分析保護(hù)劑對煙草香味成分的基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償

　　摘要：為了解決目前強(qiáng)極性分析保護(hù)劑在弱極性溶劑體系中不適用的問題，以乙腈׃二氯甲烷=2׃溶劑為弱極性溶劑體系，分別考察了23種化合物作為分析保護(hù)劑對31種香味成分色譜峰峰高和峰形的影響，并與煙草基質(zhì)下各香味成分的色譜峰進(jìn)行了對比。通過優(yōu)化分析保護(hù)劑種類、組合及組合濃度，探索合適的分析保護(hù)劑組合，并另外選擇15種煙草香味成分，對該分析保護(hù)劑組合的基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償效果進(jìn)行驗證。結(jié)果表明：①合適的分析保護(hù)劑組合為蘋果酸+1,2‒十四碳二醇(濃度均為1000mg/L)。②在溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入分析保護(hù)劑組合后，基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償效果良好，各香味成分標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性得到了較大改善，其斜率及線性相關(guān)系數(shù)與基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線基本一致。③加入分析保護(hù)劑可以補(bǔ)償煙草香味成分GC‒MS分析中存在的基質(zhì)效應(yīng)。

　　關(guān)鍵詞：煙草;氣相色譜‒質(zhì)譜;基質(zhì)效應(yīng);分析保護(hù)劑;香味成分

　　GC‒MS法用于痕量分析時常存在基質(zhì)效應(yīng)[1‒2]，即樣品中除待測物以外的其他基質(zhì)成分對待測物測定的影響。由于GC進(jìn)樣口和色譜柱內(nèi)存在金屬離子和硅醇基活性位點，敏感性待測物在活性位點發(fā)生吸附作用或降解，導(dǎo)致待測物損失或色譜峰拖尾[3]。測定實際樣品時，樣品基質(zhì)中的其他活性成分填充了GC活性位點，減少了待測物與活性位點的相互作用，改善了色譜峰形和峰高，導(dǎo)致相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)待測物在實際樣品中的響應(yīng)值高于純?nèi)軇┲�，這種現(xiàn)象被稱為“基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)”[1]。

　　目前，對基質(zhì)效應(yīng)的補(bǔ)償方法主要有基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法[4‒6]、同位素內(nèi)標(biāo)法[7]、多種內(nèi)標(biāo)校正法[8]、進(jìn)樣技術(shù)改進(jìn)法[9‒10]、樣品多次凈化法[11‒12]、加入分析保護(hù)劑法[13‒22]等。其中，最常用的是基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法，即利用不含待測物的空白基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液對樣品溶液進(jìn)行校準(zhǔn)，從而補(bǔ)償基質(zhì)效應(yīng)。然而，在實際分析檢測中，采用基質(zhì)匹配校正法主要存在以下點不足：一是不含待測物的空白基質(zhì)不易獲得，二是不同類型樣品基質(zhì)之間有差異，三是基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液可使用的時間期限一般很短，需要現(xiàn)用現(xiàn)配，而基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制復(fù)雜且耗時。在標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入分析保護(hù)劑(Analyteprotectant,AP)，使AP代替基質(zhì)占據(jù)GC活性位點，從而改善溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液中待測物的響應(yīng)及峰形，達(dá)到基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償?shù)男Ч��?/p>

　　Anastassiades等[2]在2003年選擇93種不同化合物作為AP，評估了其對提高30種農(nóng)藥殘留分析質(zhì)量的影響，結(jié)果表明，AP的氫鍵能力和揮發(fā)性是影響基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償效果的重要因素，其中L‒古洛糖酸γ‒內(nèi)酯的整體補(bǔ)償效果最好，然而，單一的AP并不能使30種農(nóng)藥殘留的響應(yīng)和峰形均達(dá)到最優(yōu)。Mastovská等[13]在2005年評價了十幾種AP組合，所選擇的最佳組合為3‒乙氧基‒1,2‒丙二醇、L‒古洛糖酸γ‒內(nèi)酯和D‒山梨醇，三者的揮發(fā)性由高到低，組合后可以滿足揮發(fā)性差異較大的不同農(nóng)殘組分的分析。

