专利名称：烟用材料热裂解产物气质联用分析的在线捕集及进样方法
技术领域：
本发明涉及一种烟用材料热裂解产物气质联用分析的在线捕集及进样方法，属热裂解分析技术领域。
背景技术：
卷烟产品是在经历燃烧过程后被消费的，因此卷烟产品研发人员在选择用于卷烟产品制造的材料时非常关注其燃烧产物的构成及含量，力求在达到使用目的的同时，尽可能避免有害成分的生成。因热裂解技术具有升温快速、最高温度高于烟支最高燃烧温度的优点，因而能用来模拟卷烟燃吸环境，评价相关材料在卷烟中的应用效果及其使用的安全性。因卷烟产品是在有氧环境中燃烧，因此模拟卷烟燃吸环境的裂解试验需引入一定含量的氧气，而氧气的存在会影响后续裂解产物的气相色谱分离分析。为解决这一问题，烟草工 作者开展了系列研究，如采用热丝裂解器在自行设计的裂解反应室中进行有氧裂解，即事先将裂解反应室中的气体氛围调节至一定的含氧量，然后在静态条件下完成样品的裂解，同时应用固相微萃取对裂解产物进行萃取、进气质联用仪进行产物分析。如侯英、杨燕、陈永宽[1_4]等对叶黄素、无花果浸膏、多羟基吡嗪、2，3-二氢-3，5-二羟基-6-甲基-4⑶吡喃-4-酮、芸香甙等的裂解研究。但该方法因固相微萃取的萃取容量及萃取的选择性，其对于裂解产物的全分析存在缺陷，而且自行设计的裂解反应室，在裂解反应时气体不流动，因而与卷烟实际抽吸状态不符。孔浩辉等[5]应用热丝裂解器，裂解反应气为氧气浓度高于20%的氮氧混合气，应用在线吸附阱常温下吸附裂解产物，而后升温解吸附裂解产物，对烟草进行裂解实验，实现了有氧裂解和在线产物捕集进样。但吸附阱所使用的填料对产物的吸附和脱附存在选择性，不利于对裂解产物的全面分析。参考文献[I]侯英，徐济仓，王保兴等.叶黄素的热解产物分析[J].烟草化学，2007，12:27 32[2]杨燕，曹秋娥，徐济仓等，卷烟盘纸添加剂的热裂解产物研究[J].光谱实验室 2006(6) 1292 1295[3]杨燕，曹秋娥，徐济仓等，烟用香料无花果提取物的热裂解产物研究[J].光谱实验室，2006 (6) 1288 1291[4]陈永宽，孔宁川，武怡等.2，3_ 二氢-3，5_ 二羟基-6-甲基-4 01)吡喃_4_酮的合成及热裂解行为[J].化学研究与应用，2003，2 (I) :45 47[5]孔浩辉.烟草热裂解分析方法申请号200810026374.
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，而提供一种烟用材料热裂解产物气质联用分析的在线捕集及进样方法。本发明的方法为无水空气或体积比为9 91的氧氮混合气作为裂解反应气体，并通过裂解仪调节其流量，使其在裂解时连续通过裂解腔；将待裂解的烟用材料样品先装填在裂解管中，其后将裂解管放置于热丝裂解器的裂解腔，启动裂解反应程序，裂解产物生成并被大量过剩的裂解反应气在线吹扫至冷阱，裂解产物被冷凝在冷阱内，裂解反应气因不被冷凝而被分流排出；裂解反应完成后，切换为惰性气体吹扫裂解腔及冷阱
0.5min-lmin,以置换完残留的反应气，而后设定冷阱的升温程序，将低温捕集到的裂解产物挥发出来并用氦气送入气质联用仪进行分析；其中a.裂解试验条件裂解温度初始温度为300°C，并保持5s，而后以30°C . s—1升至900°C并保持5s ；或等温裂解温度设定为300°C，保持5s ；裂解氛围无水空气或体积比为9 91的氧氮混合气，气体流速为40_260mL/min ； 裂解产物冷凝捕集温度-120°C至-40°C ；b.裂解反应完成后，切换为惰性气体氦气吹扫裂解腔及冷阱0. 5min-lmin,以置换完残留的反应气；c.冷阱升温条件自-40°C、-60°C或 _120°C 以 12°C . s_1 升至 260°C保持 lmin，再以 10°C S-1 升至 300°C或 350°C，保持 3min 或 5min ；d. GC/MS 分析条件HP-INNOffAX 柱；规格30mX0. 25mmX0. 25 u m ;气相升温梯度40°C保持 3min 或50°C保持 Imin ;以 8°C /min 升至 120°C或 220°C，保持 5min，再以 8°C /min 升至 200°C、或以10°C /min升至240°C保持5min、或以20°C . mirT1升至280°C然后保持5min ;质谱离子源温度230°C ;传输线温度240°C或280°C ;四极杆温度150°C ；或HP-5MS柱，规格30mX0. 25mmX0. 25iim ;气相升温梯度50°C保持 lmin，以8 °C .mirT1升至220°C，再以20°C .mirT1升至280°C保持5min ;质谱离子源温度230°C，传输线温度280°C，四极杆温度150°C。本方法的设备采用常规的热裂解仪、冷进样系统和气质联用仪设备。本发明的优点在于在裂解产物的捕集过程中，避免了裂解反应气中氧气对于气相色谱分析的影响，同时对于裂解产物中各组分的捕集更为充分，在进样时，能最高升温至350°C，保证了在气相色谱中能检出成分的完全进样。该方法的开发为筛选烟用材料提供了更为科学全面的分析数据和理论支持。
