E 3 4 气相色谱法检测卷烟烟气中芳香胺类物质的试样前处理毛友安$ 刘巍钟科甲梁进甲 常德卷烟厂技术中心湖南常德4 1 5 0 0 0y o u a n m a o 1 2 6 c o m烟草中的芳香胺大多数是与苯胺相关的化台物，包括在苯环上取代的和在N 原子上取代 的化合物。取代基一般为烷基、旰f 氧基和苯基。到目前为止，已发聪的存在于烟叶或卷烟烟 气中的芳香胺类物质总共有5 0 余种，其中大部分只在烟气中存在。烟叶中芳香胺可能来自于 烟叶中蛋白质和，或氨基酸通过酶或微生物的去羧降解反应( 如苯基丙氨酸或酪氨酸) 。在烟气 中，芳香胺部分可能是烟支燃烧时烟叶中芳香胺亩接进入烟气，另一部分是吸烟时烟叶成分 热裂解产生的，如烟碱、蛋白质和氨基酸的热解产物( 如禁胺的形成) 。 烟气中一些芳香胺是致突变物和致癌物能与蛋白质或D N A 形成加合物。1 9 9 7 年国际癌症研究机构关于卷烟主流烟气中致癌物质的研究表明，4 一氨基联苯、2 一禁胺是人体致痛物，其 中2 一荼胺被认为是一种膀胱致癌物1 一禁胺、3 。氨基联苯是致突变物。酪胺( 由酪氨酸去羧基 得来) 是一种具有血管活性的胺类，在对哺乳动物静脉注射酪胺时，能明显提高血压。另一 方面，N 一取代的芳香胺可能是N 一亚硝胺的前体物，而N 一亚硝胺也具有致癌活性。因此，烟 草和烟气中痕量芳香胺类物质的测定对于吸烟与健康的研究与评价具有十分重要的意义。 卷烟烟气中芳香胺类物质的检测研究始于2 0 世纪6 0 年代，如P a i l a r 等人从1 9 6 6 年到1 9 6 7 年的工作。此后，人们对卷烟烟气中芳香胺类物质的检测方法开展了许多研究。 气相色谱技术用作卷烟烟气中芳香胺的检测技术已经比较成熟，采用的分离柱由早期的 硅酸镁填充柱逐步发展为毛细管柱。最早由H o f f m a n n 用G C f E C D 法检测烟气中芳香胺含量 检测下限为l n l 。2 0 0 4 年M o l a 等用G C , E C D 检测了烟气中属于H o f f m a n n 有害物质名单中 的4 种芳香胺。1 9 9 6 年r i j i m a 等用G C F P D 法定量检测了烟气中芳香胺的N 一二甲基硫磷衍 生物，其色谱峰稳定且单一对称，检测限呵达到3 0 p g 。G C M S 法是日前常用方法，质谱法检 测定量准确，重现性好，但限制之一是必须能得到每种待测物组分的标准物。 由于芳香胺类物质在卷烟烟气中的含量很低，只有微克级或更少，而且烟气中化学成分 十分复杂，口前已知的烟气化学成分达3 8 7 0 多种因而，在卷烟烟气基体背景下，存在许多干扰物质，很难和芳香胺分离。因此在进行气相色谱检测前，必须对试样进行分离纯化。本 文简要综述了卷烟烟气中芳香胺类物质G C 检测中试样前处理方法的研究进展。 卷烟烟气中芳香胺的分析过程一般分为四个步骤：从卷烟烟气及其冷凝物中提取芳香 胺类物质；含芳香胺的提取物的分离纯化：芳香胺的衍生化；气相色谱检测。 为了收集卷烟烟气气相和粒相物中的芳香胺一般采用自动吸烟机抽吸卷烟，使吸取的 烟气通过剑桥滤片和装有收集液的吸收瓶。收集液一般为酸性溶液。在G c 法检测卷烟烟气中 芳香胺类物质中，试样前处理方法主要有：一次或多次液一液萃取法、固相萃取方法、同时蒸 馏萃取法等，然后将芳香胺类分子中的氨基衍生化。 1 ) 溶剂萃取法 溶剂萃取法在试样前处理过程中是一个必4 i 可少的步骤。在烟气芳香胺类物质的萃取中 采用的萃取剂通常为有机溶剂，如乙醚、正己烷，苯等，萃取剂的选择主要与待分析成分有 关。1 9 6 9 年，H o f f m a n n 等采用溶剂萃取的纯化方法结合G C E C D ，首次定量测定了烟气中n g 级的1 一萘胺和2 一萘胺，标样回收率在6 0 - - 7 5 之间。该法在得到烟气中芳香胺的收集溶液 后，用乙醚作为萃取剂反复萃取了7 次。溶剂萃取过程中有的芳香胺可能会被氧化，因此有 文献加入抗坏血酸作为抗氧化剂。溶剂萃取法仪器设备简单，实验成本低，但实验操作繁琐 费时，而且回收率比较低，对于改善检测下限不利，对环境污染也比较大。