　　但是，L‒古洛糖酸γ‒內(nèi)酯和D‒山梨醇極性較大，配制溶液過程中一般需引入水，這樣會影響GC系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性;同時受溶解性的影響，不適用于極性較弱的溶劑體系中待測物的測定。另外，目前關(guān)于AP補(bǔ)償基質(zhì)效應(yīng)的研究主要針對農(nóng)殘化合物[13‒18]，對于香味成分在煙草中的基質(zhì)效應(yīng)研究尚未見報道。因此，本研究中選擇乙腈׃二氯甲烷=2׃體系作為弱極性溶劑體系，開展了AP對煙草中香味成分的基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償研究，旨在為AP適用范圍的擴(kuò)展以及煙草香味成分分析中基質(zhì)效應(yīng)的補(bǔ)償提供技術(shù)支撐。

　　1材料與方法

　　1.1材料、試劑和儀器

　　2019年云南產(chǎn)C3F中部煙葉樣品。QuEChERS萃取試劑盒(4g硫酸鎂+1g氯化鈉，美國Agilent公司);46種香味成分標(biāo)準(zhǔn)品及內(nèi)標(biāo)己酸甲酯(>98%，美國Sigma公司、東京化成工業(yè)株式會社、加拿大TRC公司或北京百靈威科技有限公司等);23種分析保護(hù)劑(>95%，上海阿拉丁試劑有限公司、東京化成工業(yè)株式會社和北京百靈威科技有限公司等);磷酸(AR，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司);磷酸二氫鈉(AR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);乙腈和甲醇(色譜純，美國JTBaker公司);二氯乙烷(色譜純，美國OmniChem公司);二氯甲烷(色譜純，德國Merck公司);超純水(自制，電阻率18.2MΩ∙cm)。

　　7890N氣相色譜‒5975C質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Agilent公司);MultiReax試管震蕩器(德國Heidolph公司);Sigma3‒30KS高速冷凍離心機(jī)、CPA225D電子分析天平(感量0.0001)(德國Sartorius公司);Milli‒Q超純水儀(美國Millipor公司);Sigmole‒NYL1111A有機(jī)相濾膜(尼龍，13mm0.22µm，上�？泼鸦瘜W(xué)科技有限公司)。

　　1.2方法

　　1.2.1溶液配制

　　內(nèi)標(biāo)工作溶液：準(zhǔn)確稱取100mg己酸甲酯(精確至±0.1mg)，用二氯乙烷溶解并定容至10mL，配制成濃度為10000mg/L的內(nèi)標(biāo)儲備液，于4℃下儲存;準(zhǔn)確移取0.1mL內(nèi)標(biāo)儲備液于10mL容量瓶中，用乙腈׃二氯甲烷=2׃的溶劑定容，配制成濃度為100mg/L的內(nèi)標(biāo)工作溶液。

　　混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：準(zhǔn)確稱取各香味成分標(biāo)準(zhǔn)品100mg(精確至±0.1mg)，用二氯乙烷溶解并定容至10mL，配制成質(zhì)量濃度為10000mg/L的單標(biāo)儲備液。準(zhǔn)確移取0.1mL各單標(biāo)儲備液于同一個50mL容量瓶中，用乙腈׃二氯甲烷=2׃的溶劑定容，配制成濃度均為20mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

　　單一分析保護(hù)劑溶液：準(zhǔn)確稱取200mg各分析保護(hù)劑(精確至±0.1mg)，選用合適的溶劑溶解并定容至10mL，配制成質(zhì)量濃度均為20000mg/L的單一分析保護(hù)劑溶液。種溶劑體系下的香味成分標(biāo)準(zhǔn)溶液：①溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液：采用乙腈׃二氯甲烷=2׃的混合溶劑配制一定濃度的香味成分標(biāo)準(zhǔn)溶液;移取1mL該標(biāo)準(zhǔn)溶液后，加入50μL如前的混合溶劑。②“溶劑+AP”標(biāo)準(zhǔn)溶液：采用乙腈׃二氯甲烷=2׃的溶劑配制一定濃度的香味成分標(biāo)準(zhǔn)溶液;移取1mL該標(biāo)準(zhǔn)溶液后，加入50μLAP溶液(20000mg/L)。

