氣質聯用測定卷煙主流煙氣中的3—羥基吡啶

王加忠 賴東輝 蔡元青 毛寒冰 魏建科 羅熹 包亮 云雪 蔣惠智 劉劍

摘要[目的]研究卷煙主流煙氣粒相物中3-羥基吡啶含量，為卷煙感官評吸提供參考。[方法]采用N-甲基-N-三甲基硅烷三氟乙酰胺（MSTFA）-氣相色譜-質譜分析化學手段，建立了3-羥基吡啶快速、高效、可靠的分析方法。該方法是用劍橋濾片采集卷煙煙氣粒相物加內標（苯酚-D5）后用三氯甲烷進行超聲萃取，衍生化后的萃取液進行氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）分析。[結果]3-羥基吡啶衍生物能在較短時間內出峰，色譜峰型較好，檢出限（3S/N）為31 ng/支，加標回收率在97.3%～98.1%，測定值的相對標準偏差（n=6）在1.5%～2.9%。[結論]該方法適用于卷煙主流煙氣中3-羥基吡啶的快速分析。

關鍵詞3-羥基吡啶；氣相色譜-質譜；主流煙氣；衍生化

中圖分類號TS41+1文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）12-0064-03

Abstract[Objective] To study the content of pyridin3ol in the particulate phase of mainstream cigarette smoke and provide reference for cigarette sensory evaluation. [Method] A rapid， efficient and reliable method for the determination of pyridin3ol was established by adopting NmethylN（trimethylsilyl）trifluoroacetamide （MSTFA） SilanizationGCMS. The method is to use the Cambridge filter collection cigarette smoke particulate and adding internal standard （PhenolD5） after extracted ultrasonically with chloroform， derivatization and extraction liquid after GCMS analysis. [Result] The results showed that： The pyridin3ol derivatives can be produced in a short period of time， good chromatographic peak type， detection limit （3S/N） of the method found was 31 ng/cig， values of recovery found by standard addition method were in the range of 97.3%98.1%， and values of RSDs （n=6） were found in the range of 1.5%2.9%. [Conclusion] This method is suitable for the rapid analysis of pyridin3ol in mainstream cigarette smoke.

Key wordsPyridin3ol；Gas chromatographymass spectrometry；Mainstream cigarette smoke；Derivatization

3-羥基吡啶是一種對眼睛、呼吸系統和皮膚具有刺激性的物質[1]，對卷煙感官評吸有一定影響。因此，準確測定卷煙主流煙氣中的3-羥基吡啶的釋放量具有重要意義。文獻報道，測定食品蔬菜中代謝殘留的羥基吡啶類化合物應用最廣泛的是氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）方法[2-3]。在合成過程中羥基吡啶類化合物也有用液相色譜-質譜串聯來跟蹤監測的[4]。對于卷煙主流煙氣中3-羥基吡啶的測定，目前尚鮮見報道，筆者對此進行探索并建立測定方法。

1材料與方法

1.1材料

TriplusRSH-Trace1310-ISQ LT型氣相色譜-質譜聯用儀；CERULEAN-SM450型直線吸煙機；METTLER TOLEDO-ML204型電子天平；BINDER FED260型恒溫箱；KQ-500DE型超聲波清洗儀；直徑44 mm劍橋濾片（Borgwaldt 公司）；3R4F標準卷煙（Reference cigarette 12/2006）、其他卷煙均為市售。

標準儲備液：1.0 mg/mL，稱取3-羥基吡啶（98%，百靈威）約100 mg（精確至0.0001 g）于50 mL燒杯中，用三氯甲烷溶解后，定容于100 mL棕色容量瓶中。

內標標準儲備液：1.0 mg/mL，稱取苯酚-D5（98%，Dr.Ehrenstorfer GmbH）50 mg（精確至0.000 1 g）置于50 mL容量瓶中，以三氯甲烷定容。

N-甲基-N-三甲基硅烷三氟乙酰胺（MSTFA）（98.5%，REGIS公司）；其他有機溶劑均為分析純試劑。

1.2卷煙的抽吸及處理

按GB/T 5606.1—2004[5]的方法挑選卷煙煙支，將所選卷煙于溫度（22±2）℃和相對濕度（60±5）%條件下平衡48 h后，按照平均重量±20 mg分選；利用直線型吸煙機在ISO抽吸模式抽吸卷煙。用直徑44 mm劍橋濾片捕集2支卷煙的主流煙氣粒相物，將濾片置于50 mL三角瓶中，準確加入25 μL內標儲備液和25 mL三氯甲烷，室溫下超聲萃取20 min，靜置5 min。移取萃取液1.0 mL和30 μL MSTFA于棕色色譜瓶中，壓蓋后置于50 ℃恒溫箱內保持15 min。取出色譜瓶按照GC-MS工作條件進行測定。

1.3儀器工作條件

色譜條件：TG-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）毛細管色譜柱；進樣口溫度200 ℃；載氣為氦氣（濃度不小于99.999%），流量1.2 mL/min，恒流模式；分流進樣，分流比為10∶1；進樣量1 μL。程序升溫：初始溫度80 ℃，以12 ℃/min升溫至200 ℃，保持5 min。

