CN104215486A - 用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，属于生物技术领域。包括如下步骤：步骤（1），将卷烟纸剪成9.9-10.1cm×1-2mm的细条小纸片，均匀充填进燃烧管中，得到充填有卷烟纸的燃烧管；步骤（2），将步骤（1）得到的充填有卷烟纸的燃烧管置于镜面反射炉中，于卷烟纸燃烧条件下进行燃烧试验；步骤（3），采用一种用于卷烟纸添加剂热裂解产物直接暴露的装置，以一级溶液捕集方式对卷烟纸燃烧产物进行捕集，捕集液为二甲基亚砜。本发明方法简单实用，可操作性强，能全面有效的捕集卷烟纸燃烧产物，可用于后续的生物学试验。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法。
背景技术
烟草行业历来重视卷烟产品质量安全问题，制定了烟草产品、烟用材料和添加剂的安全性评价规范要求，随着科技的高速发展，很多新技术新方法应用到了卷烟生产中，以提高卷烟产品的质量安全。而卷烟纸作为卷烟产品的一个重要组成部分，人们对其的要求也从简单包裹烟丝逐步发展成了减害降焦的重要手段之一，这就导致了各种新型卷烟纸及卷烟纸添加剂应运而生。在这种发展形势下，为了进一步保证卷烟产品的安全，需要对卷烟纸的安全性进行评价。
由于生物学评价是食品、药品、化妆品、化学品等的安全性评价的必要手段，因此，卷烟纸的安全性评价也需要运用生物学方法。由于卷烟纸在卷烟吸食的过程中全程参与燃烧，因此，在对卷烟纸进行安全性评估时应对卷烟纸燃烧后进入烟气的部分进行评估才更具有科学性，也才能更客观的反映出卷烟纸的实际使用状态。于是如何捕集卷烟纸的燃烧产物进行生物学测试就成为了卷烟纸安全性评价首先必须解决的技术关键点。卷烟纸燃烧产物捕集方法的有效性及科学性将直接影响到卷烟纸安全性生物学评价的可靠性。
目前，国际通行的卷烟主流烟气的捕集通常采用二级捕集方法，即采用剑桥滤片作为第1级捕集，用于捕集卷烟主流烟气的粒相物部分；在其后连接一个溶液捕集器作为第2级捕集，用于捕集卷烟主流烟气的气相物部分。加拿大卫生部官方推荐的用于卷烟烟气细胞毒性检测的烟气捕集方法采用的即是二级捕集方法，其中第2级捕集所用溶液为磷酸缓冲液（PBS溶液）。在卷烟纸的燃烧试验中，由于没有烟丝参与燃烧，燃烧产物中的粒相物远远少于卷烟燃烧产物中的粒相物，故采用目前国际通行的卷烟主流烟气二级捕集方法对卷烟纸的燃烧产物进行捕集是不科学的，需要在充分考虑卷烟纸的燃烧特性的基础上建立一种用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法。
目前，关于卷烟主流烟气的捕集方式的研究虽然已有报道，但经文献搜索，未发现与本发明内容相同文献的公开报道。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，该方法简单实用，可操作性强，能全面有效地捕集卷烟纸燃烧产物，可用于后续的生物学测试。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，包括如下步骤：
步骤（1），将卷烟纸剪成9.9-10.1cm×1-2mm的细条小纸片，均匀充填进燃烧管中，得到充填有卷烟纸的燃烧管；
步骤（2），将步骤（1）得到的充填有卷烟纸的燃烧管置于镜面反射炉中，于卷烟纸燃烧条件下进行燃烧试验；
步骤（3），采用一种用于卷烟纸添加剂热裂解产物直接暴露的装置，以一级溶液捕集方式对卷烟纸燃烧产物进行捕集，即得到卷烟纸燃烧捕集物。
本发明技术方案步骤（1）所述的燃烧管为石英燃烧管。
本发明技术方案步骤（2）所述的燃烧试验升温条件为初始温度100℃，保持5s，而后以10℃/s升温至450℃，并保持3min；裂解氛围为无水空气，气体流速70mL/min。
本发明技术方案步骤（3）所述的捕集液为二甲基亚砜。
本发明技术方案，进一步优选的是所述的用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，包括如下步骤：
步骤（1），量取卷烟纸259.9-260.1cm×9.9-10.1cm（相当于50支烟的卷烟纸量），剪成9.9-10.1cm×1-2mm的细条小纸片，均匀充填进12支石英燃烧管中，得到充填有卷烟纸的燃烧管；
步骤（2），将步骤（1）得到的充填有卷烟纸的燃烧管置于镜面反射炉中，于卷烟纸燃烧条件下进行燃烧试验；其中，燃烧试验升温条件为初始温度100℃，保持5s，而后以10℃/s升温至450℃，并保持3min；裂解氛围为无水空气，气体流速70mL/min；
