一种烟草、主流烟气或加热不燃烧卷烟中多环芳烃的测定方法技术

本发明专利技术涉及一种烟草、主流烟气或加热不燃烧卷烟中多环芳烃的测定方法。该方法包括标准系列溶液的配制、样品提取液的制备与净化，经气相色谱‑串联质谱仪或气相色谱‑质谱仪检测等步骤，具有对目标分析物高灵敏、高选择性、快速高效、适用范围广等优点。

A method for determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in tobacco, mainstream smoke or heated non burning cigarettes

The invention relates to a method for determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in tobacco, mainstream smoke or heated non burning cigarettes. The method includes the preparation of standard series solution, preparation and purification of sample extraction liquid, gas chromatography tandem mass spectrometer or gas chromatograph mass spectrometer. It has the advantages of high sensitivity, high selectivity, high efficiency and wide range of application for target analyte.

【技术实现步骤摘要】
一种烟草、主流烟气或加热不燃烧卷烟中多环芳烃的测定方法
本专利技术属于烟草化学检验
，具体涉及一种烟草、主流烟气或加热不燃烧卷烟中多环芳烃的测定方法。
技术介绍
多环芳烃化合物是指分子中含有两个或两个以上苯环且环与环之间最少共有两个碳原子的烃类化合物。多环芳烃类化合物广泛存在于土壤、大气、植物体、食品、污水和汽车尾气等多种基质中，其中一些有致癌作用，如苯并(a)芘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽等。在烟草、主流烟气、加热不燃烧卷烟中也有不同含量的多环芳烃类化合物。因此，监测多环芳烃的含量，具有重要意义。由于烟草、主流烟气、加热不燃烧卷烟基质的复杂性(共含有超过8000种化合物)，再加上多环芳烃化合物在上述样品中的含量很低，且不同化合物的含量分布范围可能较宽，因此文献报道的其它样品(土壤、大气、食品和环境水样)的测试方法并不能完全适用于上述样品的分析。目前有文献报道了卷烟烟气中多环芳烃的检测方法(CN103323543A、CN106248835A、CN103439443A和CN104865327A)，但是这些方法没有涉及对样品选择性净化的步骤，会在一定程度上增加仪器维护频率和成本。同时也有专利技术(CN106645444A)公开了一种检测无烟气烟草制品中多环芳烃类物质含量的方法，该方法利用萃取剂对样品进行萃取后，采用气相色谱-串联质谱对过滤后的萃取液进行检测，同样没有涉及对样品溶液的净化。因此，我们前期开发了一种在线固相萃取高效液相色谱测定无烟气烟草制品中多环芳烃的方法(CN105136931A)，但是该方法的净化原理是基于疏水作用，选择性不强，且检测多环芳烃的数目为13种，荧光检测器可能会造成一定的假阳性。另外，由于加热不燃烧卷烟是一种新型的消费形式，且其中多环芳烃类化合物的含量相对较低，因此目前鲜有关于加热不燃烧卷烟中多环芳烃检测的报道。