhì)譜圖;對質(zhì)譜圖中的離子峰絕對強度行歸一化處理,計算出每種離子的相對強度,構(gòu)成各批次標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜;如圖1所示即為A型香精第1個批次(A1)標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜;(2)將存在于20個(80%原則)標(biāo)準(zhǔn)品中的離子視為A型香精的共有離子,結(jié)果得到在25個批次的A型香精中共有離子有99個,因此最終得到25×99矩陣(表1),其中每行代表一個樣本,每一列代表一個變量。并將不同樣本的同一變量的值進(jìn)行平均,得到99個變量的平均值,此為A型香精數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜(圖2)。表1:(3)確定A型香精的相似度閾值:按照公式1分別計算25個批次的A型香精標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜與A型香精的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜的相似度,并以其中的最小值作為該種香精香料的相似度閾值;結(jié)果如表2。Si=Σj=1mXijYjΣj=1mXij2Σj=1mYj2---(1)]]>式中,Si為第i個批次A型標(biāo)準(zhǔn)品香精和該香精的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜的相似度,Xij為第i批次A型標(biāo)準(zhǔn)品香精的質(zhì)譜指紋圖譜中第j個離子質(zhì)譜峰的相對強度,Yj為A型香精的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜中第j離子質(zhì)譜峰的相對離子強度,n=25,i=1~n,m=99,j=1~m;表2:最終以最小值0.987作為A型香精的閾值;(4)分別稱取9份各100mg的待測香精置于密封的頂空瓶中,其中1-3號待測香精為A型合格香精,4-7號待測香精為其他類型香精,8-9號待測香精為A型過期香精,分別標(biāo)記為T1~T9,重復(fù)步驟(1)中的①②③,分別獲得9份待測香精的質(zhì)譜指紋圖譜;(5)將步驟(4)所得待測香精的質(zhì)譜指紋圖譜與步驟(2)所得A型香精的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜進(jìn)行相似度計算,如果計算結(jié)果大于等于閾值,即視為合格的A型煙用香精香料,若小于閾值,則為不合格產(chǎn)品。結(jié)果見表3。表3.樣品T1T2T3T4T5T6T7T8T9相似度0.9930.9970.9950.4390.5280.5190.8800.8750.893評價結(jié)果合格合格合格不合格不合格不合格不合格不合格不合格實施例1通過頂空固相微萃取—不分離質(zhì)譜方法結(jié)合相似度分析建立起A型香精的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜及其閾值,并用A型合格香精、其他類型香精和A型過期香精驗證了用此方法監(jiān)控A型香精質(zhì)量的可能性,結(jié)果較好。實施例2重復(fù)實施例1,有以下不同點:(1)隨機抽取B型香精10個生產(chǎn)批次的標(biāo)準(zhǔn)品,分別獲得各批次標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜;其中,固相微萃取纖維為DVB/PDMS,進(jìn)樣口溫度:270℃,富集時間5min;圖3為B型香精第1個批次(B1)標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜指紋圖譜;(2)將存在8個(80%原則)樣品中的離子視為B型香精的共有離子,結(jié)果得到在10個不同批次的B型香精中共有離子有155個,因此最終得到10×155矩陣(表4),其中每行代表一個樣本,每一列代表一個變量。并將不同樣本的同一變量的值進(jìn)行平均,得到155個變量的平均值,此為B型香精數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜(圖4);表4:(3)確定B型香精的相似度閾值,結(jié)果如表5。表5.最終以最小值0.951作為B型香精的閾值;(4)分別稱取5份各100mg的待測香精置于密封的頂空瓶中,其中1-2號待測香精為B型合格香精,3-4號待測香精為其他類型香精,5號待測香精為B型過期香精,分別標(biāo)記為F1~F5,重復(fù)步驟(1)中的①②③,分別獲得5份待測香精的質(zhì)譜指紋圖譜;(5)將步驟(4)所得待測香精的質(zhì)譜指紋圖譜與步驟(2)所得B型香精的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋圖譜進(jìn)行相似度計算,如果計算結(jié)果大于等于閾值,即視為合格的B型煙用香精香料,若小于閾值,則為不合格產(chǎn)品。結(jié)果見表6。表6.樣品F1F2F3F4F5相似度0.9740.9630.3200.5430.872評價結(jié)果合格合格不合格不合格不合格實施例2通過頂空固相微萃取—不分離質(zhì)譜方法結(jié)合相似度分析建立起B(yǎng)型香精的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜及其閾值,并用B型合格香精、其他類型香精和B型過期香精驗證了用此方法監(jiān)控B型香精質(zhì)量的可能性,結(jié)果較好。通過以上實驗可知:頂空固相微萃取—不分離質(zhì)譜方法可快速建立香精的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜,從而全面、直觀地表征香精香料中的揮發(fā)性成分,并結(jié)合多元分析方法-相似度分析,從而準(zhǔn)確客觀地反映出香精香料的內(nèi)在質(zhì)量,進(jìn)而對其質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)前第1頁1 2 3