油斑煙污染源物質的HS-GC-MS指紋圖譜研究

李曉波，杜 赫，鄭美玲，馬 俊，舒云波，張峻松

（1.紅塔煙草（集團）有限責任公司玉溪卷煙廠，云南玉溪 653100；2.鄭州輕工業大學食品與生物工程學院，河南鄭州 450002）

油斑煙是指卷煙紙上出現大小不一油狀斑點的成品煙支，而現代卷煙生產是流水線作業，從制絲到卷接整個過程需要用到多個生產設備，涉及各種煙用香精、油品，這些物質均是生成油斑煙的潛在原因[1-4]。油斑煙支嚴重影響卷煙外觀和感官品質，直接影響著消費者對卷煙品質的認可度和消費需求。因此，油斑煙問題受到煙草行業的廣泛關注。目前，煙草行業中亦有關于油斑煙污染物成分分析的報道[5-7]，但對其指紋圖譜的構建尚無相關研究。鑒于此，試驗采用靜態頂空-氣質聯用法對可能產生油斑煙的9種污染源物質樣品進行分析，借鑒中藥指紋圖譜的分析方法[8-11]，構建油斑煙污染源物質成分的指紋圖譜，以期揭示不同污染源物質的特征成分，為油斑煙污染物鑒別提供理論依據和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

9種污染源物質樣品：香精、梗香、糖料、梗糖、潤滑油、石蠟油、刀頭油、國產脂、進口脂，玉溪卷煙廠提供。

EL204型電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產品；7890GC/5975MS型氣質聯用儀、7694型頂空進樣器，美國Agilent公司產品。

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理

稱取待測樣品0.3 g（精確至0.000 1 g）后立即放入20 mL頂空瓶中，迅速封口，放入頂空進樣器中。

1.2.2 分析條件

頂空條件：頂空瓶20 mL，平衡溫度120℃，環境溫度130℃，傳輸線溫度140℃，平衡時間10 min，載氣為He。

色譜條件：HP-5MS型色譜柱（30 m×250 μm×0.25 μm），進樣口溫度280℃，分流比1∶1，載氣為He，流速1.0 mL/min；升溫程序：40℃保持5 min，以4℃/min的速率升溫至240℃保持10 min。

質譜條件：EI源電子能量70 eV，質量掃描范圍30～550 amu，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，傳輸線溫度280℃，增益因子1.00。

2 結果與分析

2.1 頂空進樣條件優化

2.1.1 平衡溫度的選擇

選取香精樣品按照“1.2.2”中色譜及質譜條件，分別在80，100，120，140℃下平衡20 min，考查不同平衡溫度對萃取效果的影響。

頂空平衡溫度對揮發性成分含量的影響見圖1。

圖1 頂空平衡溫度對揮發性成分含量的影響

由圖1可知，隨著溫度的升高，揮發性成分的含量均呈先上升后下降的趨勢，其中當平衡溫度為120℃時，物質揮發性成分含量也達到最高。

2.1.2 平衡時間的選擇

選取香精樣品按照“1.2.2”中色譜及質譜條件，在平衡溫度為120℃時設定平衡時間分別為5，10，15，20 min，考查不同平衡時間對萃取效果的影響。

由圖2可知，隨著平衡時間的延長，樣品中揮發性成分的含量呈現下降的趨勢，故頂空平衡時間為10 min。

頂空平衡時間對揮發性成分含量的影響見圖2。

2.2 方法學考查

2.2.1 精密度試驗

選取香精樣品，在相同試驗條件連續進樣5次，記錄其保留時間和峰面積。以丁酸異戊酯的色譜峰為參照峰（S），計算得到各共有峰相對保留時間RSD均小于1%，相對峰面積RSD小于10%的有12個，在10%～20%的有1個，說明該方法精密度較好。

圖2 頂空平衡時間對揮發性成分含量的影響

2.2.2 重現性試驗

稱取5份香精樣品，在相同試驗條件進行5次平行測定，記錄其保留時間和峰面積。以丁酸異戊酯的色譜峰為參照峰（S），計算得到各共有峰相對保留時間RSD均小于2%，相對峰面積RSD小于10%的有11個，在10%～20%的有2個，說明該試驗重現性良好。

2.2.3 穩定性試驗

稱取5份香精樣品，分別將其放置0，4，8，12，24 h之后在相同試驗條件進樣分析，計算各共有峰保留時間和峰面積的RSD。以丁酸異戊酯的色譜峰為參照峰（S），計算得到各共有峰相對保留時間RSD均小于2%，相對峰面積標準偏差均小于10%，說明該樣品在24 h內含量穩定。

2.3 指紋圖譜的建立

對8個不同批次樣品香精按照的試驗條件進行分析后，得到其揮發性成分的GC-MS總離子流圖。通過NIST11標準譜庫進行檢索共分析出16個峰，通過保留時間、峰形、峰面積的對比，共確定13個共有峰。

香精的共有特征峰見表1，香精GC-MS指紋圖譜共有模式見圖3。

表1 香精的共有特征峰

以分離度好、比較穩定、峰面積較大的8號丁酸異戊酯的色譜峰為參照峰（S），并計算8次分析中共有峰占總峰面積的百分比。結果表明，13個共有峰面積占比為95.52%。

圖3 香精GC-MS指紋圖譜共有模式

對其他8種樣品按照同樣的方法及條件進行分析，結果如下：梗香共有特征峰4個，共有峰面積占總峰面積的97.79%；糖料共有特征峰3個，共有峰面積占總峰面積的91.08%；梗糖共有特征峰7個，共有峰面積占總峰面積的93.98%；潤滑油共有特征峰8個，共有峰面積占總峰面積的95.04%；石蠟油共有特征峰18個，共有峰面積占總峰面積的97%；刀頭油共有特征峰5個，共有峰面積占總峰面積的96.91%；國產脂共有特征峰3個，共有峰面積占總峰面積的99.28%；進口脂共有特征峰7個，共有峰面積占總峰面積的94.80%。

8種污染物的共有特征峰見表2。

表2 8種污染物的共有特征峰

續表2

2.4 指紋圖譜的相似度分析

分別采用相關系數法及夾角余弦法對9個樣品GC-MS指紋圖譜與對照圖譜進行相似度評價。

指紋圖譜的相似度分析見表3。

表3 指紋圖譜的相似度分析

由表3可知，2種方法得到的9個樣品8個批次指紋圖譜相似度均在0.9以上，說明樣品存在較高的相似度，所建立的指紋圖譜準確可靠。

3 結論

采用HS-GC-MS技術建立了不同油斑煙污染源物質的指紋圖譜，方法學考查表明該指紋圖譜精密度高、穩定性和重現性好，不同污染源物質樣品的相似度均在0.9以上，說明該指紋圖譜準確可靠、特征指紋信息豐富，可反映不同污染源物質所含揮發性化學成分的種類和數量，可為進一步鑒別油斑煙污染物來源提供依據。