氣相—質譜法測定煙草薄片中多元有機酸

章平泉+徐光忠+杜秀敏+陸苗苗+李青+于小紅+蔣宇凡

摘 要：該研究以對甲苯磺酸為甲酯化催化劑，對甲酯化的各種條件進行優化，采用氣相/質譜法對煙草薄片中的多元有機酸含量進行測定。試驗結果表明，采用該方法法重復測定的變異系數較小，平均回收率在96.26%～103.37%，具有較好的重現性和準確性，適用于煙草薄片中多元有機酸含量的測定。

關鍵詞：煙草薄片；多元酸；對甲苯磺酸；氣相色譜/質譜聯用法

中圖分類號 S572 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）01-0096-03

Abstract：The p-toluene sulfonic acid was used as esterification catalyst and the methyl esterification conditions of polybasic acids were optimized，polybasic acids contents in tobacco sheet were determined by gas chromatography mass spectrometry method.The results showed the method had good reproducibility and accuracy，the less variation coefficient and the average recovery ratio was 96.26%～103.37%.The method can be used to determine the polybasic acids in tobacco sheet.

Key words：Tobacco sheet；Polybasic acids；P-toluene sulfonic acid；Gas chromatography mass spectrometry

有機酸是煙葉香味成分的重要組成部分，直接影響煙葉和煙草制品的質量[1]。目前行業內主要集中在煙葉中有機酸含量的研究，其前處理方法多采用濃硫酸催化酯化法[2-3]、三氟化硼甲酯化[4]及N，O-雙（三甲基硅基）三氟乙酰胺硅烷化[5]。測試方法主要有氣相色譜[6]和氣相色譜-質譜法[7]，但上述方法存在副反應多，酯化試劑毒性強抑或價格昂貴等不足。對甲苯磺酸作為一種有機酸，其酸性和硫酸相當，且效果更好，因而可以代替硫酸作為酸性催化劑，目前已廣泛應用于化工有機合成方面[8-13]。煙草薄片主要由煙末、碎片、煙?；虻痛螣熑~加入膠粘劑和其他添加劑等組成，是重要的卷煙原料之一。分析煙草薄片中的非揮發性有機酸的組成及含量，可以為更好利用煙草薄片作為卷煙原料提供參考依據，而目前涉及煙草薄片中有機酸含量的測定還鮮有公開報道。為此，本研究采用對甲苯磺酸為催化劑對煙草薄片中多元有機酸進行酯化，采用氣相-質譜法（GC-MS）測定，并對酯化過程的各種影響因素進行了考察，取得了良好的效果。

1 材料與方法

1.1 試驗材料、試劑和儀器 薄片樣品10個（江蘇鑫源薄片有限責任公司提供）。標準品：草酸、丙二酸、蘋果酸、檸檬酸和己二酸（內標，IS）（分析純，美國ChemService公司）；正己烷（色譜級，美國J.T.Baker公司）。對甲苯磺酸（分析純，天津金匯太亞化學試劑有限公司）。酯化液：配置0.5g/10mL對甲苯磺酸的甲醇溶液。AE163電子天平（瑞士Mettler公司）；Agilent6890A/5975氣相色譜/質譜聯用儀（美國Agilent公司）；離心機（江蘇鹽城市凱特實驗儀器有限公司）。

1.2 樣品處理與分析 將薄片置于烘箱內在40℃左右干燥2h，粉碎，混合均勻備用。稱取1.0g（精確至0.000 1g）薄片試樣于20mL具塞三角瓶中，加入8mL酯化液和0.5mL內標溶液，密封并在60℃下萃取90min。冷卻到室溫、搖勻，轉入離心管中進行離心10min。移取0.5mL上層清液于25mL具塞三角瓶中，加入15mL正己烷，置于振蕩器上萃取20min，靜置。取上層清液，進樣分析。gC/MS條件：色譜柱：DB-FFAP熔融石英毛細管柱（30m×0.25mm i.d.×0.25μm d.f.）；進樣口溫度：240℃；進樣量：1.0μL；分流比：10∶1。升溫程序為：110℃→120℃（5℃/min）→160℃（10℃/min）→240℃（20℃/min，保持2min）；載氣：He，流速：1.0mL/min。電離方式，電子轟擊（EI），電離能量，70eV；質量數范圍：35～350amu；離子源溫度：230℃；傳輸線溫度：240℃；四級桿溫度：150℃。溶劑延遲：2.5min；檢測方式：選擇離子監測（SIM）。

