一种准确测定卷烟主流烟气中游离烟碱的方法技术

本发明专利技术公开了一种准确测定卷烟主流烟气中游离烟碱的方法。该方法采用聚二甲基硅氧烷/苯乙烯为萃取材料对卷烟主流烟气滤片进行固相微萃取，并进行气相色谱/质谱联用仪定量分析，得到游离烟碱初步结果，将该初步结果经水分校正曲线进行校正后，得到卷烟主流烟气游离烟碱测定结果。方法评价数据表明，本方法具有测定结果准确，重现性好、对游离烟碱与质子态烟碱之间的平衡破坏少等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卷烟评测
，具体涉及一种能够准确测定卷烟主流烟气中游离烟碱的方法。
技术介绍
卷烟主流烟气中迄今为止鉴定了 5000余种化合物，但烟碱在这些化合物中起到了重要的作用并因此激发了科学家们更多的研究兴趣。1970年，Armitage (Armitage, Nature, 1970)发现游离烟碱比质子态烟碱具有更强的亲酯性，更易于穿透口腔黏膜从而更快速的被人体吸收。人们针对游离烟碱在人体中的吸收代谢(Schievelbein，Agents Actions 1973; Taylor, Proc. Natl. Acad. Sci. 2010)、游离烟碱的成瘾性以及游离烟碱与卷烟抽吸品质(陈建潭，烟草科技2000;于川芳，烟草科技2006)等方面开展了大量的工作。由于游离烟碱与质子态烟碱存在动态的平衡，游离烟碱的含量易受到诸如水分、 温度、溶剂等因素的干扰。因此，游离烟碱的测定方法研究仍然为本领域的一项技术难题。目前所报道的游离烟碱的测定方法主要有pH测定法、溶剂萃取法、核磁共振法、 气袋捕集法和计算法。随着现代测量仪器的发展，顶空固相微萃取法被应用到游离烟碱的测定中。pH测定法通过测定卷烟烟气PH值，利用pH值和烟碱酸碱平衡常数之间的关系， 计算得到游离烟碱和质子态烟碱的比值，再结合卷烟烟气中总烟碱的含量，计算得到游离烟碱的含量(Morie, Tobacco Science 1972;陈建潭，烟草科技2000)。溶剂萃取法利用游离烟碱溶于有机溶剂，而质子态烟碱不溶的性质，采用有机溶剂对剑桥滤片进行萃取，分析游离烟碱的含量(卢斌斌，烟草科技2002;卢斌斌，烟草科技2003;卢斌斌，中国烟草学报2005)。核磁共振法根据烟碱分子中吲哚环N-CH3核磁共振氢谱信号在N原子被质子化和非质子化状态下的不同，通过测定N-CH3信号的化学位移，信号积分的的关系，得出卷烟烟气中游离烟碱的含量(Pankow, Chem. Res. Toxicol 2003)。气袋捕集法利用游离态烟碱具有一定挥发性，而质子态烟碱无挥发性的特点，将烟气用气袋捕集，在将气袋气体部分进行采用TENAXe-TA材料富集，将富集的脱附管进行分析，得出游离烟碱的含量(Pankow, Chem. Res. Toxicol 2003)。理论计算研究表明，烟碱吡咯环的N原子碱性明显大于吡啶环的N原子。现有研究表明，当PH为3. 1时，双质子化烟碱和单质子化烟碱各占50%，而在pH为6. 0时，烟碱便开始部分游离，在PH为8. 0时，游离烟碱和吡咯环单质子化烟碱比例各为50% (Sussman, Science, 1991； Dougherty, Science, 1990； Graton, J. Am. Chem. Soc. , 2002)。Watson将顶空固相微萃取应用到卷烟主流烟气游离烟碱的测定中，并考察了低极性、不受PH影响的氘代甲苯和氘代烟碱作为内标的优略。其方法为了保证烟碱的游离，使用液氮冷却方式定量通入氨气，建立了标准曲线，并在实际样品中加入了 2 mL的缓冲溶液测定，方法具有很强的创新性，系首次将顶空固相微萃取引入到游离烟碱的测定中。在标准曲线的绘制上，其操作略显复杂(Watson, J. Agric. Food Chem. 2004)。Bao对Watson的方法进行了改进，对同一块剑桥滤片均勻的分割，采用了氘代甲苯为内标，对其中半块滤片进行游离烟碱分析，另半块滤片进行水分的分析，并用水份校正曲线对游离烟碱分析结果进行校正。研究对2R4F和Canadian Monitor 8两种卷烟为研究对象，采用了 ISO抽吸模式和Canadian Intense抽吸模式对游离烟碱测定结果对比(Bao， Analytical Chimica Acta, 2010)，但其对固相微萃取材料的研究较少。综上所述，建立一种易于推广并能准确测定卷烟主流烟气中游离烟碱的含量的方法，可以客观真实的反应卷烟烟气中游离烟碱的含量，对卷烟配方设计、产品维护及质量控制等方面具有指导借鉴意义。