美国食品药品监督管理局在2012年提出了烟草制品和烟气中有害和潜在有害成分清单(文件编号FDA–2012–N–0143)，清单中一共包含了93种物质，其中涉及多环芳烃类化合物16种。目前，关于烟草及烟草制品中这16种化合物测定的方法鲜有报道，而涉及欧盟清单中的多环芳烃化合物的测定方法则更少。除此以外，烟草、卷烟主流烟气和加热不燃烧卷烟样品均具有各自不同的特点，如基质复杂程度、样品捕集方法、目标物含量差异等。目前，虽然有文献报道了许多针对动植物油中的苯并[a]芘的检测方法，但是这些方法不满足、不适用或无法直接简单适用于烟草、卷烟烟气和加热不燃烧卷烟中多环芳烃的测定，主要有以下几点原因：(1)烟草、卷烟烟气和加热不燃烧卷烟中包含的化学成分大于8000种，且部分多环芳烃化合物(例如苯并[a]芘)在其中的含量为纳克级别，存在大量的焦油等干扰物质，而玉米油样品基质相对简单，且经过高温加热或不当工序后其苯并[a]芘的含量会急剧升高，可以达到几百纳克甚至微克级别。因此，比如同样是苯并[a]芘的测定，其存在于烟草、卷烟烟气和加热不燃烧卷烟中时难度甚至会千倍难于存在于动植物油中时的难度。(2)现有文献报告的方法中目标分析物过于单一，大多只检测苯并[a]芘一种，而只检测一种目标物质和同时检测十几种目标物质是不同量级上的设计，在实际复杂的样品分析中，目标分析物与吸附剂之间的作用力强弱不同，再加上复杂的基质干扰，势必会导致竞争吸附作用，因此应当综合考虑所有目标分析物的情况，确定最佳的样品前处理条件。同样地，因为烟草领域的特殊性及化学成分的复杂性，其它领域的检测方法并不能满足或适应烟草行业的检测。基于此，开发一种选择性净化效率高、适用范围广的烟草、卷烟烟气和加热不燃烧卷烟中多环芳烃化合物的测定方法，显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种烟草、主流烟气或加热不燃烧卷烟中多环芳烃的测定方法。值得说明的是，本专利技术的目标分析物为18种：美国食品药品监督管理局提出的烟草制品和烟气中有害和潜在有害成分清单中的15种(除去萘，因为其挥发性较强，因此本专利技术不对其进行测定)和欧盟清单中的3种(苯并[c]芴、苯并[j]荧蒽和苯并[g,h,i]芘)。本专利技术所述的方法具有对目标分析物高灵敏、高选择、快速高效、适用范围广等优点。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的。一方面，本专利技术提供一种烟草、主流烟气或加热不燃烧卷烟中多环芳烃的测定方法，所述方法包括以下步骤：(1)标准系列溶液的配制：以甲苯/异辛烷为溶剂，以多环芳烃标准品和同位素内标标准品为溶质，配制不同浓度的标准系列溶液；其中，所述多环芳烃为苯并[c]芴(B[c]F)、苯并[c]菲(B[c]PA)、苯并[a]蒽(B[a]A)、环戊二烯[c,d]芘(CP[cd]P)、屈(CHR)、5-甲基屈(5MC)、苯并[b]荧蒽(B[b]F)、苯并[k]荧蒽(B[k]F)、苯并[j]荧蒽(B[j]F)、苯并[j]醋蒽(B[j]A)、苯并[a]芘(B[a]P)、二苯并[a,h]蒽(DB[ah]A)、茚并[1,2,3-c,d]芘(I[cd]P)、苯并[g,h,i]芘(B[ghi]P)、二苯并[a,l]芘(DB[al]P)、二苯并[a,e]芘(DB[ae]P)、二苯并[a,i]芘(DB[ai]P)和二苯并[a,h]芘(DB[ah]P)；其中，所述同位素内标为苯并[a]蒽-d12(B[a]A-d12)、屈-d12(CHR-d12)、苯并[b]荧蒽-d12(B[b]F-d12)、苯并[k]荧蒽-d12(B[k]F-d12)、苯并[a]芘-d12(B[a]P-d12)、二苯并[a,h]蒽-d14(DB[ah]A-d14)、茚并[1,2,3-c,d