因此，同前已较 少单独使用溶剂苹取法，而是与固相萃取法、同时蒸馏法等新型纯化疗法结合使用。 2 ) 固相萃取法 囤相萃取技术( S P E ) 是利用吸附剂或离子交换树腊将液体样品中的日标化合物截留，与 样品的基质和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱，达到分离或者富集同标化合物的目的。固相萃取依据的是液相色谱原理，分离模式主要包括反相和正相。所用吸附剂与液相色谱常 用固定相相同，只是在填料形状和粒径上有所区别。一般来讲，固相萃取填料的粒径分布较 液相色谱柱中的要宽，而且固相萃取小梓是一次性消耗品。固相萃取技术作为一种高效的样 品制备技术，近年来得到越来越广泛的重视和应用。 1 9 9 5 年，G r i m a e r 等将一种离子交换剂C B a k e r b o n da r o m a t i Os u l f o n i ca c i d ) 置于玻 璃小柱的两个特氟伦滤片之问，构成简易固相萃取系统( 使用前用l m o l L 磷酸活化) 。该法 用苯两次萃取混合卷烟烟气中芳香胺收集液，浓缩加入甲醇后通过上述柱子，然后用苯洗脱， 得到的苯洗提液蒸馏浓缩、衍生化后作气相色潜检测。测得混台型卷烟烟气中含有1 3 种芳香 胺，回收率为5 9 一1 0 2 。2 0 0 3 年，S m i t h 等对上述方法做了进步改进。 固相萃取法作为一种非常有用的分离富集方法，与溶剂萃取方法相比在分析卷烟烟气中 芳香胺类物质时具有能大大减少溶剂消耗和废物产生、能提供多种分离模式选择、回收率高、 简单易行、重现性好、易于实现自动化等优势。但受现有萃取小柱极性的限制，只能检测到 一些芳香胺类物质中极性相近的组分，对极性相差较大的芳香胺类物质，其检测结果不能令 人满意。 3 ) 同时蒸馏萃取法 同时蒸馏萃取技术( S D E ) 是使用同时萃取装置，使水相与有机相在装置中充分混合，从而 把与水共沸腾的待测物质萃取转移至有机相中。该技术运用于烟气中芳香胺的检测，集萃取、 蒸馏于一身，步骤少、操作简单快速。 2 0 0 0 年F o r e h a n d 等采用同时蒸馏萃取法，以c H ! c 1 ：作为萃取溶剂，测定了1 R 4 F 卷烟粒 相烟气中苯胺、1 一萘胺、2 一萘胺、3 一氨基联苯、4 一氨基联苯、邻甲苯胺、间甲苯胺、对 甲苯胺、2 乙基苯胺、2 ，5 一二甲基苯胺、2 ，4 一二甲基苯胺、3 一乙基苯胺，4 一乙基苯胺、 对二氨基联举、联甲苯胺等1 5 种芳香胺物质，前处理简化为一步，得到的芳香胺含量的值与 文献值相近，但加标回收率较差，重复性不好。S m i t h 等重复了F o r e h a n d 的工作，并与S P E 法作了对比，发现两个方法得到的结果相差比较大，而且S D E 相对S P E 有部分芳香胺物质未 能检测m 。 _ | 二述三种预处理方法各有利弊。溶剂萃取法操作繁琐，环境污染较大，已较少单独采用。 同时蒸馏萃取法操作简便设备简单，污染较少，但分析时间较长，且存在对部分芳香胺萃 取不完全或萃取不出的现象，对分析造成一定困难，这些问题需要进一步研究。固相萃取法 用于芳香胺检测预处理的优势较明显，标样回收率高，重复性好，精度较高，但过程复杂冗长。因此，如何设讣出新型专用固相萃取柱简化其分离纯化步骤，提高分析效率，需进一步研究。 4 ) 衍生化方法 用色谱检测芳香胺化合物前，需将芳香胺化合物酰化，以保护氨基。高挥发性的芳香胺 在G c 分析前常用三氟乙酸酐，或类似的酰化试剂衍生化。 用于G c 检测卷烟烟气中芳香胺类物质的试样预处理方法由溶剂萃取法，发展到同时蒸馏 萃取法、固相萃取法等。随着仪器技术不断改进，改善了分析检测下限，在烟气中发现了许 多以前没有发现的芳香胺类化合物。然而现有的试样预处理方法虽能给出可按受结果，但往 往不是操作繁琐、费时长，就是重复性差，回收率也需提高。另一方面，烟气成分复杂，芳 香胺类物质在预处理中还可能被氧化或发生反应。因此，随着公众对吸烟与健康问题日益关 注，研究发展基于G c 检测技术的操作简便、快速、同收率高、重现性好、成本低新型试样前处理方法，仍然是一项迫切任务。3 0 7