化学衍生-液相色谱-串联质谱法测定加热卷烟烟气中的醛酮类香味成分

　　摘 要 建立了化学衍生结合液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)检测加热卷烟烟气中9种醛酮类香味成分的分析方法。样品和标准溶液中的目标分析物分别用1-(2-肼基-2-氧代乙基)吡啶-1-溴化物(吉拉德P试剂，GP)和d5-GP衍生，以标准溶液的衍生化产物作为稳定同位素内标，采用多反应监测模式检测。在最优的衍生化反应条件下，9种醛酮类香味成分在各自浓度范围内线性关系良好，标准曲线相关系数(R2)≥0.9937，检出限为0.07～12.66 ng/mL，相对标准偏差为0.2%～11.6%。9种醛酮类香味成分在3个加标水平下的回收率为82.5%～118.0%。本方法可用于加热卷烟烟气中醛酮类香味成分的检测。

　　关键词 化学衍生;液相色谱-串联质谱;加热卷烟;醛酮类香味成分

　　1 引 言

　　烟草及烟气品质的控制和评价是烟草行业关注的重要问题[1]，其中，非烟气的化学组成与烟气品质密切相关，烟气的化学组成影响烟气的香味和吃味，因此，烟气香味成分的研究一直备受重视。醛酮类香味成分是烟草中数量最多的一类香味成分[2]，目前，烟气中已鉴定出的醛酮类香味成分超过500种。许多重要香味成分属于醛酮类[3]，如3-甲基-2-环戊烯-1-酮在烟气中能产生甜的、焦糖-枫槭的气息;4-庚酮则能产生甜的、水果的气息;一些高沸点的酮(如紫罗兰酮)也有明显的致香作用，不少已用于烟草制品的加香中[2]。有研究表明，醛酮类香味成分的组成和相对含量综合影响烟气的品质香味情况[4]。因此，有必要对烟气中醛酮类香味成分进行分析研究。

　　目前，醛酮类化合物的检测方法主要有气相色谱-质谱联用法[5～9]、高效液相色谱-二极管阵列检测/紫外检测法[10～13]和高效液相色谱-质谱联用法[14～16]等。由于醛酮类化合物缺少发色团和易电离基团，因此，在进行紫外和质谱分析前，需要通过衍生引入发色团或易电离基团，以提高紫外检测的吸光度和质谱检测的离子化效率[17，18]。质谱检测常用的衍生化试剂有亚硫酸铵[19]、伯胺类[20，21]、肼类[22～29]和酰肼类[30～34]等。吉拉德P试剂(GP)是常用的酰肼类衍生化试剂，其结构中含有恒带正电荷的季铵盐结构，因而能够显著提高衍生化产物在质谱中的离子化效率和检测灵敏度。GP已被用于人和牛体液中类固醇激素[31，35]、血浆和干血点中性激素[36，37]等的分析。结果表明，GP可选择性地与醛酮类化合物高效反应，在分析上述复杂样品中具有优良的表现。然而，目前尚未见GP用于卷烟烟气中醛酮类香味成分检测的报道。

　　烟气中的醛酮类化合物主要是碳水化合物在加热条件下产生的，当加热温度高于300℃时，醛酮类化合物是构成烟气香味的主要成分之一[38]。与传统卷烟相比，加热卷烟烟气中大多数化学成分的释放量显著降低，而以“加热而非燃烧烟丝”为特征的加热卷烟(加热温度约为350℃)在加热过程中具备醛酮类香味成分生成的物质基础和形成条件，因此，加热卷烟烟气中醛酮类香味成分的降低比例有限[39，40]。由于制造工艺和添加原料的差异，不同加热卷烟烟气中的醛酮类香味成分的种类也不同。目前，烟气中醛酮类物质的分析方法主要采用外标法或单一内标法进行定量分析，而且目标分析物多为有害的羰基化合物，个别针对香味成分的检测方法存在目标分析物的种类和结构较为单一的问题。

　　因此，本研究利用GP和d5-GP分别衍生样品和标准溶液中的醛酮类香味成分，并以d5-GP的衍生化产物为目标分析物的稳定同位素內标。在目标分析物的选择方面，本研究以烟草制品许可使用的醛酮类化合物和烟草在加热过程中生成的醛酮类化合物为基础，同时考虑对卷烟品质的影响和化学结构(不同碳链长度、含有其它不同的官能团、不同羰基或醛基数目)，选择了如图1所示的9种代表性目标分析物。其中，3-甲基-2-环戊烯-1-酮、庚醛和4-庚酮为烟草在加热过程中生成的目标分析物，其余6种化合物为烟草制品许可使用的醛酮类化合物添加剂。将GP应用于加热卷烟中醛酮类香味成分的检测，通过衍生化反应向目标分析物分子中引入同位素基团，并作为内标，建立了加热卷烟烟气中醛酮类香味成分的分析方法。本方法显著提高了目标分析物的灵敏度，对烟气中醛酮类香味成分的分离和分析具有参考意义。

　　2 实验部分

　　2.1 仪器与试剂

　　Agilent 1200液相色谱仪(美国Agilent公司)和AB SCIEX 4000三重四极杆质谱仪(美国AB公司)，配备有G1311A输液泵、G1322A在线脱气机、G1329A自动进样器、G1316A柱温箱和Analyst 1.5.2工作站。CP224S电子天平(德国Sartorius公司);SM450型20通道吸烟机(配加热卷烟分析套件，英国Cerulean公司); 44 mm剑桥滤片(德国Borgwaldt-KC公司);SB25-12DTD超声波清洗机(宁波新芝生物科技股份有限公司);SHA-B恒温振荡器(常州国华电器有限公司);TurboVap LV氮气浓缩仪(瑞典Biotage公司);Heidolph多位涡旋仪(德国Heidolph公司)。

　　GP和d5-GP(纯度≥99%，美国Avanti Polar Lipids Inc公司);9种醛酮类化合物：3-羟基-2-丁酮(纯度≥99.4%)、3-甲基-2-环戊烯-1-酮(纯度≥99.4%)、2，3-丁二酮(纯度≥97.0%)、苯甲醛(纯度≥995%)、己醛(纯度≥95.0%)、4-庚酮(纯度≥99. 8%)、庚醛(纯度≥97.0%)、壬醛(纯度≥99.5%)和紫罗兰酮(纯度≥96.0%)，均购自美国Sigma-aldrich公司;甲醇和乙腈(色谱纯，德国Merck公司);甲酸(色谱纯，美国Aladdin公司);冰醋酸(色谱纯，美国Fisher Scientific公司);实验用水为Q-POD Milli-Q超纯水仪(美国Millipore公司)制得的超纯水。

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