CN104267135B - 一种电子烟烟液中羰基化合物的测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子烟烟液中羰基化合物的测定方法，是吡啶的乙腈溶液为溶剂，配制不同浓度梯度的羰基化合物衍生物溶液；利用配备紫外检测器的高效液相色谱仪分别对配制的不同浓度梯度的羰基化合物衍生物溶液进行检测，得到对应的高效液相色谱图；以羰基化合物衍生物溶液中羰基化合物衍生物的浓度为横坐标，以不同浓度的羰基化合物衍生物的紫外响应积分面积为纵坐标绘制得到羰基化合物衍生物的标准工作曲线；利用配备紫外检测器的高效液相色谱仪对待测样品溶液进行测定，计算得到待测样品溶液中羰基化合物的含量。本发明方法前处理简单，操作简便，分析时间短，且灵敏度高，回收率及精密度好，适合电子烟烟液中羰基化合物含量的测定。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种检测方法，具体地说是一种电子烟烟液中羰基化合物的测定方法。
二、背景技术
近年来，吸烟与健康的话题一直受到人们的广泛关注，吸烟有害健康己受到人们普遍认可。2005年，中国签署《烟草控制框架公约》使控烟具有法律依据。2012年，中国政府发布《中国烟草控制规划(2012-2015年)》，提出创造无烟环境，实施公共场所全面禁烟。电子烟又名电子烟烟碱传送系统，是一种外表类似于卷烟的新型烟碱摄入方式。多年来，电子烟以“保健”“戒烟”“请肺”等为宣传口号，以网络为主要营销途径，在中国地区销量大增。但是，针对电子烟产品的成分测定，安全性评估等方面的研究还很少。
大部分电子烟烟液含有烟草提取物，羰基化合物的主要来源是烟草中的多糖类化合物，如纤维素、木质素和果胶质等在卷烟燃烧过程中热裂解而生成的。其中低级醛具有强烈的气味，随着分子量的增大，刺激气味降低，逐渐产生了香气。羰基化合物主要包括甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮和丁醛等，都有一定的毒性，其在传统卷烟主流烟气中，被列入加拿大政府46种有害成分名单和WHO“烟草制品管制研究小组”建议的管制成分清单中。电子烟在形成烟气的过程中，很少有较高温度的热解和裂解，多为烟液向烟气的直接转移。因此，准确测定电子烟烟液中羰基化合物的含量具有重要意义，但是，目前还没有相关研究报道。
三、发明内容
本发明旨在提供一种电子烟烟液中羰基化合物的测定方法，是通过高效液相色谱对电子烟烟液中的羰基化合物进行测定。
本发明中羰基化合物包括甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮和丁醛。
本发明电子烟烟液中羰基化合物的测定方法，包括标准工作曲线的绘制、待测样品的前处理和羰基化合物浓度的计算各单元过程，其特征在于：
所述标准工作曲线的绘制是以体积浓度2％的吡啶的乙腈溶液为溶剂，配制不同浓度梯度的羰基化合物衍生物溶液，即为羰基化合物衍生物的标准工作溶液，浓度梯度至少为6级；利用配备紫外检测器的高效液相色谱仪分别对上述配制的不同浓度梯度的羰基化合物衍生物溶液进行检测，得到对应的高效液相色谱图；以羰基化合物衍生物溶液中羰基化合物衍生物的浓度为横坐标，以不同浓度的羰基化合物衍生物在对应的高效液相色谱图中紫外响应的积分面积为纵坐标绘制得到羰基化合物衍生物的标准工作曲线；
所述羰基化合物衍生物包括甲醛-2,4-二硝基苯腙、乙醛-2,4-二硝基苯腙、丙酮-2,4-二硝基苯腙、丙烯醛-2,4-二硝基苯腙、丙醛-2,4-二硝基苯腙、巴豆醛-2,4-二硝基苯腙、2-丁酮-2,4-二硝基苯腙和丁醛-2,4-二硝基苯腙。
每种羰基化合物衍生物的标准工作溶液可以分别配置进行检测，也可以将上述所有的羰基化合物衍生物混合配制不同梯度浓度的混合标准工作溶液进行检测，上述八种羰基化合物衍生物在高效液相色谱检测时的出峰位置不会相互影响。
所述待测样品的前处理是准确移取1mL待测电子烟烟烟液于10mL容量瓶中，随后加入1mL衍生化试剂，超声分散(100W)20分钟，以萃取溶液定容，得到待测样品溶液；
所述衍生化试剂为质量浓度1.5％的2,4-二硝基苯肼的乙腈溶液；
所述萃取溶液为体积浓度2％(V:V)的吡啶的乙腈溶液。
所述羰基化合物浓度的计算是利用配备紫外检测器的高效液相色谱仪对待测样品溶液进行测定，并按照下述方程计算待测样品溶液中羰基化合物的含量：
式中：
