分析保護劑對煙草香味成分的基質效應補償

　　摘要：為了解決目前強極性分析保護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，并與煙草基質下各香味成分的色譜峰進行了對比。通過優(yōu)化分析保護劑種類、組合及組合濃度，探索合適的分析保護劑組合，并另外選擇15種煙草香味成分，對該分析保護劑組合的基質效應補償效果進行驗證。結果表明：①合適的分析保護劑組合為蘋果酸+1,2‒十四碳二醇(濃度均為1000mg/L)。②在溶劑標準溶液中加入分析保護劑組合后，基質效應補償效果良好，各香味成分標準曲線的線性得到了較大改善，其斜率及線性相關系數(shù)與基質匹配標準曲線基本一致。③加入分析保護劑可以補償煙草香味成分GC‒MS分析中存在的基質效應。

　　關鍵詞：煙草;氣相色譜‒質譜;基質效應;分析保護劑;香味成分

　　GC‒MS法用于痕量分析時常存在基質效應[1‒2]，即樣品中除待測物以外的其他基質成分對待測物測定的影響。由于GC進樣口和色譜柱內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，導致待測物損失或色譜峰拖尾[3]。測定實際樣品時，樣品基質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，導致相同質量分數(shù)待測物在實際樣品中的響應值高于純溶劑中，這種現(xiàn)象被稱為“基質增強效應”[1]。

　　目前，對基質效應的補償方法主要有基質匹配標準溶液校正法[4‒6]、同位素內標法[7]、多種內標校正法[8]、進樣技術改進法[9‒10]、樣品多次凈化法[11‒12]、加入分析保護劑法[13‒22]等。其中，最常用的是基質匹配標準溶液校正法，即利用不含待測物的空白基質匹配標準溶液對樣品溶液進行校準，從而補償基質效應。然而，在實際分析檢測中，采用基質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不易獲得，二是不同類型樣品基質之間有差異，三是基質匹配標準溶液可使用的時間期限一般很短，需要現(xiàn)用現(xiàn)配，而基質匹配標準溶液的配制復雜且耗時。在標準溶液中加入分析保護劑(Analyteprotectant,AP)，使AP代替基質占據(jù)GC活性位點，從而改善溶劑標準溶液中待測物的響應及峰形，達到基質效應補償?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)藥殘留分析質量的影響，結果表明，AP的氫鍵能力和揮發(fā)性是影響基質效應補償效果的重要因素，其中L‒古洛糖酸γ‒內酯的整體補償效果最好，然而，單一的AP并不能使30種農(nóng)藥殘留的響應和峰形均達到最優(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，目前關于AP補償基質效應的研究主要針對農(nóng)殘化合物[13‒18]，對于香味成分在煙草中的基質效應研究尚未見報道。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效應補償研究，旨在為AP適用范圍的擴展以及煙草香味成分分析中基質效應的補償提供技術支撐。

　　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種香味成分標準品及內標己酸甲酯(>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，天津市科密歐化學試劑有限公司);磷酸二氫鈉(AR，國藥集團化學試劑有限公司);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、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有機相濾膜(尼龍，13mm0.22µm，上�？泼鸦瘜W科技有限公司)。

　　1.2方法

　　1.2.1溶液配制

　　內標工作溶液：準確稱取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的內標儲備液，于4℃下儲存;準確移取0.1mL內標儲備液于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的內標工作溶液。

　　混合標準工作溶液：準確稱取各香味成分標準品100mg(精確至±0.1mg)，用二氯乙烷溶解并定容至10mL，配制成質量濃度為10000mg/L的單標儲備液。準確移取0.1mL各單標儲備液于同一個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的混合標準工作溶液。

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

　�、蹮煵莼�質匹配標準溶液：采用煙草基質提取液為溶劑，配制一定濃度的香味成分標準溶液;移取1mL該標準溶液后，加入50μL如①中的混合溶劑。磷酸鹽緩沖溶液：準確稱取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、質譜條件：色譜柱：DB‒5MSUI彈性石英毛細管色譜柱(60m×0.25mmi.d.×0.25μmd.f.);進樣口溫度：290℃;程序升溫：40℃(3min)210℃290℃(10min);進樣模式：不分流進樣;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結果與討論

　　2.1分析保護劑的選擇

　　通常，一種理想的分析保護劑(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;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種分析保護劑，主要包括類：①文獻中常用的對敏感性化合物色譜峰有良好保護效果的種化合物(‒乙氧基‒1,2‒丙二醇、‒古洛糖酸γ‒內酯和‒山梨醇);②在煙葉中質量分數(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)分析保護劑的溶解性，選擇合適的有機溶劑配制成濃度為20000mg/L的單一分析保護劑溶液(配制溶劑見表)。由于‒古洛糖酸γ‒內酯和葡萄糖的極性較強，采用乙腈配制的同時引入了一定量水進行助溶。

　　2.2分析保護劑對香味成分色譜峰的影響

　　2.2.1香味成分基質效應考察

　　選擇31種香味成分，種類包括醇、酚、醚、醛、酮、酯內酯、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。為了便于基質效應考察以及分析保護劑效果評價，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׃溶劑與煙草基質中的色譜峰，以峰高[23](己酸甲酯為內標進行校正，己酸甲酯基本不受基質效應影響)和對稱因子為評價指標，考察其受基質效應的影響。

　　31種香味成分基質溶劑峰高比范圍為0.99~8.27，在溶劑和煙草基質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效應影響，基質溶劑峰高比小于1.20;21種香味成分受基質效應影響，基質溶劑峰高比大于1.20。特別地，有10種香味成分受基質效應影響比較明顯，在溶劑中色譜峰較低，拖尾較嚴重;而在基質中峰形較好(基質溶劑峰高比大于，溶劑中對稱因子大于1.9，基質中對稱因子趨于)，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‒十二內酯、苯乙酸對甲苯酯、δ‒十四內酯。

　　2.2.2單一分析保護劑對香味成分色譜峰的影響

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

　　GB/T27404—2008[24]中對于待測物回收率范圍要求：當待測組分質量分數(shù)為0.1~1.0mg/kg時，回收率范圍為80%~110%;當待測組分質量分數(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%作為判斷基質效應補償效果的標準，即當“溶劑+AP”標準溶液中香味成分色譜峰高大于溶劑標準溶液中峰高的20%及以上，認為AP對香味成分有一定的基質效應補償效果;而達到基質中峰高的80%及以上，認為有比較顯著的基質效應補償效果。

　　23種單一化合物作為分析保護劑的基質效應補償效果見表。‒乙氧基‒1,2‒丙二醇、‒古洛糖酸γ‒內酯和‒山梨醇為文獻中常見的對敏感性化合物色譜峰有良好基質效應補償效果的分析保護劑[2‒3]。本研究結果顯示，‒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效應補償作用(受到基質效應影響的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香味成分標準溶液中加入50μL‒古洛糖酸γ‒內酯或‒山梨醇溶液后，溶液出現(xiàn)分層現(xiàn)象，‒古洛糖酸γ‒內酯和‒山梨醇極性較強，不適用于當前乙腈׃二氯甲烷=2׃的弱極性溶劑體系。

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

　　3結論

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

　　參考文獻

　　[1]ErneyDR,GillespieAM,GilvydisDM,etal.Explanationofthematrixinducedchromatographicresponseenhancementoforganophosphoruspesticidesduringopentubularcolumngaschromatographywithsplitlessorhotoncolumninjectionandflamephotometricdetection[J].JournalofChromatographyA,1993,638(1):57‒63.

　　[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，謝復煒，劉惠民

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