裂解气相色谱-质谱法在烟草化学中的应用

综述了热裂解和气相色谱技术的原理和特点,特别介绍了其用于烟草单体化学成分、烟草、香精香料、卷烟辅料等方面的分析和试验条件的优化,并展望了其在烟草化学中的应用(引用文献55篇)。     

烟草中多酚热裂解产物研究

多酚类化合物对烟草品质、色泽和烟气生理强度等方面有着重要影响,因此是衡量烟草质量的一个重要因素[7],对卷烟的香气品质有很重要的作用.绿原酸、芸香苷和莨菪亭是烟草中最主要的酚类物质[7],有证据表明酚类物质的存在能显著提高多环芳烃的致癌活性[1,6].卷烟主流烟气中酚类物质的含量的多少直接影响到卷烟的安全性.另外某些酚类物质可能是影响卷烟的口感,引起涩味、辣味、余味不干净的一种因素.研究它们的裂解产物对探索降低卷烟烟气有害成分,提高卷烟的吸食品质十分必要[2,5].     

溶剂萃取-气相色谱/质谱法分析烟草中的主要甾醇

烟草中的甾醇类物质主要有胆甾醇、菜油甾醇、豆甾醇和β-谷甾醇等,这些甾醇的结构中都含有羟基（结构式见图1）,热解时其母体的多环结构可形成稠环芳烃,因此烟草中的甾醇是一种潜在的影响人体健康的物质,故对甾醇种类和含量进行分析对卷烟的配方研究具有参考价值。     

HCN消除反应机理的理论研究

采用密度泛函理论方法从HCN氧化和水解两个方面研究了HCN消除反应机理,并考虑了HCN的直接消除反应(途径Ⅰ和途径Ⅱ)和CuO上的HCN消除反应(途径Ⅲ和途径Ⅳ)。途径Ⅰ为HCN与2个O2分子生成CO2、NO和H原子;途径Ⅱ为HCN与1个O2分子和1个H2O分子生成 CO2和NH3;途径Ⅲ为CuO上HNCO水解为CO2和NH3;途径Ⅳ为CuO上HCN水解为CO和NH3。研究发现,途径III速控步骤的活化自由能垒为157.32 kJ/mol,比途径Ⅱ中HNCO水解降低12.34 kJ/mol;比途径Ⅳ降低了63.8 kJ/mol。可见,HNCO是HCN净化过程中的重要中间体,CuO的加入降低了反应能垒,促进了HCN消除。     

烟草中β-胡萝卜素的热裂解产物的研究

为了研究烟草中β-胡萝卜素的高温裂解产物对卷烟抽吸品质的影响,利用热裂解气相色谱/质谱联用仪在不同裂解氛围(空气、氮气中含10%O2及N2)和不同温度(300,600和900 ℃)下对β-胡萝卜素进行裂解,裂解产物用固相微萃取装置进行吸附,然后将吸附到的裂解产物用气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)进行分析。结果表明,β-胡萝卜素在不同裂解条件下主要的裂解产物是甲苯、对二甲苯、1,2,3,4-四氢-1,1,6-三甲基萘和2,7-二甲基萘等化合物,另外还生成异佛尔酮、β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯等香味化合物,这些物质随裂解温度和裂解氛围的不同其含量有所差异。     

平朔煤岩显微组分热解过程中HCN的生成

以平朔煤的三种有机显微组分为研究对象，使用石英玻璃管式反应器，在600℃～900℃范围内考察了程序升温热解和快速升温热解过程中HCN形成与释放的规律。实验结果表明,热解反应温度、升温速率和显微组分类型对HCN的释放均有较大的影响。热解温度越高，HCN在三种显微组分气相产物中的生成量越大；热解温度为900 ℃时，稳定组的HCN收率较大，热解温度为600 ℃时，镜质组的HCN收率较高，这和不同显微组分中氮的赋存形态有关；与慢速升温热解相比，快速升温热解有利于HCN的释放；与原煤热解过程中HCN的收率相比，显微组分在原煤中的百分含量不是HCN收率的权重系数，显微组分热解生成HCN的过程中有协同效应。     

Py-GC/MS分析烟用添加剂黄芩浸膏的热裂解产物

采用在线热裂解气相色谱-质谱法(Py-GC/MS)法研究了黄芩浸膏热裂解行为。在氦气氛围中,将黄芩浸膏分别在300、450、600、750和900℃下进行热裂解,并以GC/MS对其裂解产物进行定性和半定量分析,并用黄芩浸膏进行了卷烟加香试验。结果表明:①黄芩浸膏在这一系列裂解温度下检测到的挥发性热裂解产物分别为12种、19种、40种、55种和46种;②黄芩浸膏低温区(300℃～450℃)裂解后产生大量醛类、酮类、酯类和呋喃类物质,这些物质是构成卷烟香味的重要物质,能改善卷烟吸味、减轻刺激性;③在高温区(750℃～900℃)产生大量的芳香族化合物,如苯、甲苯、乙苯、萘等。该研究为香味物质在卷烟燃烧过程中的挥发性物质提供了例证。     

