主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法

xiaoxiao2020-7-23  1

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专利名称:主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法
技术领域
本发明属于卷烟化学分析技术领域,具体涉及应用胶束毛细管电泳(MEKC)对主 流烟气中5-羟甲基-2-糠醛(5-HMF)进行测定的方法。
背景技术
现有技术中,5-羟甲基-2-糠醛(5-HMF)通常被认为是淀粉,纤维素以及多糖的降 解产物,普遍存在于食品、香精香料、中药和注射液中。5-HMF也是烟用香精香料的香味成 分之一,能有效地掩盖卷烟杂气,使烟气柔和,香气细腻,具有较明显的改进烟气质量的作 用。文献报道称,该化合物对人体横纹肌和内脏有毒副作用,常被作为葡萄糖输液中的有害 物质对其含量加以控制。但近年来研究发现,5-HMF不仅具有增强鼠红细胞变形活性及抗氧 化、改变血液流变学等有益作用,而且可能通过抗氧化机制,起到保护肝组织和血管内皮细 胞等作用。因此,5-HMF可能是一种被人们忽视的隐藏的活性成分。所以,对烟气中5-HMF 测定是必要的。常见的5-HMF检测方法有紫外分光光度法(UV)和高效液相色谱法(HPLC)。但两 种方法均存在一定缺陷。紫外分光光度法的缺点是精密度较低,而且紫外吸收相近的物质 之间存在较大干扰;与高效液相色谱法比较,毛细管电泳方法简便,溶剂和样品消耗少、经 济环保,分离效率高于高效液相色谱。在烟草成分分析中,胶束毛细管电泳(MEKC) —般用来检测生物碱,胺类和激素, 未见毛细管电泳技术测定5-HMF的报道。现有技术对本发明的测定物质5-HMF的检测方法 均存在缺陷,在烟草中5-HMF的含量很微量,胶束毛细管电泳方法需要的样品量少,适于检 测微量的5-HMF。

发明内容
针对现有技术的上述不足,本发明要解决的技术问题是提供一种主流烟气中 5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法,能对主流烟气中5-HMF进行微量、简便、灵敏的 检测,从而弥补现有技术方法的不足。本发明的技术方案是主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法,首 先,用现有技术的方法,用自动吸烟机采集主流烟气待测物质于剑桥滤片上,所述测定方法 依以下步骤及条件进行(1)对待测原样进行前处理把采样后的剑桥滤片转移至提取瓶中,用50ml 二氯甲烷超声提取3次,每次 30min,提取完毕后合并提取液,过滤除去不溶残渣,滤液分三次于45°C下用旋转蒸发器挥 去二氯甲烷,每次均加入5ml左右Na2HPO4缓冲液(pH = 5. 0-7. 0),最后用Na2HPO4缓冲液 定容到25mL,用0. 45 μ m滤膜过滤,所得滤液为供试品溶液;(2)对供试品溶液进行毛细管电泳测定,具体测定条件如下A、未涂层弹性石英毛细管(75 μ mX 57cm),有效长度50cm;
