化學(xué)衍生-液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定加熱卷煙煙氣中的醛酮類香味成分

　　摘 要 建立了化學(xué)衍生結(jié)合液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)檢測加熱卷煙煙氣中9種醛酮類香味成分的分析方法。樣品和標(biāo)準(zhǔn)溶液中的目標(biāo)分析物分別用1-(2-肼基-2-氧代乙基)吡啶-1-溴化物(吉拉德P試劑，GP)和d5-GP衍生，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的衍生化產(chǎn)物作為穩(wěn)定同位素內(nèi)標(biāo)，采用多反應(yīng)監(jiān)測模式檢測。在最優(yōu)的衍生化反應(yīng)條件下，9種醛酮類香味成分在各自濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)(R2)≥0.9937，檢出限為0.07～12.66 ng/mL，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.2%～11.6%。9種醛酮類香味成分在3個(gè)加標(biāo)水平下的回收率為82.5%～118.0%。本方法可用于加熱卷煙煙氣中醛酮類香味成分的檢測。

　　關(guān)鍵詞 化學(xué)衍生;液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜;加熱卷煙;醛酮類香味成分

　　1 引 言

　　煙草及煙氣品質(zhì)的控制和評(píng)價(jià)是煙草行業(yè)關(guān)注的重要問題[1]，其中，非煙氣的化學(xué)組成與煙氣品質(zhì)密切相關(guān)，煙氣的化學(xué)組成影響煙氣的香味和吃味，因此，煙氣香味成分的研究一直備受重視。醛酮類香味成分是煙草中數(shù)量最多的一類香味成分[2]，目前，煙氣中已鑒定出的醛酮類香味成分超過500種。許多重要香味成分屬于醛酮類[3]，如3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮在煙氣中能產(chǎn)生甜的、焦糖-楓槭的氣息;4-庚酮?jiǎng)t能產(chǎn)生甜的、水果的氣息;一些高沸點(diǎn)的酮(如紫羅蘭酮)也有明顯的致香作用，不少已用于煙草制品的加香中[2]。有研究表明，醛酮類香味成分的組成和相對(duì)含量綜合影響煙氣的品質(zhì)香味情況[4]。因此，有必要對(duì)煙氣中醛酮類香味成分進(jìn)行分析研究。

　　目前，醛酮類化合物的檢測方法主要有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[5～9]、高效液相色譜-二極管陣列檢測/紫外檢測法[10～13]和高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[14～16]等。由于醛酮類化合物缺少發(fā)色團(tuán)和易電離基團(tuán)，因此，在進(jìn)行紫外和質(zhì)譜分析前，需要通過衍生引入發(fā)色團(tuán)或易電離基團(tuán)，以提高紫外檢測的吸光度和質(zhì)譜檢測的離子化效率[17，18]。質(zhì)譜檢測常用的衍生化試劑有亞硫酸銨[19]、伯胺類[20，21]、肼類[22～29]和酰肼類[30～34]等。吉拉德P試劑(GP)是常用的酰肼類衍生化試劑，其結(jié)構(gòu)中含有恒帶正電荷的季銨鹽結(jié)構(gòu)，因而能夠顯著提高衍生化產(chǎn)物在質(zhì)譜中的離子化效率和檢測靈敏度。GP已被用于人和牛體液中類固醇激素[31，35]、血漿和干血點(diǎn)中性激素[36，37]等的分析。結(jié)果表明，GP可選擇性地與醛酮類化合物高效反應(yīng)，在分析上述復(fù)雜樣品中具有優(yōu)良的表現(xiàn)。然而，目前尚未見GP用于卷煙煙氣中醛酮類香味成分檢測的報(bào)道。

