CN101793636A

CN101793636A - 一种全烟气捕集及其pH值测定的方法

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Publication number: CN101793636A
Application number: CN 201010123588
Authority: CN
Inventors: 李雪梅; 曾晓鹰; 崔杨; 杨叶昆; 者为; 段焰青; 耿永勤; 王明峰
Original assignee: Yunnan Academy of Tobacco Science
Current assignee: Yunnan Academy of Tobacco Science
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2010-08-04

Abstract

本发明涉及一种全烟气捕集及其pH值测定的方法，属烟草化学分析技术领域。本发明的捕集全烟气及其唾液吸收液pH值测定的方法为：在吸烟机上装上20支待测烟支，于标准吸烟条件下抽吸，用分别装有50mL人工唾液的两只碰撞捕集器串联吸收全烟气，在捕集器后接上放有剑桥滤片的夹持器以吸收剩余粒相物；卷烟抽吸完毕后，将滤片放入150mL的具塞锥形瓶中，并将两级捕集器的捕集液倒入具塞锥形瓶中混合后盖好塞子，再将锥形瓶置于振动摇床上振荡30min，然后用精密酸度计测定混合液的pH值，作为卷烟主流烟气吸收液pH值。本发明的优点在于：捕集吸收的是包括了气相物和液相物的全烟气，采用人工唾液捕集能有效模拟卷烟抽吸实际状况，测定方法简便、准确。

Description

一种全烟气捕集及其pH值测定的方法

技术领域：

本发明涉及一种全烟气捕集及其pH值测定的方法，属烟草化学分析技术领域。

背景技术：

卷烟烟气是很多酸性、碱性及中性的物质组成的气溶胶。多年来，国内外很多烟草化学家都意识到卷烟烟气pH值能综合反映卷烟烟气组成的化学平衡，是评价卷烟吸食品质和安全性的一个重要参数，因而烟气pH值的测定受到了广大烟草科技工作者的关注^[1-7]。20世纪60年代开始使用pH值计测定，而后又出现了电极法等多种测量方法^[2]。由于卷烟烟气成分十分复杂且抽吸过程涉及反应较多，至今仍没有统一的定义及测定方法。目前，卷烟烟气pH值的测定方法大体分为主流烟气pH值的直接测定和烟气粒相物pH值的测定^[2]，但不同测定方法之间存在较大差异^[3-4]，且这些方法都与人体抽吸卷烟的实际状况存在脱节之处，主要体现在烟气吸收溶剂选择不科学、用主流烟气粒相物的pH值代替主流烟气pH值测定等问题上^[5-10]。

因为卷烟是一种特殊的吸食消费品，其消费形式是通过燃吸来感受烟气。烟支燃烧后为人体所感受，中间经历了“烟支燃烧→形成烟气→烟气作用于人体感官→感官感受效应形成”的过程。多年来，国内外烟草学界的研究忽略了感官效应形成的重要环节——“烟气与人体感官的相互作用”，而主要关注烟气粒相物质(剑桥滤片截留物质)中多种化学成分的分析方法研究应用，简单地将所得粒相烟气数据直接与感官效应和安全性联系^[1～3]。实际上，在抽吸卷烟时，存在着主流烟气中的多种微量化学成分被口腔唾液选择性溶解吸收的过程，所以，只有那些被唾液吸收的烟气化学成分，才是引起抽吸者产生感官感受刺激的物质基础。而就目前的烟气PH值测定方法而言，不少研究者采用测定卷烟主流烟气粒相物的pH值代替主流烟气pH值的测定^[5-10]。实际上，主流烟气由粒相和气相物质共同组成，其中气相物质约占整个主流烟气量的92％，而粒相物则只占4-8％。因此，要考察主流烟气对卷烟抽吸品质的影响就不能忽略烟气气相成分的贡献。这些忽略了气相物影响的PH值检测方法，不能全面客观地反映主流烟气的pH值。另外，在烟气PH测定时，现有方法中用于洗脱烟气粒相物的溶剂或捕集烟气气相物的吸收溶剂大都是去CO₂的蒸馏水或异丙醇水溶液，这也与人体抽吸时烟气是进入唾液而被选择性溶解吸收的事实存在着明显的差异。

关于卷烟主流烟气PH测定的方法已有报道。但经文献检索，未发现与本发明内容相同文献的公开报道。

参考文献：

[1]卢斌斌，刘惠民，谢剑平.卷烟烟气pH值的测定及其与烟碱存在状态的关系综述[J].烟草科技，2002(5)：19-22.

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[3]Alan Rodgm.Smoke pH：A review[J].Beitr Tabak Int，2000，19(3)：1172139.

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[5]陈建潭，李世杰，王明锋，等.卷烟烟气粒相物的pH值、游离烟碱含量与卷烟劲头的关系[J].烟草科技，2000(6)：20-21.

[6]刘百战，舒俊生，王素芳，等.烟叶类型和外加成分对卷烟烟气粒相物pH值的影响[J].烟草科技，2003(3)：24-27.

