CN107490636A

CN107490636A - 一种加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法

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Publication number: CN107490636A
Application number: CN201710675713.1A
Authority: CN
Inventors: 张洪非; 姜兴益; 朱风鹏; 罗彦波; 李翔宇; 庞永强; 胡少东; 赵银杰
Original assignee: National Tobacco Quality Supervision and Inspection Center
Current assignee: National Tobacco Quality Supervision and Inspection Center
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2017-12-19
Anticipated expiration: 2037-08-09
Also published as: CN107490636B

Abstract

本发明涉及一种加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，属于卷烟主流烟气的理化检验技术领域。本发明加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，包括以下步骤：将捕集有加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的滤片采用吡啶的乙腈溶液进行萃取，得萃取液，之后利用高效液相色谱‑串联质谱进行测定，内标法定量；所述8种羰基化合物为甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2‑丁酮、丁醛。本发明加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，快速有效，灵敏度高，检测限低，平均相对标准偏差小于6.7％，各指标的平均回收率在83.5％～90.5％之间。

Description

一种加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法

技术领域

本发明涉及一种加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，属于卷烟主流烟气的理化检验技术领域。

背景技术

羰基化合物是卷烟主流烟气中的一类重要有害成分，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，因而准确测定卷烟烟气中的挥发性羰基化合物对于卷烟危害性评价有重要意义。目前，国内有关卷烟主流烟气中羰基化合物的检测普遍采用《YC/T 254-2008》所规定的高效液相色谱法，此方法的缺点是样品测定时间长，消耗有机溶剂多，同时由于液相色谱紫外检测器灵敏度有限，对于测定含量较低的样品中的羰基化合物则灵敏度不够。

加热不燃烧烟草制品(HnB)，由一根烟草棒(又称“加热棒”)组成，长度大约是普通卷烟的一半，通过保持设备中的刀片对加热棒进行加热。该设备需要约20秒的预热时间。加热后通过对加热不燃烧烟草制品进行抽吸，烟支中的化学成分汽化产生烟气，从而满足人的抽烟需求。由于加热不燃烧烟草制品产品不进行燃烧，仅仅是加热使烟支的物质汽化或裂解，因此加热不燃烧烟草制品的主流烟气中有害物质较少，同时由于产品中含有大量丙三醇，其主流烟气基质和常规燃烧卷烟基质具有较大差异，并且含水量较高。在测定加热不燃烧烟草制品主流烟气中的羰基化合物时单纯靠增加烟支抽吸支数来提高方法检测灵敏度时基质浓度也有提高，会影响目标物的分离。同时《YC/T 254-2008》的外标定量法也不适用于加热不燃烧烟草制品主流烟气中痕量羰基化合物的测定。

申请公布号为CN101701941A的中国发明专利一种卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物含量的测定方法公开了一种利用高效液相色谱仪采用外标法对该类羰基化合物的含量进行测定的方法，此种方法测定的回收率较高，但是其检测限也高，对于羰基化合物含量低的加热不燃烧卷烟主流烟气中的羰基化合物难以检测得到或容易出现检测不准确出现假阳性现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，以解决现有技术卷烟主流烟气中羰基化合物的测定方法灵敏度低、检测限高难以实现对加热不燃烧卷烟主流烟气中羰基化合物的测定的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，包括以下步骤：

将捕集有加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的滤片采用吡啶的乙腈溶液进行萃取，得萃取液，之后利用高效液相色谱-串联质谱进行测定，内标法定量；所述8种羰基化合物为甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛。

所述加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的捕集为利用经2,4-二硝基苯肼衍生化试剂预处理过的滤片进行捕集。

所述2,4-二硝基苯肼衍生化试剂由包括以下步骤的制备方法制得：将1.3～1.6g纯化后的2.4-二硝基苯肼固体溶于79～80mL乙腈中，再加入200μL高氯酸后，用乙腈定容至100mL。

所述吡啶的乙腈溶液中吡啶的体积分数为2％～10％。

所述萃取液在进行高效液相色谱-串联质谱测定前加入同位素内标溶液，所述同位素内标溶液为d₂-甲醛-2,4-二硝基苯腙和d₄-乙醛-2，4-二硝基苯腙的混合溶液。

所述同位素内标溶液中d₂-甲醛-2,4-二硝基苯腙和d₄-乙醛-2，4-二硝基苯腙的浓度均为10μg/mL。

每加入50mL吡啶的乙腈溶液对应加入50μL上述同位素内标溶液。

所述高效液相色谱-串联质谱的测定条件为：色谱柱：Acclaim Explosive E2色谱柱，250mm×4.6mm，填料粒度`μm；柱温：30℃；流动相A：10mmol/L乙酸铵水溶液，流动相B：乙腈，进行梯度洗脱；柱流量：0.1mL/min；进样体积：3μL；质谱测定条件为：检测器：质谱检测器；负离子模式；气帘气压力：15psi；离子源温度：500℃；离子源电压：-3000V；GS1：85psi，GS2：90psi。

