气质联用测定卷烟主流烟气中的3—羟基吡啶

王加忠 赖东辉 蔡元青 毛寒冰 魏建科 罗熹 包亮 云雪 蒋惠智 刘剑

摘要[目的]研究卷烟主流烟气粒相物中3-羟基吡啶含量，为卷烟感官评吸提供参考。[方法]采用N-甲基-N-三甲基硅烷三氟乙酰胺（MSTFA）-气相色谱-质谱分析化学手段，建立了3-羟基吡啶快速、高效、可靠的分析方法。该方法是用剑桥滤片采集卷烟烟气粒相物加内标（苯酚-D5）后用三氯甲烷进行超声萃取，衍生化后的萃取液进行气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析。[结果]3-羟基吡啶衍生物能在较短时间内出峰，色谱峰型较好，检出限（3S/N）为31 ng/支，加标回收率在97.3%～98.1%，测定值的相对标准偏差（n=6）在1.5%～2.9%。[结论]该方法适用于卷烟主流烟气中3-羟基吡啶的快速分析。

关键词3-羟基吡啶；气相色谱-质谱；主流烟气；衍生化

中图分类号TS41+1文献标识码A文章编号0517-6611（2017）12-0064-03

Abstract[Objective] To study the content of pyridin3ol in the particulate phase of mainstream cigarette smoke and provide reference for cigarette sensory evaluation. [Method] A rapid， efficient and reliable method for the determination of pyridin3ol was established by adopting NmethylN（trimethylsilyl）trifluoroacetamide （MSTFA） SilanizationGCMS. The method is to use the Cambridge filter collection cigarette smoke particulate and adding internal standard （PhenolD5） after extracted ultrasonically with chloroform， derivatization and extraction liquid after GCMS analysis. [Result] The results showed that： The pyridin3ol derivatives can be produced in a short period of time， good chromatographic peak type， detection limit （3S/N） of the method found was 31 ng/cig， values of recovery found by standard addition method were in the range of 97.3%98.1%， and values of RSDs （n=6） were found in the range of 1.5%2.9%. [Conclusion] This method is suitable for the rapid analysis of pyridin3ol in mainstream cigarette smoke.

Key wordsPyridin3ol；Gas chromatographymass spectrometry；Mainstream cigarette smoke；Derivatization

3-羥基吡啶是一种对眼睛、呼吸系统和皮肤具有刺激性的物质[1]，对卷烟感官评吸有一定影响。因此，准确测定卷烟主流烟气中的3-羟基吡啶的释放量具有重要意义。文献报道，测定食品蔬菜中代谢残留的羟基吡啶类化合物应用最广泛的是气相色谱-质谱联用（GC-MS）方法[2-3]。在合成过程中羟基吡啶类化合物也有用液相色谱-质谱串联来跟踪监测的[4]。对于卷烟主流烟气中3-羟基吡啶的测定，目前尚鲜见报道，笔者对此进行探索并建立测定方法。

1材料与方法

1.1材料

TriplusRSH-Trace1310-ISQ LT型气相色谱-质谱联用仪；CERULEAN-SM450型直线吸烟机；METTLER TOLEDO-ML204型电子天平；BINDER FED260型恒温箱；KQ-500DE型超声波清洗仪；直径44 mm剑桥滤片（Borgwaldt 公司）；3R4F标准卷烟（Reference cigarette 12/2006）、其他卷烟均为市售。

标准储备液：1.0 mg/mL，称取3-羟基吡啶（98%，百灵威）约100 mg（精确至0.0001 g）于50 mL烧杯中，用三氯甲烷溶解后，定容于100 mL棕色容量瓶中。

内标标准储备液：1.0 mg/mL，称取苯酚-D5（98%，Dr.Ehrenstorfer GmbH）50 mg（精确至0.000 1 g）置于50 mL容量瓶中，以三氯甲烷定容。

N-甲基-N-三甲基硅烷三氟乙酰胺（MSTFA）（98.5%，REGIS公司）；其他有机溶剂均为分析纯试剂。

1.2卷烟的抽吸及处理

按GB/T 5606.1—2004[5]的方法挑选卷烟烟支，将所选卷烟于温度（22±2）℃和相对湿度（60±5）%条件下平衡48 h后，按照平均重量±20 mg分选；利用直线型吸烟机在ISO抽吸模式抽吸卷烟。用直径44 mm剑桥滤片捕集2支卷烟的主流烟气粒相物，将滤片置于50 mL三角瓶中，准确加入25 μL内标储备液和25 mL三氯甲烷，室温下超声萃取20 min，静置5 min。移取萃取液1.0 mL和30 μL MSTFA于棕色色谱瓶中，压盖后置于50 ℃恒温箱内保持15 min。取出色谱瓶按照GC-MS工作条件进行测定。

1.3仪器工作条件

色谱条件：TG-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）毛细管色谱柱；进样口温度200 ℃；载气为氦气（浓度不小于99.999%），流量1.2 mL/min，恒流模式；分流进样，分流比为10∶1；进样量1 μL。程序升温：初始温度80 ℃，以12 ℃/min升温至200 ℃，保持5 min。

质谱条件：电子轰击离子源（EI）；离子源温度240 ℃，传输线温度230 ℃；溶剂延迟3 min；扫描方式为全扫描（Scan）和选择离子监测（SIM）模式。内标和3-羟基吡啶衍生物的保留时间和特征离子见表1。标样3-羟基吡啶衍生物选择离子流色谱图见图1a，卷烟主流烟气粒相物样品（参比卷烟3R4F）衍生物的全扫描总离子流色谱图和选择离子流色谱图分别见图1b和图1c。