步骤（3），采用一种用于卷烟纸添加剂热裂解产物直接暴露的装置(专利号：ZL201120456464.5)，以一级溶液捕集方式对卷烟纸燃烧产物进行捕集，即得到卷烟纸燃烧捕集物；捕集液为8毫升二甲基亚砜（DMSO）。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：本发明方法简单实用，可操作性强，能全面有效地捕集卷烟纸燃烧产物，可用于后续的生物学测试。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明仪器和材料：
红外镜面反射炉（日本ULVAC理工株式会社）
气体流量计（Agilent公司 ADM1000型，量程范围0-1000mL/min，精确度3%，美国）。
压缩空气，卷烟纸样品。
本发明卷烟纸燃烧产物捕集方式：采用一种用于卷烟纸添加剂热裂解产物直接暴露的装置，专利号：ZL201120456464.5，以两个溶液捕集器连接成的二级捕集方式对卷烟纸的燃烧产物进行捕集，即包括一级溶液捕集和二级溶液捕集；
本发明卷烟纸燃烧产物捕集液：二甲基亚砜（DMSO）是一种既溶于水又溶于有机溶剂的极为重要的非质子极性溶剂，被用于生物学检测的卷烟烟气的捕集液，因此，卷烟纸燃烧产物也采用二甲基亚砜（DMSO）；由于捕集瓶很小，捕集液用量设定为8mL、9mL、10mL。
实施例1
一种用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，包括如下步骤：
步骤（1），量取卷烟纸259.9cm×9.9cm（相当于50支烟的卷烟纸量），剪成9.9cm×2.0mm的细条小纸片，均匀充填进12支石英燃烧管中，得到充填有卷烟纸的燃烧管；
步骤（2），将步骤（1）得到的充填有卷烟纸的燃烧管置于镜面反射炉中，于卷烟纸燃烧条件下进行燃烧试验；其中，燃烧试验升温条件为初始温度100℃，保持5s，而后以10℃/s升温至450℃，并保持3min；裂解氛围为无水空气，气体流速70mL/min；
步骤（3），采用一种用于卷烟纸添加剂热裂解产物直接暴露的装置(专利号：ZL201120456464.5)，以一级溶液捕集方式对卷烟纸燃烧产物进行捕集，即得到卷烟纸燃烧捕集，捕集液为10毫升二甲基亚砜（DMSO）。
实施例2
一种用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，包括如下步骤：
步骤（1），量取卷烟纸260.1cm×10.1cm（相当于50支烟的卷烟纸量），剪成10.1cm×1.5mm的细条小纸片，均匀充填进12支石英燃烧管中，得到充填有卷烟纸的燃烧管；
步骤（2），将步骤（1）得到的充填有卷烟纸的燃烧管置于镜面反射炉中，于卷烟纸燃烧条件下进行燃烧试验；其中，燃烧试验升温条件为初始温度100℃，保持5s，而后以10℃/s升温至450℃，并保持3min；裂解氛围为无水空气，气体流速70mL/min；
步骤（3），采用一种用于卷烟纸添加剂热裂解产物直接暴露的装置(专利号：ZL201120456464.5)，以一级溶液捕集方式对卷烟纸燃烧产物进行捕集，即得到卷烟纸燃烧捕集物；捕集液为9毫升二甲基亚砜（DMSO）。
实施例3
一种用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，包括如下步骤：
步骤（1），量取卷烟纸260.0cm×10.0cm（相当于50支烟的卷烟纸量），剪成10.0cm×1.0mm的细条小纸片，均匀充填进12支石英燃烧管中，得到充填有卷烟纸的燃烧管；
步骤（2），将步骤（1）得到的充填有卷烟纸的燃烧管置于镜面反射炉中，于卷烟纸燃烧条件下进行燃烧试验；其中，燃烧试验升温条件为初始温度100℃，保持5s，而后以10℃/s升温至450℃，并保持3min；裂解氛围为无水空气，气体流速70mL/min；
步骤（3），采用一种用于卷烟纸添加剂热裂解产物直接暴露的装置(专利号：ZL201120456464.5)，以一级溶液捕集方式对卷烟纸燃烧产物进行捕集，即得到卷烟纸燃烧捕集物；捕集液为8毫升二甲基亚砜（DMSO）。
采用本发明实施例3捕集方法对卷烟纸燃烧产物进行捕集，同时对捕集物进行生物学测试，具体如下：
一、生物学试验方法：采用卷烟纸阳性组和溶剂组进行试验，阳性组是人为添加生物学试验阳性物于卷烟纸中的卷烟纸，溶剂组则是在卷烟纸上添加了阳性物溶剂的卷烟纸，分别将两种卷烟纸进行燃烧。采用细菌回复突变试验（TA98菌株，加S9）、CHO细胞体外微核试验和中性红细胞毒性试验进行卷烟纸燃烧产物捕集物的生物学测试，以考察其潜在的毒性。
