气相色谱-质谱法测定烟用香精中5种添加剂的含量

章平泉　杜秀敏　李　青　于小红

(江苏中烟工业公司淮阴卷烟厂品质管理处，淮安 223002)



气相色谱-质谱法测定烟用香精中5种添加剂的含量

章平泉杜秀敏李青于小红

(江苏中烟工业公司淮阴卷烟厂品质管理处，淮安 223002)

摘要：为了测定烟用香精中添加剂(柠檬醛、香茅醇、香叶醇、羟基香茅醛和α-戊基肉桂醇)的含量，通过气相色谱-质谱(GC-MS)并结合内标法建立了烟用香精中添加剂的定量分析方法。试验结果表明，该法重复测定的变异系数小于6%，平均回收率98.72%~107.63%，具有较好的重现性和准确性，烟用香精中添加剂的检测限和定量限的范围分别为0.022~0.042μg/mL和0.047~0.139μg/mL，表明该法可适用烟用香精中添加剂含量的测定。

关键词：烟用香精添加剂气相色谱-质谱法

柠檬醛、香茅醇、香叶醇、羟基香茅醛和α-戊基肉桂醇均是是日化香精配方的主要成分[1-3]，也是我国规定允许使用的食用香料，主要被用于增加甜度、丰满度[4]。根据欧盟新的玩具安全指令[5]，柠檬醛、香叶醇、羟基香茅醛和α-戊基肉桂醇被列为禁用致敏性香味剂，香茅醇被列为过敏性芳香剂，且当含量100mg/kg时需要在玩具包装上或宣传页上进行标识。

目前，公开的文献报道主要集中在柠檬醛和香叶醇，方法有气相色谱法(GC)[6-8]和高效液相色谱法[9]，但以上方法均存在背景干扰和定性差等不足。文献[10]和雷海燕[11]等人采用气质联用法(GC-MS)分别测定化妆品和中药制剂中羟基香茅醛和香茅醇，但由于采用外标法定量，不可避免地存在由于进样量不准确而产生测试误差。由于柠檬醛等上述添加剂也常用于烟用香精中，用于调制香韵，增进浓郁感，改善烟气吃味等作用[12]。因此，为了准确测定烟用香精中柠檬醛等添加剂的含量，本实验通过GC-MS 建立了上述5种添加剂的分析方法，并采用内标法对其进行定量 ，试验结果令人满意。

1材料与方法

1.1试验材料、试剂和仪器

选用10个日常检验的烟用香精样品。

柠檬醛、羟基香茅醛和α-戊基肉桂醇(标准品，德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司)；香茅醇和香叶醇(标准品，美国 Accustandard,INC.公司)；丙酸苯乙酯(IS)(纯度>98.0%，比利时Acros公司)；正十七烷和乙酸苄酯(纯度>98.0%，美国Chem Service公司)；无水乙醇和甲醇(色谱级，美国J. T. Baker公司)。

AE163电子天平(瑞士Mettler公司)； Agilent6890A/5975气相色谱-质谱联用仪(美国Agilent公司)；TGL18M离心机(江苏盐城市凯特实验仪器有限公司)；KQ-5200DB 型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。

1.2样品处理与分析

称取0.3g (精确至 0.000 1 g )烟用香精样品，加入10 mL萃取液(含内标)，密封并在超声波下萃取15 min。取适量萃取液于离心管中离心10 mim，上清液加入1.0g无水硫酸钠脱水，经0.45μm微孔有机膜过滤，滤液作为待测样液。

GC-MS条件：

色谱柱:HP-INNOVAX熔融石英毛细管柱(30 m×0.25 mm i.d.×0.25μm d.f.)；进样口温度：250℃；进样量：1.0μL；分流比：20∶1。

升温程序为:100°C→180°C(5°C/min)→230°C(15°C/min)→250°C(25°C/min，保持5min)；载气：He，流速：1. 0 mL/min。电离方式：电子轰击(EI)；电离能量：70 eV； 质量数范围：35~350amu；离子源温度：230°C；传输线温度：250°C；四级杆温度：150°C。溶剂延迟：6min； 检测方式：选择离子监测(SIM)。

2结果与讨论

2.1前处理条件优化

2.1.1提取剂的选择

柠檬醛等5种烟用添加剂在无水乙醇和甲醇中溶解度良好，因此，取一定量的5种烟用添加剂于空白样品中，考察了上述两种试剂对添加剂的提取效果。结果表明(表1)，两者提取率相差不大，考虑无水乙醇较经济且毒性较小，故选择无水乙醇为提取溶剂。

表1　不同萃取剂提取结果的对比 　μg

2.1.2提取时间的选择

取一定量的5种烟用添加剂于空白样品中，加入10 mL萃取液(含内标)，密封并分别在超声波中提取5、10、15、20、30min。测试结果表明(图1)，在15~30min范围内，各添加剂含量达到最大，且相差不大，故选择15min为适宜的提取时间。

图1　提取时间的选择

2.2内标物的选择

采用GC-MS分析过程中，相对外标法，内标法是把参比物加入样品中，使欲测组分和参比物在同一色谱条件下进行分析，能消除外标法中由于进样量不准确产生的误差，提高定量的准确度，但内标法中难点是选择合适的内标物。试验过程中，分别比较了碳十七烷，乙酸苄酯和丙酸苯乙酯3种化合物作为内标物的效果。结果表明，碳十七烷与乙酸苄酯均在9.55min附近流出，且均与(E)-柠檬醛发生重合，不能有效分离。 丙酸苯乙酯在12.44min附近流出，位于欲测组分的峰中间，且能完全分开(图2)。连续测试10次某标准工作液(含内标)，计算各添加剂的变异系数。结果(表2)表明内标法的精度高于外标法，因此，最终选用丙酸苯乙酯作为内标物，并采用内标法进行定量分析。

