一種紅外輔助水合反應(yīng)在線頂空?氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定煙草水提物的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種紅外輔助水合反應(yīng)在線頂空?氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定煙草水提物的方法，包括如下步驟：(1)將裝有煙草水提物的試管置于頂空樣品瓶中后密封瓶口，頂空樣品瓶?jī)?nèi)底部置于干燥劑；(2)紅外燈加熱頂空樣品瓶至煙草水提物中水蒸氣完全被干燥劑吸收，然后進(jìn)行頂空?氣相色譜質(zhì)譜測(cè)定，按峰面積歸一化法進(jìn)行計(jì)算，求出各組分的相對(duì)百分含量。本發(fā)明建立的檢測(cè)方法，操作簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確，靈敏，具有推廣應(yīng)用價(jià)值，可以有效用于香精香料等含有水分的致香樣品的分析，特別適用于含有水分的固體樣品以及其中含有能與干燥劑反應(yīng)的組分的液體樣品或固體樣品的頂空進(jìn)樣。
【專利說(shuō)明】
一種紅外輔助水合反應(yīng)在線頂空-氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定煙草 水提物的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)分析領(lǐng)域，涉及了一種煙草水提物的分析方法，具體涉及了一種 紅外輔助水合反應(yīng)在線測(cè)定煙草水提物的頂空一氣相色譜質(zhì)譜法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煙草的香味是多種具有特定香味特征的香氣成分共同作用的結(jié)果，不同煙草類型 的品種或類型相同的品種在不同的生態(tài)環(huán)境和栽培條件下，其香氣成分的組成、含量和比 例不盡相同，因此表現(xiàn)不同的香氣類型。通過(guò)定性定量分析，可以了解它們對(duì)卷煙產(chǎn)品風(fēng)格 的影響，又可為卷煙配方設(shè)計(jì)人員和調(diào)香技術(shù)人員提供技術(shù)依據(jù)和參考信息。
[0003] 傳統(tǒng)的煙草香味成分提取方法有超聲提取法、水蒸氣蒸餾提取法、索氏提取法等， 但這些方法均存在提取時(shí)間長(zhǎng)，提取效率低，操作步驟繁雜，暴露機(jī)會(huì)較多，易造成揮發(fā)性 成分的損失，樣品信息的失真等缺點(diǎn)。近年來(lái)，固相萃取及固相微萃取技術(shù)雖然已用于煙草 中揮發(fā)性成分的含量測(cè)定，但其萃取裝置的萃取頭涂層種類少，價(jià)格昂貴，且使用壽命短， 多次使用還存在交叉污染的問(wèn)題。因此需建立快速、準(zhǔn)確和靈敏性高的樣品前處理方法用 于分析檢測(cè)煙草中的揮發(fā)性成分。
[0004]近年來(lái)頂空技術(shù)憑借其裝置簡(jiǎn)單，成本低，氣體進(jìn)樣，對(duì)色譜系統(tǒng)污染少，且分析 速度快，靈敏度高等特點(diǎn)越來(lái)越多地應(yīng)用于煙草中香味成分的分析檢測(cè)。另外，由于煙草化 學(xué)成分比較復(fù)雜，利用頂空技術(shù)分析檢測(cè)煙草中的揮發(fā)性成分，使揮發(fā)性成分得到分離、純 化與富集，既可以減少干擾成分，又避免了對(duì)后續(xù)色譜檢測(cè)系統(tǒng)的污染，是簡(jiǎn)便、快速、靈敏 度尚的樣品如處理新技術(shù)。
[0005] 目前測(cè)定煙草頂空成份的方法主要有靜態(tài)頂空和動(dòng)態(tài)頂空法氣相色譜質(zhì)譜法等。 靜態(tài)頂空氣相色譜質(zhì)譜法是在已達(dá)到平衡的密閉容器中液體或固體分析物的頂部空間取 氣態(tài)樣品，并與氣相色譜質(zhì)譜結(jié)合對(duì)氣態(tài)樣品進(jìn)行分析的一種比較特殊的分析技術(shù)。頂空 氣態(tài)取樣的主要優(yōu)點(diǎn)是避免了直接的液體或固體取樣時(shí)使復(fù)雜的樣品基體成分一起被帶 入分析儀器系統(tǒng)的可能性，從而消除了由基體成分的帶入而對(duì)樣品中可揮發(fā)性成分的分析 所造成的影響和干擾。但是在目前的頂空進(jìn)樣裝置中，由于樣品中經(jīng)常會(huì)有些水分，隨著加 熱、加壓，樣品中的水分也進(jìn)入氣相色譜中。由于水對(duì)氣相色譜柱的損傷較大，且影響色譜 峰，因此如何除掉樣品中的水分是頂空分析的關(guān)鍵所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，為煙草水提取物揮發(fā)性成分的頂空在線分析檢測(cè)提供 一種簡(jiǎn)單、快速、高靈敏度的分析方法。
