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专利名称：静态顶空-气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法
技术领域：
本发明涉及一种静态顶空-气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，属于卷烟用材料的理化检验技术领域。
背景技术：
烟用白乳胶是卷烟生产过程中不可缺少的材料，如接装胶、搭口胶，包装胶等，由于其在生产和加工过程中往往会被带入一些苯、甲苯、乙苯等苯系物的有害成分。苯系物即苯、甲苯、乙苯、(邻、间、对)_ 二甲苯、苯乙烯等含有单环芳烃化合物的统称，由于这类化合物均对人体有急性或慢性、直接或间接的致毒作用，有的还能积累在组织内部改变细胞的 DNA结构，严重危害人体健康，因此这类化合物的存在不仅对卷烟的吸食品质产生严重影响，而且直接影响到卷烟的吸食安全性。综上所述，对烟用白乳胶中的苯系物的分析监控对卷烟的吸食品质和安全性有重要的指导意义。目前苯系物的检测传统的前处理手段主要有顶空直接进样、吹扫捕集、顶空液相萃取、顶空固相微萃取等结合气相色谱和气相色谱质谱联用技术在环境、医药、食品等多个分析领域被广泛应用。本发明考虑到烟用白乳胶特殊理化特性，选择了静态顶空_气相色谱-质谱技术联用选择性测定烟用白乳胶中色苯系物。静态顶空分析(static headspace, SHS)是对处于已达到平衡的密闭容器中液体或固体样品的顶空气体进行分析的一种方法。 其直接取顶空气体对样品中的挥发性成分进行分析，能有效地排除样品基质对分析的干扰，无需复杂的样品预处理过程，测定过程简便、快速，因而近年来在食品安全、医药分析、 工业产品等多个分析领域得到广泛应用。

发明内容
本发明的目的是提供一种静态顶空_气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法。本发明针对现有烟用白乳胶中苯系物残留分析方法的不足，将静态顶空SHS 与气相色谱质谱(GC/MS)结合，建立一种简便、准确、快速选择性检测烟用白乳胶中苯系物残留的SHS-GC/MS方法。本发明的静态顶空_气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法， 以2-己酮为内标物，采用静态顶空平衡、气相色谱-质谱选择离子模式测定烟用白乳胶中 7种苯系物的含量，其中，气相色谱采用HP-INN0WAX色谱柱，含量测定采用内标法定量。较佳的，所述烟用白乳胶中7种苯系物为苯、甲苯、乙苯、邻-二甲苯、间-二甲苯、 对-二甲苯和苯乙烯。所述静态顶空_气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，具体包括如下步骤(1)苯系物混合标准溶液的配制准确称取7种苯系物的纯物质，用三乙酸甘油酯配成混合标准溶液；还可以稀释成一定的浓度作为贮备标准溶液备用；
(2)加有内标的基质校正剂的配制准确称取内标物2-己酮，用三乙酸甘油酯配成2-己酮的三乙酸甘油酯溶液，获得加有内标的基质校正剂，并作为基质溶剂备用；较佳的，所述加有内标的基质校正剂的配制，还可以采用内标溶液进行配制。所述内标溶液的配制为准确称取内标物2-己酮，用三乙酸甘油酯配成2-己酮的三乙酸甘油酯溶液，作为内标溶液；(3)苯系物混合标准溶液的检测和标准曲线的绘制准确移取步骤(1)获得的混合标准溶液多份，分别加入一定量步骤(2)获得的基质溶剂，并用三乙酸甘油酯定容获得一系列不同浓度梯度的混合标准溶液，分别将这一系列不同浓度梯度的混合标准溶液进行静态顶空平衡后，分别放入顶空进样器并进行SHS-GC/MS检测；以每一种苯系物的色谱峰面积与内标峰面积比值Y为纵坐标、其相应质量浓度X(mg/L)为横坐标绘制各苯系物的标准曲线，计算得到各标准曲线的回归方程；(4)样品的静态顶空处理将烟用白乳胶样品置于顶空瓶中，加入所配制的基质溶剂，将获得的待测样品溶液迅速密封，进行静态顶空平衡后待测；(5)烟用白乳胶样品中7种苯系物的含量测定将静态顶空平衡后的待测样品溶液放入顶空进样器进行SHS-GC/MS检测，将得到的各苯系物的峰面积与内标2-己酮的峰面积之比分别代入相应的回归方程中，可得到烟用白乳胶样品中7种苯系物的相应残留含量。