[7]卢斌斌，谢剑平，刘惠民.卷烟烟气pH与烟气总粒相物中游离烟碱的关系[J].中国烟草学报，2005，11(6)：7-16.

[8]金永灿，贺兵，缪恩铭，等.卷烟烟气粒相物pH值的测定方法研究[J].烟草科学研究，2006(3)：110-111.

[9]刘静，侯英，杨燕，等.国内外名优卷烟烟气pH值与TPM和CO相关性的研究[J].云南化工，2007，34(5)：49-51.

[10]彭斌，金征宇，翁昔阳，等.碳酸钾对卷烟主流烟气焦油、烟碱、游离烟碱、pH值及劲头的影响[J].烟草科技，2007(7)：8-10.

[11]李冰，葛学军，李卫星，陈显久。食醋对乳牙牙釉质组织和形态学改变的研究。Chinese Remedies&Clinics，2007，7(4)：271～274

[12]Dentistry-Determination of Tarnish and Corrosion of Metals and Alloys[S].1st Edition.Switzerland，1993；3.ISO/TR 10271

[13]烟草及烟草制品调节和测试的大气环境GB/T 16447-2004

[14]常规分析用吸烟机定义和标准条件GB/T 16450-1996

发明内容：

本发明的目的在于提供一种简便、准确，并能有效模拟卷烟抽吸实际状况的全烟气捕集及其pH值测定的方法。

本发明是在已有相关文献报道的研究报道的基础上，提出了卷烟主流烟气(全烟气)酸碱度——pH值测定的新方法，并对实验影响因素(振荡时间、捕集液体积)进行优化。

本发明的全烟气捕集及其pH值测定的方法为：在吸烟机上装上20支待测烟支，于标准吸烟条件下抽吸，用分别装有50mL人工唾液的两只碰撞捕集器串联吸收全烟气，在捕集器后接上放有剑桥滤片的夹持器以吸收剩余粒相物；卷烟抽吸完毕后，将滤片放入150mL的具塞锥形瓶中，并将两级捕集器的捕集液倒入具塞锥形瓶中混合后盖好塞子，再将锥形瓶置于振动摇床上振荡30min，然后用精密酸度计测定混合液的pH值，作为卷烟主流烟气吸收液pH值。

本发明的优点在于：测定方法简便、准确，是一种能有效模拟卷烟抽吸实际状况的卷烟主流(全)烟气的捕集及其pH值的测定方法，从而为烟气化学成分与感官感受间的真实联系的探求、减害降焦研究的开展提供更为科学全面的分析数据和理论支持。

附图说明：

图1为人工唾液对主流烟气的吸收捕集过程示意图。图中1和2为装有人工唾液的捕集器、3为加有剑桥滤片的夹持器。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作详细描述。

一、实验部分

1.仪器与试剂

贝克曼Φ200型pH计(德国)；标准20孔道吸烟机(R20型，德国Borgwaldttechnick公司)；恒温恒湿箱(KBF240型，德国Binder公司)。

无水氯化钙、二水合磷酸二氢钠、氯化钠、尿素、氯化钾、氢氧化钠，以上均为分析纯；超纯水；35种国内品牌卷烟(市售)。

2.人工唾液的配制

人工唾液采用口腔医学研究中常用的配方，按ISO/TR10271^[11-12]标准配制，即将NaCl 0.4g、KCl 0.4g、CaCl₂·2H₂O 0.795g、NaH₂PO₄·2H₂O 0.78g、Na₂S·9H₂O 0.005g和尿素1g溶解于1000mL蒸馏水，pH值6.8±0.05。(使用时间不得超过3天)

3.实验步骤

将每一种待测市售卷烟，在GB/T 16447-2004^[13]规定的烟草及烟草制品调节和测试的大气环境条件下平衡48h，经分选后，用符合ISO30008要求的吸烟机，在常规分析用吸烟机标准条件^[14](1puff/min，2s/puff，35.0mL/puff)下抽吸。将两个各含有50mL人工唾液的碰撞捕集瓶串联吸收主流烟气的气相物和立项(见图1)。每次抽吸20支卷烟，捕集液及92mm剑桥滤片备后续分析用。

卷烟抽吸完毕后，将两级捕集液倒入150mL的具塞锥形瓶中混合，再将92mm剑桥滤片放入并盖好塞子，锥形瓶置于振动摇床上振荡30min，完毕后用酸度计测定混合液的pH值，作为卷烟主流烟气的唾液吸收液pH值。

二、结果与讨论

1.条件优化

1.1振荡时间

剑桥滤片的振荡时间是烟气吸收液pH值测定的重要影响因素之一，固定捕集液体积不变，对振荡时间进行优化，结果见表1。可以看出，振荡30min以后pH值基本不再变化，故选定振荡时间为30min。

表1不同振荡时间对卷烟主流烟气吸收液pH值的影响

振荡时间(min)	5	15	30	60	120
振荡时间(min)	5	15	30	60	120	pH值	5.83	5.87	5.94	5.95	5.94

1.2捕集液体积

在优化好的振荡时间下对捕集液体积再优化，结果见表2。结果表明，每瓶捕集液体积为50mL或更多时，pH值相差不多，故选定捕集液体积为每瓶50mL。

表2不同体积捕集液对卷烟主流烟气吸收液pH值的影响

捕集液体积(mL/瓶)	30	40	50	55	60
捕集液体积(mL/瓶)	30	40	50	55	60	pH值	5.84	5.87	5.93	5.92	5.83