二、结果与讨论
1、捕集方式的研究
采用两个溶液捕集器连接成的二级捕集方式对燃烧产物进行捕集，对捕集物进行生物学检测，检测结果见表1，并对检测结果进行了T-test分析，在此基础上研究了两个溶液捕集器连接成的二级捕集方式的捕集效果。
表1、卷烟纸燃烧产物两级捕集物的生物学学检测结果
表2、卷烟纸燃烧产物两级捕集物生物学检测数据T-test分析结果
由表2的数据可以看出：溶剂组一级捕集和二级捕集与空白对照T检验的P值均大于0.1，说明溶剂组与空白对照组相比没有显著的细胞毒性和遗传毒性；阳性组一级捕集与溶剂组一级捕集T检验的P值小于0.1，说明阳性组一级捕集物与溶剂组一级捕集物相比具有显著的遗传毒性；阳性组二级捕集与溶剂对照二级捕集T检验的P值大于0.1，说明阳性组二级捕集物与溶剂组二级捕集物相比没有显著的细胞毒性和遗传毒性；阳性组一级捕集物与阳性组二级捕集物T检验的P值小于0.1，说明阳性组一级捕集物与阳性组二级捕集物相比具有显著的细胞毒性和遗传毒性，也就是说一级捕集瓶已基本能完全捕集人为添加阳性物的卷烟纸的燃烧产物。所以卷烟纸燃烧产物捕集物生物学试验的捕集方式采用一级溶液捕集。
捕集液用量的确定
本研究采用不同体积的捕集液对人为添加生物学试验阳性物的卷烟纸（阳性组）的燃烧产物进行捕集，并对捕集液进行了三项生物学试验，根据试验结果优化确定了捕集试验中捕集液的用量。在卷烟纸的燃烧试验中，捕集液用量为8mL时，捕集瓶中吹气小球刚好能被液面淹没，故项目组在综合考虑的基础上，在3个实施例中除捕集液用量外，其他不变的前提下，研究了8mL、9mL和10mL三个捕集液用量对含阳性物的卷烟纸燃烧产物捕集物生物学试验结果的影响，检测数据见表3。
表3、不同捕集液用量对人为添加阳性物的卷烟纸燃烧产物生物学试验结果的影响
由表3的数据可见：三种捕集液用量下生物学检测结果没有明显差异，即三种捕集液用量对检测结果没有显著影响。本着节约环保的原则，项目组选择8mL作为卷烟纸燃烧产物捕集试验中捕集液的用量。
样品分析结果
本研究按照本发明实施例3卷烟纸燃烧产物的捕集试验条件，捕集了人为添加生物学试验阳性物的卷烟纸（阳性组）及人为添加了阳性物溶剂的卷烟纸（溶剂组）的燃烧产物，采用细菌回复突变试验（TA98菌株，加S9）和哺乳动物体外微核试验进行卷烟纸燃烧产物捕集物的生物学测试，以考察其潜在的遗传毒性。
3.1 哺乳动物体外微核试验
环磷酰胺是哺乳动物体外微核试验的阳性物，其溶剂是水。故分别采用手动进样针取浓度为10mg/mL的环磷酰胺标准溶液12uL及无菌蒸馏水12uL，直接注射至装填有卷烟纸样品的燃烧管（每管注射1uL），分别形成阳性组和溶剂组卷烟纸样品。分别将两组样品管装入红外镜面反射炉进行燃烧，燃烧产物用8mL DMSO捕集，将燃烧产物捕集物进行细胞体外微核试验。
对阳性组和溶剂组的卷烟纸燃烧产物捕集物的微核试验检测数据见表4。如阳性组与溶剂组相比，微核率有显著性增加并有剂量反应关系，即可确认为阳性结果。若统计学上差异有显著性，但无剂量反应关系时，则须进行重复试验，能重复者可确定为阳性。
对表4中的微核率采用SPSS 16.0软件进行两因素一元定量资料的方差分析，阳性组和溶剂组燃烧产物捕集液的微核率随测试浓度的增高而增高，呈现出较为明显的剂量反应关系，阳性组和溶剂组卷烟纸样品燃烧产物捕集液相比具有显著差异（P=0.021，P<0.05），为阳性结果。故本研究的卷烟纸燃烧产物捕集方法可以有效捕集到人为添加的哺乳动物体外微核试验的阳性物环磷酰胺。
表4、卷烟纸燃烧产物捕集物体外微核试验检测数据
3.2 Ames遗传毒性试验
Ames试验的阳性物为2-氨基芴，其溶剂是DMSO。故采用手动进样针取浓度为1g/mL的2-氨基芴标准溶液120uL及DMSO 120uL，直接注射至装填有卷烟纸样品的燃烧管（每管注射10uL），分别形成阳性组和溶剂组卷烟纸样品。分别将阳性组和溶剂组样品管装入红外镜面反射炉进行燃烧，燃烧产物用8mL DMSO捕集，将燃烧产物捕集物进行Ames试验。
阳性组和溶剂组卷烟纸燃烧产物捕集物的检测数据见表5。如果阳性组卷烟纸所诱发的回复菌落数达到溶剂组卷烟纸所诱发的回复菌落数的2倍以上，并有剂量反应关系或至少某一测试浓度有可重复的并有统计学意义的阳性反应，即可确定为阳性。