较佳的，步骤(1)中，混合标准溶液中每种苯系物的浓度为10 μ g/mL-50 μ g/mL。较佳的，步骤(2)中，基质溶剂中2-己酮的浓度为1 μ g/mL-5y g/mL。较佳的，步骤(3)中，准确移取的混合标准溶液的份数为6份，且获得的一系列不同浓度梯度的混合标准溶液中，每份中各苯系物的浓度分别为0. 01 μ g/mL,0. 02 μ g/mL, 0. 05 μ g/mL, 0. 1 μ g/mL, 0. 2 μ g/mL, 0. 5 μ g/mL, 2-己酮的浓度均为 1. 6 μ g/mL。较佳的，步骤(3)中和步骤(4)中，静态顶空平衡的平衡温度为140°C，平衡时间为 20-40min ；优选为 30min。较佳的，步骤(3)中和步骤(5)中，SHS-GC/MS检测的静态顶空条件为样品平衡温度140°C ；样品环温度150°C ；传输线温度160°C ；样品平衡时间:30min ；样品瓶加压压力:15psi ；载气压力:30psi ；加压时间0. 20min ；充气时间 0. 20min ；样品环平衡时间0. 05min ；进样时间0. 5min。较佳的，步骤(3)中和步骤(5)中，SHS-GC/MS检测的GC/MS条件为气相色谱条件为色谱柱HP-INN0WAX(60mX0. 25謹X0. 25μπι)；进样口温度 2000C ；载气高纯氦气，纯度彡99. 999% ；流速1. OmL/min的恒流模式；分流比2 1 ；升温程序初始温度40°C保持3min，再以2°C /min的速率升至80°C，然后以10°C /min的速率升至180°C，保持15min ；质谱条件为传输线温度240°C ；离子源温度230°C ；四极杆温度150°C ；溶剂延迟=Smin ；电离方式=EI源；电离能量:70eV ；扫描方式选择离子监测(SIM)。较佳的，步骤(4)中，所述待测样品溶液中每0.25g烟用白乳胶一般加入l_5ml加有内标的的基质溶剂。本发明根据烟用白乳胶特殊的理化特性，选择性的测定烟用白乳胶中7种苯系物，建立了静态顶空_气相色谱-质谱技术联用选择性测定烟用白乳胶中各苯系物的含量。样品经140°C、30min静态顶空后，以2-己酮为内标，采用HP-INN0WAX柱，气相色谱-质谱选择离子模式检测，内标法定量。该测定方法对7种苯系物的定量检测限均为0. 008
0.01mg/kg ；加标回收率分别为88. 9 104. 5% ；相对标准偏差小于5%。该测定方法具有简单快速、准确灵敏等特点，应用于实际样品检测取得了良好效果。本发明测定方法直接取顶空气体对样品中的挥发性成分进行分析，能有效地排除样品基质对分析的干扰，无需复杂的样品预处理过程，避免了溶剂萃取的繁琐步骤，而且通过SIM检测定量，大大提高了检测灵敏度。实验结果表明该测定方法样品前处理操作简便、 重复性好、准确性高、快速灵敏等特点，适合于烟用白乳胶中残留苯系物的测定。


图1顶空平衡时间对峰面积的影响2顶空平衡温度对峰面积的影响3基质校正剂空白样选择离子色谱图其中，a 三乙酸甘油酯；b 二甲基亚砜；c :N, N_ 二甲基酰胺；d 正己烷；e 加标三乙酸甘油酯图4标准样品Scan、标准样品SIM和样品Sample的总离子色谱图4A、4B和4C其中，1 苯；2 甲苯；3 乙苯；4 2-己酮(IS) ；5 对-二甲苯；6 间-二甲苯；7:邻二甲苯；8:苯乙烯
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。实施例11实验部分1. 1材料、试剂和仪器烟用白乳胶样品(选自卷烟企业)；三乙酸甘油酯(AR，国药集团化学试剂有限责任公司)；正己烷(色谱纯，天津大茂化学试剂厂)；N，N-二甲基甲酰胺(AR，重庆川东化工 (集团)有限公司化学试剂厂)；二甲基亚砜(AR，天津化学化学试剂有限公司)；2-己酮 (内标，IS ；99% )；苯(99% )(美国Sigma公司)；甲苯(99% )(美国Sigma公司)；乙苯 (美国Sigma公司)；邻、间、对-二甲苯(美国Sigma公司)；苯乙烯(美国Sigma公司)； HP6890/5973型气相色谱/质谱联用仪、7694自动顶空仪(美国Agilent公司)；分析天平 AG104 (感量0. Img,瑞士梅特勒-托利多公司)1.2样品处理与分析准确称取7种苯系物各0. Ig于50mL容量瓶，用三乙酸甘油酯定容，得每种苯系物的浓度为2mg/mL的7种苯系物混合标准溶液。移取50 μ L定容至10mL，其各苯系物的浓度均为 10μ g/mL。准确称取O.lg 2-己酮(IS)于25mL容量瓶，用三乙酸甘油酯定容，得4mg/mL IS溶液。取40 μ L于IOOmL容量瓶，用三乙酸甘油酯定容，作为基质溶剂备用，其浓度为