[0007] -種紅外輔助水合反應(yīng)在線頂空-氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定煙草水提物的方法，包括 如下步驟：
[0008] (1)將裝有煙草水提物的試管置于頂空樣品瓶中后密封瓶口，頂空樣品瓶?jī)?nèi)底部 置于干燥劑；
[0009] (2)紅外燈加熱頂空樣品瓶至煙草水提物中水蒸氣完全被吸收，然后進(jìn)行頂空-氣 相色譜質(zhì)譜測(cè)定，按峰面積歸一化法進(jìn)行計(jì)算，求出各組分的相對(duì)百分含量。
[0010] 紅外輻射是介于可見(jiàn)光與微波之間的電磁波，其波長(zhǎng)范圍在約〇 · 76μπι到ΙΟΟΟμπι之 間，頻率從4 X 1014Ηζ到3 X 10ηΗζ。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)安全環(huán)保，與微波相比，紅外輻射對(duì) 人體的危害極小，無(wú)需考慮泄露的問(wèn)題。2)節(jié)能高效，紅外輻射熱量是以電磁波形式傳遞 的，因此紅外加熱時(shí)，不需要任何媒介，熱損失小，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生任何廢棄物污染周圍環(huán) 境。3)加熱速度快，紅外輻射的能量與輻射溫度4次方成正比。它能提供比對(duì)流加熱高幾十 倍的熱流密度。由于紅外輻射具有高的熱滲透力和安全性，是一種理想的熱源，已被廣泛應(yīng) 用在天然產(chǎn)物的提取以及農(nóng)副產(chǎn)品加工等領(lǐng)域。本發(fā)明主要采用紅外輔助加熱使煙草水提 物中的水分快速蒸發(fā)，與干燥劑(無(wú)水硫酸鈉、無(wú)水硫酸鎂、無(wú)水氯化鈣等)發(fā)生水合反應(yīng)生 成水合物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)除水的目的。本發(fā)明方法避免了傳統(tǒng)水提物進(jìn)行頂空分析時(shí)需進(jìn)行萃 取、脫水、過(guò)濾等一系列繁瑣的處理流程，同時(shí)避免了干燥劑與樣品直接接觸。
[0011]優(yōu)選地，所述紅外燈置于頂空樣品瓶的底部。
[0012] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述紅外燈距離頂空樣品瓶底部1~3cm。
[0013] 更有選，所述紅外燈距離頂空樣品瓶底部2cm。
[0014] 優(yōu)選地，所述紅外燈的功率為250~300W，紅外燈照射時(shí)間為10~60min。
[0015] 最優(yōu)選地，本發(fā)明考察了紅外燈距離(2、4、6、8、10cm)、紅外燈功率(100、150、175、 250、2751)、加熱時(shí)間（1〇111丨11、2〇111丨11、3〇111丨11、4〇111丨11、5〇111丨11、6〇111丨11)這幾個(gè)關(guān)鍵影響因素，觀 察頂空樣品瓶中揮發(fā)出的水蒸氣，以水蒸氣與無(wú)水硫酸鎂完全進(jìn)行水合反應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)，最終 優(yōu)選的條件為距離頂空瓶底部2cm，在275W的紅外燈加熱60min。
[0016] 本發(fā)明采用紅外加熱方式，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0017] (1)相同的樣品量采用傳統(tǒng)加熱需90min(即放置在柱溫箱里），頂空樣品瓶中揮發(fā) 出的水蒸氣與無(wú)水硫酸鎂完全進(jìn)行水合反應(yīng);而采用紅外加熱方式，僅需60min，大大地縮 短了除水時(shí)間。這是因?yàn)樗奈展庾V均在2.5μ-25μπι之間處于紅外輻射的范圍內(nèi)，當(dāng)紅外 輻射的波長(zhǎng)與被加熱物的吸收波長(zhǎng)一致時(shí)，該物質(zhì)就易于吸收紅外線，分子運(yùn)動(dòng)加劇。
[0018] (2)除此之外，采用傳統(tǒng)加熱后進(jìn)行頂空-氣相色譜-質(zhì)譜分析，其總離子流圖如圖 3(A)所示，總峰面積為2.32Χ108,而紅外加熱其總峰面積為8.05Χ108,強(qiáng)度大大加強(qiáng)，紅外 輻射可到達(dá)樣品內(nèi)部，使基質(zhì)內(nèi)部溫度迅速上升，加速被萃取成分向周圍的擴(kuò)散，從而縮短 提取時(shí)間，提尚提取效率。
