一种含羟基化合物的应用、基质改进剂、烟草中香味成分的分析方法与流程

本发明涉及一种含羟基化合物在抑制气相色谱活性位点吸附中的应用、基质改进剂、烟草中香味成分的分析方法，属于化学分析测试技术领域。

背景技术：

气相色谱作为一种复杂基质中化合物的分离技术手段，被广泛用于化学分析检测。然而，由于气相色谱流路(包括进样口、色谱柱以及检测器)表面存在活性位点，敏感化合物在活性位点发生吸附作用或降解，导致化合物损失或色谱峰拖尾，检测限较高并且更容易受到干扰。此外，气相分析过程还存在基质效应，基质在气相色谱流路中通过时，高沸点极性杂质容易残留于进样口、色谱柱或检测器内，形成新的吸附位点，又会造成待测物响应降低、峰形变差。

烟草中香味成分的含量水平和相互比例对烟叶和卷烟的风格品质具有关键影响，香味成分受到烟草调香人员的广泛关注。香味成分的种类包括醛、酮、醇、酚、酯、杂环、醚、烃、硫化物、酰胺、酸酐、缩醛、缩酮等。绝大部分香味成分含有活性基团，如羟基、氨基、羰基、不饱和键、杂原子等。目前关于香味成分的气相色谱基质效应尚未报道，农药残留分析领域已开展了基质效应的相关研究。研究显示，加入3-乙氧基-1,2-丙二醇、l-古洛糖酸-γ-内酯、聚乙二醇、d-山梨醇等化合物可对基质效应进行一定程度补偿。然而，由于这些化合物极性强，需要用强极性溶剂(如乙腈)进行溶解，甚至需要加入一定量水进行辅助溶解，限制了其在气相色谱分析方法中的应用范围。同时，由于羟基遍布于化合物分子周围，这些化合物进入气相色谱后自由随机的吸附于活性位点，虽然减少了原有活性位点对敏感性化合物的吸附，而其裸露在气相流路内的羟基同时成为了新的吸附位点，对待测物的保护作用有限。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种含羟基化合物在抑制气相色谱活性位点吸附中的应用，不仅普适性强，而且可以有效抑制代分析物在气相流路内的吸附。

本发明还提供了一种用于气相色谱分析的基质改进剂以及一种烟草中香味成分的分析方法。

为了实现以上目的，本发明含羟基化合物在抑制气相色谱活性位点吸附中的应用所采用的技术方案是：

一种含羟基化合物在抑制气相色谱活性位点吸附中的应用，所述含羟基化合物为具有式i或式ii所示结构的化合物；

式i中，r1选自c2-c18烷基；

式ii中，r2选自c2-c18烷基酰氧基或c2-c18烷基，n为1或2。

本发明的含羟基化合物在抑制气相色谱活性位点吸附中的应用，将具有式i或式ii所示化合物加入待测溶液混匀后进样，式i或式ii化合物可迅速填充气相色谱进样口、色谱柱、检测器内的活性位点，裸露在气相流路内的为烷基惰性基团，不会形成新的吸附位点，从而减小气相色谱分析过程中活性位点吸附对检测结果的影响。此外，式i以及式ii化合物的分子中间由醚键或酯基将醇羟基与非极性烷烃链连接，现有合成工艺即可制得，原料廉价、易得，并且普适性强，对极性和非极性溶剂提取的化合物均适用，可广泛使用。

式i所示结构的化合物为羟基乙酸酯。式i中，r1为c3-c18烷基时，r1可以为直链烷基或带有支链的烷基。

优选的，具有式i所示结构的化合物为羟基乙酸异辛酯。

所述c2-c18烷基酰氧基可以表示为-co-r3，r3即为c1-c17烷基，r3中碳原子数大于2时，可以带支链也可以不带支链。式ii中，r2为c3-c18烷基时，r2可以为支链烷基，也可以为带支链的烷基。

对于式ii所示的化合物，n为1，r2为烷基时，式ii化合物为乙二醇单醚；n为1，r2为烷基酰氧基时，式ii化合物为乙二醇单酯；n为2，r2为烷基时，式ii化合物为甘油单醚；n为2，r2为烷基酰氧基时，式ii化合物为甘油单酯。

优选的，式ii中，r2选自c4-c8直链烷基或c9-c17直链烷基酰氧基，n为2。

优选的，具有式ii所示结构的化合物为甘油单丁醚、癸酸单甘油酯或十八酸单甘油酯。

优选的，所述应用包括以下步骤：将所述含羟基化合物加入待测溶液混匀后进行气相色谱分析。优选的，所述待测溶液为烟草或烟草制品的待测溶液。

本发明的用于气相色谱分析的基质保护剂所采用的技术方案为：

一种用于气相色谱分析的基质改进剂，由功能性化合物和有机溶剂组成；所述功能性化合物为具有式i所示结构的化合物中的一种或两种及以上和/或具有式ii所示结构化合物中的一种或两种及以上；