]芘-d12(I[cd]P-d12)、苯并[g,h,i]芘-d12(B[ghi]P-d12)和二苯并[a,i]芘-d14(DB[ai]P-d14)；其中，所述B[c]F、B[c]PA、B[a]A和CP[cd]P使用的同位素内标为B[a]A-d12；所述CHR和5MC使用的同位素内标为CHR-d12；所述B[b]F使用的同位素内标为B[b]F-d12；所述B[k]F、B[j]F和B[j]A使用的同位素内标为B[k]F-d12；所述B[a]P使用的同位素内标为B[a]P-d12；所述I[cd]P使用的同位素内标为I[cd]P-d12；所述DB[ah]A使用的同位素内标为DB[ah]A-d14；所述B[ghi]P使用的同位素内标为B[ghi]P-d12；所述DB[al]P、DB[ae]P、DB[ai]P和DB[ah]P素内标为DB[ai]P-d14；其中，所述标准系列溶液中多环芳烃的浓度梯度均为0.2、0.5、2.0、10.0、50、125.0和250.0ng/mL；所述每一浓度水平中CHR-d12、B[b]F-d12、B[k]F-d12、B[a]P-d12、DB[ah]A-d14、I[cd]P-d12或B[ghi]P-d12的浓度分别为50ng/mL，DB[ai]P-d14的浓度为150ng/mL；(2)样品提取液的制备：将烟草、捕集有卷烟主流烟气总粒相物的滤片或捕集有加热不燃烧卷烟气溶胶捕集物的滤片置于具塞离心管中，加入步骤(1)所述的同位素内标标准品的混合溶液和第一提取液，提取、离心、取上清液即为样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟草、主流烟气或加热不燃烧卷烟中多环芳烃的测定方法，所述方法包括以下步骤：(1)标准系列溶液的配制：以甲苯/异辛烷为溶剂，以多环芳烃标准品和同位素内标标准品为溶质，配制不同浓度的标准系列溶液；其中，所述多环芳烃为苯并[c]芴(B[c]F)、苯并[c]菲(B[c]PA)、苯并[a]蒽(B[a]A)、环戊二烯[c,d]芘(CP[cd]P)、屈(CHR)、5‑甲基屈(5MC)、苯并[b]荧蒽(B[b]F)、苯并[k]荧蒽(B[k]F)、苯并[j]荧蒽(B[j]F)、苯并[j]醋蒽(B[j]A)、苯并[a]芘(B[a]P)、二苯并[a,h]蒽(DB[ah]A)、茚并[1,2,3‑c,d]芘(I[cd]P)、苯并[g,h,i]芘(B[ghi]P)、二苯并[a,l]芘(DB[al]P)、二苯并[a,e]芘(DB[ae]P)、二苯并[a,i]芘(DB[ai]P)和二苯并[a,h]芘(DB[ah]P)；其中，所述同位素内标为苯并[a]蒽‑d12(B[a]A‑d12)、屈‑d12(CHR‑d12)、苯并[b]荧蒽‑d12(B[b]F‑d12)、苯并[k]荧蒽‑d12(B[k]F‑d12)、苯并[a]芘‑d12(B[a]P‑d12)、二苯并[a,h]蒽‑d14(DB[ah]A‑d14)、茚并[1,2,3‑c,d]芘‑d12(I[cd]P‑d12)、苯并[g,h,i]芘‑d12(B[ghi]P‑d12)和二苯并[a,i]芘‑d14(DB[ai]P‑d14)；其中，所述B[c]F、B[c]PA、B[a]A和CP[cd]P使用的同位素内标为B[a]A‑d12；所述CHR和5MC使用的同位素内标为CHR‑d12；所述B[b]F使用的同位素内标为B[b]F‑d12；所述B[k]F、B[j]F和B[j]A使用的同位素内标为B[k]F‑d12；所述B[a]P使用的同位素内标为B[a]P‑d12；所述I[cd]P使用的同位素内标为I[cd]P‑d12；所述DB[ah]A使用的同位素内标为DB[ah]A‑d14；所述B[ghi]P使用的同位素内标为B[ghi]P‑d12；所述DB[al]P、DB[ae]P、DB[ai