B、运行时的电泳介质为 10 40mmol · Γ1 Na2HPO4 (ρΗ = 4. 0 10. 0) -20 80mmol · Γ1十二烷基硫酸钠(SDS),0. 5psi压力下进样IOs ;C、20kV恒压电泳,检测波长^6nm,运行温度25 °C ;D、实验用溶液和样品均用0. 45 μ m滤膜过滤,并超声脱气15min。B款所述的进样之前,依次使用0. 5mol · Γ1盐酸溶液、0. 5mol · Γ1氢氧化钠溶液、 水,各冲洗毛细管2min,Na2HPO4缓冲液冲洗毛细管5min ;再用B款所述的电泳介质平衡毛 细管5min。本发明创立了胶束毛细管电泳(MEKC)测定主流烟气中5-HMF的方法,为烟气成分 分析提供了一种新的、高效、简便、环保的检测手段。本发明检测5-HMF方法的积极效果在 于1.操作简单,成本低,环境友好胶束毛细管电泳检测5-HMF只需少量实验室常用的酸、碱、盐分析纯和一台毛细 管电泳仪即可完成任务。与其他方法相比,操作比较简单,不需要昂贵的色谱纯等试剂,也 不产生污染环境的有机溶剂废液。2.灵敏度较低,方法稳定本方法的检测灵敏度与高效液相色谱法相当,大大高于紫外分光光度法。并且本 方法的精密度试验中相对标准偏差低于5%,回收率在80%和120%之间,能够稳定完成对 烟气中5-HMF的检测。


附图1是5-羟甲基-2-糠醛标准样品最佳电泳条件下的电泳图谱;附图2是某烟气样品在最佳电泳条件下的电泳图谱。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的相关技术问题作进一步详细的描述。附图1所显示的 电泳图谱,其5-羟甲基-2-糠醛标准样品的最佳电泳条件是50mmol · F1SDS^Ommol · Γ1 Na2HPO4 (ρΗ = 6. 0)为电泳介质,温度25°C,电压20Kv,检测波长观6歷,其中5-HMF标准品的 浓度为20 μ g ^Γ1。附图2所显示的电泳图谱,其烟气样品的最佳电泳条件是50mmol - Γ1 SDS-20mmol · Γ1 Na2HPO4(ρΗ = 6. 0)为电泳介质,温度 25°C,电压 20Kv,检测波长 286nm。本申请人在创定本方法时所用仪器装置为内径75 μ m的未涂层弹性石英毛细 管,P/ACE System MDQ高效毛细管电泳仪。检测器为二极管阵列紫外检测器。所用试剂 为磷酸氢二钠,十二烷基硫酸钠,二氯甲烷,磷酸,盐酸,氢氧化钠和5-羟甲基-2-糠醛标 准品;所用试剂为分析纯,所有溶液均用超纯水配制。本发明的方法中,就整体而言,还使用 了与现有技术相同或相当的措施或条件,下面对本发明具体操作步骤简述如下[1]缓冲液的配置(1) 4. 0彡ρΗ彡10. 0的Na2HP04缓冲溶液配制先配制浓度为10 40mmol · Γ1的Na2HPO4溶液和浓度为1. Omol · Γ1的H3PO4溶 液,然后用1. Omol · Γ1的H3PO4溶液将ρΗ调节至4. 0 10. 0。(2)实验运行时的背景电解质配制
以上述10 4(toimol .Γ1的Na2HPO4溶液(4. 0彡ρΗ彡10. 0)为溶剂,配制浓度为 20 80mmol · Γ1十二烷基硫酸钠(SDQ溶液,作为电泳运行的电泳介质。[2]标准溶液的配制精密称取IOOmg 5-HMF标准品粉末置于50ml容量瓶中,用超纯水溶解并稀释至刻 度,所得对照品贮备溶液于4°C冰箱中保存。[3]供试品溶液制备烟支的选取及抽吸条件选取市售卷烟烟支,在温度22°C 士 1°C、湿度60士 的 恒温恒湿箱中平衡48h,将调节好水分的卷烟样品取100支称重,求出烟支平均重量,选取 平均重量在士0. 02g范围内的烟支为重量合格烟支。按标准方法(GB/T 16450-2004,卷烟, 常规分析用吸烟机定义和标准条件)进行卷烟抽吸及样品收集。在其烟嘴端以标准烟蒂长 度画线,准确至0. 5mm,标准烟蒂长度为下述三种长度中最大者23mm,滤嘴长+8mm,卷烟纸 +3mm。