本发明涉及一种评价烟叶原料羰基化合物释放量的方法，属于分析化学
技术领域：
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背景技术：
：挥发性羰基化合物是卷烟烟气中一类重要的有害物质，对人体呼吸系统有强烈的刺激作用，该类化合物(甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮和丁醛)被列入Hoffmann卷烟烟气有害名单。其中，甲醛、乙醛和巴豆醛分别被国际癌症研究机构(IARC)列为1/2B、3类人类致癌物。掌握各种烟叶原料中羰基化合物含量水平，对不同烟叶合理复配以及卷烟中各种羰基化合物含量调控具有重要意义。目前，检测烟草制品中的挥发性羰基化合物含量主要采用分光光度法、纸色谱法、高效液相色谱法和气相色谱法等方法。一种常见的捕集羰基化合物的方法为在酸性条件下2,4-二硝基苯肼(DNPH)与羰基化合物反应生成稳定的腙类化合物，随后所形成的腙类化合物可以被紫外光检测器在365-380nm的波长检测，进而确定各种羰基化合物的含量。技术实现要素：本发明提供了一种评价烟叶原料羰基化合物释放量的方法，其目的在于对烟叶原料不进行卷烟制造即可掌握其制成的卷烟在抽吸时的羰基化合物释放量。一种评价烟叶原料羰基化合物释放量的方法包含以下步骤：1)样品裂解；2)产物捕集：样品原料通过裂解产生羰基化合物，然后对产物进行捕集；3)产物萃取；4)产物检测：用高效液相色谱对萃取液进行分离和定量。所述的评价烟叶原料羰基化合物释放量的方法，在样品裂解前还包括实验准备，所述的实验准备主要包括烟叶原料预处理、2,4-二硝基苯肼重结晶、2,4-二硝基苯肼饱和溶液配制、2,4-二硝基苯肼滤片制备、萃取液配制和标准工作液配制。所述烟叶原料预处理为按照GB/T16447—2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》的要求，烟丝样品在温度22±2℃和相对湿度60±5％下平衡48h。所述2,4-二硝基苯肼重结晶为取50g2,4-二硝基苯肼加入到800mL乙腈中，加热回流至2,4-二硝基苯肼完全溶解，自然冷却至室温，静置，抽滤、乙腈洗涤，真空干燥。所述2,4-二硝基苯肼饱和溶液配制为称取7.5g重结晶的2,4-二硝基苯肼固体于棕色平底烧瓶中，分别加入500mL乙腈和1mL70％高氯酸，60℃条件下加热并超声至溶解，冷却至室温即得。所述2,4-二硝基苯肼滤片制备为将两张直径为44mm玻璃纤维滤片叠放，均匀加入2mL2,4-二硝基苯肼饱和溶液，放置于真空干燥器内避光晾干。在烟丝裂解前，在晾干的滤片上加入1mL2,4-二硝基苯肼饱和溶液待用。所述萃取液配制为配制体积分数为2％的吡啶/乙腈溶液。所述的标准工作液为含有如下8种苯腙化合物：甲醛-2,4-二硝基苯腙、乙醛-2,4-二硝基苯腙、丙酮-2,4-二硝基苯腙、丙烯醛-2,4-二硝基苯腙、丙醛-2,4-二硝基苯腙、巴豆醛-2,4-二硝基苯腙、2-丁酮-2,4-二硝基苯腙和丁醛-2,4-二硝基苯腙的系列标准工作液。所述的标准工作液的配制方法如下：1)配制标准储备液：分别称取甲醛-2,4-二硝基苯腙50mg、乙醛-2,4-二硝基苯腙100mg、丙酮-2,4-二硝基苯腙50mg、丙烯醛-2,4-二硝基苯腙40mg、丙醛-2,4-二硝基苯腙30mg、巴豆醛-2,4-二硝基苯腙30mg、2-丁酮-2,4-二硝基苯腙30mg和丁醛-2,4-二硝基苯腙30mg加入50mL烧杯中，加入30mL乙腈完全溶解后，转移到100mL的容量瓶中，用乙腈定容至刻度，得标准储备液；2)配制一级标准液：移取10mL标准储备液到50mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度，得一级标准液；3)配制二级标准液：分别准确移取0.1、0.2、0.5、1、5、10、25mL一级标准液到50mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度，得7个二级标准液。一级标准液与7个二级标准液共同构成系列标准工作液。所述的评价烟叶原料羰基化合物释放量的方法中，样品裂解为重复裂解两份样品，裂解条件为：以氮氧混合气为载气，60～120℃/s速率下升温至600～1200℃，再保持2～10s。