式i中，r1选自c2-c18烷基；

式ii中，r2选自c2-c18烷基酰氧基或c2-c18烷基，n为1或2。

本发明的用于气相色谱分析的基质改进剂，含有的功能性化合物，分子一端为极性基团，另一端为非极性烷基。当进入气相色谱系统时，功能性化合物在固体表面进行定向分子自组装，极性基团吸附于固体表面的活性位点，非极性烷基伸展于气相流路内。由于烷基呈惰性，对待测物具有良好的保护作用。同时，由于式i和式ii化合物的特定的分子结构，使得其在强极性溶剂和非极性溶剂中都具有良好的溶解性，同时适用于极性和非极性待测物的测定。

本发明的用于气相色谱分析的基质改进剂适用于各种复杂基质(例如烟叶、烟气、香精料液、茶叶、水果、蔬菜、土壤、水样等样品)中带有活性基团的敏感性化合物的分析检测。此处的活性基团是指羟基、羰基、酯基、氨基、酰胺、不饱和键、杂原子中的一种或两种以上的基团。所述的杂原子为氧、硫、氮、磷中的一种或组合。

本发明的用于气相色谱分析的基质改进剂适在对带有上述活性基团的化合物进行分析检测时，可根据待测物质的化学性质及在气相色谱中的保留时间，选择与待测化合物具有相似挥发性的功能性化合物与有机溶剂组成基质改进剂。本发明的基质改进剂中的功能性化合物的其挥发性与分子中极性基团种类、数量和烷基长短具有很强的相关性，可选的挥发性范围广，挥发性能可控。

优选的，所述功能性化合物为羟基乙酸丁酯、甘油单丁醚、甘油单庚醚、甘油单辛醚、羟基乙酸异辛酯、癸酸单甘油酯、十二酸单甘油酯、十六酸单甘油酯、十八酸单甘油酯中的一种或任意组合。进一步优选的，所述功能性化合物为甘油单丁醚、羟基乙酸异辛酯、癸酸单甘油酯、十八酸单甘油酯的组合。

优选的，所述基质改进剂中各功能性化合物的浓度为1000-20000ppm。

优选的，所述有机溶剂选自乙腈、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、苯、甲苯中的一种或任意组合。

本发明的烟草中香味成分的分析方法所采用的技术方案为：

一种烟草中香味成分的分析方法，包括以下步骤：

1)将烟草样品采用ph＝3～5的缓冲溶液泡发后，加入乙腈和内标物进行萃取，然后加入盐析剂，然后加入二氯甲烷再次进行萃取，分离，取有机萃取溶液得到待测溶液；

2)在待测溶液中加入上述的基质改进剂混匀，然后取样注入气相色谱仪进行分析。

本发明的烟草中香味成分的分析方法，通过加入基质改进剂可以有效抑制气相色谱活性位点对敏感香味成分的吸附，使得同等浓度的待测物无论在标准溶液中还是在烟草基质中，仪器响应值基本一致，进而提高香味成分定量结果的准确可靠性。

在对烟草中香味成分进行定量分析时，当绘制待分析化合物的标准曲线时，在一系列的不同待分析物浓度的标准溶液中均添加基质改进剂，并保证各功能性化合物在各标准溶液加入基质改进剂后的体系中的浓度相同，并且与待测溶液加入分析保护剂后的体系中各对应功能性化合物的浓度保持一致。

可以理解的是再次进行萃取后分离得到的有机萃取溶液即待测溶液。步骤1)中，所述分离为离心处理，所述有机萃取溶液即离心处理后的上清液。

优选的，步骤1)中，两次萃取均为涡旋萃取。

优选的，所述缓冲溶液为nah2po4/h3po4缓冲溶液。

乙腈具有较高的穿透性，并且与水互溶，可以使待测成分充分浸出，但同时会使有机萃取相中残留大量水分，通过二次萃取可以大大减少有机萃取相中水分含量，提高检测结果的准确性。

优选的，所述盐析剂为氯化钠和无水硫酸镁的混合盐。优选的，加入盐析剂前将体系温度降至-18℃以下。降温处理可以避免将氯化钠和无水硫酸镁的混合盐加入体系后放出热量破坏待测成分，影响检测结果的准确性。加入盐析剂后对体系进行摇晃，然后再加入第二萃取剂。