2 結果與分析

2.1 定性分析 采用NIS98和Wiley譜庫檢索并結合標樣和目標物的特征質譜碎片對有機酸甲酯進行定性。各有機酸甲酯和己二酸二甲酯（IS）的保留時間和特征離子峰見表1。標準樣品的選擇離子色譜見圖1，由圖1可知，所采用的色譜條件下，各色譜峰分離良好。

2.2 樣品前處理條件的選擇

2.2.1 催化劑用量的選擇 準確稱取6份1.0g薄片樣品，分別加入0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6g對甲苯磺酸，考察催化劑用量對試驗結果的影響。結果表明，甲苯磺酸用量為0.5g時，各有機酸含量最大，且隨著對甲苯磺酸量的增加，結果相差不明顯。因此，選擇0.5g對甲苯磺酸為適宜的用量。

2.2.2 酯化液體積的選擇 準確稱取8份1.0g薄片樣品于具塞三角瓶中，分別加入2、3、4、5、6、8、10、12mL酯化液，考察酯化液體積對多元有機酸結果的影響。結果表明，酯化液在6～10mL，各有機酸的含量相差不大，綜合有利于實際操作等因素考慮，選擇8mL酯化液為適宜的體積。

2.2.3 酯化溫度的選擇 準確稱取6份1.0g薄片樣品，分別于50、55、60、65、70和75℃下，考察酯化溫度對試驗結果的影響。結果表明，溫度為60℃時，各有機酸含量最大，隨著溫度的升高，各有機酸含量均有不同程度的降低，但變化不明顯。因此，選取60℃為適宜的酯化溫度。

2.2.4 酯化時間的選擇 準確稱取6份1.0g薄片樣品，分別于50、60、75、90、105和120min下考察酯化時間對各有機酸酯化的影響。結果表明，在90～120min范圍內，各有機酸的含量達到最大，且相差不大，故選擇90min為適宜的酯化時間。

2.2.5 萃取液體積的選擇 準確稱取5份1.0g薄片樣品，按照上述適宜的參數進行處理。移取0.5mL上層清液，分別加入5、10、15、20、25、30mL正己烷進行萃取。結果表明，當正己烷用量在15～30mL，各有機酸的含量達到最大，且隨著正己烷用量的增加，各有機酸含量變化不明顯。因此，選擇15mL為適宜的萃取體積。

2.2.6 萃取時間的選擇 準確稱取5份1.0g薄片樣品，按照上述適宜的參數進行處理，分別在5、10、15、20、25、30和40min內進行振蕩萃取。結果表明，萃取時間在20～40min，各有機酸含量相差不大。因此，選擇20min為最終萃取時間。

2.3 標準曲線和內標 稱取0.1g（精確至0.000 1g）己二酸，甲醇溶解并定容至100mL。稱取一定量的有機酸標準品（精確至0.000 1g），甲醇溶解并定容至100mL，得標準儲備溶液。分別準確移取0.05、0.1、0.3、0.4和0.6mL上述標準儲備溶液于25mL具塞三角瓶中。按照“1.2樣品處理與分析”步驟處理并經GC-MS測定后，根據各有機酸甲酯的峰面積與內標物峰面積比以及各有機酸標樣濃度，得到各有機酸的標準曲線和決定系數。結果表明（表2），在所測定的質量濃度范圍內，各有機酸的標準曲線線性關系較好。

2.4 方法精密度 取3#薄片按按照“1.2樣品處理與分析”步驟進行前處理，平行測定6次。結果表明，各種有機酸成分的變異系數在2.57%～7.26%（表3），表明方法具有較好的重現性。

2.5 回收率 按照低、中、高3個含量水平，分別在3#薄片樣品中加入3個不同濃度的各種有機酸標準工作溶液，按照“1.2樣品處理與分析”步驟處理。結果表明，各種有機酸的平均回收率在96.26%～103.37%（表4），表明該法測定結果比較準確，適合薄片中非揮發性有機酸成分的測定。

2.6 樣品的測試 依據本文建立的多元有機酸分析方法，對10個煙草薄片樣品中的多元酸進行分析，結果如表5所示。

3 結論

本研究建立了以對甲苯磺酸-甲醇作為酯化劑對煙草薄片中多元有機酸進行酯化，采用GC/mS對煙草薄片中的多元有機酸定性定量的方法，結果顯示，該方法測定煙草薄片中多元有機酸含量，具有變異系數小、重復性較好的特點，平均回收率在96.26%～103.37%，表明該方法適合于煙草薄片中多元有機酸含量的測定。

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（責編：張宏民）