气相色谱质谱联用法结合气相色谱法测定烟碱纯度的方法
【专利摘要】本发明公开了一种用气相色谱-质谱联用法结合气相色谱法测定烟碱纯度的方法。先用GC/MS法初步测定烟碱的纯度，再用GC法测定烟碱中的含水率，最后通过修正得到烟碱的准确纯度，修正公式如下：NIC％＝nic％*(100％-wat％)。该方法与硅钨酸重量法相比，具有简便、快捷、易于操作、重复性好的特点。对烟碱检测特异性高，不易受样品中其他杂质尤其是碱性杂质(生物碱、无机碱)的干扰，在对烟碱样品尤其是久置、杂质含量较高的样品进行纯度检测时，操作简便，分离能力强，定性定量结果可靠。
【专利说明】气相色谱质谱联用法结合气相色谱法测定烟碱纯度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于烟草及烟草制品质量评价与测定的【技术领域】，具体是涉及一种用气相 色谱-质谱联用法结合气相色谱法测定烟碱纯度的方法。 技术背景
[0002] 烟碱（又名尼古丁，英文名为nicotine)，对植物神经和中枢神经有先兴奋后麻痹 的作用，是烟草及烟草制品的重要成分之一，也是衡量烟草及烟草制品质量控制中的一项 重要指标。同时，烟碱可用于医药、生物农药、卷烟添加剂、催化剂等产品的生产。因此，对 烟碱的分析，尤其是烟碱纯度的测定，不仅关系到烟草及烟草制品的质量控制，而且对废次 烟叶的综合利用、烟碱及其衍生物的进一步开发利用，有重要意义。
[0003] 国内外广泛应用的烟碱纯度测定的方法是ISO13276:1997《烟草及烟草制品烟碱 纯度的测定硅钨酸重量法》，利用烟碱与水蒸汽共沸的原理，在碱性条件下，用水蒸汽将烟 碱带出，然后与硅钨酸（Si02 ? 12W03 ? 26H20)形成晶形沉淀，将沉淀置于烘箱内120°C灼烧 至恒重，用重量法求出烟碱的含量。该法可以得到较准确的结果，但有一定的局限性：分析 时间较长；不能区分烟碱和降烟碱，测定结果为两种物质的总和；当溶液中含有铵盐等无 机盐时，沉淀不易形成，干扰检测结果。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种操作简便、不易受杂质干扰、检 测结果更为准确的烟碱纯度测定方法。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案实现。
[0006] 除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。
[0007] -种气相色谱-质谱联用（GC/MS)法结合气相色谱（GC)法测定烟碱纯度的方法， 具体步骤如下：
[0008] (1)将烟碱样品稀释80?120倍后作为待测试样，将试样装入色谱瓶中上机进行 GC/MS测定；
[0009] (2)以面积归一化法测量试样中烟碱的峰面积和色谱图上除去溶剂峰以外的所有 色谱峰的面积总和，用式I计算样品中烟碱峰面积占总峰面积的百分率；
[0010]nic%=Anic/Ai*100..................(I);
[0011] 式中，nic%为样品中烟碱峰面积占总峰面积的百分率；
[0012]Anic为烟碱的峰面积；
[0013]化为色谱图上除去溶剂峰以外的所有色谱峰的面积总和；
[0014] (3)取烟碱样品用异丙醇稀释并加入内标后，用气相色谱GC法测定其含水率，记 为wat% ;
[0015] (4)用式II计算得到样品的烟碱纯度值NIC% :
[0016] NIC% =nic% *(100%-wat%)..................(II);
[0017] 式中，NIC%为样品中烟碱的百分含量，即为样品的烟碱纯度；
[0018] nic%为样品中烟碱峰面积占总峰面积的百分率；
[0019]wat%为样品的含水率。
[0020] 步骤（1)中，烟碱样品用异丙醇或环己烷等气相色谱常用的有机溶剂稀释得到待 测试样。为了防止烟碱可能发生的反应，如氧化、降解、吸潮等，烟碱溶液的稀释液应在测量 前配置，并且即配即用；