　�、蹮煵莼�質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液：采用煙草基質(zhì)提取液為溶劑，配制一定濃度的香味成分標(biāo)準(zhǔn)溶液;移取1mL該標(biāo)準(zhǔn)溶液后，加入50μL如①中的混合溶劑。磷酸鹽緩沖溶液：準(zhǔn)確稱取2.80g磷酸以及10.00g磷酸二氫鈉，加入100mL超純水，超聲、攪拌至溶解，常溫放置。色譜、質(zhì)譜條件：色譜柱：DB‒5MSUI彈性石英毛細(xì)管色譜柱(60m×0.25mmi.d.×0.25μmd.f.);進(jìn)樣口溫度：290℃;程序升溫：40℃(3min)210℃290℃(10min);進(jìn)樣模式：不分流進(jìn)樣;不分流時間：1min;隔墊吹掃流速：3mL/min;載氣：氦氣(99.999%);恒流流速：1.5mL/min;進(jìn)樣量：0.5μL。電離模式：電子轟擊(EI);電離能量：70eV;燈絲電流：35μA;離子源溫度：230℃;四極桿溫度：150℃;傳輸線溫度：280℃;檢測方式：選擇離子監(jiān)測(SIM)模式。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1分析保護(hù)劑的選擇

　　通常，一種理想的分析保護(hù)劑(或組合)的選擇需要考慮的主要因素有：①在溶液中和GC系統(tǒng)中與待測物不發(fā)生反應(yīng);②不干擾待測物的檢測;③不影響GC系統(tǒng)和檢測器的性能;④無毒、廉價且實用性高。本研究中初選了23種分析保護(hù)劑，主要包括類：①文獻(xiàn)中常用的對敏感性化合物色譜峰有良好保護(hù)效果的種化合物(‒乙氧基‒1,2‒丙二醇、‒古洛糖酸γ‒內(nèi)酯和‒山梨醇);②在煙葉中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的部分化合物(果糖、葡萄糖、綠原酸、煙堿、草酸、蘋果酸、檸檬酸、棕櫚酸);③含不同碳原子數(shù)的二元及三元碳醇類化合物(1,2‒戊二醇、1,2‒己二醇、1,2‒庚二醇、1,2‒辛二醇、1,2‒壬二醇、1,2‒癸二醇、1,2,8‒辛三醇、1,2‒十二碳二醇、1,2,10‒癸三醇、1,2‒十四碳二醇、1,2‒十六碳二醇、3,7,11,15‒四甲基‒1,2,3‒十六碳三醇)。根據(jù)分析保護(hù)劑的溶解性，選擇合適的有機(jī)溶劑配制成濃度為20000mg/L的單一分析保護(hù)劑溶液(配制溶劑見表)。由于‒古洛糖酸γ‒內(nèi)酯和葡萄糖的極性較強(qiáng)，采用乙腈配制的同時引入了一定量水進(jìn)行助溶。

　　2.2分析保護(hù)劑對香味成分色譜峰的影響

　　2.2.1香味成分基質(zhì)效應(yīng)考察

　　選擇31種香味成分，種類包括醇、酚、醚、醛、酮、酯內(nèi)酯、烷烴和含氮化合物等，沸點為162~360℃，覆蓋了GC可測化合物的揮發(fā)性范圍。為了便于基質(zhì)效應(yīng)考察以及分析保護(hù)劑效果評價，這31種香味成分在所選煙草樣品中為未檢出。對比了0.2mg/L各香味成分在乙腈׃二氯甲烷=2׃溶劑與煙草基質(zhì)中的色譜峰，以峰高[23](己酸甲酯為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行校正，己酸甲酯基本不受基質(zhì)效應(yīng)影響)和對稱因子為評價指標(biāo)，考察其受基質(zhì)效應(yīng)的影響。

　　31種香味成分基質(zhì)溶劑峰高比范圍為0.99~8.27，在溶劑和煙草基質(zhì)中的對稱因子范圍分別為0.96~6.52和0.90~1.52。其中，10種香味成分基本不受基質(zhì)效應(yīng)影響，基質(zhì)溶劑峰高比小于1.20;21種香味成分受基質(zhì)效應(yīng)影響，基質(zhì)溶劑峰高比大于1.20。特別地，有10種香味成分受基質(zhì)效應(yīng)影響比較明顯，在溶劑中色譜峰較低，拖尾較嚴(yán)重;而在基質(zhì)中峰形較好(基質(zhì)溶劑峰高比大于，溶劑中對稱因子大于1.9，基質(zhì)中對稱因子趨于)，分別為3,4‒二甲酚、大茴香醛、α‒甲基肉桂醛、δ‒壬內(nèi)酯、β‒萘甲醚、異丁酸‒‒苯基丙酯、丙烯基乙基愈創(chuàng)木酚、δ‒十二內(nèi)酯、苯乙酸對甲苯酯、δ‒十四內(nèi)酯。

