尉 朝，孫海峰，陳嘉彬，謝 濤，王 芳

（深圳煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518109）

多環(huán)芳烴（PAHs）是卷煙煙氣中主要的一類致癌物質(zhì)，苯并［a］芘（BaP）是其代表物質(zhì)，也是煙氣中重點關(guān)注的有害物質(zhì)之一［1－5］。已知BaP是一種前致癌物，需代謝激活才有致突變和致癌作用，其代謝產(chǎn)物能夠造成DNA損傷導(dǎo)致細(xì)胞癌變［6－9］。由于每支卷煙煙氣中 BaP含量很低，在幾至幾十納克。目前檢測BaP的常用方法多為單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用法（GC／MS），采用離子掃描模式定量（SIM）［10－14］，檢測前樣品必須經(jīng)過凈化、濃縮等前處理過程，費時費力，且溶劑用量大，對環(huán)境不友好。對于低焦油卷煙產(chǎn)品，如1mg，其煙氣中BaP含量太低，只有1ng／cig左右，此時單桿質(zhì)譜掃描信號較低，定量比較困難。

氣相色譜－三重串聯(lián)四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC－QqQ－MS／MS）具有靈敏度高、噪音低的特點，對痕量物質(zhì)分析具有很高的可靠性，多用于檢測大氣、水質(zhì)及土壤中的多環(huán)芳烴、農(nóng)藥殘留、鄰苯二甲酸酯類等［15－20］。目前，氣相色譜－三重串聯(lián)四極桿質(zhì)譜聯(lián)用法檢測煙氣中BaP僅有少量文獻報道［21］。因此，本工作擬尋求一種檢測方法，達到前處理樣品量小、使用溶劑少、無需濃縮處理、處理速度快、對環(huán)境污染小的目的，同時提高高沸點物質(zhì)檢測的穩(wěn)定性及重復(fù)性，為低焦油卷煙產(chǎn)品有害物質(zhì)的分析研究提供方法參考。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent GC7890A－QQQ7000B氣相色譜－三重串聯(lián)四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國Agilent公司產(chǎn)品；RM200全自動轉(zhuǎn)盤式吸煙機：德國Borgwaldt公司產(chǎn)品；KQ－500DB超聲波清洗器：昆山超儀公司產(chǎn)品；電子天平：德國Sartorius公司產(chǎn)品。

硅膠固相萃取柱 （100mg／1mL）：美國Varian公司產(chǎn)品；環(huán)己烷、甲醇（均為 HPLC級）：美國J.T.Baker公司產(chǎn)品；BaP（98.0%）、BaP－D12（95%）：德 國 Dr.Ehrenstorfer公 司產(chǎn)品。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液及萃取劑配制

配制濃度為100mg／L的BaP及BaP－D12環(huán)己烷溶液作為標(biāo)準(zhǔn)儲備液；配制含BaP－D12濃度為5μg／L環(huán)己烷溶液作為萃取劑；用萃取劑配制BaP濃度分別為5、10和20μg／L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用內(nèi)標(biāo)法校正。

1.3 樣品前處理

按照GB／T 16450—2004規(guī)定的方法捕集20支卷煙煙氣。將含有煙氣冷凝物的濾片放入250mL錐形瓶中，準(zhǔn)確加入40mL萃取劑，超聲萃取30min。取3mL萃取液上已活化的硅膠固相萃取小柱，用3mL環(huán)己烷淋洗，收集全部洗脫液，直接進樣分析。

1.4 實驗條件

1.4.1 色譜條件 MMI進樣口，進樣口溫度280℃；不分流進樣1.5min；載氣（氦氣）流速1.2mL／min，恒流；程序升溫：初溫150℃，以10℃／min升溫至260℃，再以5℃／min升溫至300℃，保持5min；傳輸線溫度280℃。

1.4.2 質(zhì)譜條件 EI源，正離子模式；離子源溫度300℃；四極桿溫度均為180℃；碰撞氣氮氣，流速1.5mL／min；載氣（氦氣）流速2.25 mL／min；多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式，詳細(xì)參數(shù)列于表1。

表1 BaP及BaP－D12MRM參數(shù)表Table 1 BaP and BaP－D12MRM parameters

2 結(jié)果與討論

2.1 質(zhì)譜參數(shù)優(yōu)化

用環(huán)己烷分別配制濃度為100μg／L的BaP和BaP－D12溶液，通過全掃描模式選擇合適的母離子，再采用產(chǎn)物離子掃描（product ion scan）模式優(yōu)化碰撞能量及子離子質(zhì)荷比，最后使用MRM模式確定離子掃描通道數(shù)。實驗結(jié)果表明，BaP結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，所需碰撞能較大，采用2對離子通道掃描效果優(yōu)于3對以上，使用表1中的MRM參數(shù)能夠獲取較高響應(yīng)值，標(biāo)樣及實際樣品分析結(jié)果示于圖1。

