专利名称：一种气相色谱-质谱分析卷烟主流烟气中氨的方法
技术领域：
本发明属于烟气分析测定技术领域，具体涉及一种气相色谱-质谱分析卷烟主流烟气中氨的方法。
背景技术：
氨是一种无色而具有强烈刺激性臭味的气体，对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗力。氨是一种碱性物质，它对接触的组织都有腐蚀和刺激作用，可以吸收组织中的水分，使组织蛋白变性，并使组织脂肪皂化，破坏细胞膜结构，长期吸入会对人体造成严重的危害。卷烟经燃烧后，烟气气相和粒相中都有氨存在。卷烟烟气中的氨来源于烟草及其他辅助材料中的含氮化合物，包括蛋白质、氨基酸、铵盐、酰胺、生物碱及含氮杂环化合物。采用15N同位素对烟草中含氮前体进行示踪是一种重要的研究卷烟烟气中氨的来源的研究方法。目前针对烟气中氨的定量分析的方法包括分光光度法、离子选择性电极法、毛细管电泳法、气相色谱法和离子色谱法，其中目前常采用的方法是烟草行业标准“卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法”，但这些方法仅仅对烟气中的氨进行定量检测，没有采用质谱作为检测器，不能通过质谱图所得到的碎片离子峰的丰度变化来区分15N和14N两种同位素形态的氨。为了实现同位素示踪进行氨形成机理研究目的，需开发一种以质谱仪为检测器的分析方法。而氨为小分子挥发性物质，需经衍生化改变其色谱性能后才能进行GC-MS分析。因此，本发明正是基于这一机理而提出的。

发明内容
本发明的目的正是针对现有卷烟烟气氨的方法不能区分15N和14N两种同位素形态的氨，而提供的一种气相色谱-质谱检测卷烟主流烟气中氨的方法。本发明采用衍生化方法，通过气相色谱-质谱仪对衍生化产物的测定，可以用于同位素示踪研究卷烟烟气中氨的形成机理。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的采用剑桥滤片和吸收瓶捕集卷烟主流烟气，加入苯甲酰氯与吸收液和萃取液中的氨进行衍生反应产生苯甲酰胺，反应溶液通过固相萃取柱进行分离洗脱，通过气相色谱-质谱仪(GC-MS)对洗脱液中的苯甲酰氯进行测定进而分析卷烟主流烟气中的氨。本发明的目的是通过以下方案来实现的
本发明的卷烟主流烟气中氨的测定方法包括以下步骤
a、卷烟主流烟气中氨的捕集、衍生与净化采用直线式吸烟机抽吸卷烟，通过剑桥滤片
3和O. Olmol -L-1盐酸吸收溶液对卷烟烟气中的NH3进行捕集，将剑桥滤片置于O. Olmol -T1盐酸萃取溶液中并置于振荡器上进行机械振荡；移取等量的吸收液和萃取液于锥形瓶中，加入碳酸氢钠和苯甲酰氯进行衍生，碳酸氢钠与溶液中的盐酸进行中和反应从而使氨释放出来，同时为苯甲酰氯与氨的反应提供碱性条件；先后用甲醇和蒸馏水对聚苯乙烯二乙烯苯固相萃取柱进行活化，衍生化反应后的溶液加入到萃取柱上，再采用蒸馏水进行淋洗，然后N2吹干固相萃取柱，采用乙酸乙酯进行洗脱，洗脱液中加入无水硫酸钠干燥之后即可进 行GC-MS分析。b、衍生化产物苯甲酰胺的分析
GC-MS分析条件
进样口温度2550C ;进样量 μ ;分流比30:1 ;载气=He ;恒流模式，流速ImL · min—1 ；色谱柱DB-5MS 30mX0. 25mmX0. 25 μ m ;程序升温60°C保持 3min，然后以 6°C · mirT1 升温的速率升至230°C，再以20°C · mirT1的升温速率升至260°C，保持8min ；
溶剂延迟时间4min ;电离方式EI ;传输线温度280°C ;离子源温度230°C ;四级杆温度150°C ;扫描范围30 300amu ;扫描方式全扫描(SCAN)。在卷烟主流烟气捕集过程中，每个孔道抽吸4支卷烟；机械振荡时间为30min ;吸收液和萃取液的体积均为30mL。衍生化步骤中碳酸氢钠和苯甲酰氯的所用量分别为O. 5g和O. 3mL。活化所用到的甲醇和蒸馏水的体积均为6mL ；SPE固相萃取柱的规格为颗粒粒径IOOMm,填料总质量250mg,填料上方体积3mL。淋洗所用到蒸馏水的体积为6mL，氮气吹干时的气体流速为30mL/min，乙酸乙酯洗脱液的体积为2mL,干燥用无水硫酸钠的质量为O. 5g。本发明相比现有技术的特点在于采用质谱作为检测器，通过苯甲酰胺碎片离子峰的丰度变化实现同位素标记氨的示踪分析。


图I为此发明中空白卷烟与加入含15N物质的卷烟烟气衍生化产物苯甲酰胺的重叠色谱图2为空白卷烟烟气衍生化产物苯甲酰胺的质谱图3为加入含15N物质的卷烟烟气衍生化产物苯甲酰胺的质谱图。
具体实施例方式本发明将结合以下实例作进一步说明
