油斑烟污染源物质的HS-GC-MS指纹图谱研究

李晓波，杜 赫，郑美玲，马 俊，舒云波，张峻松

（1.红塔烟草（集团）有限责任公司玉溪卷烟厂，云南玉溪 653100；2.郑州轻工业大学食品与生物工程学院，河南郑州 450002）

油斑烟是指卷烟纸上出现大小不一油状斑点的成品烟支，而现代卷烟生产是流水线作业，从制丝到卷接整个过程需要用到多个生产设备，涉及各种烟用香精、油品，这些物质均是生成油斑烟的潜在原因[1-4]。油斑烟支严重影响卷烟外观和感官品质，直接影响着消费者对卷烟品质的认可度和消费需求。因此，油斑烟问题受到烟草行业的广泛关注。目前，烟草行业中亦有关于油斑烟污染物成分分析的报道[5-7]，但对其指纹图谱的构建尚无相关研究。鉴于此，试验采用静态顶空-气质联用法对可能产生油斑烟的9种污染源物质样品进行分析，借鉴中药指纹图谱的分析方法[8-11]，构建油斑烟污染源物质成分的指纹图谱，以期揭示不同污染源物质的特征成分，为油斑烟污染物鉴别提供理论依据和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

9种污染源物质样品：香精、梗香、糖料、梗糖、润滑油、石蜡油、刀头油、国产脂、进口脂，玉溪卷烟厂提供。

EL204型电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司产品；7890GC/5975MS型气质联用仪、7694型顶空进样器，美国Agilent公司产品。

1.2 方法

1.2.1 样品前处理

称取待测样品0.3 g（精确至0.000 1 g）后立即放入20 mL顶空瓶中，迅速封口，放入顶空进样器中。

1.2.2 分析条件

顶空条件：顶空瓶20 mL，平衡温度120℃，环境温度130℃，传输线温度140℃，平衡时间10 min，载气为He。

色谱条件：HP-5MS型色谱柱（30 m×250 μm×0.25 μm），进样口温度280℃，分流比1∶1，载气为He，流速1.0 mL/min；升温程序：40℃保持5 min，以4℃/min的速率升温至240℃保持10 min。

质谱条件：EI源电子能量70 eV，质量扫描范围30～550 amu，离子源温度230℃，四极杆温度150℃，传输线温度280℃，增益因子1.00。

2 结果与分析

2.1 顶空进样条件优化

2.1.1 平衡温度的选择

选取香精样品按照“1.2.2”中色谱及质谱条件，分别在80，100，120，140℃下平衡20 min，考查不同平衡温度对萃取效果的影响。

顶空平衡温度对挥发性成分含量的影响见图1。

图1 顶空平衡温度对挥发性成分含量的影响

由图1可知，随着温度的升高，挥发性成分的含量均呈先上升后下降的趋势，其中当平衡温度为120℃时，物质挥发性成分含量也达到最高。

2.1.2 平衡时间的选择

选取香精样品按照“1.2.2”中色谱及质谱条件，在平衡温度为120℃时设定平衡时间分别为5，10，15，20 min，考查不同平衡时间对萃取效果的影响。

由图2可知，随着平衡时间的延长，样品中挥发性成分的含量呈现下降的趋势，故顶空平衡时间为10 min。

顶空平衡时间对挥发性成分含量的影响见图2。

2.2 方法学考查

2.2.1 精密度试验

选取香精样品，在相同试验条件连续进样5次，记录其保留时间和峰面积。以丁酸异戊酯的色谱峰为参照峰（S），计算得到各共有峰相对保留时间RSD均小于1%，相对峰面积RSD小于10%的有12个，在10%～20%的有1个，说明该方法精密度较好。

图2 顶空平衡时间对挥发性成分含量的影响

2.2.2 重现性试验

称取5份香精样品，在相同试验条件进行5次平行测定，记录其保留时间和峰面积。以丁酸异戊酯的色谱峰为参照峰（S），计算得到各共有峰相对保留时间RSD均小于2%，相对峰面积RSD小于10%的有11个，在10%～20%的有2个，说明该试验重现性良好。

2.2.3 稳定性试验

称取5份香精样品，分别将其放置0，4，8，12，24 h之后在相同试验条件进样分析，计算各共有峰保留时间和峰面积的RSD。以丁酸异戊酯的色谱峰为参照峰（S），计算得到各共有峰相对保留时间RSD均小于2%，相对峰面积标准偏差均小于10%，说明该样品在24 h内含量稳定。

2.3 指纹图谱的建立

对8个不同批次样品香精按照的试验条件进行分析后，得到其挥发性成分的GC-MS总离子流图。通过NIST11标准谱库进行检索共分析出16个峰，通过保留时间、峰形、峰面积的对比，共确定13个共有峰。

香精的共有特征峰见表1，香精GC-MS指纹图谱共有模式见图3。

表1 香精的共有特征峰

以分离度好、比较稳定、峰面积较大的8号丁酸异戊酯的色谱峰为参照峰（S），并计算8次分析中共有峰占总峰面积的百分比。结果表明，13个共有峰面积占比为95.52%。

图3 香精GC-MS指纹图谱共有模式

对其他8种样品按照同样的方法及条件进行分析，结果如下：梗香共有特征峰4个，共有峰面积占总峰面积的97.79%；糖料共有特征峰3个，共有峰面积占总峰面积的91.08%；梗糖共有特征峰7个，共有峰面积占总峰面积的93.98%；润滑油共有特征峰8个，共有峰面积占总峰面积的95.04%；石蜡油共有特征峰18个，共有峰面积占总峰面积的97%；刀头油共有特征峰5个，共有峰面积占总峰面积的96.91%；国产脂共有特征峰3个，共有峰面积占总峰面积的99.28%；进口脂共有特征峰7个，共有峰面积占总峰面积的94.80%。

8种污染物的共有特征峰见表2。

表2 8种污染物的共有特征峰

续表2

2.4 指纹图谱的相似度分析

分别采用相关系数法及夹角余弦法对9个样品GC-MS指纹图谱与对照图谱进行相似度评价。

指纹图谱的相似度分析见表3。

表3 指纹图谱的相似度分析

由表3可知，2种方法得到的9个样品8个批次指纹图谱相似度均在0.9以上，说明样品存在较高的相似度，所建立的指纹图谱准确可靠。

3 结论

采用HS-GC-MS技术建立了不同油斑烟污染源物质的指纹图谱，方法学考查表明该指纹图谱精密度高、稳定性和重现性好，不同污染源物质样品的相似度均在0.9以上，说明该指纹图谱准确可靠、特征指纹信息丰富，可反映不同污染源物质所含挥发性化学成分的种类和数量，可为进一步鉴别油斑烟污染物来源提供依据。