2结果与分析

2.1试验条件的优化

2.1.1提取条件的选择。

MSTFA 属硅烷化试剂的一种，遇水及质子性溶剂迅速反应分解，因此分别考察了二氯甲烷、〖CM（25〗三氯甲烷、正己烷、甲苯4种非质子性溶剂的萃取效率。结果表明，正己烷、甲苯的萃取效率相对偏低，三氯甲烷的萃取效率最高，因此选择三氯甲烷为萃取溶剂。该试验考察了超声时间分别为5、10、15、20、30和60 min对卷烟主流烟气中3-羟基吡啶萃取效率的影响。结果表明，超声15 min内萃取不完全，20 min后结果趋于稳定。

2.1.2

色谱柱和衍生化条件的选择。

卷烟主流烟气中组分复杂且3-羟基吡啶极性较强，对色谱柱要求较高。试验发现，使用强极性的HP-INNOWAX（30.00 m×0.25 mm，0.25 μm）色谱柱对未经衍生化的样品进行气相色谱分析，其峰型较差，信号强度响应较低且3-羟基吡啶与杂质峰不易分离。样品衍生化后经TG-5MS（30.00 m×0.25 mm，0.25 μm）和EIite-624（60 m×0.32 mm，1.8 μm）2根不同色谱柱分析。结果发现，2根色谱柱对样品分离效果都较好，信号强度高，色谱峰峰型尖锐，但EIite-624分析时间较长，目标物出峰时间为18.85 min，而TG-5MS色谱柱在5.23 min便可出峰。试验选择TG-5MS色谱柱为分析柱。

酚羟基检测方法中已報道的衍生化方法以硅烷化为主，使用的硅烷化试剂主要有BSA和MSTFA[6-7]。在检出限以及回收率方面，使用MSTFA的效果均好于BSA，因此，该试验采用MSTFA进行衍生（图2）。MSTFA用量的选择：分别加入5、10、20、30、40和50 μL MSTFA，50 ℃下反应15 min，然后进行GC-MS分析，当加入30 μL时3-羟基吡啶衍生物含量已达到最高值，因此确定衍生化试剂为30 μL。衍生化温度的选择：分别准确吸取1.0 mL相同样品溶液于2.0 mL棕色色谱瓶中，加入30 μL MSTFA，压盖混匀，分别置于30、40、50、60和70 ℃条件下反应15 min，然后进行GC-MS分析，结果发现50 ℃以上时，测得目标物含量最高，因此衍生化温度选择50 ℃。

2.2标准工作曲线和检测限、定量限

为了评价测定方法的分析特性，采用内标法定量，将5个不同浓度的标准工作溶液分别进行GC-MS分析，并用3-羟基吡啶衍生物色谱峰的面积对其浓度进行回归分析，得回归方程为Y=1.587x-0.008，相关参数如下：线性范围0.02～10.00 μg/mL，相关系数0.998 9。将最低浓度的标准溶液稀释5倍后平行测定5次，所得测定结果标准偏差的3倍和10倍分别作为测定方法的检测限（0.031 μg/支）和定量限（0.104 μg/支）。结果表明，3-羟基吡啶的检测限在ng级的水平，远远低于卷烟烟气中3-羟基吡啶的含量。

2.3方法的回收率和精密度试验

选取卷烟样品，以6次测定的平均值为3-羟基吡啶的原含量，在抽吸后的滤片中分别加入低、中、高3个浓度水平的3-羟基吡啶，按照衍生化试验条件测定卷烟样品中3-羟基吡啶的回收率和精密度。结果显示（表2），3-羟基吡啶的平均回收率在97.3%～98.1%，RSD在1.5%～2.9%。

2.4不同方法样品分析

按试验方法测定了11种不同品牌卷烟主流烟气中3-羟基吡啶的释放量。1#～7#为烤烟型卷烟，8#～10#为混合型卷烟。由表3可见，11种卷烟主流烟气中3-羟基吡啶含量范围16.3～39.6 μg/支。

3结论

该试验对卷烟主流烟气粒相物进行衍生化处理，建立一种3-羟基吡啶的GC-MS分析方法。该方法分析时间短，目标物在5.23 min便可出峰，整个样品的分析时间为15 min，方法检测结果稳定性、重复性好，准确性和精确度高，适用于卷烟主流烟气中3-羟基吡啶的检测。

参考文献

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[2] 郝力力，李锐，贺亮.气相色谱-串联质谱法测定鱼肉中毒死蜱及其代谢产物3，5，6，-三氯-2-羟基吡啶的残留量[J].理化检验（化学分册），2015，51（9）：1247-1251.

[3] 谢娟，王颜红，王世成，等.GC-MS法测定蔬菜中3，5，6-三氯-2羟基吡啶[J].食品科学，2010，31（24）：277-280.

[4] 张越，杜红霞，吴渊，等.LC-MS/MS在2-甲基-3-羟基吡啶合成中的应用[J].河北工业科技，2009，26（2）：69-71，76.

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[7] 滕宝祺，李欣昕，冯芳.衍生化技术在酚类化合物分析中的研究进展[J].北方药学，2012，9（5）：32-34.