将平衡及筛选后的空白卷烟和加入含15N物质的卷烟按照YC/T29-1996规定的标准条件抽吸，用剑桥滤片和30mL浓度为O. Olmol · Γ1盐酸吸收液对4支卷烟主流烟气中的NH3进行捕集，取下剑桥片放于IOOmL的锥形瓶中并加入30mL的O. Olmol · Γ1盐酸萃取溶液，在振荡器上机械振动30min。移取吸收液和萃取液各IOmL混合后置于IOOmL锥形瓶中，加入O. 5g的碳酸氢钠和O. 3mL的苯甲酰氯后在振荡器上振荡30min。采用规格为250mg的聚苯乙烯二乙烯苯固相萃取柱，颗粒粒径IOOMm,填料上方体积3mL，上样之前分别用体积均为6mL的甲醇和蒸馏水进行活化和冲洗，将经过衍生化反应之后的溶液加入到固相萃取柱之上，再用6mL的蒸馏水淋洗，之后N2以30mL/min的流速将固相萃取柱吹干，2mL的乙酸乙酯洗脱固相萃取柱，洗脱液中加入用O. 5g的无水硫酸钠干燥后即可进行GC-MS分析。GC-MS分析条件
进样口温度2550C ;进样量 μ ;分流比30:1 ;载气=He ;恒流流速，ImL · mirT1 ;色谱柱DB-5MS 30mX0. 25mmX0. 25 μ m ;程序升温60°C保持 3min，然后以 6°C · mirT1 升温的速率升至230°C，再以20°C · mirT1的升温速率升至260°C，保持8min ；
溶剂延迟时间4min ;电离方式EI ;传输线温度280°C ;离子源温度230°C ;四级杆温度150°C ;扫描范围30 300amu ;扫描方式全扫描(SCAN)。通过对色谱图的分析，得到苯甲酰胺的保留时间为16. 37min,通过对峰面积的积分实现苯甲酰胺的定量分析。
权利要求
1.一种气相色谱-质谱分析卷烟主流烟气中氨的方法，其特征在于采用剑桥滤片和吸收瓶捕集卷烟主流烟气，加入苯甲酰氯与吸收液和萃取液中的氨进行衍生反应产生苯甲酰胺，反应溶液经过固相萃取柱进行分离洗脱，通过气相色谱-质谱仪(GC-MS)对洗脱液中的苯甲酰胺进行测定进而分析卷烟主流烟气中的氨。
2.根据权利要求I所述的测定卷烟主流烟气中氨的方法，其特征在于该方法包括以下步骤 a、卷烟主流烟气中氨的捕集、衍生与净化采用直线式吸烟机抽吸卷烟，通过剑桥滤片和O. Olmol · I/1盐酸吸收液对卷烟中的氨进行捕集，将剑桥滤片置于O. Olmol · L—1盐酸萃取溶液中并置于振荡器上进行机械振荡；移取等量的吸收液和萃取液置于锥形瓶中，并加入碳酸氢钠和苯甲酰氯进行衍生；先后用甲醇和蒸馏水对聚苯乙烯二乙烯苯固相萃取柱进行活化和冲洗，衍生后的溶液加入到萃取柱上，再采用蒸馏水进行淋洗，然后N2吹干固相萃取柱，采用乙酸乙酯进行洗脱，洗脱液中加入无水硫酸钠干燥之后即可进行GC-MS分析； b、衍生化产物苯甲酰胺的分析 GC-MS分析条件 进样口温度2550C ;进样量 μ ;分流比30:1 ;载气=He ;恒流模式，流速ImL · min—1 ；色谱柱DB-5MS 30mX0. 25mmX0. 25 μ m ;程序升温60°C保持 3min，然后以 6°C · mirT1 升温的速率升至230°C，再以20°C · mirT1的升温速率升至260°C，保持8min ;溶剂延迟时间4min ;电离方式EI ;传输线温度280°C ;离子源温度230°C ;四级杆温度150°C ;扫描范围30 300amu ;扫描方式全扫描(SCAN)。
3.根据权利要求2所述的测定卷烟主流烟气中氨的方法，其特征在于在卷烟主流烟气捕集过程中，每个孔道抽吸4支卷烟；机械振荡时间为30min ;吸收液和萃取液的体积均为 30mL。
4.根据权利要求2所述的测定卷烟主流烟气中氨的方法，其特征在于衍生化步骤中碳酸氢钠和苯甲酰氯的所用量分别为O. 5g和O. 3mL。
5.根据权利要求2所述的测定卷烟主流烟气中氨的方法，其特征在于活化所用到的甲醇和蒸馏水的体积均为6mL ；SPE固相萃取柱的规格为颗粒粒径IOOMm,填料总质量250mg,填料上方体积3mL。
6.根据权利要求2所述的测定卷烟主流烟气中氨的方法，其特征在于淋洗所用到蒸馏水的体积为6mL，N2流速为30mL/min，乙酸乙酯洗脱液的体积为2mL，无水硫酸钠的质量为 O. 5g。
全文摘要
一种气相色谱-质谱分析卷烟主流烟气中氨的方法，其特征在于该方法利用剑桥滤片和吸收液捕集卷烟主流烟气，用盐酸溶液萃取有粒相物的剑桥滤片，准确移取等量的萃取液和吸收液，加入碳酸氢钠和苯甲酰氯，释放出的氨与苯甲酰氯进行反应生成苯甲酰胺，反应溶液经固相萃取加之后，采用气相色谱-质谱仪(GC-MS)检测经衍生化反应产生的苯甲酰胺进而分析卷烟主流烟气中的氨。本发明的分析测定方法与现有的定量测定卷烟主流烟气中氨的方法相比，采用质谱作为检测器，从而能够实现同位素标记氨的示踪分析。
文档编号G01N30/88GK102928544SQ201210432758
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月3日 优先权日2012年11月3日
发明者夏巧玲, 曹得坡, 郭吉兆, 谢复炜, 刘惠民 申请人:中国烟草总公司郑州烟草研究院