1.6 μ g/mL。
准确称取0.25g样品，置于顶空瓶中，加入ImL 1.6yg/mL IS的三乙酸甘油酯溶液，迅速压紧瓶盖，放入顶空进样器进行GC/MS检测分析。检测分析条件为(I)SHS条件。样品平衡温度140°C ；样品环温度150°C ；传输线温度160°C ；样品平衡时间30min ；样品瓶加压压力15psi ；载气压力30psi ；加压时间0. 20min ；充气时间0. 20min ；样品环平衡时间0. 05min ；进样时间0. 5min。(2) GC/MS 条件。色谱柱HP_INN0WAX (60mX 0. 25mmX 0· 25 μ m)；进样口温度 200°C ；载气高纯氦气，纯度彡99. 999% ；流速1. OmL/min (恒流模式)；分流比2 1 ；升温程序升温程序40°C (3 min) 2 °C/mm ) 80 °C 10 °C/mm ) 180 °C (15min);传输线温度240°C ；离子源温度230°C ；四极杆温度150°C ；溶剂延迟8min ；电离方式EI源； 电离能量70eV ；扫描方式选择离子监测(SIM)。采用比较保留时间、标样加入法定性，SIM模式下内标法定量。7种苯系物和IS的保留时间和特征离子见表1。表17种苯系物和IS的保留时间和定性定量离子
化合物保留时间目标离子辅助定量离(min)(m/z)子(m/z)苯10.417851甲苯14.1091512-己酮(IS)16.014358/100乙苯18.4691106对-二甲苯18.9291106间-二甲苯19.2791106邻-二甲苯21.8291106苯乙烯25.66104782结果与讨论2. ISHS平衡时间的选择SHS分析主要受样品平衡温度、平衡时间以及样品基质的影响，因此，采用单因素试验的方式对这些影响因素进行选择。将每种苯系物的浓度为0. Ol μ g/mL的7种混合标准溶液置于顶空瓶中，在相同的平衡温度下对不同平衡时间(5，10，15，20，30，40min)的顶空气体进行分析，考察平衡时间对响应值的影响(见图1)。由结果可见，在该平衡温度下，由于各待测物的沸点的差异，最佳平衡时间不尽相同。7种待测物经5 30min基本上都是峰面积响应值略有增大，但变化不大，经30min后峰面积响应值略有下降，表明30min平衡时间顶空气-液两相已基本达到平衡。综合考虑，选择30min作为平衡时间。2. 2SHS平衡温度的选择在相同平衡时间下，对不同平衡温度(80，90，100，120，140，150°C )下顶空气中7 种苯系物的峰面积响应值进行比较(见图2)。结果表明，随着平衡温度的提高，色谱峰面积响应值逐渐增大，在80 100°C，增速较慢，在100 140°C，增速较快，随后趋缓。综合考虑烟用白乳胶的自身理化特性及待测7中苯系物的沸点两方面因素，选择140°C为平衡温度。
2. 3SHS基质校正剂的选择顶空气体中各组分的含量既与其本身的挥发性有关，又与样品基质有关，尤其是那些在样品基质中溶解度大(分配系数大)的组分，基质效应更为明显。因而使分析样品与标准溶液具有相同的基质溶剂，可以有效地消除样品的基质效应，从而提高定量分析的准确性。因此，本实验分别选择三乙酸甘油酯、正己烷、二甲亚砜和N，N-二甲基甲酰胺4种有机溶剂作为基质校正剂进行考察(见图3)。结果表明，正己烷和二甲亚砜溶剂色谱图显示受78、91特征离子影响，而N，N- 二甲基甲酰胺溶剂峰受78、91、104、106待测物特征离子影响，从而影响样品的准确定量，因此不适合作为7种苯系物测定的基质校正剂。三乙酸甘油酯的选择离子色谱图不受待测物特征离子的影响。