Xi——待测电子烟烟液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；
Ci——待测样品溶液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)，Ci是待测样品溶液在高效液相色谱图中紫外响应的积分面积所对应的羰基化合物浓度，由标准工作曲线读出得到。
Co——空白样品溶液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；空白样品溶液是移取1mL萃取液于10mL容量瓶中，随后加入1mL衍生化试剂，超声分散20分钟，以萃取溶液定容后得到的；Co是空白样品溶液在高效液相色谱图中紫外响应的积分面积所对应的羰基化合物浓度，由标准工作曲线读出得到。
Vi——待测样品溶液的定容体积，单位为毫升(mL)；
Vo——电子烟烟液移取体积，单位为毫升(mL)；
Mi——羰基化合物分子量；
Mo——羰基化合物衍生物分子量。
本发明电子烟烟液中羰基化合物的测定方法，具体按以下步骤操作：
1)储备溶液的配制
分别称取50mg甲醛-2,4-二硝基苯腙、乙醛-2,4-二硝基苯腙、丙酮-2,4-二硝基苯腙、丙烯醛-2,4-二硝基苯腙、丙醛-2,4-二硝基苯腙、巴豆醛-2,4-二硝基苯腙、2-丁酮-2,4-二硝基苯腙和丁醛-2,4-二硝基苯腙于100mL棕色容量瓶中，以萃取溶液溶解定容，得到储备溶液。
所述萃取溶液为体积浓度2％(V:V)的吡啶的乙腈溶液。
2)标准工作溶液的配制
分别量取10μL、50μL、100μL、500μL、1000μL、3000μL储备溶液，并依次置于1-6号10mL的容量瓶中，以萃取溶液分别定容，并依次标记为1-6号标准工作溶液。
3)标准工作曲线的绘制
利用配备紫外检测器的高效液相色谱仪分别对上述配制的1-6号标准工作溶液进行检测，得到相关色谱图。以1-6号标准工作溶液中甲醛-2,4-二硝基苯腙的浓度为横坐标，以不同浓度的甲醛-2,4-二硝基苯腙在对应的色谱图中紫外响应的积分面积为纵坐标绘制出甲醛-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线并计算得出回归方程；以此类推分别绘制出乙醛-2,4-二硝基苯腙、丙酮-2,4-二硝基苯腙、丙烯醛-2,4-二硝基苯腙、丙醛-2,4-二硝基苯腙、巴豆醛-2,4-二硝基苯腙、2-丁酮-2,4-二硝基苯腙和丁醛-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线并计算得出回归方程。标准曲线应为线性关系，回归方程中的相关系数R2应不小于0.999，如果回归方程中的相关系数R2小于0.999，则应重新进行整个标准曲线的制作。
高效液相色谱检测的条件为：
色谱柱：DIONEXAcclaimExplosiveE25um，4.6×250mm
柱温：30℃
流动相：A：乙腈；B：水
流速：1mL/min
进样体积：5μL
紫外检测器检测波长：365nm
梯度洗脱：30min，洗脱梯度设置如下：
| 时间/min | 流动相A(乙腈)/vt％ | 流动相B(水)/vt％ |
| 0 | 50％ | 50％ |
| 5 | 50％ | 50％ |
| 12 | 60％ | 40％ |
| 15 | 60％ | 40％ |
| 17 | 80％ | 20％ |
| 25 | 90％ | 10％ |
| 29 | 50％ | 10％ |
| 30 | 50％ | 50％ |
4)待测样品溶液的配制及测定
准确移取1mL待测电子烟烟烟液于10mL容量瓶中，随后加入1mL衍生化试剂，超声分散(100W)20分钟，以萃取溶液定容，得到待测样品溶液。
移取1mL萃取液于10mL容量瓶中，随后加入1mL衍生化试剂，超声分散20分钟，以萃取溶液定容，得到空白样品溶液；
所述衍生化试剂为质量浓度1.5％的2,4-二硝基苯肼的乙腈溶液；
所述萃取溶液为体积浓度2％(V:V)的吡啶的乙腈溶液。
按照步骤3)设定的仪器测试条件对待测样品溶液进行测定，每个样品重复测定2次，并按照下述方程计算待测样品溶液中羰基化合物的含量：
式中：
Xi——待测电子烟烟液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；
Ci——待测样品溶液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；