質譜條件：電子轟擊離子源（EI）；離子源溫度240 ℃，傳輸線溫度230 ℃；溶劑延遲3 min；掃描方式為全掃描（Scan）和選擇離子監測（SIM）模式。內標和3-羥基吡啶衍生物的保留時間和特征離子見表1。標樣3-羥基吡啶衍生物選擇離子流色譜圖見圖1a，卷煙主流煙氣粒相物樣品（參比卷煙3R4F）衍生物的全掃描總離子流色譜圖和選擇離子流色譜圖分別見圖1b和圖1c。

2結果與分析

2.1試驗條件的優化

2.1.1提取條件的選擇。

MSTFA 屬硅烷化試劑的一種，遇水及質子性溶劑迅速反應分解，因此分別考察了二氯甲烷、〖CM（25〗三氯甲烷、正己烷、甲苯4種非質子性溶劑的萃取效率。結果表明，正己烷、甲苯的萃取效率相對偏低，三氯甲烷的萃取效率最高，因此選擇三氯甲烷為萃取溶劑。該試驗考察了超聲時間分別為5、10、15、20、30和60 min對卷煙主流煙氣中3-羥基吡啶萃取效率的影響。結果表明，超聲15 min內萃取不完全，20 min后結果趨于穩定。

2.1.2

色譜柱和衍生化條件的選擇。

卷煙主流煙氣中組分復雜且3-羥基吡啶極性較強，對色譜柱要求較高。試驗發現，使用強極性的HP-INNOWAX（30.00 m×0.25 mm，0.25 μm）色譜柱對未經衍生化的樣品進行氣相色譜分析，其峰型較差，信號強度響應較低且3-羥基吡啶與雜質峰不易分離。樣品衍生化后經TG-5MS（30.00 m×0.25 mm，0.25 μm）和EIite-624（60 m×0.32 mm，1.8 μm）2根不同色譜柱分析。結果發現，2根色譜柱對樣品分離效果都較好，信號強度高，色譜峰峰型尖銳，但EIite-624分析時間較長，目標物出峰時間為18.85 min，而TG-5MS色譜柱在5.23 min便可出峰。試驗選擇TG-5MS色譜柱為分析柱。

酚羥基檢測方法中已報道的衍生化方法以硅烷化為主，使用的硅烷化試劑主要有BSA和MSTFA[6-7]。在檢出限以及回收率方面，使用MSTFA的效果均好于BSA，因此，該試驗采用MSTFA進行衍生（圖2）。MSTFA用量的選擇：分別加入5、10、20、30、40和50 μL MSTFA，50 ℃下反應15 min，然后進行GC-MS分析，當加入30 μL時3-羥基吡啶衍生物含量已達到最高值，因此確定衍生化試劑為30 μL。衍生化溫度的選擇：分別準確吸取1.0 mL相同樣品溶液于2.0 mL棕色色譜瓶中，加入30 μL MSTFA，壓蓋混勻，分別置于30、40、50、60和70 ℃條件下反應15 min，然后進行GC-MS分析，結果發現50 ℃以上時，測得目標物含量最高，因此衍生化溫度選擇50 ℃。

2.2標準工作曲線和檢測限、定量限

為了評價測定方法的分析特性，采用內標法定量，將5個不同濃度的標準工作溶液分別進行GC-MS分析，并用3-羥基吡啶衍生物色譜峰的面積對其濃度進行回歸分析，得回歸方程為Y=1.587x-0.008，相關參數如下：線性范圍0.02～10.00 μg/mL，相關系數0.998 9。將最低濃度的標準溶液稀釋5倍后平行測定5次，所得測定結果標準偏差的3倍和10倍分別作為測定方法的檢測限（0.031 μg/支）和定量限（0.104 μg/支）。結果表明，3-羥基吡啶的檢測限在ng級的水平，遠遠低于卷煙煙氣中3-羥基吡啶的含量。

2.3方法的回收率和精密度試驗

選取卷煙樣品，以6次測定的平均值為3-羥基吡啶的原含量，在抽吸后的濾片中分別加入低、中、高3個濃度水平的3-羥基吡啶，按照衍生化試驗條件測定卷煙樣品中3-羥基吡啶的回收率和精密度。結果顯示（表2），3-羥基吡啶的平均回收率在97.3%～98.1%，RSD在1.5%～2.9%。

2.4不同方法樣品分析

按試驗方法測定了11種不同品牌卷煙主流煙氣中3-羥基吡啶的釋放量。1#～7#為烤煙型卷煙，8#～10#為混合型卷煙。由表3可見，11種卷煙主流煙氣中3-羥基吡啶含量范圍16.3～39.6 μg/支。

3結論

該試驗對卷煙主流煙氣粒相物進行衍生化處理，建立一種3-羥基吡啶的GC-MS分析方法。該方法分析時間短，目標物在5.23 min便可出峰，整個樣品的分析時間為15 min，方法檢測結果穩定性、重復性好，準確性和精確度高，適用于卷煙主流煙氣中3-羥基吡啶的檢測。

參考文獻

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