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，尤其是针对现有测定方法对游离烟碱水分校正曲线的建立方式重现性差、内标在不同牌号卷烟烟气滤片上表现值差异较大、预平衡时间过短导致没有达到游离烟碱稳定平衡点等缺陷，以及现有测定方法操作复杂等问题，提供一种方法简便，能够准确测定卷烟主流烟气中游离烟碱的方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现。除非另有说明，本专利技术所采用的百分数均为质量百分数。，包括以下步骤1、标准工作曲线的建立①配制浓度为5g/L、10 g/L、25 g/L、50 g/LU00 g/L的烟碱标准工作溶液，溶剂为正己烷；②取5个干燥的带盖顶空瓶，在每个顶空瓶中放置一个干燥的空白玻璃纤维滤片，自上述不同浓度的烟碱标准工作溶液中各取2 μ L加入到一个滤片上，每个滤片对应一个浓度的标准工作溶液，为了保证标准曲线建立的准确性，须将顶空瓶在30 ！条件下充分平衡 5 h，再进行分析测试；③将5个标准样品的游离烟碱响应值与游离烟碱的含量进行线性回归，得到标准工作曲线，曲线强制归零，线性相关系数R2须大于0. 999 ；2、水分校正曲线的建立①配制25g/L的烟碱正己烷溶液，再分别配置浓度为25 g/LU0 g/L、6. 25 g/L,5 g/ L、2. 5 g/L,2 g/L的烟碱水溶液，共7种烟碱溶液；②分别向7个内装有一个干燥空白玻璃纤维滤片的顶空瓶中加入上述7种烟碱溶液， 每个顶空瓶中滴加一种烟碱溶液；分别是2.0 μ L浓度为25 g/L的烟碱正己烷溶液、2.0 μ L浓度为25 g/L的烟碱水溶液、5. 0 μ L浓度为10 g/L的烟碱水溶液、8. 0 μ L浓度为 6. 25 g/L的烟碱水溶液、10. 0 UL浓度为5 g/L的烟碱水溶液、20. OyL浓度为2. 5 g/L 的烟碱水溶液和25.0 μ L浓度为2 g/L的烟碱水溶液；上述7个水分校正标准样品中，游离烟碱的总量为50 Pg，水分含量分别为0 mg、2 mg、5 mg、8 mg、10 mg、20 mg和25 mg，为了保证水分校正曲线建立的准确性，水分校正标准样品须在30 °C平衡48 h后，上机测试；③记录7个水分校正标准样品中游离烟碱响应值，分别将该响应值与烟碱正己烷溶液样品的响应值相除，得到7个水分校正标准样品的响应值比，将该响应值比的倒数与滤片水分含量进行线性回归，得到水分校正曲线，线性相关系数R2须大于0. 99 ；3、待测样品准备①卷烟样品放置于温度20°C、相对湿度RH60%的恒温恒湿箱中平衡48h ；②按照ISO 3308:2000 ((Routine analytical cigarette-smoking machine — Definitions and standard conditions》，即《卷烟一常规分析用吸烟机一定义和标准条件》所定义的抽吸条件抽吸5支卷烟，抽吸两次，得到两个滤片；③其中一个滤片样品放置于顶空瓶中并密封，在30°C平衡5 h后进行游离烟碱分析测试；④另一个滤片样品按照YC/T157-2001《卷烟总粒相物中水分的测定气相色谱法》测定其水分含本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种准确测定卷烟主流烟气中游离烟碱的方法，包括以下步骤：（１）标准工作曲线的建立①配制浓度为５　ｇ／Ｌ、１０　ｇ／Ｌ、２５　ｇ／Ｌ、５０　ｇ／Ｌ、１００　ｇ／Ｌ的烟碱标准工作溶液，溶剂为正己烷；②取５个干燥的带盖顶空瓶，在每个顶空瓶中放置一个干燥的空白玻璃纤维滤片，自上述不同浓度的烟碱标准工作溶液中各取２　μＬ加入到一个滤片上，每个滤片对应一个浓度的标准工作溶液，为了保证标准曲线建立的准确性，须将顶空瓶在３０　℃条件下充分平衡５　ｈ，再进行分析测试；③将５个标准样品的游离烟碱响应值与游离烟碱的含量进行线性回归，得到标准工作曲线，曲线强制归零，线性相关系数Ｒ２须大于０．