]P和DB[ah]P素内标为DB[ai]P‑d14；其中，所述标准系列溶液中多环芳烃的浓度梯度为0.2、0.5、2.0、10.0、50、125.0和250.0ng/mL；所述每一浓度水平中CHR‑d12、B[b]F‑d12、B[k]F‑d12、B[a]P‑d12、DB[ah]A‑d14、I[cd]P‑d12或B[ghi]P‑d12的浓度分别为50ng/mL，DB[ai]P‑d14的浓度为150ng/mL；(2)样品提取液的制备：将烟草、捕集有卷烟主流烟气总粒相物的滤片或捕集有加热不燃烧卷烟气溶胶捕集物的滤片置于具塞离心管中，加入步骤(1)所述的同位素内标标准品的混合溶液和第一提取液，提取、离心、取上清液即为样品提取液，备用；其中，所述的卷烟主流烟气总粒相物按照GB/T 19609‑2004、ISO 4387：2000规定的捕集方法获得；其中，所述的加热不燃烧卷烟气溶胶捕集物的捕集方法包括：将加热不燃烧烟弹的一端插入烟草加热棒中，并将烟弹滤嘴端插入含有剑桥滤片的捕集器上；打开烟草加热棒开关对烟弹进行加热，在加热过程中进行抽吸，同时捕集其气溶胶；(3)样品溶液的制备：将苯并[a]芘专用固相萃取柱填料依次用第一活化溶剂和第二活化溶剂活化，然后将步骤(2)中得到的样品提取液加入苯并[a]芘专用固相萃取柱中，在自然重力作用下流经固相萃取柱；等样品提取液完全流出后，使用第一清洗溶剂清洗填料，并吸出或挤出其中的清洗液；再用第一解吸溶剂解吸，解吸液于35℃下用缓慢氮气流浓缩，转移至内置衬管的色谱瓶中，待测；(4)将步骤(1)得到的标准系列溶液和步骤(3)得到的样品溶液在相同条件下进行气相色谱‑串联质谱或气相色谱‑质谱分析：(5)多环芳烃的定量：由多环芳烃的峰面积和内标峰面积之比进行定量。...

【技术特征摘要】
1.一种烟草、主流烟气或加热不燃烧卷烟中多环芳烃的测定方法，所述方法包括以下步骤：(1)标准系列溶液的配制：以甲苯/异辛烷为溶剂，以多环芳烃标准品和同位素内标标准品为溶质，配制不同浓度的标准系列溶液；其中，所述多环芳烃为苯并[c]芴(B[c]F)、苯并[c]菲(B[c]PA)、苯并[a]蒽(B[a]A)、环戊二烯[c,d]芘(CP[cd]P)、屈(CHR)、5-甲基屈(5MC)、苯并[b]荧蒽(B[b]F)、苯并[k]荧蒽(B[k]F)、苯并[j]荧蒽(B[j]F)、苯并[j]醋蒽(B[j]A)、苯并[a]芘(B[a]P)、二苯并[a,h]蒽(DB[ah]A)、茚并[1,2,3-c,d]芘(I[cd]P)、苯并[g,h,i]芘(B[ghi]P)、二苯并[a,l]芘(DB[al]P)、二苯并[a,e]芘(DB[ae]P)、二苯并[a,i]芘(DB[ai]P)和二苯并[a,h]芘(DB[ah]P)；其中，所述同位素内标为苯并[a]蒽-d12(B[a]A-d12)、屈-d12(CHR-d12)、苯并[b]荧蒽-d12(B[b]F-d12)、苯并[k]荧蒽-d12(B[k]F-d12)、苯并[a]芘-d12(B[a]P-d12)、二苯并[a,h]蒽-d14(DB[ah]A-d14)、茚并[1,2,3-c,d]芘-d12(I[cd]P-d12)、苯并[g,h,i]芘-d12(B[ghi]P-d12)和二苯并[a,i]芘-d14(DB[ai]P-d14)；其中，所述B[c]F、B[c]PA、B[a]A和CP[cd]P使用的同位素内标为B[a]A-d12；所述CHR和5MC使用的同位素内标为CHR-d12；所述B[b]F使用的同位素内标为B[b]F-d12；所述B[k]F、B[j]F和B[j]A使用的同位素内标为B[k]F-d12；所述B[a]P使用的同位素内标为B[a]P-d12；所述I[cd]P使用的同位素内标为I[cd]P-d12；所述DB[ah]A使用的同位素内标为DB[ah]A-d14