烘丝前后烟丝多元酸和高级脂肪酸变化研究

烟草中的多元酸对抽吸品质有重要影响,它们能与生物碱结合成盐,调节烟草中碱性成分的挥发性。高级脂肪酸可分成饱和与不饱和两类,饱和脂肪酸能增加烟气的脂肪味、腊味并使之圆和;不饱和脂肪酸增加烟气的丰满度和粗糙感。卷烟在烘丝过程中由于温度、湿度的变化而引起烟草内部化学成分的变化。本文应用甲酯衍生化和GC-MS法,对卷烟加工过程中烘丝工序前后的多元酸和高级脂肪酸进行了定性定量分析。为卷烟配方和加工工艺参数的优化提供理论依据。     

煤岩有机显微组分热解过程中HCN和NH3生成规律的研究

经等密度梯度离心分离，从褐煤、长焰煤、气煤和贫煤四种不同变质程度煤中获得了高纯度的有机显微组分。用石英管式反应器在600 ℃～900 ℃考察了煤岩有机显微组分热解过程中HCN和NH3的生成规律。实验结果表明，在显微组分热解过程中HCN主要是挥发分二次裂解的产物。在镜质组热解过程中，煤的变质程度越高，HCN的生成率越低，热解温度越高，HCN的生成率越高；同一种煤三种有机显微组分热解过程中，HCN的生成不仅与显微组分挥发分的质量分数有关，而且与显微组分中氮的存在形态有关，在较低温度热解时吡咯型氮质量分数高的煤样HCN的生成率较高。显微组分热解过程中NH3来自于挥发分的二次热裂解，与焦的热裂解有关，随煤变质程度增高，镜质组热解过程中NH3的收率降低；对同一种煤三种煤岩有机显微组分，由于其黏结性不同，含氮官能团和氢自由基的接触几率不同，生成NH3的能力也不同，惰质组的NH3生成率最高，壳质组最低；温度对NH3的生成也有影响，800 ℃NH3的生成率最高，惰质组NH3的生成率为11.8%，壳质组NH3的生成率为5.2%。     

微波消解样品-电感耦合等离子体质谱法同时测定卷烟辅料中7种微量元素

随着全世界吸烟与健康问题的深入,人们对卷烟吸食的安全性越来越重视。烟草制品的成分披露和管制中,包括砷、铅、镉、铬、镍、硒和汞等7种元素,除烟叶本身外,卷烟辅料是烟草制品中引入这些有害元素污染的主要途径之一。卷烟辅料主要是指滤嘴材料(如烟用接装纸、卷烟纸、丝束、烟用胶粘剂、三乙酸甘油酯等)、烟用添加剂(如烟用香精香     

卷烟添加剂对烟气标记化合物影响的代谢组学研究

烟草的特殊性在于通过燃烧,让人体感官接触烟气,感受烟草带来的愉悦感.烟气是由多种化合物构成的气溶胶,它是烟叶化学成分在燃吸过程中发生热裂解、氧化、热分解等一系列化学、物理变化而形成的产物.     

不同裂解条件对天冬酰胺主要裂解产物的影响

采用在线裂解气相色谱-质谱联用技术(Py/GC-MS)对不同条件下天冬酰胺的主要裂解产物进行分析,并通过裂解同位素标记样品,计算主要含氮裂解产物中的同位素比例,推测其形成途径,研究裂解条件对主要裂解产物形成的影响。结果表明:温度对天冬酰胺裂解影响较大,主要裂解产物在低温和高温下生成量变化较大。300℃时,马来酰亚胺和琥珀酰亚胺为主要的裂解产物,300～600℃时生成量显著增加,600～900℃时马来酰亚胺生成量缓慢增加而琥珀酰亚胺逐渐降低;随着温度升高,酸类和酰胺类物质生成量持续增加;腈类和吡咯类物质在高温下生成量明显增加。此外,温度对含氮裂解产物的形成途径也有较大影响。马来酰亚胺、乙酰胺在低温下N主要来源于标记的酰胺N,而在高温下主要来源于未标记的氨基N。氢氰酸、乙腈和丙烯腈中的N原子均主要由未标记的氨基转变而来,且随着温度升高,这种生成途径所占比例越高。而裂解气氛和裂解时间对天冬酰胺主要裂解产物的生成量及途径影响较小。     