图I是样品裂解时的气体流路图。图2是样品进样时的气体流路图。图3是样品分析时的气体流路图。
具体实施例方式以下实施例中所用到的仪器与试剂CDS5200热裂解仪(美国CDS公司)；GC6890N/5975气相色谱/质谱联用仪、ADM1000流速仪(美国安捷伦科技有限公司)；CIS 3冷进样口(德国Gerstel公司)，AG204分析天平(感量0. OOOlg Ji^iMETTLER TOLEDO公司)、氦气、氧气、无水空气、氮气；冷却用液氮；色谱纯乙醇、色谱纯二氯甲烷、色谱纯正己烷；农残级石英棉。实施例一、烟用香精香料样品的热裂解I.裂解试验条件裂解温度初始温度为300°C，并保持5s，而后以30°C . s—1升至900°C并保持5s ；裂解氛围氧氮混合气(体积比9 91)，气体流速为260mL/min ；裂解产物冷凝捕集温度-60°C ；
裂解反应完成后，切换为惰性气体氦气吹扫裂解腔及冷阱0. 5min,以置换完残留的反应气，将挥发物送入气相色谱质谱联用仪。裂解产物进样条件(冷阱升温条件)自-60°C以12°C . S-1升至260°C保持lmin，再以 10°C S-1 升至 350°C，保持 5min。GC/MS分析条件HP-INN0WAX柱；规格30m(长度)X0. 25mm(内径)X0. 25iim(膜厚)；气相升温梯度40°C保持3min,以8V /min升至120°C,保持5min,再以8V /min升至200°C保持5min，再以10°C /min升至240°C保持5min ;质谱离子源温度230°C ;传输线温度240°C ;四极杆温度150°C ;2.裂解试验及结果取热裂解仪专用石英裂解管一支，在其中部装填入农残级石英棉l_2mg，用微量进样针吸取2-5 UL样品溶液(若浓度过高，应用乙醇或二氯甲烷或正己烷稀释)注入到所填充的石英棉上。对于不溶解于上述溶剂的香精香料样品或存在溶解不充分的，采用直接称量法，即在裂解石英管一侧先填充石英棉，而后装填2_5mg样品，再装填石英棉封住另一侦U。待设备准备完毕后，将裂解管置于裂解腔中进行裂解。表I为某烟用香精样品的5次裂解结果。表I某香精样品5次热裂解产物峰面积百分比结果及RSD值
权利要求
1.一种烟用材料热裂解产物气质联用分析的在线捕集及进样方法，其特征在于该方法将烟用材料在有氧条件下进行热裂解，裂解产物被含氧的裂解反应气连续吹入在线冷阱中冷凝，裂解完成后，加热冷阱以挥发出被冷凝的裂解产物，再用惰性气体将挥发物送入气相色谱质谱联用仪进行分析；其中 a.裂解试验条件 裂解温度初始温度为300°C，并保持5s，而后以30°C . s—1升至900°C并保持5s ； 或等温裂解温度设定为300°C，保持5s ； 裂解氛围无水空气或体积比为9 91的氧氮混合气，气体流速为40-260mL/min ； 裂解产物冷凝捕集温度-120°C至_40°C ； b.裂解反应完成后，切换为惰性气体氦气吹扫裂解腔及冷阱0.5min-lmin，以置换完残留的反应气； c.冷阱升温条件自-40°C至-120°C以12°C. S-1升至260°C保持lmin，再以10°C . s_1升至 300°C或 350°C，保持 3min 或 5min ； d.GC/MS分析条件HP-INNOWAX柱；规格30mX 0. 25mmX 0. 25 y m ;气相升温梯度40°C保持 3min 或 50°C保持 Imin ;以 8°C /min 升至 120°C或 220°C，保持 5min，再以 8°C /min升至200°C、或以10°C /min升至240°C保持5min、或以20°C . mirT1升至280°C然后保持5min ;质谱离子源温度230°C ;传输线温度240°C或280°C ;四极杆温度150°C ； 或HP-5MS柱，规格30mX0. 25mmX0. 25 y m ;气相升温梯度50°C保持lmin，以8V .mirT1升至220°C，再以20°C .mirT1升至280°C保持5min ;质谱离子源温度230°C，传输线温度280°C，四极杆温度150°C。
全文摘要
一种烟用材料热裂解产物气质联用分析的在线捕集及进样方法，属热裂解分析技术领域。方法为无水空气或氧氮混合气作为裂解反应气连续通过裂解腔；将烟用材料样品装填在裂解管中并置于热丝裂解器的裂解腔后进行裂解反应，裂解产物被裂解反应气在线吹扫至冷阱并被冷凝在冷阱内，未冷凝的裂解反应气被分流排出；裂解反应完成后，切换为惰性气体吹扫裂解腔及冷阱0.5min-1min，以置换完残留的反应气，而后设定冷阱升温程序，将低温捕集到的裂解产物挥发出来并用氦气送入气质联用仪分析。本发明的优点在于在有氧裂解情况下，实现烟用材料裂解产物的在线捕集和进样，且捕集和进样更为完全，为烟用材料可用性筛选提供了更为科学全面的分析数据和理论支持。
文档编号G01N30/06GK102735775SQ20111008519
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月6日 优先权日2011年4月6日
发明者徐济仓, 李雪梅, 杨叶昆, 缪恩铭, 耿永勤, 陈建华, 魏玉玲 申请人:云南烟草科学研究院