　　2.2.2單一分析保護(hù)劑對香味成分色譜峰的影響

　　以上述受基質(zhì)效應(yīng)影響(基質(zhì)溶劑峰高比大于1.20)的21種香味成分為分析對象，采用峰高為評價指標(biāo)[23]，考察在0.2mg/L香味成分標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入1000mg/L單一AP后色譜峰的變化，并與煙草基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液中的色譜峰進(jìn)行對比。通常當(dāng)待測物在基質(zhì)中的響應(yīng)與在溶劑中的響應(yīng)相比超過定量方法要求的回收率上限時，認(rèn)為有基質(zhì)效應(yīng)存在[23]。

　　GB/T27404—2008[24]中對于待測物回收率范圍要求：當(dāng)待測組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~1.0mg/kg時，回收率范圍為80%~110%;當(dāng)待測組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1mg/kg時，回收率范圍為60%~120。綜合考慮，本研究中以±20%作為判斷基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償效果的標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)“溶劑+AP”標(biāo)準(zhǔn)溶液中香味成分色譜峰高大于溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液中峰高的20%及以上，認(rèn)為AP對香味成分有一定的基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償效果;而達(dá)到基質(zhì)中峰高的80%及以上，認(rèn)為有比較顯著的基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償效果。

　　23種單一化合物作為分析保護(hù)劑的基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償效果見表。‒乙氧基‒1,2‒丙二醇、‒古洛糖酸γ‒內(nèi)酯和‒山梨醇為文獻(xiàn)中常見的對敏感性化合物色譜峰有良好基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償效果的分析保護(hù)劑[2‒3]。本研究結(jié)果顯示，‒乙氧基‒1,2‒丙二醇的保留時間為19.8min，對保留時間范圍為28.345.5min的16種香味成分具有一定的基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償作用(受到基質(zhì)效應(yīng)影響的21種香味成分的保留時間范圍為28.364.2min)，但并未顯示出顯著的補(bǔ)償效果，‒乙氧基‒1,2‒丙二醇的加入不會干擾香味成分的測定。于1mL0.2mg/L香味成分標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入50μL‒古洛糖酸γ‒內(nèi)酯或‒山梨醇溶液后，溶液出現(xiàn)分層現(xiàn)象，‒古洛糖酸γ‒內(nèi)酯和‒山梨醇極性較強(qiáng)，不適用于當(dāng)前乙腈׃二氯甲烷=2׃的弱極性溶劑體系。

　　煙草論文范例：邢臺煙草內(nèi)網(wǎng)終端安全管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　3結(jié)論

　　①在乙腈׃二氯甲烷=2׃的弱極性溶劑體系下，于溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入分析保護(hù)劑，改善了敏感性香味成分的色譜峰形，提高了峰強(qiáng)度。②通過優(yōu)化分析保護(hù)劑種類、組合及組合濃度，找到了補(bǔ)償煙草香味成分基質(zhì)效應(yīng)的分析保護(hù)劑組合蘋果酸+1,2‒十四碳二醇(濃度均為1000mg/L)。③驗證結(jié)果顯示，加入所選分析保護(hù)劑組合后，各煙草香味成分標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性得到了較大改善，其斜率及線性相關(guān)系數(shù)與煙草基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線基本一致，基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償效果良好。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2]AnastassiadesM,MaštovskáK,LehotaySJ.Evaluationofanalyteprotectantstoimprovegaschromatographicanalysisofpesticides[J].JournalofChromatographyA,2003,1015(1/2):163‒184.

　　[3]Maštovská,K,LehotaySJ,AnastassiadesM.CombinationofanalyteprotectantstoovercomematrixeffectsinroutineGCanalysisofpesticideresiduesinfoodmatrixes[J].AnalyticalChemistry,2005,77(24):8129‒8137.

　　作者：史天彩，潘立寧，王曉瑜，秦亞瓊，郭瓊，謝飛，謝復(fù)煒，劉惠民

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