Co——空白样品溶液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；
Vi——待测样品溶液的定容体积，单位为毫升(mL)；
Vo——电子烟烟液移取体积，单位为毫升(mL)；
Mi——羰基化合物分子量，见表1；
Mo——羰基化合物衍生物分子量，见表1。
表1羰基化合物衍生物和羰基化合物分子量表
| 羰基化合物衍生物 | 羰基化合物衍生物分子量 | 羰基化合物 | 羰基化合物分子量 |
| 甲醛-2,4二硝基苯腙 | 210.15 | 甲醛 | 30.03 |
| 乙醛-2,4二硝基苯腙 | 224.18 | 乙醛 | 44.05 |
| 丙酮-2,4二硝基苯腙 | 238.21 | 丙酮 | 58.08 |
| 丙烯醛-2,4二硝基苯腙 | 236.18 | 丙烯醛 | 56.06 |
| 丙醛-2,4二硝基苯腙 | 238.21 | 丙醛 | 58.08 |
| 巴豆醛-2,4二硝基苯腙 | 250.22 | 巴豆醛 | 70.09 |
| 2-丁酮-2,4二硝基苯腙 | 252.23 | 2-丁酮 | 72.11 |
| 丁醛-2,4二硝基苯腙 | 252.23 | 丁醛 | 72.11 |
以2次平行测定的平均值为最终测定结果，精确至0.01μg/mL，平行测量结果其相对平均偏差应小于10％。
在待测样品溶液的测定过程中，每进行20次样品测定后，应加入一个中等浓度(是指在配制的梯度浓度中位于中间浓度)的标准工作溶液，如果测到的值与原值相差超过5％，则应重新进行整个标准曲线的制作。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明首次提供了一种测定电子烟烟液中羰基化合物的高效液相色谱方法，实现了电子烟烟液中甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮和丁醛含量的快速测定，填补了相关领域的技术空白，为相关部门的产品质量监督检验工作提供了技术支持。
2、由于电子烟烟液成分相对比较简单，所以本发明采取快速梯度洗脱模式，简化了洗脱程序，分析时间降低到30min，分析方法更为高效。
3、本发明方法前处理简单，不需净化，操作简便，快速，检出限(LOD)为0.009-0.035μg/mL，3个加标水平的回收率在96.5-101.1％之间，相对标准偏差(RSD)小于3.26％，这表明本方法灵敏度高，重复性及回收率好。
表2八种羰基化合物的检出限、回收率及相对标准偏差
| 羰基化合物 | 相关系数 | LOD(μg/mL) | 平均回收率(％) | RSD(％) |
| 甲醛 | 0.99999 | 0.018 | 99.3 | 1.34 |
| 乙醛 | 1.00000 | 0.029 | 97.7 | 2.58 |
| 丙酮 | 0.99999 | 0.020 | 101.1 | 0.94 |
| 丙烯醛 | 0.99999 | 0.032 | 96.5 | 1.67 |
| 丙酮 | 0.99999 | 0.009 | 100.8 | 3.26 |
| 巴豆醛 | 0.99999 | 0.015 | 98.9 | 2.19 |
| 2-丁酮 | 0.99999 | 0.026 | 98.5 | 3.07 |
| 丁醛 | 1.00000 | 0.035 | 96.4 | 2.86 |
四、附图说明
图1为实施例1中配制的标准工作溶液的高效液相色谱图。
图2为典型样品(实施例4中电子烟烟液D)的高效液相色谱图。
图3为实施例1中甲醛-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线图。
图4为实施例1中乙醛-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线图。
图5为实施例1中丙酮-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线图。
图6为实施例1中丙烯醛-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线图。
图7为实施例1中丙醛-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线图。
图8为实施例1中巴豆醛-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线图。