[0021] 步骤（3)中，准确称量烟碱样品100mg，精确至0.lmg，放置于10mL的容量瓶中， 用含有5mL/L无水乙醇做内标的异丙醇萃取剂定容，混合均匀后，装入色谱瓶中；然后采用 GB/T23203. 1-2008《卷烟总粒相物中水分的测定第1部分：气相色谱法》的方法测定所含 的水分wat%。
[0022] 步骤（1)中所述的GC/MS测定，采用的色谱条件具体如下：
[0023]a、色谱柱：hp_5MS弹性石英毛细管色谱柱（30mX0. 25mmX0. 25iim)，或是其他等 效色谱柱；
[0024]b、进样量：1. OilL;
[0025] c、溶剂切割时间：5min;
[0026] d、进样口温度：250°C;
[0027]e、程序升温条件：初始温度100°C，以0. 5°C/min升至115°C，保持5min;然后以 5°C/min升至 200°C，保持 2min;最后以 20°C/min升至 220°C，保持lOmin;
[0028]f、离子源温度：230°C;
[0029]g、辅助区温度，即接口温度：280°C;
[0030]h、载气：He(纯度彡 99. 99% );
[0031]i、质谱条件：EI源；调谐设置：-70eV;扫描方式为全扫描；扫描范围：m/z= 29-500。
[0032] 步骤（3)中所述的GC测定，采用的色谱条件具体如下：
[0033]a、色谱柱：HP-PLOT/Q毛细管色谱柱（30mX0. 32mmX0. 25iim)或其他等效色谱 柱；
[0034] b、进样量：0.5uL;
[0035]c、进样口温度：250°C;分流比：10:1;
[0036]d、恒温 170°C，保持lOmin;
[0037] e、TCD检测器：温度 250°C。
[0038] 本发明适用于烟草、烟草制品和烟气中烟碱含量测定时，用于标准分析方法所使 用的烟碱或烟碱盐的纯度测定。与国内外广泛应用的ISO13276:1997《烟草及烟草制品烟 碱纯度的测定硅钨酸重量法》相比，具有简便、快捷、易于操作、重复性好的特点。同时，该方 法利用现代色谱技术对样品进行高效分离后再以烟碱固有理化常数之一的分子量作为检 测目标，对烟碱检测特异性高，不易受样品中其他杂质尤其是碱性杂质（生物碱、无机碱） 的干扰，在对烟碱样品尤其是久置、杂质含量较高的样品进行纯度检测时，操作简便，分离 能力强，定性定量结果可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0039] 图1为样品A的GC/MS法测定烟碱含量谱图；
[0040] 图2为样品B的GC/MS法测定烟碱含量谱图；
[0041] 图3为样品C的GC/MS法测定烟碱含量谱图；
[0042] 图4为硅钨酸重量法与本发明GC/MS-GC法的结果比较。
【具体实施方式】
[0043] 为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明， 但附图和实施例并不是对本发明技术方案的限定。
[0044] 实施例1 :
[0045] (-）材料与仪器：
[0046] (1)试剂：盐酸（AR，烟台市双双化工有限公司）；娃钨酸（AR，上海试剂二厂）；异 丙醇（色谱纯，了￡〇]^(：〇11^3117，111(3.公司）；无水乙醇（41?，上海试剂一厂） ；
[0047] (2)仪器：Motto-Q超纯水器（Millipore公司）；AG204 电子天平（感量：0?OOOlg， 瑞士METTLERTOLEDO公司）；鼓风恒温干燥箱（101A-2,上海市实验仪器总厂）；GC/ MS(5975,Agilent公司）；GC(7890,Agilent公司）；定量加液器（德国Brand公司）；移液 枪（Tripette公司）。
[0048](二）试样的制备及烟碱纯度的测定：
[0049] (1)GC/MS法初步测定烟碱的纯度nic%
[0050] A、样品制备：将烟碱样品A(久置样品）用异丙醇稀释100倍作为待测试样，即取 烟碱样品A0.lmL，置于10mL的容量瓶中，用异丙醇定容，混合均匀后，装入色谱瓶中；
[0051] B、在GC/MS测定时，采用的色谱条件具体如下：