所述梯度洗脱的洗脱梯度为：0min：45％A，55％B；20min：80％A，20％B；30min：80％A，20％B；33min：45％A，55％B；35min：45％A，55％B。

本发明加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法快速有效、操作准确、灵敏度高、重复性好、检测限低，平均相对标准偏差小于6.7％，各指标的平均回收率在83.5％～90.5％之间，同时大大降低有机溶剂的损耗，减少对环境的污染。

本发明采用高效液相色谱-串联质谱联用的方法对加热不燃烧卷烟主流烟气中的8种羰基化合物进行测定，有效地避免了假阳性现象的出现。本发明加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法进行测定的周期仅需要35分钟左右。

附图说明

图1为实施例1中卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法的流程图；

图2为实施例1中标准工作溶液的色谱图；

图3为实施例1中样品中8种羰基化合物的色谱图。

具体实施方式

试剂与仪器：

标准品：甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛的2，4-二硝基苯腙衍生物标准品(德国Dr公司)；d₂-甲醛水溶液、d₄-乙醛水溶液(sigma公司)。

同位素内标溶液的配制：配制d₂-甲醛和d₄-乙醛的混合水溶液，其中d₂-甲醛和d₄-乙醛的浓度均为10ug/mL，然后加入2,4-二硝基苯肼衍生化试剂，静置30min后，得到d₂-甲醛-2,4-二硝基苯腙和d₄-乙醛-2,4-二硝基苯腙的浓度均为10ug/mL的同位素内标溶液。

试剂：乙腈，HPLC纯(德国chemicell公司)；无水乙醇，HPLC纯(德国chemicell公司)；所有实验用水均为超纯水仪处理后的去离子水；2,4-二硝基苯肼(DNPH)为分析纯试剂；高氯酸为分析纯试剂；

仪器：SM450，20通道直线型吸烟机(英国Cerulean公司)；Agilent 1200高效液相色谱仪(HPLC，美国Agilent公司)；API 4000质谱仪(美国AB SCIEX公司)；AE163电子天平，感量：0.0001g(瑞士Mettler公司)。

实施例1

本实施例加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，如图1所示，包括以下步骤：

1.样品的捕集

1.1 2,4-二硝基苯肼衍生化试剂的制备

2,4-二硝基苯肼的提纯：

称取35g的2,4-二硝基苯肼(DNPH)固体于2L烧瓶中，加入750mL无水乙醇后，缓慢加热并摇动，然后慢慢加入1000mL乙酸乙酯，继续加入乙酸乙酯直至DNPH完全溶解，此溶液应为澄清深红色溶液；将此溶液真空过滤至2L烧瓶中，密封闭光并静置过夜使其结晶，真空抽滤重结晶的DNPH，称重并密封干燥存放，浓缩抽滤液以得到更多的重结晶DNPH；

2,4-二硝基苯肼衍生化试剂的制备

称取1.5g经提纯的DNPH固体溶解于约80mL乙腈中，加入200μL高氯酸后，使用乙腈定容至100mL。

1.2加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的捕集

将两张直径为44mm的玻璃纤维滤片叠放，用移液管(或移液枪)均匀加入2mL DNPH衍生化试剂，放置于真空干燥器内避光晾干；在加热不燃烧卷烟抽吸前，在晾干的滤片上准确加入1mL DNPH衍生化试剂，得预处理滤片；按GB/T19609标准(抽吸前调整抽吸流量为35ml或55ml)的要求采用上述预处理滤片收集4支IQOS卷烟的主流烟气中的羰基化合物，卷烟抽吸结束后，放置3分钟，使烟气中的羰基化合物充分与DNPH衍生化试剂进行反应，然后马上取出滤片；由于滤片上涂有衍生化试剂，羰基化合物经过滤片时发生原位衍生反应生成相应的2,4-二硝基苯腙产物。

2.样品的萃取

将捕集有羰基化合物的滤片转移至100mL锥形瓶中，用移液管准确加入50mL吡啶的乙腈溶液(其中吡啶的体积分数为2％)，同时加入50μL同位素内标溶液(d₂-甲醛-2，4-二硝基苯腙和d₄-乙醛-2，4-二硝基苯腙的浓度均为含有10μg/mL)，机械振荡10min，静置2min，得萃取液，取适量萃取液用0.22μm滤膜过滤后，移到2mL色谱瓶中，得待测液。