综上所述，选用三乙酸甘油酯为基质溶剂。2. 4色谱条件和内标的选择根据待测物的结构性质和相关文献的查阅，本实验考察 7 DB-624 (60mX 0. 32mmX 1. 8 μ m)、HP-VOC (60mX 0. 32mmX 1. 8 μ m)禾口 HP-INNOffAX(60mX0. 25mmX0. 25 μ m) 3种气相色谱柱作为分析柱对待测物7种苯系物进行分离。结果表明，DB-624(60mX0. 32mmXl. 8ym)和 HP-VOC (60mX 0. 32mmXl. 8ym)不能将对_ 二甲苯和间_ 二甲苯完全分离，而选用HP-INNOWAX (60mX 0. 25mmX 0. 25 μ m)色谱柱则经过对初始温度、程序升温的优化可以将对_ 二甲苯和间_ 二甲苯完全分离，其余物质也都能得到良好的基线分离，因而选择HP-INNOWAX (60mX0. 25mmX0. 25 μ m)为色谱分析柱(见图4A-4C)。在采用顶空-气相色谱法测定挥发性化合物时，定量分析通常采用外标法。由于顶空法受环境以及样品基质影响较大，使外标法定量的准确性受到一定限制，近年来内标法被尝试用于顶空-气相色谱法定量分析。本实验选用2-己酮作为IS进行分析。结果表明在同一质量水平条件下，2-己酮与7种待测组分质谱响应值较为接近，且与待测组分的分离度高(见图4A-4C)，故选择2-己酮为IS。2. 5工作曲线及方法的检测限、回收率、精密度准确移取各苯系物的浓度均为10 μ g/mL苯系物混合标准溶液10、20、50、100、 200,500 μ L于6只IOmL容量瓶中，分别加入4 μ L浓度为4mg/mL的IS溶液，并用三乙酸甘油酯定容至10mL，得到浓度分别为0. 01，0. 02,0. 05,0. 1，0. 2，0. 5 μ g/mL和IS浓度为 1. 6 μ g/mL的6级梯度混合标准溶液。分别对这6级梯度浓度的标准溶液进行SHS-GC/MS分析，并以每一种待测物质色谱峰面积与内标峰面积比值Y为纵坐标、其相应质量浓度X(mg/ L)为横坐标进行回归分析，得回归方程和以3倍信噪比(S/N=3)和10倍信噪比分别计算检出限和检测限见表2。表2工作曲线和检测限
权利要求
1.一种静态顶空-气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，其特征在于，以2-己酮为内标物，采用静态顶空平衡、气相色谱-质谱选择离子模式测定烟用白乳胶中7种苯系物的含量，其中，气相色谱采用HP-INN0WAX色谱柱，含量测定采用内标法定量。
2.如权利要求1所述的静态顶空_气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，其特征在于，所述烟用白乳胶中7种苯系物为苯、甲苯、乙苯、邻-二甲苯、间-二甲苯、对-二甲苯和苯乙烯。
3.如权利要求1或2所述的静态顶空_气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，其特征在于，具体包括如下步骤(1)苯系物混合标准溶液的配制准确称取7种苯系物的纯物质，用三乙酸甘油酯配成混合标准溶液；(2)加有内标的基质校正剂的配制准确称取内标物2-己酮，用三乙酸甘油酯配成 2-己酮的三乙酸甘油酯溶液，获得加有内标的基质校正剂，并作为基质溶剂备用；(3)苯系物混合标准溶液的检测和标准曲线的绘制准确移取步骤(1)获得的混合标准溶液多份，分别加入一定量步骤(2)获得的基质溶剂，并用三乙酸甘油酯定容获得一系列不同浓度梯度的混合标准溶液，分别将这一系列不同浓度梯度的混合标准溶液进行静态顶空平衡后，分别放入顶空进样器并进行SHS-GC/MS检测；以每一种苯系物的色谱峰面积与内标峰面积比值Y为纵坐标、其相应质量浓度X(mg/L)为横坐标绘制各苯系物的标准曲线，计算得到各标准曲线的回归方程；(4)样品的静态顶空处理将烟用白乳胶样品置于顶空瓶中，加入所配制的基质溶剂， 将获得的待测样品溶液迅速密封，进行静态顶空平衡后待测；(5)烟用白乳胶样品中7种苯系物的含量测定将静态顶空平衡后的待测样品溶液放入顶空进样器进行SHS-GC/MS检测，将得到的各苯系物的峰面积与内标2-己酮的峰面积之比分别代入相应的回归方程中，可得到烟用白乳胶样品中7种苯系物的相应残留含量。