[0052] a)色谱柱：hp_5MS弹性石英毛细管色谱柱（30mX0. 25mX0. 25iim);或其他等 效色谱柱，如DB-5MS弹性石英毛细管色谱柱（30mX0. 25_X0. 25ym)、Rxiu-5Si丨MS (30mX0. 25mmX0. 25um)等；
[0053] b)进样量：1.L;若出现检测器或色谱柱饱和的情况，可以视情况适当减少进 样量；
[0054] c)溶剂切割时间：5min;可以根据所选择的程序升温条件，适当调整溶剂切割时 间；
[0055] d)进样口温度：250°C;
[0056] e)程序升温条件：初始温度100°C，以0. 5°C/min升至115°C，保持5min;然后以 5°C/min升至200°C，保持2min;最后以20°C/min升至220°C，保持10min;可以根据样品 的具体情况，选择其他合适的程序升温条件；
[0057] f)离子源温度：230°C ;
[0058] g)辅助区温度，即接口温度：280°C;
[0059] h)载气：He(纯度彡 99. 99 % );
[0060]i)质谱条件：EI源；调谐设置：-70eV;扫描方式为全扫描；扫描范围：m/z= 29-500。
[0061]C、测定结果的计算：以面积归一化法测量试样中各组分的峰面积和色谱图上除去 溶剂峰以外的总色谱峰的面积，计算烟碱峰面积占总峰面积的百分率，即可得到烟碱的含 量；将样品中所有组分的含量之和定为100%，计算其中某一种组分的方法为：
[0062] Xi%= ^/(^)*100..................①
[0063] 其中，Xi为试样中组分i的百分含量；
[0064] &为组分i的校正因子；
[0065] Ai为组分i的峰面积或峰高，本方法中用峰面积带入计算；
[0066] 由于烟碱中的杂质和其主要成分烟碱都是含有吡啶环的生物碱化合物，由于结构 上的相近，它们的校正因子也近似相等，可以忽略校正因子，将面积直接归一化，按下面的 公式计算：
[0067] xi%=Aj/A^lOO..................②
[0068] 利用式②计算烟碱峰面积占总峰面积的百分率，可得到烟碱的含量，即：
[0069] nic% =八*/^*100.................. (I)
[0070] 其中，nic%为样品中烟碱的百分含量（未考虑水分影响）；
[0071] Ani。为烟碱的峰面积；
[0072] 化为色谱图上除去溶剂峰以外的所有色谱峰的面积总和。
[0073] D、烟碱样品A按照上述方法制备7份稀释溶液，分别用GC-MS法测定其烟碱含量， 谱图如图 1 所示，测定值依次为 98. 66%、98. 64%、95. 57%、98. 64%、98. 56%、98. 54%、 98. 53 %，测定平均值为98. 59%，SD为0. 05。
[0074] 近十年来，仪器分析技术发展迅速，取得了长足进步。尤其是色谱_质谱联用技术 的发展，为研究烟碱纯度测定的新方法提供了有力的技术支撑。由于色谱技术具有高分离 性能，可将烟碱与其他组分分离，从而降低了其余组分对烟碱含量测定的干扰。同时，由于 质谱技术测定化合物根本属性之一的分子量，检测结果更为直观、准确。因此，色谱-质谱 联用技术在烟碱含量测定方面具有良好的应用前景。
[0075] 虽然，色谱法对待测样品中的组分有较好的分离效果，但是，其检测器的自身性 质，也存在一定的局限性：配置紫外（UV)检测器或荧光检测器（FLD)的液相色谱仪（LC)对 水分没有响应；同时，配置质谱（MS)检测器的GC、LC/MS、GC/MS等色谱仪，由于待测样品在 进入MS检测器前会接受脱水的处理，用以保护MS检测器。因而，这些方法所测定的烟碱含 量都不能体现出水分对测定结果的影响，即测量值存在偏大的方法误差。
[0076] 久置的烟碱会吸潮导致含水量上升，烟碱纯度下降。当含水率达到2% -5%时，其 对烟碱纯度的影响不能被忽略，因而，有必要对烟碱中的水分进行测定，并对GC/MS法测定 的烟碱含量值进行修正。GC内标法测定烟碱及其类似物样品中的水分是一种技术成熟、操 作简便、结果可靠的方法，因此，在本发明中，采用GB/T23203. 1-2008《卷烟总粒相物中水 分的测定第1部分：气相色谱法》的方法测定烟碱样品中所含的水分。