氮氧混合气由体积分数9％的氧气和余量氮气组成，载气流速16～17mL/s。该条件能用烟叶原料裂解氛围模拟卷烟抽吸时的氛围，烟叶原料羰基化合物的释放量与其制成的卷烟抽吸时产生的羰基化合物量具有较好的一致性，可以用烟叶原料裂解产生的羰基化合物含量评价其制成的卷烟抽吸时产生的羰基化合物含量。所述的评价烟叶原料羰基化合物释放量的方法中，样品萃取所用的萃取液为体积分数为2％的吡啶/乙腈溶液，所用萃取液的体积为100mL。所述的评价烟叶原料羰基化合物释放量的方法中，产物检测中高效液相色谱条件为：检测器：二极管阵列检测器；检测波长：365nm；进样量：10μL；柱温箱温度：30℃；色谱柱：ExplosiveE2250mm×4.6mm色谱柱填料粒度5μm；流动相：A为去离子水，B为乙腈，流速：1mL/min；洗脱条件：0～20min，50％A-50％A，20～25min，50％A-40％A，25～30min，40％A-40％A，30～35min，40％A-20％A，35～40min，20％A-10％A，40～41min，10％A-50％A，41～45min，50％A-50％A。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的烟叶原料裂解氛围与卷烟抽吸时的条件相似，可以通过烟叶原料裂解产生的羰基化合物含量评价其制成的卷烟抽吸时的羰基化合物含量，对筛选烟叶原料和烟叶原料复配具有重要意义以及为卷烟中羰基化合物释放量降低技术研究提供数据参考和技术支持，不经过卷烟就能评价烟叶原料中的羰基化合物含量，节约了成本。本发明采用过饱和的2,4-二硝基苯肼溶液制作滤片，可以对烟叶原料产生的挥发性羰基化合物进行更有效捕集，同时使用重结晶的2,4-二硝基苯肼，可以有效减少2,4-二硝基苯肼固体中羰基化合物杂质的含量，使背景干扰减少，使测定结果更加准确。本发明在产物萃取过程中所用萃取液为体积分数为2％的吡啶/乙腈混合液，所用的萃取液体积为100mL，使萃取效率和有机溶剂用量之间达到平衡，既提高了萃取效率，又节约了有机溶剂用量。附图说明图1为检测样和标准工作液的高效液相色谱图，其中1为甲醛-2,4-二硝基苯腙、2为乙醛-2,4-二硝基苯腙、3为丙酮-2,4-二硝基苯腙、4为丙烯醛-2,4-二硝基苯腙、5为丙醛-2,4-二硝基苯腙、6为巴豆醛-2,4-二硝基苯腙、7为2-丁酮-2,4-二硝基苯腙和8为丁醛-2,4-二硝基苯腙的色谱峰。具体实施方案为了使本发明的方案更加具体和优点更加突出，下面结合具体实例做进一步说明，但并不限制本发明。仪器和试剂高效液相色谱仪、乙腈(色谱纯)、天平、甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛2,4-二硝基苯腙标准品；2,4-二硝基苯肼、吡啶、高氯酸(分析纯)。实施例本实施例中包含实验准备、样品裂解、产物捕集、产物萃取以及产物检测。1、实验准备本实施例中的实验准备主要包括烟叶原料预处理、2,4-二硝基苯肼重结晶、2,4-二硝基苯肼饱和溶液配制、2,4-二硝基苯肼滤片制备、萃取液配制和标准工作液配制(a)烟叶原料预处理：按照GB/T16447—2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》的要求，烟叶原料在温度22±2℃和相对湿度60±5％下平衡48h。(b)2,4-二硝基苯肼重结晶：取50g2,4-二硝基苯肼加入到800ml乙腈中，加热回流至2,4-二硝基苯肼完全溶解，转入到烧杯中密封避光自然冷却，静置过夜，结晶经抽滤、乙腈洗涤，真空干燥后即得。(c)2,4-二硝基苯肼饱和溶液配制：称取7.5g经提纯的2,4-二硝基苯肼固体于棕色平底瓶中，分别加入500mL乙腈和1mL70％高氯酸，60℃条件下加热并超声至溶解，冷却至室温得2,4-二硝基苯肼饱和溶液；(d)2,4-二硝基苯肼滤片制备：2,4-二硝基苯肼滤片制备为将两张直径为44mm玻璃纤维滤片叠放，均匀加入2mL2,4-二硝基苯肼饱和溶液，放置于真空干燥器内避光晾干。在烟丝裂解前，在晾干的滤片上加入1mL2,4-二硝基苯肼饱和溶液待用。(e)萃取溶液配制：配制体积分数2％的吡啶/乙腈溶液。