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在线固相萃取-气相色谱/质谱法测定卷烟 主流烟

导读:为实现卷烟主流烟气中烟草特有亚硝胺(TSNAs)的简便快速检测,本文建立了测定卷烟主流烟气中4种 TSNAs含量的在线固相萃取-气相色谱/质谱分析方法,通过碱性氧化铝固相萃取柱富集净化样


返回列表 来源:未知 发布日期:2019-11-25 14:19【
烟草特有亚硝胺(TobaccoSpecificN-nitrosamines,TSNAs)是由烟草内源性生物碱与硝酸盐及亚硝 酸盐通过亚硝化作用产生的一类具有致癌性化合物,它是卷烟烟气中可能诱发癌症的主要活性成分之一。 目前研究较多的4种 TSNAs主要是:N-亚硝基降烟碱(NNN)、4-(N-甲基亚硝胺)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮 (NNK)、N-亚硝基新烟草碱(NAT)和 N-亚硝基假木贼碱(NAB)。其中,国际癌症组织(IRAC)已将 NNK 与 NNN 列为I类人体致癌物,我国烟草行业也将 NNK 列为7种主要有害成分之一。由于 TSNAs在卷烟烟气中的释放量水平一般在纳克/支,而烟气基质又十分复杂,想要对卷烟主流烟气中的 TSNAs含量进行准确定量分析较为困难。因此,准确、快速的测定卷烟烟气中 TSNAs的含量对提高卷 烟产品的吸食安全性以及吸烟对健康的危害研究均具有重要的现实意义。

本研究建立了一种简单、快速的测定卷烟主流烟气中 TSNAs含量的 GC/MS法,具体是在凝胶净化-气相色谱联用仪中将碱性氧化铝固相萃取柱替代凝胶净化柱,通过大体积进样将样品富集在固相萃取柱上,再用洗脱液进行反向洗脱,此时就可以将富集的 TSNAs洗脱下来,待 排干溶剂后再进行气相色谱/质谱分析。在本文改进的方法中,样品的固相萃取净化可在线完成,萃取溶 液可直接进样分析,前处理过程十分简单、方便,且进样体积大幅度增加,检测灵敏度相比常规方法大幅提 高。该方法旨在为分析卷烟烟气中 TSNAs的含量提供参考。

实验部分

1.1 仪器及试剂
QP2010Plus在线 GPC(LC-20AD)-GC/MS联用仪(北京,北分瑞利);SM450直线型吸烟机 (英国,CERULEAN 公司);YQ-1001C型超声波清洗机(上海易净超声波清洗设备厂);AE240电子分析 天平(感量0.1mg,瑞士 Mettler公司);球形氧化铝(10mm×2.0mm,3~5μm,德国 Mecker公司),通 过匀浆法装填制成在线固相萃取柱。