　　煙氣中的醛酮類化合物主要是碳水化合物在加熱條件下產(chǎn)生的，當(dāng)加熱溫度高于300℃時(shí)，醛酮類化合物是構(gòu)成煙氣香味的主要成分之一[38]。與傳統(tǒng)卷煙相比，加熱卷煙煙氣中大多數(shù)化學(xué)成分的釋放量顯著降低，而以“加熱而非燃燒煙絲”為特征的加熱卷煙(加熱溫度約為350℃)在加熱過程中具備醛酮類香味成分生成的物質(zhì)基礎(chǔ)和形成條件，因此，加熱卷煙煙氣中醛酮類香味成分的降低比例有限[39，40]。由于制造工藝和添加原料的差異，不同加熱卷煙煙氣中的醛酮類香味成分的種類也不同。目前，煙氣中醛酮類物質(zhì)的分析方法主要采用外標(biāo)法或單一內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析，而且目標(biāo)分析物多為有害的羰基化合物，個(gè)別針對(duì)香味成分的檢測方法存在目標(biāo)分析物的種類和結(jié)構(gòu)較為單一的問題。

　　因此，本研究利用GP和d5-GP分別衍生樣品和標(biāo)準(zhǔn)溶液中的醛酮類香味成分，并以d5-GP的衍生化產(chǎn)物為目標(biāo)分析物的穩(wěn)定同位素內(nèi)標(biāo)。在目標(biāo)分析物的選擇方面，本研究以煙草制品許可使用的醛酮類化合物和煙草在加熱過程中生成的醛酮類化合物為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮對(duì)卷煙品質(zhì)的影響和化學(xué)結(jié)構(gòu)(不同碳鏈長度、含有其它不同的官能團(tuán)、不同羰基或醛基數(shù)目)，選擇了如圖1所示的9種代表性目標(biāo)分析物。其中，3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、庚醛和4-庚酮為煙草在加熱過程中生成的目標(biāo)分析物，其余6種化合物為煙草制品許可使用的醛酮類化合物添加劑。將GP應(yīng)用于加熱卷煙中醛酮類香味成分的檢測，通過衍生化反應(yīng)向目標(biāo)分析物分子中引入同位素基團(tuán)，并作為內(nèi)標(biāo)，建立了加熱卷煙煙氣中醛酮類香味成分的分析方法。本方法顯著提高了目標(biāo)分析物的靈敏度，對(duì)煙氣中醛酮類香味成分的分離和分析具有參考意義。

　　2 實(shí)驗(yàn)部分

　　2.1 儀器與試劑

　　Agilent 1200液相色譜儀(美國Agilent公司)和AB SCIEX 4000三重四極桿質(zhì)譜儀(美國AB公司)，配備有G1311A輸液泵、G1322A在線脫氣機(jī)、G1329A自動(dòng)進(jìn)樣器、G1316A柱溫箱和Analyst 1.5.2工作站。CP224S電子天平(德國Sartorius公司);SM450型20通道吸煙機(jī)(配加熱卷煙分析套件，英國Cerulean公司); 44 mm劍橋?yàn)V片(德國Borgwaldt-KC公司);SB25-12DTD超聲波清洗機(jī)(寧波新芝生物科技股份有限公司);SHA-B恒溫振蕩器(常州國華電器有限公司);TurboVap LV氮?dú)鉂饪s儀(瑞典Biotage公司);Heidolph多位渦旋儀(德國Heidolph公司)。

　　GP和d5-GP(純度≥99%，美國Avanti Polar Lipids Inc公司);9種醛酮類化合物：3-羥基-2-丁酮(純度≥99.4%)、3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮(純度≥99.4%)、2，3-丁二酮(純度≥97.0%)、苯甲醛(純度≥995%)、己醛(純度≥95.0%)、4-庚酮(純度≥99. 8%)、庚醛(純度≥97.0%)、壬醛(純度≥99.5%)和紫羅蘭酮(純度≥96.0%)，均購自美國Sigma-aldrich公司;甲醇和乙腈(色譜純，德國Merck公司);甲酸(色譜純，美國Aladdin公司);冰醋酸(色譜純，美國Fisher Scientific公司);實(shí)驗(yàn)用水為Q-POD Milli-Q超純水儀(美國Millipore公司)制得的超純水。

　　推薦閱讀：化工自動(dòng)化人員職稱評(píng)審論文發(fā)表技巧