(f)标准工作液的配制：1)配制标准储备液：分别称取甲醛-2,4-二硝基苯腙50mg、乙醛-2,4-二硝基苯腙100mg、丙酮-2,4-二硝基苯腙50mg、丙烯醛-2,4-二硝基苯腙40mg、丙醛-2,4-二硝基苯腙30mg、巴豆醛-2,4-二硝基苯腙30mg、2-丁酮-2,4-二硝基苯腙30mg和丁醛-2,4-二硝基苯腙30mg加入50mL烧杯中，加入30mL乙腈完全溶解后，转移到100mL的容量瓶中，用乙腈定容至刻度，得标准储备液；2)配制一级标准液：移取10mL标准储备液到50mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度，得一级标准液；3)配制二级标准液：分别准确移取0.1、0.2、0.5、1、5、10、25mL一级标准液到50mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度，得7个二级标准液。一级标准液与7个二级标准液共同构成标准工作液。2、样品裂解重复裂解2份烟丝样品，每份样品质量为50～200mg，裂解条件为：升温程序：载气：9％O2(体积分数，其余为N2)，16.7mL/s。3、产物捕集裂解完毕，取下捕集器，放置3min，使烟气中的羰基化合物充分与2,4-二硝基滤片充分作用。4、产物萃取取出滤片，转移至盛有100mL萃取溶液的锥形瓶中，160～200转/分，机械振荡15min，静置2min，萃取液过0.45μm有机相滤膜，进HPLC分析。5、产物检测用高效液相色谱对标准工作液和捕集到产物进行分析，高效液相色谱条件为：检测器：二极管阵列检测器；检测波长：365nm；进样量：10μL；柱温箱温度：30℃；色谱柱：ExplosiveE2250mm×4.6mm色谱柱填料粒度5μm；流动相：A：去离子水，B：乙腈，流速：1mL/min；洗脱梯度见下表1表1洗脱梯度表时间，min流动相A，％流动相B，％05050205050254060304060352080401090415050455050实验结果与分析将分析得到的各羰基物峰面积与其对应浓度作回归分析，得到浓度与峰面积的线性方程，线性范围及相关系数，见下表2；表2各羰基物的线性方程及线性范围序号检测成分线性方程线性范围相关系数1甲醛y＝342.02x-0.520.03～14.960.99992乙醛y＝259.64x-0.300.08～39.091.00003丙酮y＝196.04x+0.120.05～27.250.99994丙烯醛y＝251.20x+0.240.04～19.380.99995丙醛y＝202.46x+0.220.03～16.901.00006巴豆醛y＝181.35x+0.630.04～19.091.000072-丁酮y＝150.92x+0.410.03～17.261.00008丁醛y＝165.44x+0.240.03～17.200.9999从表2的可以看出，八种羰基物线性关系范围较宽，相关系数在0.9999～1.0之间，线性方程能够用来准确评价烟叶原料中的羰基化合物含量。表3烟叶原料热裂解与卷烟抽吸羰基化合物释放量结果对比将对照烟叶样品制成卷烟，对比烟叶样品热裂解与卷烟抽吸结果(见表3)，8种羰基化合物热裂解与卷烟抽吸结果比值范围为95％～107％，由此可见，烟叶原料羰基化合物的释放量与其制成的卷烟抽吸时产生的羰基化合物含量具有较好的一致性。表4不同产地及部位烟叶原料羰基化合物释放量(mg/g)从表4可以看出，不同产地的烟叶原料和不同部位的烟叶原料中各种羰基化合物的含量不同，烟草原料中各种羰基化合物的含量不同，其中乙醛含量最高，为4.98～7.58mg/g，甲醛含量次之，为2.47～4.96mg/g，丙酮和丙烯醛含量相当，分别为1.36～2.16mg/g和1.06～2.36mg/g，丙醛的含量为0.35～0.81mg/g，巴豆醛、2-丁酮和丁醛的相较于前四种，含量更少，依次为0.21～0.55mg/g、0.12～0.41mg/g和0.11～0.36mg/g。这些数据对筛选烟叶原料和烟叶原料复配具有重要意义，同时也为卷烟中羰基化合物释放量降低技术研究提供数据参考和技术支持。当前第1页1 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