９９９；（２）水分校正曲线的建立①配制２５　ｇ／Ｌ的烟碱正己烷溶液，再分别配置浓度为２５　ｇ／Ｌ、１０　ｇ／Ｌ、６．２５　ｇ／Ｌ、５　ｇ／Ｌ、２．５　ｇ／Ｌ、２　ｇ／Ｌ的烟碱水溶液，共７种烟碱溶液；②分别向７个内装有一个干燥空白玻璃纤维滤片的顶空瓶中加入上述７种烟碱溶液，每个顶空瓶中滴加一种烟碱溶液；分别是２．０　μＬ浓度为２５　ｇ／Ｌ的烟碱正己烷溶液、２．０　μＬ浓度为２５　ｇ／Ｌ的烟碱水溶液、５．０　μＬ浓度为１０　ｇ／Ｌ的烟碱水溶液、８．０　μＬ浓度为６．２５　ｇ／Ｌ的烟碱水溶液、１０．０　μＬ浓度为５　ｇ／Ｌ的烟碱水溶液、２０．０　μＬ浓度为２．５　ｇ／Ｌ的烟碱水溶液和２５．０　μＬ浓度为２　ｇ／Ｌ的烟碱水溶液；上述７个水分校正标准样品中，游离烟碱的总量为５０　μｇ，水分含量分别为０　ｍｇ、２　ｍｇ、５　ｍｇ、８　ｍｇ、１０　ｍｇ、２０　ｍｇ和２５　ｍｇ，为了保证水分校正曲线建立的准确性，水分校正标准样品须在３０　℃平衡４８　ｈ后，上机测试；③记录７个水分校正标准样品中游离烟碱响应值，分别将该响应值与烟碱正己烷溶液样品的响应值相除，得到７个水分校正标准样品的响应值比，将该响应值比的倒数与滤片水分含量进行线性回归，得到水分校正曲线，线性相关系数Ｒ２须大于０．９９；（３）待测样品准备①卷烟样品放置于温度２０℃、相对湿度ＲＨ６０％的恒温恒湿箱中平衡４８　ｈ；②按照ＩＳＯ　３３０８：２０００《卷烟－－常规分析用吸烟机—定义和标准条件》抽吸条件抽吸５支卷烟，抽吸两次，得到两个滤片；③其中一个滤片样品放置于顶空瓶中并密封，在３０　℃平衡５　ｈ后进行游离烟碱分析测试；④另一个滤片样品按照ＹＣ／Ｔ　１５７－２００１《卷烟　总粒相物中水分的测定　气相色谱法》测定其水分含量；（４）游离烟碱仪器分析条件①固相微萃取针：萃取材料为：聚二甲基硅氧烷／苯乙烯材料，部分交联，材料膜厚为６５　μｍ；②固相微萃取条件：预平衡温度：３０　℃；预平衡时间：６００　ｓ；萃取时间：６００　ｓ；脱附时间：１８０　ｓ；洗针时间：９００　ｓ；洗针温度：２５０　℃；洗针气体：纯度≥９９．９９９％的高纯氮气；洗针压力设置为：０．２　ＭＰａ；③色谱分析条件：以纯度≥９９．９９９％的氦气为载气，恒流模式，流量为１．５　ｍＬ／ｍｉｎ；采用分流进样方式，分流比为４０：１，程序升温条件为初始温度５０　℃，保持２　ｍｉｎ，以３０　℃／ｍｉｎ的升温速率升至２１０　℃，保持２　ｍｉｎ，以３０　℃／ｍｉｎ的升温速率升至２４０　℃，保持３　ｍｉｎ；④质谱分析条件：电离方式采用电子轰击源，电离能量为７０　ｅＶ；离子源温度为２３０　℃；四极杆温度为１５０　℃；传输线温度为２５０　℃；游离烟碱定量离子为８４，辅助定量离子为１３３和１６２；（５）分析结果的计算及分析结果的校正①读出待测样品游离烟碱的响应值，根据步骤（１）所建立的标准曲线计算得到样品的游离烟碱初始数据；②记录步骤（３）中所测定的样品的水分结果，将该结果采用步骤（２）所建立的水分校正曲线对样品的游离烟碱初始数据进行校正，即得到样品主流烟气中游离烟碱的含量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何靓，廖头根，夏建军，王明锋，朱保昆，刘亚，者为，
申请(专利权)人：红云红河烟草集团有限责任公司，
类型：发明
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