4.如权利要求3所述的静态顶空-气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，其特征在于，步骤(1)中，混合标准溶液中每种苯系物的浓度为10yg/mL-50yg/mLo
5.如权利要求3所述的静态顶空-气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，其特征在于，步骤(2)中，基质溶剂中2-己酮的浓度为1 μ g/mL-5y g/mL。
6.如权利要求3所述的静态顶空-气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，其特征在于，步骤(3)中，准确移取的混合标准溶液的份数为6份，且获得的一系列不同浓度梯度的混合标准溶液中，每份中各苯系物的浓度分别为0. 01 μ g/mL,0. 02μ g/mL， 0. 05 μ g/mL, 0. 1 μ g/mL, 0. 2 μ g/mL, 0. 5 μ g/mL, 2-己酮的浓度均为 1. 6 μ g/mL。
7.如权利要求3所述的静态顶空-气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，其特征在于，步骤⑶中和步骤⑷中，静态顶空平衡的平衡温度为140°C，平衡时间为 20-40min。
8.如权利要求3所述的静态顶空-气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，其特征在于，步骤(3)中和步骤(5)中，SHS-GC/MS检测的静态顶空条件为样品平衡温度140°C ；样品环温度150°C ；传输线温度160°C ；样品平衡时间30min ；样品瓶加压压力:15psi ；载气压力:30psi ；加压时间0. 20min ；充气时间0. 20min ；样品环平衡时间0. 05min ；进样时间0. 5min。
9.如权利要求3所述的静态顶空-气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，其特征在于，步骤(3)中和步骤(5)中，SHS-GC/MS检测的GC/MS条件为气相色谱条件色谱柱HP-INN0WAX ；进样口温度20(TC ；载气高纯氦气，纯度彡99. 999% ；流速1. OmL/min的恒流模式；分流比2 1 ；升温程序初始温度40°C保持 3min，再以2V /min的速率升至80°C，然后以10°C /min的速率升至180°C，保持15min ；质谱条件传输线温度240°C ；离子源温度230°C ；四极杆温度150°C ；溶剂延迟 8min ；电离方式EI源；电离能量70eV ；扫描方式SIM选择离子监测。
10.如权利要求3所述的静态顶空_气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述待测样品溶液中每0.25g烟用白乳胶加入l-5ml 加有内标的的基质溶剂。
全文摘要
本发明涉及一种静态顶空-气相色谱质谱选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物的方法，属于卷烟用材料的理化检验技术领域。为了选择性测定烟用白乳胶中7种苯系物，建立了静态顶空-气相色谱质谱选择离子定量的测定方法。烟用白乳胶样品经140oC、30min静态顶空后，以2-己酮为内标，采用HP-INNOWAX柱，气相色谱-质谱选择离子模式检测，内标法定量。该测定方法对7种苯系物的定量检测限为0.008~0.01mg/kg；加标回收率分别为88.9~104.5%；相对标准偏差小于5%。该测定方法避免了溶剂萃取的繁琐步骤，通过选择离子检测定量，大大提高了检测灵敏度，且干扰因素少、操作简单而且灵敏度和重复性好。
文档编号G01N30/88GK102353742SQ20111029360
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者万强, 刘剑, 叶冲, 姬厚伟, 王芳, 聂长春, 韩伟 申请人:贵州中烟工业有限责任公司