CN107688064B - 一种同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，属于卷烟主流烟气的理化检验技术领域。本发明同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，包括以下步骤：1)利用滤片和吸附剂对卷烟主流烟气中的羰基化合物和酚类化合物进行捕集，所述吸附剂为分子筛、活性炭或CX‑572；2)将捕集有羰基化合物和酚类化合物的滤片和吸附剂用环己烷和甲醇进行萃取，之后过滤，得提取液；3)将所得提取液与2,4‑二硝基苯肼衍生化试剂混合反应15min，过滤，得待测液；4)将待测液进行高效液相色谱测定。本发明检测卷烟主流烟气中的羰基化合物和酚类化合物的方法，操作简便，快速准确、灵敏度高、重复性好。

Description

一种同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的 方法

技术领域

本发明涉及一种同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，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。

酚类化合物是自然界中常见的一类化合物，在水、燃料、汽车尾气、空气、酒和卷烟烟气中都有酚类化合物的存在。已报道的卷烟烟气中酚类物质有50多种，在这50多种酚类物质中，绿原酸、新绿原酸和莨菪亭属于多酚类化合物，而其余成分均属于简单酚类成分，其中含量最高的为苯酚和儿茶酚(邻-苯二酚)。

羰基化合物和酚类化合物由于生物毒性较强，被列入Hoffman清单。加拿大政府也早在1998年就将它们规定为烟草生产企业必须披露含量的化学成分。世界卫生组织在《烟草制品管制科学基础报告WHO研究组第二份报告》中公布了卷烟烟气中9种优先级成分，甲醛、乙醛和丙烯醛名列其中，受到重点研究和管控。因此，建立准确、高效的卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的检测方法，对卷烟监测、推进履约工作等方面具有重要意义。

申请公布号为CN 101762653A的中国发明专利公开了一种卷烟主流烟气中主要酚类化合物的测定方法，用玻璃纤维滤片捕集卷烟主流烟气中主要酚类化合物，通过超高效液相色谱仪配合荧光检测器，采用外标法对卷烟主流烟气中主要酚类化合物进行定量分析。

申请公布号为CN 101701941A的中国发明专利公开了一种卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物含量的测定方法，利用2,4-二硝基苯肼对卷烟主流烟气中的挥发性羰基化合物进行捕集形成腙类化合物，利用高效液相色谱仪采用外标法对该腙类化合物含量进行测定。

由于主流烟气中羰基化合物主要存在于气相物里，而酚类化合物主要在粒相物中分布，因此，羰基化合物和酚类化合物的同时检测难点在于目标物的捕集，传统的滤片不能够有效的捕集全部成分。目前，主流烟气中羰基化合物和酚类化合物同时检测的方法鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，以解决现有技术卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物难以同时捕集检测的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，包括以下步骤：

1)样品捕集：利用滤片和吸附剂对卷烟主流烟气中的羰基化合物和酚类化合物进行捕集，所述吸附剂为分子筛、活性炭或CX-572；

2)样品的提取：将捕集有羰基化合物和酚类化合物的滤片和吸附剂用环己烷和甲醇进行萃取，之后过滤，得提取液；

3)待测液的制备：将步骤2)所得提取液与2,4-二硝基苯肼衍生化试剂混合反应15min，过滤，得待测液；

4)高效液相色谱测定：将步骤3)所得待测液进行高效液相色谱测定；所述高效液相色谱测定的条件为：色谱柱Acclaim Explosive E2；流动相A：水，流动相B：乙腈，进行梯度洗脱；柱流量：1.0mL/min；进样体积：10μL；检测器：紫外串联荧光检测器。

所述羰基化合物为甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛；所述酚类化合物为邻-苯二酚、对-苯二酚、间-苯二酚、苯酚、邻-甲酚、间-甲酚。

步骤1)中滤片为剑桥滤片。

步骤1)中每捕集1～3支卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物对应使用100～300mg吸附剂。

步骤1)中CX-572(Carboxen 572)购自于美国Sigma-Aldrich公司。

步骤1)中的吸附剂填入吸附管内。将步骤1)中的滤片和填有吸附剂的吸附管装进带吸附管的直线型吸烟机捕集装置中，对卷烟主流烟气中的羰基化合物和酚类化合物进行捕集。

所述带吸附管的直线型吸烟机捕集装置为授权公告号为CN204302064U的中国实用新型专利公开的一种带吸附管的直线型吸烟机捕集装置。

步骤2)中环己烷和甲醇的体积比为1:4。

步骤2)中过滤为采用0.22μm的有机相滤膜过滤。

步骤2)中萃取为振荡萃取，所述振荡时间为20min，振荡后静置10min。

步骤3)中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1.0g2,4-二硝基苯肼与25mL磷酸混合，然后用乙腈定容至50mL即得。