优选的，各功能性化合物在基质改进剂和待测溶液的混合体系中的浓度为50-2000ppm。

优选的，所述香味成分包括丙烯基乙基愈创木酚、4-甲氧基肉桂醛、2-甲基-3-糠硫基吡嗪、异戊酸桂酯、降龙涎香醚、水杨酸苄酯、苯乙酸香茅酯中的一种或任意组合。

优选的，所述基质改进剂的加入体积为待测溶液体积的1-20％。

需要说明的是，本发明中的气相色谱仪是指以气相色谱作为分离系统的分析测试仪器，例可以为气相色谱-热导池检测器(gc-tcd)、气相色谱-氢火焰离子化检测器(gc-fid)、气相色谱-电子捕获检测器(gc-ecd)、气相色谱-火焰光度检测器(gc-fpd)、气相色谱-氮磷检测器(gc-npd)、气相色谱-质谱联用仪(gc-msd)、气相色谱-三重四级杆质谱仪(gc-qqq)、气相色谱-四级杆离子阱质谱仪(gc-qit)或气相色谱-四极杆飞行时间质谱仪(gc-qtof)等。

附图说明

图1为本发明的实验例1中加入基质改进剂前后7种香味成分的混合标准溶液的总离子流图，其中a-丙烯基乙基愈创木酚，b-4-甲氧基肉桂醛，c-2-甲基-3-糠硫基吡嗪，d-异戊酸桂酯，e-降龙涎香醚，f-水杨酸苄酯，g-苯乙酸香茅酯。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1

本实施例的用于气相色谱分析的基质改进剂，由功能性化合物和有机溶剂组成；功能性化合物为甘油单丁醚、羟基乙酸异辛酯、癸酸单甘油酯、十八酸单甘油酯的组合，甘油单丁醚、羟基乙酸异辛酯、癸酸单甘油酯、十八酸单甘油酯在基质改进剂中的浓度依次分别为2000ppm、2000ppm、10000ppm和10000ppm；采用有机溶剂为二氯甲烷。

实施例2

本实施例的用于气相色谱分析的基质改进剂，由功能性化合物和有机溶剂组成；功能性化合物为羟基乙酸丁酯、甘油单辛醚、十二酸单甘油酯的组合，羟基乙酸丁酯、甘油单辛醚、十二酸单甘油酯在基质改进剂中的浓度依次分别为4000ppm、4000ppm和20000ppm；有机溶剂为甲醇。

实施例3

本实施例的用于气相色谱分析的基质改进剂，由功能性化合物和有机溶剂组成；功能性化合物为甘油单丁醚、甘油单庚醚、十六酸单甘油酯的组合，甘油单丁醚、甘油单庚醚、十六酸单甘油酯在基质改进剂中的浓度依次分别为4000ppm、4000ppm和20000ppm；有机溶剂为丙酮。

实施例4

本实施例的烟草中香味成分的分析方法，是对卷烟烟丝中的丙烯基乙基愈创木酚、4-甲氧基肉桂醛、2-甲基-3-糠硫基吡嗪、异戊酸桂酯、降龙涎香醚、水杨酸苄酯、苯乙酸香茅酯等7种香味成分的含量进行分析测试，具体包括以下步骤：

1)采用二氯甲烷将各待测香味成分的标准品和内标物配制成一系列不同浓度的各待测香味成分的混合标准溶液，并保证各混合标准溶液中内标物的浓度完全相同，然后分别在各混合标准溶液中加入对应混合标准溶液体积5％的实施例1的基质改进剂，使基质改进剂中甘油单丁醚、羟基乙酸异辛酯、癸酸单甘油酯、十八酸单甘油酯在混合体系中的浓度分别为100ppm、100ppm、500ppm和500ppm，摇匀，进gc-qqq分析，然后根据各待测香味成分物质的浓度及响应面积，使用内标法建立标准曲线；

2)称取1g烟草样品，加入5mlph＝3的nah2po4/h3po4缓冲溶液，泡发20min；然后加入5ml乙腈萃取剂、内标物氘代苯乙酮，以2000r/min涡旋萃取20min；低温冷冻20min后体系温度达到-18℃，加入5gnacl/mgso4混合盐，剧烈摇晃，加入5ml二氯甲烷，再次以2000r/min涡旋萃取20min，然后8000r/min离心3min，取上清液得到待测溶液，然后在待测溶液中加入实施例1的基质改进剂，使基质改进剂中的甘油单丁醚、羟基乙酸异辛酯、癸酸单甘油酯、十八酸单甘油酯在混合体系中的浓度依次分别为100ppm、100ppm、500ppm和500ppm，然后取样进gc-qqq在与步骤1)相同的仪器条件下进行分析，根据各待测香味成分、内标物的响应面积以及标准曲线计算烟草样品中相应香味成分的含量。