2.方法比较

选取两种已见报道的卷烟烟气粒相物pH值检测方法：陈建潭[5]方法与卢斌斌[7]方法。陈建潭的方法具体是，用50mL去离子水萃取捕集完毕的滤片15min，过滤后测滤液pH值作为卷烟烟气粒相物pH值。卢斌斌则是先用20mL异丙醇萃取滤片1h，再加20mL蒸馏水(pH＝7.00)摇匀过滤，测滤液pH值作为卷烟烟气粒相物pH值。用上述两种方法及本文优化好的方法同时测定待测同一种市售卷烟主流烟气的pH值，每种方法测定5次，得到数据见表3。

表3不同检测方法比较结果

序号	1	2	3	4	5	平均值
序号	1	2	3	4	5	平均值	陈建潭方法	5.07	5.09	5.13	5.10	5.08	5.09
卢斌斌方法	5.79	5.74	5.74	5.72	5.77	5.75	陈建潭方法	5.07	5.09	5.13	5.10	5.08	5.09
卢斌斌方法	5.79	5.74	5.74	5.72	5.77	5.75	本发明方法	5.87	5.84	5.90	5.86	5.87	5.87

由表3可见，本发明方法测得的烟气PH数据与陈建潭、卢斌斌方法测出值不同。本方法采用唾液捕集吸收的全烟气PH值较高，从而表明其中含有的碱性成分高于用异丙醇或去离子水捕集的粒相物吸收液中的碱性物质。由于这两种方法都只考虑了烟气的粒相物部分，忽略了烟气气相部分，而且采用的烟气吸收溶剂与人体抽吸时的唾液在成分和捕集性能方面都存在差异，因此，没有真实反映卷烟抽吸的实际状况，这样测得的数值说服力也就不是很强。本发明方法考察对象为全烟气，且使用成分、性能与人体口腔唾液基本一致的人工唾液作为烟气吸收溶剂，因此采用该方法测出的卷烟主流烟气pH值更能反映烟气的实际特性，尤其是碱性成分。

3.方法的重复性

选定一种烤烟与一种混合型卷烟，按照上述优化好的实验方法，分别测定两种卷烟主流烟气吸收液pH值5次，烤烟型卷烟的5次测定结果的相对标准偏差(RSD)为0.39，混合型卷烟的5次测定结果的相对标准偏差(RSD)为0.42，由此说明该测定方法的重复性很好。

4.样品分析结果

使用优化的实验方法，测定市售35种卷烟的主流烟气pH值，结果见表4。

表4 35种市售成品卷烟主流烟气的唾液吸收液PH值测定结果

序号	卷烟名称	焦油量(mg)	烟碱量(mg)	pH值
序号	卷烟名称	焦油量(mg)	烟碱量(mg)	pH值	1	云产卷烟1	14	1.2	5.85
2	云产卷烟2	14	1.2	5.81	1	云产卷烟1	14	1.2	5.85
2	云产卷烟2	14	1.2	5.81	3	云产卷烟3	12	1.1	5.86
4	云产卷烟4	13	1.2	5.83	3	云产卷烟3	12	1.1	5.86
4	云产卷烟4	13	1.2	5.83	5	云产卷烟5	14	1.3	5.83
6	云产卷烟6	12	1.1	5.89	5	云产卷烟5	14	1.3	5.83
6	云产卷烟6	12	1.1	5.89	7	云产卷烟7	13	1.2	5.90
8	云产卷烟8	13	1.2	5.88	7	云产卷烟7	13	1.2	5.90
8	云产卷烟8	13	1.2	5.88	9	云产卷烟9	13	1.2	5.81
10	云产卷烟10	13	1.2	5.86	9	云产卷烟9	13	1.2	5.81
10	云产卷烟10	13	1.2	5.86	11	云产卷烟11	12	1.1	5.80
12	云产卷烟12	13	1.2	5.86	11	云产卷烟11	12	1.1	5.80
12	云产卷烟12	13	1.2	5.86	13	云产卷烟13	14	1.3	5.88
14	云产卷烟14	11	1.1	5.76	13	云产卷烟13	14	1.3	5.88

Claims

1.一种全烟气捕集及其pH值测定的方法，其特征在于：在吸烟机上装上20支待测烟支，于标准吸烟条件下抽吸，用分别装有50mL人工唾液的两只碰撞捕集器串联吸收全烟气，在捕集器后接上放有剑桥滤片的夹持器以吸收剩余粒相物；卷烟抽吸完毕后，将滤片放入150mL的具塞锥形瓶中，并将两级捕集器的捕集液倒入具塞锥形瓶中混合后盖好塞子，再将锥形瓶置于振动摇床上振荡30min，然后用精密酸度计测定混合液的pH值，作为卷烟主流烟气吸收液pH值。