步骤3)中过滤为采用0.22μm的有机相滤膜过滤。

步骤4)中梯度洗脱为：0min，流动相A50％，流动相B 50％；20min，流动相A50％，流动相B 50％；25min，流动相A40％，流动相B 60％；30min，流动相A40％，流动相B 60％；35min，流动相A20％，流动相B 80％；40min，流动相A10％，流动相B 90％；41min，流动相A50％，流动相B 50％；45min，流动相A50％，流动相B 50％。

步骤4)中紫外串联荧光检测器的紫外检测器波长为365nm。

步骤4)中紫外串联荧光检测器的荧光检测器激发波长为284nm，发射波长为330nm。

步骤4)中色谱柱Acclaim Explosive E2的具体规格为250mm×4.6mm，

填料粒度5μm。所述色谱柱柱温为30℃。

本发明同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法的有益效果是：

1)样品检测效率高：一次吸烟即可同时捕集主流烟气中羰基化合物(如甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛)和酚类化合物(如邻-苯二酚、对-苯二酚、间-苯二酚、苯酚、邻-甲酚、间-甲酚)两类化合物14种代表性有害成分，使得工作效率提高了一倍。

2)相对于现有方法，节省了大量有机试剂的消耗，在降低成本的同时，减少了检测工作对于环境和检测人员健康的危害。

3)采用滤片和吸附剂同时吸附各物质，消除了由于吸附气管捕集造成的死体积较大的影响，使检测结果更加准确。

4)本发明方法具有灵敏度高、重复性和回收率好的优点。

附图说明

图1为实施例1同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法的流程图；

图2为实施例1中8种羰基化合物的标准工作溶液的色谱图；

图3为实施例1中6种酚类化合物的标准工作溶液的色谱图；

图4为实施例1卷烟主流烟气中8种羰基化合物的色谱图；

图5为实施例1卷烟主流烟气中6种酚类化合物的色谱图。

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(Dr.Ehrenstorfer公司，德国)；

试剂：乙腈(色谱纯，韩国Duksan pure chemicals公司)，

甲醇、环己烷(色谱纯，美国Fisher公司)。

实验用水为Milli-Q纯水系统所制去离子水；

2,4-二硝基苯肼(DNPH)(AR，天津市瑞金特化学品有限公司)(使用前重结晶)；磷酸(AR，美国Sigma-Aldrich公司)。

仪器：高效液相色谱仪(安捷伦公司)；SM450直线型吸烟机(英国Cerulean公司)；带吸附管的直线型吸烟机捕集装置(授权公告号为CN204302064U的中国实用新型专利)；电子分析天平，感量：0.0001g(瑞士Mettler公司)；HY-6双层调速振荡器(国华电器有限公司)；有机相针式滤器，13mm×0.22μm(上海安谱科学仪器有限公司)。

实施例

本实施例同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，如图1所示，包括以下步骤：

1.样品的捕集

称取300mg CX-572吸附剂，填入吸附管中，再将吸附管和剑桥滤片装进带吸附管的直线型吸烟机捕集装置；按照GB/T19609-2004规定的条件抽吸卷烟样品A，每个孔道抽吸2支，采用装有吸附剂和剑桥滤片的捕集装置捕集卷烟主流烟气；

2.样品的提取

抽吸完毕后，将吸附剂和剑桥滤片一起放入20mL棕色萃取小瓶，然后准确加入2mL环己烷、8mL甲醇，水平放置萃取小瓶，往复振荡20min，再静置10min，再用0.22μm有机相滤膜过滤，得提取液；

3.待测液的制备

3.1DNPH衍生化试剂的制备

称取1.0g的2,4-二硝基苯肼(DNPH)固体于50mL棕色容量瓶中，加入25mL磷酸后用乙腈定容，即得；

3.2提取液衍生化处理

移取2mL提取液，加入至5mL容量瓶中，同时加入3mL衍生化试剂进行衍生化，混合均匀后，等待15分钟至反应完全，得衍生化溶液，取适量衍生化溶液用0.22μm有机相滤膜过滤后，转移至2mL色谱瓶中，得待测液，备用；

4.高效液相色谱测定

4.1系列标准工作溶液的配制

1)8种羰基化合物的2,4-二硝基苯腙衍生物标准工作溶液的配制：

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，称量时精确至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；然后分别移取1.0mL的乙醛-DNPH溶液、0.75mL的丙酮-DNPH溶液、0.5mL甲醛-DNPH溶液、0.5mL丙烯醛-DNPH溶液、0.5mL丙醛-DNPH溶液、0.5mL巴豆醛-DNPH溶液、0.5mL 2-丁酮-DNPH溶液、0.5mL丁醛-DNPH溶液至同一个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；然后分别移取0.05mL、0.2mL、0.4mL、0.8mL、2.0mL、4.0mL、7.0mL和10.0mL的二级储备液至8个10mL的容量瓶中，用乙腈定容，配制成8级具有一定浓度梯度的标准工作溶液，有效期为20天，具体浓度如表1所示。