步骤1)及步骤2)中gc-qqq仪器条件：

色谱柱：db-5msui弹性石英毛细管色谱柱(60m×0.25mm×0.25μm)；进样口温度：290℃；程序升温：初始温度40℃，保持3min后以5℃/min升至75℃，随后以1℃升至120℃，然后以2℃升至160℃，再以5℃升至290℃，保持10min；不分流进样，不分流时间1min；隔垫吹扫流速3ml/min；载气：氦气(纯度为99.999％)，恒流模式，流速为1.5ml/min；进样量：1μl。电子轰击(ei)电离模式，电离能70ev；灯丝电流：35μa；离子源温度：280℃；四级杆温度：150℃；传输线温度：280℃；检测方式：多反应监测(mrm)模式。

本实施例标准曲线见表1。

表17种香味成分标准曲线

该烟草样品中7种香味成分的检测结果如下：丙烯基乙基愈创木酚未检出、4-甲氧基肉桂醛未检出、2-甲基-3-糠硫基吡嗪未检出、异戊酸桂酯未检出、降龙涎香醚0.21μg/g、水杨酸苄酯0.69μg/g、苯乙酸香茅酯未检出。

实施例5

本实施例采用gc-qqq对丙烯基乙基愈创木酚、4-甲氧基肉桂醛、2-甲基-3-糠硫基吡嗪、异戊酸桂酯、降龙涎香醚、水杨酸苄酯、苯乙酸香茅酯等7种香味成分的混合标准溶液中7种香味成分进行分析测试，具体步骤如下：

采用二氯甲烷对7种待测香味成分配制混合标准溶液a，混合标准溶液a中各香味成分的浓度为0.4ppm，取1ml混合标准溶液a加入50μl实施例1的基质改进剂，摇匀，进gc-qqq进行分析，记录7种香味成分的响应面积。

同时，取1ml混合标准溶液a加50μl的二氯甲烷后混匀，然后取样进gc-qqq进行分析，记录7种香味成分的响应面积。

两次gc-qqq分析的仪器条件完全同实施例4的仪器条件，所得的7种香味成分的响应面积见表2，色谱图见图1。

表2加入基质改进剂前后7种香味成分响应面积变化

表2中结果显示，加入基质改进剂后7种香味成分响应面积增加了4.6-10.9倍，

实施例6

本实施例考察基质保护剂对基质效应的补偿效果，具体做法如下：

采用二氯甲烷配制丙烯基乙基愈创木酚、4-甲氧基肉桂醛、2-甲基-3-糠硫基吡嗪、异戊酸桂酯、降龙涎香醚、水杨酸苄酯、苯乙酸香茅酯等7种香味成分的混合标准溶液，混合标准溶液中各香味成分的浓度均为1ppm。

然后取1ml混合标准溶液加入50μl实施例1的基质改进剂，摇匀得到待分析溶液a，进gc-qqq分析，得到各待测香味成分的响应面积，见表3。

称取1g烟草样品，加入15mlph＝5的nah2po4/h3po4缓冲溶液，泡发20min；加入5ml乙腈萃取剂、内标物氘代苯乙酮，以2000r/min涡旋萃取20min；低温冷冻20min后体系温度达到-18℃，加入10gnacl/mgso4混合盐，剧烈摇晃，加入15ml二氯甲烷，再次以2000r/min涡旋萃取20min，8000r/min离心3min，然后取上清液得到待测溶液。然后取1ml待测溶液移入色谱瓶中，然后加入50μl实施例1的基质改进剂，摇匀，进gc-qqq进行分析。同时取另一份1ml的待测溶液于色谱瓶中，加入50μl实施例1的基质改进剂，并加入7种上述香味成分并保证各香味成分在混合体系中的浓度同分析溶液a，摇匀，进gc-qqq分析。计算在待测溶液中加入7种香味成分的标准物质后各待测物增加的响应面积，即各待测香味成分在烟草样品的待测溶液中的响应面积，见表3。

本实验例中三次gc-qqq分析的gc-qqq条件完全同实施例4的仪器条件。

将各待测香味物质在标准溶液中的响应面积除以在烟草基质中的响应面积，比值在78-105％之间，见表3。

表3加入基质改进剂后7种香味成分基质效应考察

由表3中数据可知，同等浓度的待测物无论在标准溶液中还是在待测溶液中，仪器响应值基本一致，本发明的基质改进剂可有效抑制气相色谱活性位点的吸附作用，对基质效应进行补偿。