[0019] (3)傳統(tǒng)加熱共定性出19種化合物(見(jiàn)表1)，主要包括1種醇類化合物，4種醛類化 合物，2種酸類化合物，2種酮類化合物，1種烴類化合物，8種雜環(huán)類化合物，1種酯類化合物。 從百分含量來(lái)看，雜環(huán)類化合物含量最高占72.65 %，醛類化合物次之占18.78 %，醇類化合 物、酮類化合物、酯類化合物、烯烴類化合物和酸類化合物分別占6.54 %、1.32 %、0.36 %、 0.23%、0.11%〇
[0020] 紅外輔助水合反應(yīng)在線頂空-氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定煙草水提物的總離子流如圖3 (Β)所示，共定性出30種揮發(fā)性組分(見(jiàn)表2)，主要包括2種醇類化合物，6種醛類化合物，3種 酸類化合物，3種酮類化合物，1種烴類化合物，13種雜環(huán)類化合物，2種酯類化合物。從百分 含量來(lái)看，雜環(huán)類化合物含量最高占60.17 %，酸類化合物次之占19.89 %，醛類化合物、醇 類化合物、酮類化合物、酯類化合物和烯烴類化合物分別占12.91 %、4.42%、1.59%、 0.76 %、0.25 %，酚類化合物占0.80 %。從單個(gè)化合物來(lái)看，主要有煙堿（50.06 % )、乙酸 (17.7%)、5_甲基糠醛(4.07%)、植醇(2.25%)等一些重要致香成分。
[0021 ]表1煙末水提物傳統(tǒng)加熱定性定量表
[0023]優(yōu)選地，頂空分析條件為：
[0024] 平衡溫度為160°C，平衡時(shí)間設(shè)置為30min，傳輸線溫度為160°C，提取時(shí)間為 0.2min，進(jìn)樣時(shí)間為0.5min，GC循環(huán)時(shí)間120min。
[0025] 優(yōu)選地，色譜條件為：毛細(xì)管色譜柱DB-324，260°C (60m X 320μπι X 1.8μπι);進(jìn)樣口 溫度:250 °C ;程序升溫:初始溫度設(shè)為40 °C，保持lOmin，以2 °C /min升至150 °C，保持Omin，然 后再以3"€/111；[11升至260<€，保持10111；[11 ;載氣：氦氣（純度99.999%);載氣流速：111117111；[11 ;進(jìn) 樣方式:分流進(jìn)樣，分流比5:1，進(jìn)樣體積lyL。
[0026]質(zhì)譜條件為：離子源：電子轟擊離子源(EI源）；電子能量：70eV;傳輸線溫度：260 °C ;離子源溫度:230°C ;檢測(cè)模式:全離子掃描監(jiān)測(cè)，質(zhì)量掃描范圍為50~450amu，掃描速度 是3scans/s〇
[0027] 與現(xiàn)有分析方法相比，本發(fā)明建立的在線測(cè)定煙草水提物的頂空-氣相色譜質(zhì)譜 法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0028] (1)本發(fā)明采用紅外輻射作為水合反應(yīng)的熱源，具有加熱速度快，加熱均勻，節(jié)能 高效，安全無(wú)害的特點(diǎn)，是一種理想的熱源。
[0029] (2)本發(fā)明適用于含有水分的樣品的頂空進(jìn)樣，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，避免了繁 瑣的預(yù)處理過(guò)程，能夠快速對(duì)含有水分的樣品進(jìn)行在線分析檢測(cè)。
[0030] (3)本發(fā)明建立的檢測(cè)方法，不僅提高了樣品分析的靈敏度，而且使最終進(jìn)入色譜 柱的樣品不含有水分，避免了色譜柱因受水分的影響而減少使用壽命。
[0031] (4)本發(fā)明建立的檢測(cè)方法，操作簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確，靈敏，具有推廣應(yīng)用價(jià)值，可以有效 用于香精香料等含有水分的致香樣品的分析，特別適用于含有水分的固體樣品以及其中含 有能與干燥劑反應(yīng)的組分的液體樣品或固體樣品的頂空進(jìn)樣。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本發(fā)明方法原理示意圖。
[0033] 圖2為本發(fā)明加熱方法的煙末水提取總離子流圖。