2)6种酚类化合物系列标准工作溶液的配制

分别称量100mg的邻-苯二酚、100mg的对-苯二酚，100mg的苯酚，50mg的邻-甲酚、50mg的间-甲酚，20mg的间-苯二酚于同一个50mL烧杯中(精确至0.0001g)，加入约30mL1％乙酸溶液完全溶解后，转移到100mL的棕色容量瓶中，加1％的乙酸溶液稀释至刻度，作为标准储备液，该标准储备液在4℃冰箱内存放，有效期为3个月，其中1％的乙酸溶液是指乙酸体积分数为1％的乙酸水溶液。

将10mL标准储备液移至100mL容量瓶中用1％的乙酸溶液稀释至刻度作为一级标准溶液。将10mL一级标准溶液移至100mL容量瓶中用1％的乙酸溶液稀释至刻度作为二级储备液。分别准确移取1mL、2mL、5mL二级标准溶液，1mL、2mL一级标准溶液至不同的50mL容量瓶中用1％的乙酸溶液稀释至刻度，此五个标准溶液以及二级储备液，一级标准溶液和标准储备液为系列标准校准溶液，即标准工作溶液，所述标准工作溶液的浓度梯度分为8级。标准工作溶液置于冰箱(4℃)保存，取用时置于常温下，达到常温后方可使用。

表1标准工作溶液的浓度(μg/mL)

4.2标准工作曲线的制作

采用高效液相色谱仪测定甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛、邻-苯二酚、对苯二酚、间-苯二酚、苯酚、邻-甲酚、间-甲酚的系列标准工作溶液，8种羰基化合物的标准工作溶液的色谱图如图2所示(图2为第4#标准工作溶液的色谱图)，图2中峰1-8分别为甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛的色谱峰；6种酚类化合物的标准工作溶液的色谱图如图3所示(图3为第4#标准工作溶液的色谱图)，图3中峰1-6分别为邻-苯二酚、间-苯二酚、对-苯二酚、苯酚、邻-甲酚、间-甲酚的色谱峰。通过高效液相色谱仪测定，得到14种化合物的积分峰面积，分别用14种化合物的积分峰面积作为纵坐标，各化合物的浓度作为横坐标，建立14种化合物的校正曲线，各化合物的标准工作曲线及检测限见表2，对校正数据进行线性回归，R²应不小于0.99。

表2标准曲线和检测限

注：检出限以3倍信噪比(S/N＝3)计算。

上述高效液相色谱检测的条件如下：色谱柱：Acclaim Explosive E2色谱柱，250mm×4.6mm，

填料粒度5μm；柱温：30℃；流动相A：水；流动相B：乙腈；柱流量：1.0mLmin；进样体积：10μL；检测器：紫外串联荧光检测器；紫外检测器波长为365nm，荧光检测器激发波长284nm，发射波长330nm；洗脱梯度：二元溶剂流动相梯度如表3所示。

表3洗脱梯度表

时间/min	流动相A/％	流动相B/％
			0	50	50
20	50	50
			25	40	60
30	40	60
			35	20	80
40	10	90
			41	50	50
45	50	50

4.3待测物的测定

对步骤3.2所得待测液进行高效液相色谱测定，高效液相色谱测定条件同标准曲线的制作，所得8种羰基化合物的色谱图如图4所示，图4中峰1-8分别为甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛的色谱峰；6种酚类化合物的色谱图见图5，图5中峰1-6分别为邻-苯二酚、间-苯二酚、对-苯二酚、苯酚、邻-甲酚、间-甲酚的色谱峰。将测得的各检出目标物的色谱峰面积分别代入表2中对应的标准曲线，即得到样品中的甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛、邻苯二酚、对苯二酚、间-苯二酚、苯酚、邻-甲酚、间-甲酚的含量，结果见表4。

表4主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的检测结果

化合物	含量(μg/支)
		对-苯二酚	26.9
间-苯二酚	0.7
		邻-苯二酚	24.8
苯酚	4.9
		间-甲酚	5.3
邻-甲酚	1.1
		甲醛	84.3
乙醛	678.9
		丙酮	260.9
丙烯醛	74.4
		丙醛	53.7
巴豆醛	21.4
		2-丁酮	60.5
丁醛	36.3

实施例2

选择另一样品B进行检测，检测方法同实施例1，其中，吸附剂选择200mg活性炭，检测结果见表5。

表5样品B主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的检测结果

化合物	含量(μg/支)
		对-苯二酚	51.1
间-苯二酚	2.1
		邻-苯二酚	50.0
苯酚	11.1
		间-甲酚	10.1
邻-甲酚	2.3
		甲醛	77.3
乙醛	558.6
		丙酮	233.9
丙烯醛	69.3
		丙醛	50.5
巴豆醛	14.2
		2-丁酮	55.9
丁醛	30.0