1.2 实验方法
在线固相萃取-气相色谱/质谱检测系统结构示意图 Fig.1 Schematicdiagramofon-lineSPEandGC/MSsystem
1.2.1 在线固相萃取-气相色谱/质谱法检测系统 在线固相萃取-气相色谱/质谱检测系统结构示意 图如图1所示:整个系统主要由阀 A、阀 B、固相萃 取柱、泵 A、泵 B和 GC-MS分析系统组成,泵 A 主 要负责输送流动相 A,泵 B主要负责输送流动相 B, 固相萃取柱为碱性氧化铝在线固相萃取柱(10mm ×2.0mm,3~5μm,理论萃取容量为5mg);流动 相 A:二氯甲烷;流速:0.2mL/min;流动相 B:二氯 甲烷-甲醇(92∶8);流速:0.2mL/min。
1.2.2 溶液的配制 标准储备溶液的配制:准确称取0.1g标准品 NNN,NNK,NAT,NAB(精确至0.1 mg),用二氯甲烷溶解并定容,配制成浓度为1.0mg/mL的混合标准储备溶液,密封贮存于—20℃冰箱。内 标储备溶液的配制:准确称取0.1g的内标物 NNN-d4、NNK-d4、NAT-d4、NAB-d4(精确至0.1mg)于100mL 容量瓶中,加入二氯甲烷,待完全溶解后定容,得到1.0mg/mL的混合内标储备溶液,密封贮存于—20℃冰 箱。后续实验以二氯甲烷逐级稀释混合标准储备溶液,得到0.10~15ng/mL 的系列标准工作溶液,其 中,标准工作溶液中内标物的浓度均为1.0ng/mL。以二氯甲烷为溶剂,稀释混合内标储备溶液浓度至 1.0ng/mL,作为样品萃取溶液。
1.2.3 样品前处理及分析 按照国家标准(GB/T16447-2004)[12]规定的方法平衡卷烟样品48h,然后利 用SM450型直线型吸烟机抽吸5支卷烟样品,并根据国家标准(GB/T19609-2004)[13]中规定方法捕集烟 气,将捕集了主流烟气总粒相物的剑桥滤片转移至50mL的锥形瓶中,加入20mL样品萃取液,超声萃取。
1.2.4 仪器分析条件 参照文献报道[6],对色谱及质谱条件进行设置。气相色谱系统的预柱为 DB-5MS 柱(5m×0.25 mm×0.25 mm);分 析 柱 为 HP-5MS 柱 (30 m×0.25 mm×0.25 mm);载 气 为 氦 气 (纯度≥99.999%);流量为1.2 mL/min;进样口温度 250 ℃;色谱柱升温程序:初始温度 150 ℃,保持 1min,以20℃/min速率升至190℃,再以2℃/min速率升至250℃,保持20min。 质谱条件:电离方式为 EI源;电离能量30eV;离子源温度250℃;四极杆温度120℃;扫描模式为选 择离子监测(SIM)模式;NNK、NNN、NAT、NAB的定量离子分别为 m/z177、177、159、161;其4种同位 素内标的定量离子分别为m/z181、181、163、165。

结果与讨论

2.1 样品萃取前处理条件的选择
二氯甲烷常用于剑桥滤片中 TSNAs的萃取[4,6],本文不再做萃取溶液的优化选择。利用1.2.3项下 的前处理方法收集5支卷烟主流烟气的总粒相物,利用20mL二氯甲烷(含内标)进行超声萃取。实验结 果表明当萃取时间达35min后,TSNAs的萃取效果已不发生变化,考虑到不同类别卷烟样品的萃取效 果,特优选40min作为样品萃取时间。

2.2 固相萃取柱的选择
将碱性氧化铝在线固相萃取柱应用于凝胶净化-气相色谱联用仪中(替代凝胶净化柱),相较于凝胶净 化,提取液可以大体积进样,且待目标物富集后,还可以通过固相萃取柱的反接,集中洗脱 TSNAs,避免前 期前处理造成目标物峰展宽及分散,影响色谱分析;同时,实验还对固相萃取柱的柱容量进行了考察:实验 中装填的固相萃取柱规格为10×2.0mm,3~5μm,理论萃取容量为5.0mg,远远高于样品中的 TSNAs 含量(ng级别),可以满足大体积进样的要求。

结论

针对复杂烟气中 TSNAs含量较低的检测难题,本研究建立了测定烟气中4种 TSNAs的在线固相萃 取-气相色谱/质谱检测方法。方法选用新型球形氧化铝装填的固相萃取柱进行杂质净化,结合在线固相 萃取模式,前处理操作简单、净化效率高且可在线完成。4种 TSNAs的加标回收率在92.4%~97.5%之 间,日内与日间精密度均低于3.5%,检测限在0.03~0.04ng/g之间,定量限在0.10~0.14ng/g之间。 本方法的灵敏度高、重复性好,可用于卷烟主流烟气中 TSNAs的高通量检测分析。