图9为实施例1中2-丁酮-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线图。
图10为实施例1中丁醛-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线图。
图3-10中的横坐标为浓度(μg/mL)，纵坐标为紫外响应的积分面积。
五、具体实施方式
本发明通过以下具体实施例作进一步描述，但不限制本发明。
实施例1：
1、仪器、试剂及仪器工作条件
1)仪器：Agilent1100高效液相色谱仪，配紫外检测器；Milli-Q50超纯水仪(美国Millipore公司)；AL204-IC分析天平(感量0.0001g，德国Mettler公司)；超声波清洗器(JK-500B型超声波清洗器)。
2)试剂：甲醛-2,4-二硝基苯腙、乙醛-2,4-二硝基苯腙、丙酮-2,4-二硝基苯腙、丙烯醛-2,4-二硝基苯腙、丙醛-2,4-二硝基苯腙、巴豆醛-2,4-二硝基苯腙、2-丁酮-2,4-二硝基苯腙和丁醛-2,4-二硝基苯腙，均为标准品；乙酸(分析纯，中国医药集团上海化学试剂公司)；乙睛(色谱纯，美国Fisher公司)；高氯酸(分析纯，中国医药集团上海化学试剂公司)；吡啶(分析纯，中国医药集团上海化学试剂公司)；2,4-二硝基苯肼(DNPH)(分析纯，中国医药集团上海化学试剂公司，使用前经乙腈重结晶)；超纯水。
3)高效液相色谱测定条件：
色谱柱：DIONEXAcclaimExplosiveE25um，4.6×250mm
柱温：30℃
流动相：A：乙腈；B：水
流速：1mL/min
进样体积：5μL
紫外检测器检测波长：365nm
梯度洗脱：30min，洗脱梯度设置如下：
| 时间/min | 流动相A(乙腈)/vt％ | 流动相B(水)/vt％ |
| 0 | 50％ | 50％ |
| 5 | 50％ | 50％ |
| 12 | 60％ | 40％ |
| 15 | 60％ | 40％ |
| 17 | 80％ | 20％ |
| 25 | 90％ | 10％ |
| 29 | 50％ | 10％ |
| 30 | 50％ | 50％ |
2、工作溶液的配制
1)萃取溶液的配制：移取20mL吡啶于1000mL棕色容量瓶中，以乙腈定容，得到萃取溶液。
2)衍生化试剂的配制：准确称取1.5g重结晶后的2,4-二硝基苯肼，移至100mL棕色容量瓶中，加入80mL乙腈，振荡溶解，用乙腈定容，得到衍生化试剂。
3、标准工作曲线的绘制
1)储备溶液的配制
分别称取50mg甲醛-2,4-二硝基苯腙、乙醛-2,4-二硝基苯腙、丙酮-2,4-二硝基苯腙、丙烯醛-2,4-二硝基苯腙、丙醛-2,4-二硝基苯腙、巴豆醛-2,4-二硝基苯腙、2-丁酮-2,4-二硝基苯腙和丁醛-2,4-二硝基苯腙于100mL棕色容量瓶中，以萃取溶液溶解定容，得到储备溶液。
2)标准工作溶液的配制
分别量取10μL、50μL、100μL、500μL、1000μL、3000μL储备溶液，并依次置于1-6号10mL的容量瓶中，以萃取溶液分别定容，并依次标记为1-6号标准工作溶液。
3)标准工作曲线的绘制
利用配备紫外检测器的高效液相色谱仪分别对上述配制的1-6号标准工作溶液进行检测，得到相关色谱图。以1-6号标准工作溶液中甲醛-2,4-二硝基苯腙的浓度为横坐标，以不同浓度的甲醛-2,4-二硝基苯腙在对应的色谱图中紫外响应的积分面积为纵坐标绘制出甲醛-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线并计算得出回归方程；以此类推分别绘制出乙醛-2,4-二硝基苯腙、丙酮-2,4-二硝基苯腙、丙烯醛-2,4-二硝基苯腙、丙醛-2,4-二硝基苯腙、巴豆醛-2,4-二硝基苯腙、2-丁酮-2,4-二硝基苯腙和丁醛-2,4-二硝基苯腙的标准工作曲线并计算得出回归方程。标准曲线应为线性关系，回归方程中的相关系数R2应不小于0.999，如果回归方程中的相关系数R2小于0.999，则应重新进行整个标准曲线的制作。
4、待测样品的前处理及检测结果的确定
1)待测样品溶液的配制
准确移取1mL待测电子烟烟烟液于10mL容量瓶中，随后加入1mL衍生化试剂，超声分散(100W)20分钟，以萃取溶液定容，得到待测样品溶液。
移取1mL萃取液于10mL容量瓶中，随后加入1mL衍生化试剂，超声分散20分钟，以萃取溶液定容，得到空白样品溶液；
2)测定