实施例3

选择另一样品C进行检测，检测方法同实施例1，其中，吸附剂选择100mg分子筛，检测结果见表6。

表6样品C主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的检测结果

化合物	含量(μg/支)
		对-苯二酚	44.4
间-苯二酚	1.8
		邻-苯二酚	44.8
苯酚	10.4
		间-甲酚	9.2
邻-甲酚	2.1
		甲醛	42.0
乙醛	457.0
		丙酮	202.5
丙烯醛	48.4
		丙醛	43.5
巴豆醛	15.5
		2-丁酮	50.0
丁醛	27.1

实施例4

选择另一样品D进行检测，检测方法同实施例1，检测结果见表7。

表7样品D主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的检测结果

实验例

对实施例1中的样品进行低、中、高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3次，计算本方法中甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛、邻-苯二酚、对-苯二酚、间-苯二酚、苯酚、邻-甲酚、间-甲酚的回收率及加标后测定值的相对标准偏差，结果见表8。可以看出，在3个加标水平上，利用本发明方法检测主流烟气中甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛、邻-苯二酚、对-苯二酚、间-苯二酚、苯酚、邻-甲酚、间-甲酚的平均回收率在89.6％～98.6％之间，样品测试结果的平均相对偏差小于6.5％，说明本发明方法的回收率较高，重复性较好。

表8方法的回收率与重复性(n＝3)

化合物	低浓度/％	中浓度/％	高浓度/％	平均回收率/％	RSD/％
						对-苯二酚	95.4	98.1	92.2	95.2	3.1
间-苯二酚	96.5	96.0	97.3	96.6	0.7
						邻-苯二酚	88.0	90.2	90.5	89.6	1.5
苯酚	99.9	96.8	98.9	98.5	1.6
						间-甲酚	96.4	96.4	98.0	96.9	1.0
邻-甲酚	95.1	94.2	93.9	94.4	0.7
						甲醛	103.3	98.7	90.7	97.6	6.5
乙醛	100.4	95.1	94.3	96.6	3.4
						丙酮	101.5	93.8	91.4	95.6	5.5
丙烯醛	95.5	95.8	93.7	95.0	1.2
						丙醛	101.6	94.3	98.0	98.0	3.7
巴豆醛	98.1	100.2	97.5	98.6	1.4
						2－丁酮	95.4	99.9	95.7	97.0	2.6
丁醛	102.5	93.4	98.7	98.2	4.7

Claims (6)

1.一种同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）样品捕集：利用滤片和吸附剂对卷烟主流烟气中的羰基化合物和酚类化合物进行捕集，所述吸附剂为分子筛、活性炭或CX-572；

2）样品的提取：将捕集有羰基化合物和酚类化合物的滤片和吸附剂用环己烷和甲醇进行萃取，之后过滤，得提取液；

3）待测液的制备：将步骤2）所得提取液与2,4-二硝基苯肼衍生化试剂混合反应15min，过滤，得待测液；

4）高效液相色谱测定：将步骤3）所得待测液进行高效液相色谱测定；所述高效液相色谱测定的条件为：色谱柱Acclaim Explosive E2；流动相A：水，流动相B：乙腈，进行梯度洗脱；柱流量：1.0mL/min；进样体积：10μL；检测器：紫外串联荧光检测器；

所述羰基化合物为甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛；所述酚类化合物为邻-苯二酚、对-苯二酚、间-苯二酚、苯酚、邻-甲酚、间-甲酚；

步骤4）中梯度洗脱为：0min，流动相A 50%，流动相B 50%；20min，流动相A 50%，流动相B50%；25min，流动相A 40%，流动相B 60%；30min，流动相A 40%，流动相B 60%；35min，流动相A20%，流动相B 80%；40min，流动相A 10%，流动相B 90%；41min，流动相A 50%，流动相B 50%；45min，流动相A 50%，流动相B 50%。

2.根据权利要求1所述的同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，其特征在于，步骤2）中环己烷和甲醇的体积比为1:4。

3.根据权利要求1所述的同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，其特征在于，步骤2）中过滤为采用0.22μm的有机相滤膜过滤。

4.根据权利要求1所述的同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，其特征在于，步骤3）中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1.0g 2,4-二硝基苯肼与25mL磷酸混合，然后用乙腈定容至50mL即得。

5.根据权利要求1所述的同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，其特征在于，步骤4）中紫外串联荧光检测器的紫外检测器波长为365nm。

6.根据权利要求1所述的同时检测卷烟主流烟气中羰基化合物和酚类化合物的方法，其特征在于，步骤4）中紫外串联荧光检测器的荧光检测器激发波长为284nm，发射波长为330nm。

Images