化學(xué)衍生-液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)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(cè)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(cè)模式檢測(cè)。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(cè)。

　　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(wèn)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(guò)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(cè)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(cè)/紫外檢測(cè)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(guò)衍生引入發(fā)色團(tuán)或易電離基團(tuán)，以提高紫外檢測(cè)的吸光度和質(zhì)譜檢測(cè)的離子化效率[17，18]。質(zhì)譜檢測(cè)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(cè)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(jiàn)GP用于卷煙煙氣中醛酮類香味成分檢測(cè)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(guò)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(cè)方法存在目標(biāo)分析物的種類和結(jié)構(gòu)較為單一的問(wèn)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(guò)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(zhǎng)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(guò)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(cè)，通過(guò)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(guó)Agilent公司)和AB SCIEX 4000三重四極桿質(zhì)譜儀(美國(guó)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(guó)Sartorius公司);SM450型20通道吸煙機(jī)(配加熱卷煙分析套件，英國(guó)Cerulean公司); 44 mm劍橋?yàn)V片(德國(guó)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(guó)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(guó)Heidolph公司)。

　　GP和d5-GP(純度≥99%，美國(guó)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(gòu)自美國(guó)Sigma-aldrich公司;甲醇和乙腈(色譜純，德國(guó)Merck公司);甲酸(色譜純，美國(guó)Aladdin公司);冰醋酸(色譜純，美國(guó)Fisher Scientific公司);實(shí)驗(yàn)用水為Q-POD Milli-Q超純水儀(美國(guó)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