3.样品的测定

3.1系列标准工作溶液的配制

一级储备液的配制：分别准确称取30mg的丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛的2，4-二硝基苯腙衍生物标准品，40mg甲醛的2，4-二硝基苯腙衍生物标准品和50mg乙醛的2，4-二硝基苯腙衍生物标准品至不同的25mL的容量瓶中，精确至0.1mg，分别用乙腈定容作为一级储备液，此溶液密封于4℃存放，有效期为一年；

二级储备液的配制：分别移取1.0mL的乙醛DNPH溶液、0.75mL的丙酮DNPH溶液、0.5mL的甲醛DNPH溶液、0.5mL的丙烯醛DNPH溶液、0.5mL的丙醛DNPH溶液、0.5mL的巴豆醛DNPH溶液、0.5mL的2-丁酮DNPH溶液、0.5mL的丁醛DNPH溶液至25mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度，此为二级储备液，密封于4℃存放，有效期为20天；

系列标准工作溶液的配制：分别移取0.05mL、0.2mL、0.4mL、0.8mL、2.0mL、4.0mL、7.0mL和10.0mL的二级储备液至不同的10mL容量瓶中，并分别加入50μL同位素内标溶液(d₂-甲醛-2,4-二硝基苯腙和d₄-乙醛-2,4-二硝基苯腙的浓度均为10μg/mL)，用乙腈定容配制8级具有一定浓度梯度的标准工作溶液，具体浓度见表1所示，有效期为20天，将配好的系列标准工作溶液置于冰箱保存，取用时置于常温下，达到常温后方可使用。

表1系列标准工作溶液的浓度(μg/mL)

名称	1#	2#	3#	4#	5#	6#	7#	8#
									甲醛	0.0385	0.0560	0.1399	0.2798	1.3991	6.9956	13.9913	69.95625
乙醛	0.0750	0.1500	0.3749	0.7498	3.7488	18.7438	37.4877	187.438483
									丙酮	0.0421	0.0841	0.2103	0.4206	2.1030	10.5150	21.0299	105.149643
丙烯醛	0.0372	0.0743	0.1858	0.3716	1.8580	9.2901	18.5803	92.9014548
									丙醛	0.0420	0.0839	0.2098	0.4196	2.0981	10.4907	20.9814	104.906803
巴豆醛	0.0584	0.1168	0.2919	0.5838	2.9188	14.5939	29.1879	145.939446
									2-丁酮	0.0542	0.1084	0.2711	0.5422	2.7112	13.5562	27.1124	135.562243
丁醛	0.0502	0.1005	0.2512	0.5024	2.5119	12.5594	25.1189	125.594431

3.2标准曲线的制作

将上述系列标准工作溶液进行高效液相色谱-串联质谱测定分析，所得标准工作溶液的色谱图如图2所示(图2为第3#级标准溶液的色谱图)，以目标羰基化合物的色谱峰面积与氘代内标物的峰面积之比对目标羰基化合物的相应浓度进行回归分析，得到标准曲线及其回归方程、相关系数，利用最低浓度标液信噪比为3时计算出检测限，如表2所示。其中，甲醛-2,4-二硝基苯腙的色谱峰面积与d₂-甲醛-2，4-二硝基苯腙的色谱峰面积之比对甲醛-2,4-二硝基苯腙的的浓度作线性回归分析；乙醛-2,4-二硝基苯腙的色谱峰面积与d₄-乙醛-2，4-二硝基苯腙的色谱峰面积之比对乙醛-2,4-二硝基苯腙的的浓度作线性回归分析；丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛的2，4-二硝基苯腙的色谱峰面积与d₄-乙醛-2，4-二硝基苯腙的峰面积之比对各目标羰基化合物的相应浓度作回归分析。由表2数据可知，所采用的色谱条件使8种羰基化合物色谱峰都分离较好，并且均具有较好的相关性，检测限在0.003μg/cig～0.041μg/cig之间。

表2主流烟气中羰基化合物的标准曲线和检测限

注：①检出限以3倍信噪比(S/N＝3)计算。

上述高效液相色谱-串联质谱测定的条件为：

色谱柱：Acclaim Explosive E2色谱柱，250mm×4.6mm,填料粒度5μm；柱温：30℃；流动相A：10mmol/L的乙酸铵水溶液；流动相B：乙腈；柱流量：0.1ml/min；进样体积：3μL；梯度：二元溶剂流动相洗脱梯度如表3所示；检测器：质谱检测器；负离子模式；气帘气压力：15psi；离子源温度：500℃；离子源电压：-3000V；GS1:85psi，GS2:90psi。目标物及内标物的MRM数据如表4所示。