[0077] 基于此，本发明首先利用GC/MS法初步测定烟碱含量，再利用GC内标法测定样品 含水量，最后，通过数据分析得到较为准确的烟碱纯度数据。与目前使用的经典方法-- ISO13276:1997《烟草及烟草制品烟碱纯度的测定硅钨酸重量法》--相比，本发明的方 法具有简便快捷、易于操作、重复性好的特点，具有重要的科研意义与较高的应用价值，简 称GC/MS-GC法。
[0078] (2)GC法测定烟碱样品中所含的水分wat%。
[0079] A、样品制备：准确称量烟碱样品A100mg，精确至0.lmg，放置于10mL的容量瓶中， 用含有5mL/L无水乙醇做内标的异丙醇萃取剂定容，混合均匀后，装入色谱瓶中待测；
[0080]B、采用GB/T23203. 1-2008《卷烟总粒相物中水分的测定第1部分：气相色谱法》 的方法测定烟碱样品中所含的水分。
[0081] C、测定结果：
[0082] 烟碱样品A按照所述的方法制备了 3份稀释溶液，分别用GC法测定其烟碱含水 率，如表1所示，其含水率依次为2. 41 %、2. 34%和2. 47%，平均值为2. 41%，SD为0? 06。
[0083] 表1GC法测定烟碱含水率（wat% )的结果
【权利要求】
1. 一种气相色谱质谱联用法结合气相色谱法测定烟碱纯度的方法，包括如下步骤： (1) 将烟碱样品稀释80?120倍后作为待测试样，将试样装入色谱瓶中上机进行GC/ MS测定； (2) 以面积归一化法测量试样中烟碱的峰面积和色谱图上除去溶剂峰以外的所有色谱 峰的面积总和，用式I计算试样中烟碱峰面积占总峰面积的百分率； nic%= Anic/Ai*100..................(I)； 式中，nic%为样品中烟碱峰面积占总峰面积的百分率； Ani。为烟碱的峰面积； A为色谱图上除去溶剂峰以外的所有色谱峰的面积总和； (3) 取烟碱样品用异丙醇稀释并加入内标后，用气相色谱GC法测定其含水率，记为 wat% ； (4) 用式II计算得到样品的烟碱纯度值NIC% : NIC%= nic% *(100% -wat% )..................(II)； 式中，NIC%为样品中烟碱的百分含量，即为样品的烟碱纯度； nic %为样品中烟碱峰面积占总峰面积的百分率； wat %为样品的含水率。
2. 根据权利要求1所述的测定烟碱纯度的方法，其特征在于：步骤⑴中所述的GC/MS 测定，采用的色谱条件具体如下： a、 色谱柱：hp-5MS弹性石英毛细管色谱柱（30mX0. 25mmX0. 25iim)，或是其他等效色 谱柱； b、 进样量：1. 0y L ; c、 溶剂切割时间：5min ; d、 进样口温度：250°C ; e、 程序升温条件：初始温度100°C，以0. 5°C /min升至115°C，保持5min ;然后以5°C / min 升至 200°C，保持 2min ;最后以 20°C /min 升至 220°C，保持 lOmin ; f、 离子源温度：230°C ; g、 辅助区温度，即接口温度：280 C ; h、 载气：He (纯度彡99.99% ); i、 质谱条件：EI源；调谐设置：-70eV ;扫描方式为全扫描；扫描范围：m/z = 29-500。
3. 根据权利要求1所述的测定烟碱纯度的方法，其特征在于：步骤（3)中所述的GC测 定，采用的色谱条件具体如下： a、 色谱柱：HP-PLOT/Q毛细管色谱柱（30mX0. 32mmX0. 25 ii m)或其他等效色谱柱； b、 进样量：0.5 iiL; c、 进样口温度：250°C ;分流比：10:1 ; d、 恒温 170°C，保持 lOmin ; e、 T⑶检测器：温度250°C。
【文档编号】G01N30/06GK104330514SQ201410617935
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】蔡洁云, 李雪梅, 李海燕, 马慧宇, 陈新瑞, 王惠平 申请人:云南省烟草质量监督检测站