在线红外光谱法研究丙烯腈聚合物高温热解的气态产物

本文介绍了用傅里叶变换红外光谱法在线连续测定了三种丙烯腈聚合物在氮气气氛中高温(300—960℃)热解试验的研究结果。据光谱峰的变化规律和有关分析数据,发现大分子中的氮主要是以NH_3,和HCN的形式逸放出,提出了在热裂解丙烯腈聚合物过程中形成无定形碳素组元,且相互交联而成共轭碳的网状结构。文中还就三种试样热解情况作了对比研究。结果表明,在热解过程中大分子进行缩合,所生成的主要挥发性产物组成有HCN、NH_3、CH_4、C_2H_6和腈类等,而共聚物还伴随着生成CO和CO_2。     

离子色谱法测定卷烟主流烟气中NO_x与烟丝中NO_3~-含量

<正>烟气中的氮氧化物(NOx)大部分来源于烟草中的硝酸盐(NO3-)[1],一方面由于硝酸盐热分解产生氧气,卷烟中硝酸盐含量增加有助于提高卷烟燃烧性,另一方面由于卷烟主流烟气中NOx的含量主要和烟丝中的NO3-相关[2],随着烟草中硝酸盐含量的增加,主流烟气中N2O、NO、NO2等氮氧化物的释放量也随之增加,NOx是卷烟烟气中主要有害成分之一,被列入了"Hoffmann有害成分名单"     

含铁煤热解过程中HCN形成的主要影响因素

煤中矿物质和外加含铁化合物对氮氧化物主要前驱体之一HCN在热解过程中的释放具有重要的作用。使用固定床反应器进行了程序升温过程中Ar气氛下的神东、平朔和常村原煤以及相应的脱灰煤、浸渍法加铁煤和沉淀法加铁煤的热解实验，重点研究了HCN释放的影响因素。实验结果表明，煤中的矿物质和外加铁对HCN释放的作用较大程度上取决于煤的变质程度，变质程度越低的煤影响越明显；矿物质和含铁化合物的作用主要出现在升温时挥发分释放的过程，并且因添加方式不同以及煤种不同而对HCN的形成与释放具有不同的作用规律；沉淀法添加的铁在变质程度较低的煤中分散效果较好，对HCN生成量的减少作用明显。同时热解反应温度、煤样粒度和恒温阶段停留时间的长短对HCN释放也有影响。     

TGA和Py-GC/MS研究不同氛围下烟草的热失重和热裂解行为

应用热重红外联用技术(TG-FTIR)和热裂解气相色谱-质谱联用技术(Py-GC/MS)对卷烟烟丝的热失重和热裂解行为及其裂解产物进行研究.采用热重分析法测定不同气氛下卷烟样品的热失重(TG)、微商热重(DTG)曲线,以及热裂解过程中H2O、CO2、CO、NH3和CH4等气体物质的释放量.结果表明,裂解气氛不同可以显著...     

LC/MS/MS法同时测定卷烟主流烟气中4种TSNAs

烟草特有亚硝胺（TSNAs）是存在于、烟草制品和卷烟烟气中的一类有害物质。TSNAs在卷烟烟气中的含量很低,卷烟烟气背景复杂,化学成分达3800多种,卷烟烟气中TSNAs的准确定量难度很大。多年来,TSNAs的测量方法随着分析仪器的进步而不断发展,从薄层色谱到GC、LC,从填充柱到毛细管柱,从FID检测到氮磷检测器检测、热能分析仪检测、质谱检测。     

裂解气相色谱质谱技术在烟草化学中的应用

综述了裂解–气相色谱–质谱技术及其在烟草化学研究中的应用,包括烟草成分裂解产物研究、烟用香精香料裂解产物研究及烟用辅料和添加剂裂解产物研究,展望了该技术的发展前景。     

升温速率对氨基酸裂解生成含氮气体的影响研究

为进一步阐明卷烟烟气中含氮有害气体的形成机理,以甘氨酸、天冬酰胺和天冬氨酸为研究对象,采用TG-FTIR技术对其在不同升温速率下热解时含氮气体的释放特性进行了研究。结果表明:(1)随着升温速率增加,三种氨基酸TG和DTG曲线各个失重阶段的起始和终止温度向高温侧移动;(2)氨基酸结构不同,HCN、NH3、HNCO的生成温度及生成量不同;(3)增加升温速率,三种氨基酸热解过程中HCN、NH3、HNCO的生成量均增加,但三种氨基酸氮转化的选择性不尽相同。甘氨酸和天冬酰胺热解过程中氮主要转化为NH3,而天冬氨酸在低升温速率下热解时,氮主要转化为HCN和NH3,在高升温速率下主要生成HNCO。     

模拟燃烧热分解气体产物的在线分析-GAP/HMX混合体系压力下的快速热裂解

用T - Jump/FTIR在线联用分析技术,研究了GAP/HMX混合体系在模拟燃烧条件下快速加热高温高压的热裂解.结果表明,与GAP和HMX的单组分比较,GAP/HMX混合体系主要气体产物HCN的浓度明显提高,温度对主要气体产物浓度比HCN/NH3和N2O/HCN的影响与对单组分趋势一致,即随温度的提高HCN/NH、...