表2　外标法和内标法精密度结果对比

注：柠檬醛为(Z)-柠檬醛和(E)-柠檬醛面积之和，并计算其变异系数。

2.3定性分析

采用NIS98和Wiley谱库检索并结合标样和目标物的特征质谱碎片对添加剂进行定性。各添加剂和丙酸苯乙酯(IS)的保留时间和特征离子峰见表3。标准样品的典型选择离子色谱图(图2)表明所采用的色谱条件能使添加剂与内标色谱峰分离良好。

表3　添加剂及内标物的保留时间和定量和定性选择离子表

图2　标准样品典型选择离子扫描图

2.4标准曲线和内标

(1)称取0.1g(精确至 0.0001g)丙酸苯乙酯，乙醇定容至100mL，得内标储备液。准确移取25mL内标储备液，乙醇定容到1000mL，得内标工作液。

(2)称取0.1g(精确至 0.0001g)6种添加剂，乙醇定容至100mL，得1000μg/mL的标准储备溶液，分别准确移取5μL、10μL、20μL、30μL、50μL、100μL 上述标准储备溶液，乙醇(含内标)定容至10mL，进样分析。经GC-MS分析后，根据添加剂标样峰面积与内标物峰面积比，以及各标样浓度，由Excel按照最小二乘法得到各添加剂的标准曲线和决定系数。结果表明(表4)，在所测定的质量浓度范围内，所得到的添加剂标准曲线线性关系较好。

表4　五种添加剂标准溶液的质量浓度　μg/mL

注：分别计算(Z)-和(E)-柠檬醛与IS的峰面积比，并求和后绘制柠檬醛的标准曲线。

2.5方法精密度

在相同测试条件下，烟用香精空白样品中加入一定量的标准溶液连续进行6平行试验测试样品中添加剂成分的含量，并计算测试结果平均值和变异系数(CV %)。结果表明(表5)5种添加剂的变异系数均在6%以内，表明方法的重现性很好。

表5　方法精密度试验 　μg/mL

2.6回收率、检测限及定量限

按照低、中、高3个含量水平，分别在烟用香精空白样品中加入3个不同浓度的添加剂的标准工作溶液，根据分析结果计算本方法的加标回收率，结果见表6。结果表明5种添加剂的平均回收率在98.72%~107.63%范围内，由于烟用香精中添加剂成分含量较低甚至不存在，故认定该测定结果比较准确，适合烟用香精中添加剂的测定。

表6　回收率试验 　%

取最低标准工作溶液连续平行测试10次，计算各组分的标准偏差，并分别以3倍和10倍标准偏差对应的含量为该组份的检出限和定量限，结果见表7。

2.7样品测试

采用上述方法对10个烟用香精样品中5种添加剂成分的含量进行测试，结果表明(表8)有4个样品未检出任何添加剂，其余6个样品检测出1~2种添加剂，含量在0.12~1.08 μg/g范围内。

表7　方法的检测限和定量限 　μg/mL

表8　香精中添加剂成分的测试结果　μg/g

注：“N.D.”表示未检出。

3结论

本实验建立的采用GC-MS同时测定烟用香精中5种添加剂该方法，其变异系数小、重复性和平均回收率较好，具有操作简便、快速特点，在25min内完成对添加剂的测试分析，可用于烟用香精中添加剂的测定。

参考文献

[1] 周家华，崔英德，曾颢. 食品添加剂[M]．北京：化学工业出版社，2008：416-417.

[2] 李祥．食品添加剂使用技术[M]．北京：化学工业出版社，2010：206-207.

[3] GB/T 24800.9-2009化妆品中柠檬醛、肉桂醇、茴香醇、肉桂醛和香豆素的测定 气相色谱法[S].

[4] GB 2760-2011食品添加剂使用卫生标准[S].

[5] 2009/48/EC Directive of the European Parliament on the Safety of Toys[S].

[6] 王勇，胡雄飞，赖伟勇. 气相色谱法测定香茅挥发油中柠檬醛[J]. 中成药，2013(1)，205-207.

[7] 张艳. 气相色谱法测定山胡椒油中柠檬醛含量[J].中国食品添加剂，2014，(3)：204-207.

[8] 陈妙芬，冯静仪，刘秋琼，等. GC法测定香茅中香叶醇的含量[J].中国药房，2011(31)：2950-295.

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[10] 雷海燕，赵玉兰，王黎明. 气相色谱质谱联用法测定中药制剂中薄荷醇和香茅醇[J].现代仪器，2008(5)：76，78.

[11] GB/T 24800.10-2009 化妆品中十九种香料的测定 气相色谱-质谱法[S].

[12] 谢剑平. 烟用香原料[M]．北京：化学工业出版社，2009：94-96.

Determination of five additives in tobacco essence by gas chromatography mass spectrometry.ZhangPingquan，DuXiumin，LiQing，YuXiaohong

(QualityManagementDepartmentofHuaiyinCigaretteFactory，ChinaTobaccoJiangsuIndustrialCorporation，Huai’an223002，China)

Abstract:A quantitative analysis method based on gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and internal standard method was developed．The results showed the method had good reproducibility and accuracy，the variation coefficient was less than 6% and the average recovery ratio was 98.72%-107.63%. The ranges of detection limit and quantitative limit of five kinds of additives were 0.022-0.058μg/mL and 0.066-0.174μg/mL. This method can be used to determine the additives in tobacco essence.

Key words:tobacco essence; additive; gas chromatography-masss pectrometry

收稿日期：2015-07-18

DOI:10.3936/j.issn.1001-232x.2016.01.005

作者简介：章平泉，男，1978年出生，工程师，从事烟草化学分析研究。