[0034] 圖3為傳統(tǒng)加熱方法與本發(fā)明加熱方法的煙末水提取總離子流圖對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]通過(guò)下述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的 限定。
[0036] 實(shí)施例1 [0037] 1.儀器與試劑
[0038]儀器:AL 204電子分析天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；頂空自動(dòng)進(jìn)樣裝 置(Agilent Technologies 7697A,USA);氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent Technologies 7890A-5975C,USA);頂空瓶（20ml，Agilent Technologies);密封帽（聚四氟乙稀，Agilent 1^(*11〇1呢^8，1^4);紅外燈(海寧市奇異照明電器有限公司，浙江，中國(guó)）；煙末水提物樣品 (利群薄片廠提供）；無(wú)水硫酸鎂(分析純，上海試四赫維化工有限公司）。
[0039] 2.紅外輔助水合反應(yīng)在線測(cè)定煙草水提物的頂空-氣相色譜質(zhì)譜法
[0040] 具體步驟如下：
[0041] I:樣品準(zhǔn)備:準(zhǔn)確稱取3g無(wú)水硫酸鎂樣品，放置于20ml頂空樣品瓶瓶底，準(zhǔn)確移取 ?οομL煙末水提物于2ml試管中，然后用鑷子將試管放于頂空樣品瓶中，用含有聚四氟乙烯/ 有機(jī)硅隔墊的鋁帽進(jìn)行密封。
[0042] Π :紅外輔助水合反應(yīng):將紅外燈設(shè)置距離頂空瓶底部2cm，在275W的紅外燈照射 一定時(shí)間（1〇111；[11，20111；[11，30111；[11，40111；[11，50111；[11，60111；[11)，觀察圖1中頂空樣品中的水蒸氣情 況，發(fā)現(xiàn)60min時(shí)頂空樣品瓶中揮發(fā)出的水蒸氣與無(wú)水硫酸鎂完全進(jìn)行水合反應(yīng)即水蒸氣 完全被吸收。
[0043] m:頂空分析條件:頂空設(shè)備平衡溫度為160°C，平衡時(shí)間設(shè)置為30min，傳輸線溫 度為160°C，提取時(shí)間為0.2min，進(jìn)樣時(shí)間為0.5min，GC循環(huán)時(shí)間120min。
[0044] 3.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析條件
[0045] 色譜條件：毛細(xì)管色譜柱DB-324，260 °C (60m X 320μπι X 1.8μπι);進(jìn)樣 口溫度：250 °C ;程序升溫:初始溫度設(shè)為40°C，保持1 Omin，以2°C/min升至150 °C，保持Omin，然后再以3 <€/111；[11升至260<€，保持10111；[11 ;載氣:氦氣(純度99.999%);載氣流速：111117111；[11 ;進(jìn)樣方式： 分流進(jìn)樣，分流比5:1，進(jìn)樣體積lyL。
[0046]質(zhì)譜條件:離子源：電子轟擊離子源(El源）；電子能量:70eV;傳輸線溫度:260°C; 離子源溫度:230 °C ;檢測(cè)模式:全離子掃描監(jiān)測(cè)，質(zhì)量掃描范圍為50~450amu，掃描速度是 3scans/s〇
[0047] 4.揮發(fā)性成分的定性及定量分析
[0048]定性分析通過(guò)自動(dòng)質(zhì)譜解卷積定性系統(tǒng)，解卷積參數(shù)峰寬設(shè)為20,分辨率、靈敏度 及色譜峰形的要求均設(shè)為中等，匹配因子最小值設(shè)置為80,譜圖檢索選擇NIST11，同時(shí)結(jié)合 文獻(xiàn)輔助定性。定量分析通過(guò)化學(xué)工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，按峰面積歸一化法進(jìn)行計(jì)算，求出 各組分的相對(duì)百分含量。
[0049] 5.煙草水提取揮發(fā)性成分的定性定量結(jié)果
[0050] 紅外輔助水合反應(yīng)在線頂空-氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定煙草水提物的總離子流如圖2 所示，共定性出30種揮發(fā)性組分(見(jiàn)表2)，主要包括2種醇類化合物，6種醛類化合物，3種酸 類化合物，3種酮類化合物，1種烴類化合物，13種雜環(huán)類化合物，2種酯類化合物。從百分含 量來(lái)看，雜環(huán)類化合物含量最高占60.17 %，酸類化合物次之占19.89 %，醛類化合物、醇類 化合物、酮類化合物、酯類化合物和烯烴類化合物分別占12.91 %、4.42 %、1.59 %、0.76 %、 0.25 %，酚類化合物占0.80 %。從單個(gè)化合物來(lái)看，主要有煙堿(50.06 % )、乙酸（17.7 % )、 5-甲基糠醛(4.07 % )、植醇(2.25 % )等一些重要致香成分。