对待测样品溶液进行测定，每个样品重复测定2次，以2次平行测定的平均值为最终测定结果，精确至0.01μg/mL，平行测量结果其相对平均偏差应小于10％。在待测样品溶液的测定过程中，每进行20次样品测定后，应加入一个中等浓度(是指在配制的梯度浓度中位于中间浓度)的标准工作溶液，如果测到的值与原值相差超过5％，则应重新进行整个标准曲线的制作。
3)待测样品溶液中羰基化合物浓度的计算
按照下述方程计算待测样品溶液中羰基化合物的含量：
式中：
Xi——待测电子烟烟液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；
Ci——待测样品溶液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；
Co——空白样品溶液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；
Vi——待测样品溶液的定容体积，单位为毫升(mL)；
Vo——电子烟烟液移取体积，单位为毫升(mL)；
Mi——羰基化合物分子量；
Mo——羰基化合物衍生物分子量。
根据上述方法，选择一种电子烟烟液A，测得其中甲醛、乙醛含量分别为0.50μg/mL、0.89μg/mL，其他羰基化合物未检出。
实施例2：
根据实施例1所述的方法，选择一种电子烟烟液B，测得其中甲醛、乙醛、丙烯醛及巴豆醛含量分别为0.64μg/mL、1.00μg/mL、9.45μg/mL及1.67μg/mL，其他羰基化合物未检出。
实施例3：
根据实施例1所述的方法，选择一种电子烟烟液C，测得其中甲醛、乙醛、丙醛及巴豆醛含量分别为0.29μg/mL、0.91μg/mL、0.07μg/mL及0.44μg/mL，其他羰基化合物未检出。
实施例4：
根据实施例1所述的方法，选择一种电子烟烟液D，测得其中甲醛、乙醛及丙醛含量分别为0.32μg/mL、0.73μg/mL及0.08μg/mL，其他羰基化合物未检出。
Claims (1)
1.一种电子烟烟液中羰基化合物的测定方法，包括标准工作曲线的绘制、待测样品的前处理和羰基化合物浓度的计算各单元过程，其特征在于：
所述标准工作曲线的绘制是以体积浓度2％的吡啶的乙腈溶液为溶剂，配制不同浓度梯度的羰基化合物衍生物溶液；利用配备紫外检测器的高效液相色谱仪分别对上述配制的不同浓度梯度的羰基化合物衍生物溶液进行检测，得到对应的高效液相色谱图；以羰基化合物衍生物溶液中羰基化合物衍生物的浓度为横坐标，以不同浓度的羰基化合物衍生物在对应的高效液相色谱图中紫外响应的积分面积为纵坐标绘制得到羰基化合物衍生物的标准工作曲线；
所述待测样品的前处理是移取1mL待测电子烟烟烟液于10mL容量瓶中，随后加入1mL衍生化试剂，超声分散20分钟，以萃取溶液定容，得到待测样品溶液；
所述羰基化合物浓度的计算是利用配备紫外检测器的高效液相色谱仪对待测样品溶液进行测定，并按照下述方程计算待测样品溶液中羰基化合物的含量：
式中：
Xi——待测电子烟烟液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升；
Ci——待测样品溶液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升；
Co——空白样品溶液中羰基化合物浓度，单位为微克每毫升；
Vi——待测样品溶液的定容体积，单位为毫升；
Vo——电子烟烟液移取体积，单位为毫升；
Mi——羰基化合物分子量；
Mo——羰基化合物衍生物分子量；
所述羰基化合物衍生物包括甲醛-2,4-二硝基苯腙、乙醛-2,4-二硝基苯腙、丙酮-2,4-二硝基苯腙、丙烯醛-2,4-二硝基苯腙、丙醛-2,4-二硝基苯腙、巴豆醛-2,4-二硝基苯腙、2-丁酮-2,4-二硝基苯腙和丁醛-2,4-二硝基苯腙；
所述衍生化试剂为质量浓度1.5％的2,4-二硝基苯肼的乙腈溶液；
所述萃取溶液为体积浓度2％的吡啶的乙腈溶液；
在配制不同浓度梯度的羰基化合物衍生物溶液时，浓度梯度≥6级；
高效液相色谱检测的条件为：
色谱柱：DIONEXAcclaimExplosiveE25μm，4.6×250mm
柱温：30℃
流动相：A：乙腈；B：水
流速：1mL/min
进样体积：5μL
紫外检测器检测波长：365nm
梯度洗脱：30min，洗脱梯度设置如下：
时间/min流动相A(乙腈)/vt％流动相B(水)/vt％
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