圖1 BaP標(biāo)準(zhǔn)溶液（a）及實際樣品（b）的MRM圖Fig.1 MRM chromatogram of BaP STD solution（a）and cigarette sample（b）

2.2 工作曲線

采用內(nèi)標(biāo)法建立工作曲線，示于圖2。在0.2～10μg／L濃度范圍內(nèi)，線性良好。該濃度相當(dāng)于BaP含量為0.4～20ng／cig，符合一般烤煙型卷煙的檢測需求。

圖2 BaP標(biāo)準(zhǔn)校正曲線Fig.2 BaP standard calibration curve

2.3 凈化條件優(yōu)化

高濃度的樣品容易污染離子源，因此煙氣萃取液的凈化是非常重要的環(huán)節(jié)。BaP是非極性化合物，通常采用硅膠固相萃取小柱濾去萃取液中的極性物質(zhì)。本方法采用內(nèi)標(biāo)法定量，且串聯(lián)質(zhì)譜靈敏度較高，凈化后無需濃縮處理，故采用3mL上樣體積，既滿足檢測要求又大大縮短了洗脫時間。實驗對不同部分的洗脫液進行了研究，結(jié)果列于表2。實驗發(fā)現(xiàn)，占總量96.9%的BaP集中在上樣流出液和前2mL洗脫液中，故3mL環(huán)己烷即可滿足檢測需求。此外，對樣品中BaP含量低于1ng／cig的洗脫液用氮氣濃縮至約1mL。

表2 洗脫液BaP濃度Table 2 The BaP concentration in the eluate

2.4 色譜柱選擇

實驗比較了 HP－5ms、DB－5ms和 DB－35 ms UI 3種色譜柱對BaP分離的影響，色譜柱規(guī)格均為30m×0.25μm×0.25mm。結(jié)果表明：HP－5ms色譜峰拖明顯；DB－35ms UI背景噪音較大導(dǎo)致信噪比降低；而DB－5ms所得峰形最好，無明顯拖尾，噪音低，且與內(nèi)標(biāo)也有一定的分離，提高了方法靈敏度和精密度。

2.5 操作參數(shù)優(yōu)化

由于多環(huán)芳烴沸點較高且在煙氣中種類較多，本實驗采用先快速升溫至260℃，再緩慢升溫至300℃，最后保持高溫讓雜質(zhì)流出。實驗還發(fā)現(xiàn)，使用較低的離子源和四極桿溫度（如230℃和150℃）時，質(zhì)譜響應(yīng)值低且重復(fù)性較差，對痕量多環(huán)芳烴測定有一定影響。因此，本實驗在儀器許可溫度范圍內(nèi)采用較高的離子源和四極桿溫度（300℃、180℃）以避免污染，提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和重復(fù)性，通過實驗發(fā)現(xiàn)，本實驗與文獻［22］研究結(jié)果相同。使用反吹法將無關(guān)的高沸點物反向流出，并且進樣20次后，使用工作站程序烘烤離子源和四極桿。

2.6 方法檢出限、定量限和重復(fù)性

將最低濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.2μg／L）連續(xù)進樣10次，以結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍值作為方法檢出限（LOD），以10倍作為定量限（LOQ），選取烤煙型和混合型卷煙樣品各1個，同時平行測定6次，計算方法重復(fù)性變異系數(shù)，結(jié)果列于表3。

表3 校正方程與檢出限、定量限Table 3 The correction equation and LOD，LOQ

2.7 加標(biāo)回收率

將不同濃度的BaP標(biāo)準(zhǔn)溶液加入A、B兩個樣品煙氣濾片中，計算加標(biāo)回收率，結(jié)果列于表4。

表4 重復(fù)性與回收率Table 4 The repeatability and recovery rate

2.8 卷煙樣品煙氣中BaP含量的測定

采用本方法和 GB／T 21130—2007（GC／MS）法測定了6個常規(guī)焦油量卷煙樣品和3個超低焦油卷煙產(chǎn)品，實驗結(jié)果表明，前者兩種方法測定結(jié)果一致，而后者單桿氣質(zhì)方法信噪比太低無法定量，結(jié)果列于表5。

表5 樣品檢測對比Table 5 Result comparisons of cigarette samples determination

3 結(jié)論

本工作建立了氣相色譜－三重串聯(lián)四極桿質(zhì)譜測定卷煙主流煙氣中BaP的方法。實驗優(yōu)化了前處理方法和儀器操作條件，有效降低了基質(zhì)效應(yīng)對測定的影響，方法重復(fù)性和回收率好、檢測限低、靈敏度高，常規(guī)焦油卷煙樣品檢測結(jié)果與現(xiàn)行國標(biāo)方法一致。本方法操作簡便，流程短、溶劑用量少，尤其適合低焦油卷煙產(chǎn)品的BaP檢測。

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