；所述B[ghi]P使用的同位素内标为B[ghi]P-d12；所述DB[al]P、DB[ae]P、DB[ai]P和DB[ah]P素内标为DB[ai]P-d14；其中，所述标准系列溶液中多环芳烃的浓度梯度为0.2、0.5、2.0、10.0、50、125.0和250.0ng/mL；所述每一浓度水平中CHR-d12、B[b]F-d12、B[k]F-d12、B[a]P-d12、DB[ah]A-d14、I[cd]P-d12或B[ghi]P-d12的浓度分别为50ng/mL，DB[ai]P-d14的浓度为150ng/mL；(2)样品提取液的制备：将烟草、捕集有卷烟主流烟气总粒相物的滤片或捕集有加热不燃烧卷烟气溶胶捕集物的滤片置于具塞离心管中，加入步骤(1)所述的同位素内标标准品的混合溶液和第一提取液，提取、离心、取上清液即为样品提取液，备用；其中，所述的卷烟主流烟气总粒相物按照GB/T19609-2004、ISO4387：2000规定的捕集方法获得；其中，所述的加热不燃烧卷烟气溶胶捕集物的捕集方法包括：将加热不燃烧烟弹的一端插入烟草加热棒中，并将烟弹滤嘴端插入含有剑桥滤片的捕集器上；打开烟草加热棒开关对烟弹进行加热，在加热过程中进行抽吸，同时捕集其气溶胶；(3)样品溶液的制备：将苯并[a]芘专用固相萃取柱填料依次用第一活化溶剂和第二活化溶剂活化，然后将步骤(2)中得到的样品提取液加入苯并[a]芘专用固相萃取柱中，在自然重力作用下流经固相萃取柱；等样品提取液完全流出后，使用第一清洗溶剂清洗填料，并吸出或挤出其中的清洗液；再用第一解吸溶剂解吸，解吸液于35℃下用缓慢氮气流浓缩，转移至内置衬管的色谱瓶中，待测；(4)将步骤(1)得到的标准系列溶液和步骤(3)得到的样品溶液在相同条件下进行气相色谱-串联质谱或气相色谱-质谱分析：(5)多环芳烃的定量：由多环芳烃的峰面积和内标峰面积之比进行定量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述烟草包括烟叶、卷烟填充物、无烟气烟草制品；优选地，在步骤(2)中，所述烟草的质量为0.5-2g；优选地，在步骤(2)中，所述产生主流烟气总粒相物的卷烟支数为2-5支；优选地，在步骤(2)中，所述产生加热不燃烧卷烟气溶胶捕集物的加热不燃烧卷烟为2-5支；优选地，在步骤(2)中，所述第一提取液选自正己烷、环己烷和乙酸乙酯中的一种或多种；优选地，所述提取液为正己烷和/或环己烷；优选地，所述正己烷和环己烷的体积比为1：1；优选地，在步骤(2)中，所述第一提取液的体积为10-50mL；优选地，在步骤(2)中，所述提取方式为超声或振荡；优选地，在步骤(2)中，所述提取方式为超声时，所述步骤(2)包括将烟草、捕集有卷烟主流烟气总粒相物的滤片或捕集有加热不燃烧卷烟气溶胶捕集物的滤片置于具塞离心管中，依次加入步骤(1)所述的同位素内标标准品的混合溶液和10-50mL优选10mL的第一提取液后进行超声提取30min，再以转速为4000-12000rpm/min，优选10000rpm/min离心2-15min，优选5min，取上层清液即为样品提取液，备用；优选地，在步骤(2)中，所述提取方式为振荡提取时，所述步骤(2)包括将烟草、捕集有卷烟主流烟气总粒相物的滤片或捕集有加热不燃烧卷烟气溶胶捕集物的滤片置于具塞离心管中，依次加入步骤(1)所述的同位素内标标准品的混合溶液和10-50mL优选30mL的第一提取液后，置于恒温振荡器上以50-300rpm/min，优选200rpm/min的速率萃取30min，静置，以4000-12000r/min，优选10000r/min的速度离心2-15min，优选5min，取清液即为样品提取液，备用。