由表5的数据可见：溶剂组卷烟纸所引起的回复菌落数在4个受试浓度下均未超过自发回复突变数的2倍，表明在TA98菌株检测体系中，溶剂组卷烟纸无致突变性；阳性组卷烟纸所引起的回复菌落数在3个受试浓度下已超过自发回复突变数的2倍，且回复突变数随测试浓度的增高而增高，呈现出较为明显的剂量反应关系，故阳性组卷烟纸具有致突变性。故本发明提供的卷烟纸燃烧产物捕集方法可以有效捕集到人为添加的Ames试验的阳性物2-氨基芴。
表5、卷烟纸燃烧产物捕集物Ames试验检测数据（TA98菌株，加S9）
Claims (5)
1.一种用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤（1），将卷烟纸剪成9.9-10.1cm×1-2mm的细条小纸片，均匀充填进燃烧管中，得到充填有卷烟纸的燃烧管；
步骤（2），将步骤（1）得到的充填有卷烟纸的燃烧管置于镜面反射炉中，于卷烟纸燃烧条件下进行燃烧试验；
步骤（3），采用一种用于卷烟纸添加剂热裂解产物直接暴露的装置，以一级溶液捕集方式对卷烟纸燃烧产物进行捕集，即得到卷烟纸燃烧捕集物。
2.根据权利要求1所述的用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，其特征在于步骤（1）所述的燃烧管为石英燃烧管。
3.根据权利要求1所述的用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，其特征在于步骤（2）所述的燃烧试验升温条件为初始温度100℃，保持5s，而后以10℃/s升温至450℃，并保持3min；裂解氛围为无水空气，气体流速70mL/min。
4.根据权利要求1所述的用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，其特征在于步骤（3）所述的捕集液为二甲基亚砜。
5.根据权利要求1所述的用于生物学检测的卷烟纸燃烧产物捕集方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤（1），量取卷烟纸259.9-260.1cm×9.9-10.1cm，剪成9.9-10.1cm×1-2mm的细条小纸片，均匀充填进12支石英燃烧管中，得到充填有卷烟纸的燃烧管；
步骤（2），将步骤（1）得到的充填有卷烟纸的燃烧管置于镜面反射炉中，于卷烟纸燃烧条件下进行燃烧试验；其中，燃烧试验升温条件为初始温度100℃，保持5s，而后以10℃/s升温至450℃，并保持3min；裂解氛围为无水空气，气体流速70mL/min；
步骤（3），采用一种用于卷烟纸添加剂热裂解产物直接暴露的装置，以一级溶液捕集方式对卷烟纸燃烧产物进行捕集，即得到卷烟纸燃烧捕集物；捕集液为8毫升二甲基亚砜。
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| 李姗姗，李桂珍，张国强，肖维毅: "卷烟纸助剂对卷烟质量的影响研究", 《纸和造纸》, vol. 31, no. 11, 30 November 2012 (2012-11-30) * |
| 米其利，唐萍，倪红梅，夭建华: "溶剂对卷烟烟气气相物捕集和细胞毒性检测影响", 《云南大学学报（自然科学版）》, vol. 32, 31 December 2010 (2010-12-31), pages 134 - 138 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107679314A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-02-09 | 福建中烟工业有限责任公司 | 一种建立模拟卷烟燃烧的计算流体力学模型的方法和系统 |
| CN107679314B (zh) * | 2017-09-27 | 2021-03-12 | 福建中烟工业有限责任公司 | 一种建立模拟卷烟燃烧的计算流体力学模型的方法和系统 |
| CN108680694A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-10-19 | 云南中烟工业有限责任公司 | 一种红外镜面反射炉-顶空气相色谱-质谱联用测定烟气中挥发性化学成分的方法 |
| CN111426795A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-07-17 | 云南中烟工业有限责任公司 | 一种基于机械手仿真人体卷烟抽吸全过程及全视觉测定表征卷烟燃烧包灰性能的方法 |
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