将卷烟插入SM450型20孔道自动吸烟机(这是本申请人实验用机,并非限定只有此 机型),在标准抽吸条件下(每口抽吸2s,抽吸体积35ml,每口间隔58s)抽吸卷烟,将主流 烟气中总颗粒物收集于剑桥滤片上。每种卷烟采集三个平行样。[4]样品前处理把采样后的剑桥滤片转移至提取瓶中,用50ml 二氯甲烷超声提取3次,每次 30min,提取完毕后合并提取液,过滤除去不溶残渣,滤液分三次于45°C下旋转蒸发挥去二 氯甲烷,每次均加入5ml左右Na2HPO4缓冲液(pH = 6. 0),最后用Na2HPO4缓冲液定容到 25mL,用0. 45 μ m滤膜过滤,即得供试品溶液。[5]毛细管处理进样前,先依次使用0. 5mol · Γ1盐酸溶液、0. 5mol · Γ1氢氧化钠溶液、水,冲洗毛 细管各2min,Na2HPO4缓冲液冲洗毛细管5min ;最后,用上述的电泳介质平衡毛细管5min。[6]进行毛细管电泳测定,分析条件未涂层弹性石英毛细管(75 μ mX57cm),有效长度50cm;运行时的电泳介质为 10 40mmol · Γ1 Na2HPO4 (pH = 4· 0 10. 0)-20 80mmol · Γ1 十二烷基硫酸钠(SDS), 0. 5psi压力下进样IOs ;20kV恒压电泳,检测波长286nm,运行温度25°C ;实验用溶液和样 品均用0. 45 μ m滤膜过滤,并超声脱气15min。[7]测定结果的处理和计算(略)本申请人在方法创立的同时,还就本方法的创立进行了一系统相关的技术探索, 以下分别进行相关描述。电泳条件的选择说明缓冲液的pH是影响分离度的一个重要因素,它直接影响待分离样品表面的电荷 量及毛细管表面的电荷密度,使样品具有特定的荷质比。有研究表明随PH增大,电渗流增 加,迁移时间缩短,相邻峰之间的分离度略有减小。但本研究中发现用Na2HPO4作缓冲液 时,随着PH增大各组分出峰时间变短,但是分离度下降。因此需经综合考虑后,选定pH在 4. 0 10. 0范围内。对表面活性剂SDS浓度的选择是基于以下考虑。为了待测物质和中性物质有很好 的分离效果,需在缓冲溶液中添加表面活性剂SDS。在胶束毛细管电泳(MEKC)模式下,SDS 分子之间的疏水基团聚集在一起形成胶束(假固定相),溶质基于在水相和胶束相之间的分配系数不同而得到分离。实验过程中SDS须超过其临界束胶浓度(8. 2mmol · Γ1),本研 究中发现随着浓度增大分离度越高,随着SDS浓度进一步增大样品分离度没有明显变化, 反而电流增大,基线噪音增强。经综合考虑选定SDS浓度在20 SOmmol · Γ1范围内。在本发明中Na2HPO4缓冲液浓度对样品的分离没有明显的影响,但是随着Na2HPO4 浓度逐渐升高,电流在不断增大。考虑到增加缓冲溶液浓度会增加焦耳热效应,造成基线噪 音增加,在尽可能获得最大缓冲能力的前提下,盐浓度的选择在10 40mmol · Γ1范围内。综合分离度、峰型和5-HMF出峰保留时间等方面确定分离度高,峰型对称和 5-HMF保留时间最短为最佳条件,选择的最优电泳条件为50mmol · Γ1十二烷基硫酸钠 (SDS) -20mmol · Γ1磷酸氢二钠(pH = 5. 0-7. 0)为电泳介质,温度25°C,电压20Kv,检测波 *^6nm。此方法简便,消耗少,分离效率高,能够应用于主流烟气中5-HMF的测定。本申请人还进行了束胶毛细管电泳法的方法学考察1、标准曲线及方法的检测限精密吸取对照品贮备溶液用缓冲液逐级稀释,即得一系列浓度的对照品溶液。按 照最佳电泳条件各进样3次。以对照品峰浓度(X,μ g ^r1)横坐标,峰面积(Y)为纵坐标, 进行线性回归,回归方程为Y = 12267X13470,R2 = 0. 