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述第一活化溶剂选自丙酮、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯和乙苯中的一种或多种，优选为甲苯；所述第二活化溶剂选自乙酸乙酯、正己烷和环己烷中的一种或多种，优选为正己烷和/或环己烷；优选地，所述正己烷和环己烷的体积比为1：1；优选地，在步骤(3)中，所述第一活化溶剂的体积用量为2.0-10.0mL，优选为4.0mL，第二活化溶剂的体积用量为1.0-4.0mL，优选为2.0mL；优选地，在步骤(3)中，所述第一清洗溶剂选自乙酸乙酯、正己烷和环己烷中一种或多种，优选为乙酸乙酯/正己烷(50/50，v/v)；优选地，在步骤(3)中，所述第一清洗溶剂的体积用量为1.0-5.0mL，优选为3.0mL；优选地，在步骤(3)中，所述第一解吸溶剂选自丙酮、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯和乙苯中的一种或多种，优选为甲苯；优选地，在步骤(3)中，所述第一解吸溶剂的体积为1.0-5.0mL，优选为3.0mL；优选地，在步骤(3)中，所述苯并[a]芘专用固相萃取柱为HiCaptBenzo苯并[a]芘专用固相萃取柱；优选地，在步骤(3)中，所述苯并[a]芘专用固相萃取柱填料的用量为50-1000mg，优选为200-500mg，最优选为500mg。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，采用所述气相色谱-串联质谱进行分析时，所述参数条件为：色谱柱为DB-EUPAH(20m×0.18mm,0.14μm)或等效柱；色谱柱升温程序为：初始温度110℃，保持0.8min，以70℃/min升至180℃，再以7℃/min升至230℃并保持6min，再以40℃/min升至280℃并保持5min，再以5℃/min升至300℃，再以25℃/min升至335℃并保持4min，运行时间为30.6min；溶剂延迟时间为6min；采用不分流进样方式，进样量为2μl；以高纯He为载气，载气流量为1.8mL/min；进样口温度：325℃；四极杆温度和离子源温度分别为180和340℃，传输线温度为350℃；质谱电离源为EI源；电离电压为70ev；多反应监测模式；碰撞气为Ar，压力为200kPa；优选地，所述多环芳烃及同位素内标的保留时间及多反应监测参数如下表所示：优选地，在步骤(4)中，采用所述气相色谱-质谱进行分析时，所述条件为：监测模式为选择离子监测，其中，选择离子监测的定量离子为进行气相色谱-串联质谱分析时多反应监测模式中定量离子对的母离子，定性离子为进行气相色谱-串联质谱分析时多反应监测模式中定量离子对的子离子，其余参数条件如采用所述气相色谱-串联质谱进行分析时所述。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述多环芳烃的定量过程包括：以标准系列溶液中多环芳烃的峰面积和相应内标峰面积之比为纵坐标，标准系列溶液中多环芳烃的浓度为横坐标，绘制工作曲线；根据样品溶液中多环芳烃峰面积和相应内标峰面积之比，依据工作曲线，得到样品中多环芳烃的含量；优选地，所述计算公式为其中，x为目标物与内标物的峰面积之比，m为样品中目标物的含量(单位为ng/g或ng/支)，a和b为工作曲线中的斜率和截距，均由工作曲线求出，V为提取液的体积(单位为mL)，n为样品质量或数量(单位为克或支)；优选地，所述方法中，检测限和定量...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗彦波，庞永强，朱风鹏，张洪非，李翔宇，姜兴益，闫瑞波，陈小静，
申请(专利权)人：国家烟草质量监督检验中心，
类型：发明
国别省市：河南,41