[0051 ]表2煙末水提物定性定量表 [0052]

[0054] 6.方法重新性考察
[0055] 為了考察該方法的精密度，在上述條件下對(duì)煙末水提物中的揮發(fā)性化合物進(jìn)行三 次重復(fù)分析測(cè)定。三種主要化合物煙堿、乙酸、植醇的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為3.39%， 4.65%和5.77%，三種化合物的RSD值均小于10%，表明該方法具有良好的精密度。
[0056] 綜上，紅外輔助水合反應(yīng)在線測(cè)定煙草水提物的頂空-氣相色譜質(zhì)譜法采用節(jié)能 高效、安全無(wú)害的紅外輻射作為水合反應(yīng)的熱源，避免了傳統(tǒng)水提物進(jìn)行萃取、脫水干燥、 過(guò)濾等一系列繁瑣的處理流程，同時(shí)避免了干燥劑與樣品直接接觸，是一種簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn) 確、高靈敏度的分析方法，具有推廣應(yīng)用價(jià)值，可以有效用于香精香料等含有水分的致香樣 品的頂空分析。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種紅外輔助水合反應(yīng)在線頂空-氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定煙草水提物的方法，其特征 在于，包括如下步驟： (1) 將裝有煙草水提物的試管置于頂空樣品瓶中后密封瓶口，頂空樣品瓶?jī)?nèi)底部置于 干燥劑； (2) 紅外燈加熱頂空樣品瓶至煙草水提物中水蒸氣完全被干燥劑吸收，然后進(jìn)行頂空-氣相色譜質(zhì)譜測(cè)定，按峰面積歸一化法進(jìn)行計(jì)算，求出各組分的相對(duì)百分含量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述紅外燈置于頂空樣品瓶的底部。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述紅外燈距離頂空樣品瓶底部1~3cm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述紅外燈的功率為250~300W，紅外燈照射 時(shí)間為10~60min。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，頂空分析條件為： 平衡溫度為160°C，平衡時(shí)間為30min，傳輸線溫度為160°C，提取時(shí)間為0.2min，進(jìn)樣時(shí) 間為0.5min，GC循環(huán)時(shí)間為120min。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于， 色譜條件為：毛細(xì)管色譜柱DB-324，260°C ;進(jìn)樣口溫度：250°C ;程序升溫:初始溫度設(shè) 為40°C，保持lOmin，以2°C/min升至150°C，保持Omin，然后再以3°C/min升至260°C，保持 lOmin;載氣:氦氣;載氣流速:lmL/min;進(jìn)樣方式:分流進(jìn)樣，分流比5:1，進(jìn)樣體積lyL; 質(zhì)譜條件為：離子源：電子轟擊離子源；電子能量:70eV;傳輸線溫度：260°C ;離子源溫 度:230°C ;檢測(cè)模式:全離子掃描監(jiān)測(cè)，質(zhì)量掃描范圍為50~450amu，掃描速度為3scanS/S。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述干燥劑為無(wú)水硫酸鈉、無(wú)水硫酸鎂或無(wú) 水氯化鈣。
【文檔編號(hào)】G01N30/06GK106093267SQ201610726417
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月24日
【發(fā)明人】楊艷芹, 周國(guó)俊, 儲(chǔ)國(guó)海, 袁凱龍, 夏倩, 蔣健, 史春云
【申請(qǐng)人】浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司