9968,线性范围为5 100 μ g .πιΓ1。 通过对标准溶液的不断稀释,以信噪比S/N = 3作为衡量标准,5-ΗΜ的检测限(方法能检测 到的物质的最小浓度)为0. 256ng · μ Γ1。2、精密度试验取同一种卷烟,按照供试品溶液制备方法处理得到样品溶液5组,按权利要求(6) 中最佳电泳条件进样分析,对测定结果进行相对标准偏差(RSD ^ 5% )计算,得到5-HMF的 RSD 为 3. 91%。3、加标回收率试验配制低、中、高三种不同浓度的5-HMF标准溶液,加入样品溶液,使其最终浓度在 标准曲线的线性范围内,按权利要求(6)中最佳电泳条件对原样品溶液和加入5-HMF标 样的样品溶液进行分析测试。然后两种溶液中5-HMF含量相减后与标样含量进行对比计 算回收率。以样品溶液中5-HMF为含量为标准,分别向其中加入低于,等于和高于样品 5-HMF浓度的三种标样,计算加标回收率分别为91. 67%、85. 45%和83. 33%,平均回收率 为 86. 82%。4、样品测试结果分析将供试品溶液,平行3个样,通过毛细管电泳仪自带的软件进行所测峰面积的自 动计算,然后将计算后的样品峰的峰面积代入上述标准曲线方程中,计算每支卷烟烟气中 5-HMF的含量。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而 本发明并不局限于以下实施例。实施例1 [1]缓冲液的配置(1) 4. 0彡pH彡10. 0的Na2HPO4缓冲溶液配制方法
先配制浓度为20mmol · Γ1的Na2HPO4溶液和浓度为1. Omol · Γ1的H3PO4溶液,然 后用1. Omol · Γ1的H3PO4溶液将ρΗ调节至6. O。(2)实验运行时的背景电解质配制方法以上述20mmol · Γ1的Na2HPO4溶液(pH = 6. 0)为溶剂,配制浓度为50mmol · Γ1 十二烷基硫酸钠(SDQ溶液,作为电泳运行的电泳介质。[2]标准溶液的配制方法精密称取IOOmg 5-HMF标准品粉末置于50ml容量瓶中,用超纯水溶解并稀释至刻 度,得对照品贮备溶液于4°C冰箱中保存。[3]供试品溶液制备烟支的选取及抽吸条件选取市售卷烟烟支,在温度22°C 士 1°C、湿度60士 的 恒温恒湿箱中平衡48h,将调节好水分的卷烟样品取100支称重,求出烟支平均重量,选取 平均重量在士0. 02g范围内的烟支为重量合格烟支。按标准方法(GB/T 16450-2004,卷烟, 常规分析用吸烟机定义和标准条件)进行卷烟抽吸及样品收集。在其烟嘴端以标准烟蒂长 度画线,准确至0. 5mm,标准烟蒂长度为下述三种长度中最大者23mm,滤嘴长+8mm,卷烟纸 +3mm。将卷烟插入SM450型20孔道自动吸烟机,在标准抽吸条件下(每口抽吸k,抽吸体 积35ml,每口间隔58s)抽吸卷烟,将主流烟气中总颗粒物收集于剑桥滤片上。每种卷烟采 集三个平行样。[4]样品前处理方法把采样后的滤片转移至提取瓶中,用50ml 二氯甲烷超声提 取3次,每次30min,提取完毕后合并提取液,过滤除去不溶残渣,滤液分三次于45°C下旋转 蒸发挥去二氯甲烷,每次均加入5ml左右Na2HPO4缓冲液(pH = 6. 0),最后用Na2HPO4缓冲 液定容到25mL,用0. 45 μ m滤膜过滤,即得供试品溶液。[5]毛细管处理每天进样前均依次使用0. 5mol · Γ1盐酸溶液、0. 5mol · Γ1氢氧 化钠溶液、水冲洗毛细管各2min,Na2HPO4缓冲液冲洗毛细管5min ;每次进样前用权利要求 (1)中的电泳介质平衡毛细管5min。