3.3待测液的测定

将步骤2所得待测液进行高效液相色谱-串联质谱测定，测定条件同上述标准曲线制作时高效液相色谱-串联质谱的测定条件，待测液的色谱图如图3所示，目标物及内标物的MRM数据如表4所示。

表3洗脱梯度浓度表

时间(分钟)	A％	B％
			0	45	55
20	80	20
			30	80	20
33	45	55
			35	45	55

表4目标物及内标物的MRM数据

将测得检出目标羰基化合物的色谱峰面积与内标物色谱峰面积之比代入表2中对应的标准曲线，分别得到样品中的甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛的浓度，结果见表5。

卷烟主流烟气中羰基化合物的计算公式为：

式中：

m—每支加热不燃烧烟草制品主流烟气中羰基成分的含量，单位为微克每支(μg/cig)；

A—色谱瓶中羰基化合物的浓度(μg/mL)；

50—萃取溶液体积(mL)；

4—每次测试抽吸卷烟的支数(cig)。

表5加热不燃烧烟草制品主流烟气中主要羰基化合物ISO抽吸检测结果

实施例2

采用深度抽吸模式(HCI)，对实施例1中的加热不燃烧卷烟样品主流烟气中主要羰基化合物进行测定，测定方法同实施例1，其中吡啶的乙腈溶液中吡啶的体积分数为10％，结果见表6所示。

表6加热不燃烧卷烟主流烟气中主要羰基化合物HCI抽吸检测结果

化合物	含量(μg/cig)
		甲醛	20.8
乙醛	214.2
		丙酮	25.3
丙烯醛	6.3
		丙醛	11.6
巴豆醛	6.1
		2-丁酮	6.0
丁醛	18.2

实验例

对实施例1中样品进行高、中、低不同浓度水平的标准溶液加标回收率试验，每个样品分别测定5次，计算本方法各种主要羰基化合物的的回收率及加标后测定值的相对标准偏差，结果见表7。由表7可以看出，在3个加标水平上，利用此方法检测卷烟主流烟气中主要羰基化合物的平均回收率在83.5％～90.5％之间。样品测试结果的平均相对偏差小于6.7％，说明本方法的回收率较高，重复性较好。

表7卷烟主流烟气中羰基化合物的回收率和重复性(n＝5)

Claims

1.一种加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，其特征在于，所述加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的捕集为利用经2,4-二硝基苯肼衍生化试剂预处理过的滤片进行捕集。

3.根据权利要求2所述的加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，其特征在于，所述2,4-二硝基苯肼衍生化试剂由包括以下步骤的制备方法制得：将1.3～1.6g纯化后的2.4-二硝基苯肼固体溶于79～80mL乙腈中，再加入200μL高氯酸后，用乙腈定容至100mL。

4.根据权利要求1所述的加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，其特征在于，所述吡啶的乙腈溶液中吡啶的体积分数为2％～10％。

5.根据权利要求1所述的加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，其特征在于，所述萃取液在进行高效液相色谱-串联质谱测定前加入同位素内标溶液，所述同位素内标溶液为d₂-甲醛-2,4-二硝基苯腙和d₄-乙醛-2，4-二硝基苯腙的混合溶液。

6.根据权利要求5所述的加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，其特征在于，所述同位素内标溶液中d₂-甲醛-2,4-二硝基苯腙和d₄-乙醛-2,4-二硝基苯腙的浓度均为10μg/mL。

7.根据权利要求1所述的加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，其特征在于，所述高效液相色谱-串联质谱的测定条件为：色谱柱：Acclaim Explosive E2色谱柱，250mm×4.6mm，填料粒度5μm；柱温：30℃；流动相A：10mmol/L乙酸铵水溶液，流动相B：乙腈，进行梯度洗脱；柱流量：0.1mL/min；进样体积：3μL；质谱测定条件为：检测器：质谱检测器；负离子模式；气帘气压力：15psi；离子源温度：500℃；离子源电压：-3000V；GS1：85psi，GS2：90psi。

8.根据权利要求7所述的加热不燃烧卷烟主流烟气中8种羰基化合物的测定方法，其特征在于，所述梯度洗脱的洗脱梯度为：0min：45％A，55％B；20min：80％A，20％B；30min：80％A，20％B；33min：45％A，55％B；35min：45％A，55％B。