[6]具体分析方法未涂层弹性石英毛细管(75 μ mX 57cm),有效长度50cm;运行 时的电泳介质为 20mmol .Γ1 Na2HPO4 (pH = 6. 0)-50mmol ·Γ1 十二烷基硫酸钠(SDS),0. 5psi 压力下进样IOs ;20kV恒压电泳,检测波长^6nm,运行温度25。C ;实验用溶液和样品均用 0. 45 μ m滤膜过滤,并超声脱气15min。[7]样品测试结果及分析(单位μ g ·支―1)样品测试结果显示如表1,平行样品的相对标准偏差(RSD)基本在5%以下, 表明该方法分析稳定性高,能够满足检测要求。样品卷烟2、3号的5-HMF含量均超过 80 μ g ·支、最低的4号样品卷烟也在66. 01 μ g ·支Λ说明卷烟主流烟气中的5-HMF具 有较高含量。表权利要求
1.一种主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法,用自动吸烟机采集主流 烟气中待测原样于剑桥滤片上,其特征在于所述测定方法依以下步骤及条件进行(1)对待测原样进行前处理把采样后的剑桥滤片转移至提取瓶中,用50ml 二氯甲烷超声提取3次,每次30min,提 取完毕后合并提取液,过滤除去不溶残渣,滤液分三次于45°C下用旋转蒸发器挥去二氯甲 烷,每次均加入5ml左右Na2HPO4缓冲液,pH为5. 0-7. 0,最后用Na2HPO4缓冲液定容到25mL, 用0. 45 μ m滤膜过滤,所得滤液为供试品溶液;(2)对供试品溶液进行毛细管电泳测定,具体测定条件如下A、未涂层弹性石英毛细管(75μ mX 57cm),有效长度50cm ;B、运行时的电泳介质为10 40mmol .Γ1 Nei2HPO4(pH = 4. 0 10. 0)-20 80mmol .Γ1 十二烷基硫酸钠(SDS),0· 5psi压力下进样IOs ;C、20kV恒压电泳,检测波长^6nm,运行温度25°C;D、实验用溶液和样品均用0.45 μ m滤膜过滤,并用超声波脱气15min。
2.根据权利要求1所述的主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法,其特 征在于B款所述的进样之前,依次使用0. 5mol · Γ1盐酸溶液、0. 5mol · Γ1氢氧化钠溶液、 水,各冲洗毛细管2min,Na2HPO4缓冲液冲洗毛细管5min ;再用B款所述的电泳介质平衡毛 细管5min。
全文摘要
本发明公开了一种主流烟气中5-羟甲基-2-糠醛的毛细管电泳测定方法,属于卷烟化学分析技术领域。所述测定方法(1)对待测原样进行前处理;(2)具体测定条件如下A、毛细管(75μm×57cm),有效长度50cm;B、运行时的电泳介质为10~40mmol·l-1Na2HPO4(pH=4.0~10.0)-20~80mmol·l-1十二烷基硫酸钠(SDS),0.5psi压力下进样10s;C、20kV恒压电泳,检测波长286nm,运行温度25℃;D、溶液和样品均用0.45μm滤膜过滤,并超声脱气15min。本发明创立了胶束毛细管电泳(MEKC)测定主流烟气中5-HMF的方法,为烟气成分分析提供了一种新的、高效、简便、环保的检测手段。
文档编号G01N1/28GK102103123SQ20091027336
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者李丹, 蔡冰, 郭国宁, 陈 胜 申请人:武汉市黄鹤楼科技园有限公司, 湖北中烟工业有限责任公司

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