CN109991318A

CN109991318A - 一种电子烟烟液及烟气成分分析方法

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Publication number: CN109991318A
Application number: CN201711473847.1A
Authority: CN
Inventors: 龚淑果; 尹新强; 代远刚; 彭新辉; 黄建国; 孔波; 黄平
Original assignee: China Tobacco Hunan Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Hunan Industrial Co Ltd
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2019-07-09
Anticipated expiration: 2037-12-29
Also published as: CN109991318B

Abstract

本发明涉及一种电子烟烟液及烟气成分分析方法，先将目标检测物的标准溶液通过气相色谱‑质谱联用仪检测，用内标法绘制标准曲线；将烟液样品用萃取液进行萃取获得待测液A，或者将捕集烟气后的滤片用萃取液进行萃取获得待测液B，将相应待测液通过气相色谱‑质谱联用仪检测后，依据标准曲线计算待测液中各目标检测物的含量。本发明通过优化气相色谱‑质谱参数条件，能快速、准确地同时定量检测电子烟烟液及烟气中目标检测物，实现了快速准确地对五种目标检测物的同时测定，该检测方法灵敏度高，重复性好，可以广泛推广使用。

Description

一种电子烟烟液及烟气成分分析方法

技术领域

本发明涉及一种电子烟烟液及烟气成分分析方法，属于电子烟和烟草分析技术领域

背景技术

目前，现有的电子烟在市面上越来越普遍，其口味也呈现出多样化，较常见的有烟草香、水果香，电子烟烟液的大致组成为雾化剂、致香成分、食用香精香料、添加剂等。而电子烟烟液中的主要成分是丙二醇和甘油，若丙二醇和甘油溶剂纯度不达标，会存在一定的溶剂残留，影响电子烟烟液的品质。并且，受环境因素的影响，如光照、温度等，电子烟烟液在存放过程中，丙二醇、甘油和其他成分自身或相互之间存在一些缓慢的化学反应，会产生一些物质。同时，电子烟烟液在雾化过程或抽吸过程中，经电阻丝加热或超声的情况下，会急速的进行化学反应，目前已知产生的有害物质有甲醛、乙醛和丙烯醛。不论是电子烟烟液溶剂残留，还是存放过程中的慢反应，以及抽吸过程中产生的物质，这些物质的产生会对电子烟烟液的品质及抽吸的口感变化带来一定的影响。通过查阅文献发现，电子烟烟液及烟气中成分的检测方法较少，主要是涉及电子烟烟液及烟气的安全性方面。

申请人通过对电子烟烟液和电子烟烟气进行质谱全扫描后，发现了五种物质，分别是丙酮醇、2-羟基乙酸乙酯、乙酸、一缩二丙二醇和1,3-二羟基丙酮，通过进一步的实验验证，丙酮醇、乙酸(以改善口味为目的的人为添加除外)和1,3-二羟基丙酮是反应产物，2-羟基乙酸乙酯和一缩二丙二醇是溶剂残留，在此基础上，申请人开发了利用气相色谱-质谱联用法检测电子烟烟液及烟气中丙酮醇、2-羟基乙酸乙酯、乙酸、一缩二丙二醇和1,3-二羟基丙酮的方法。通过此方法获得的检测数据，无论对于电子烟烟液的品质控制还是电子烟烟液的调配都可起到借鉴作用。

申请人通过查阅相关文献，未见利用气相色谱-质谱联用法对电子烟烟液及烟气中丙酮醇、2-羟基乙酸乙酯、乙酸、一缩二丙二醇和1,3-二羟基丙酮进行检测的研究报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子烟烟液及烟气成分分析方法，以快速、准确检测电子烟烟液及烟气中各目标检测物的含量，该方法灵敏度高，重复性好，可以广泛推广使用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种电子烟烟液及烟气成分分析方法，包括如下步骤：

当对电子烟烟液进行成分分析时，将烟液样品用萃取液进行萃取获得待测液A，将待测液A通过气相色谱-质谱联用仪检测后，依据标准曲线计算待测液中A各目标检测物的含量；

当对电子烟烟气进行成分分析时，将捕集烟气后的滤片用萃取液进行萃取获得待测液B，将待测液B通过气相色谱-质谱联用仪检测后，依据标准曲线计算待测液中B各目标检测物的含量；

其中，内标物为1,4-丁二醇；所述目标检测物包括丙酮醇、2-羟基乙酸乙酯、乙酸、一缩二丙二醇和1,3-二羟基丙酮中的至少一种；

所述标准曲线的获得方法包括如下步骤：将目标检测物的标准溶液通过气相色谱-质谱联用仪检测，用内标法绘制标准曲线；

所述的气相色谱仪采用的分析柱为石英毛细管柱30m×0.25mm id 0.25μm film；

所述分析柱的温度控制程序为：控制初始温度为40～50℃，以5～10℃/min升温至190℃，再以30℃/min升温至220-250℃，保持4-6min。

进一步地，目标检测物和内标物的质谱选择离子参数：

进一步地，目标检测物和内标物的保留时间：

优选地，所述滤片为剑桥滤片。

进一步地，气相色谱设置参数为：载气为氦气，纯度≥99.999％，恒流模式，流速为1.0mL/min；进样口温度为180～220℃，不分流进样，进样量为1μL。

进一步地，质谱设置参数为：传输线温度180～220℃；电离方式：电子轰击源EI；监测方式：全扫描模式定性，选择离子扫描模式定量；电离能量：70eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃；溶剂延迟：5.0min。

进一步地，用滤片捕集烟气过程中抽吸参数为：抽吸曲线为方波曲线，抽吸间隔30s，抽吸时间3s，抽吸容量55mL，抽吸口数为80口，雾化器电压为3.7V。

为了进一步提升对电子烟烟气中各目标检测物分析的准确度，将经滤片捕集后的烟气继续通入萃取液中，以该吸收烟气后的萃取液为待测液C，将待测液C通过气相色谱-质谱联用仪检测后，依据标准曲线计算待测液C中各目标检测物的含量，电子烟烟气中各目标检测物的含量为待测液B和待测液C中相应目标检测物含量之和。

进一步地，萃取过程为：将烟液样品或捕集烟气后的滤片置于萃取液中，振荡25-35min，获得相应待测液。

进一步地，所述萃取液为包含1,4-丁二醇的乙醇溶液。

进一步地，所述标准溶液的配制过程包括如下步骤：

(1)称取丙酮醇、2-羟基乙酸乙酯、乙酸、一缩二丙二醇和1,3-二羟基丙酮各100mg，放入10mL容量瓶中，用乙醇溶解定容，配制成浓度为10mg/mL的标准母液；

(2)分别移取不同体积的母液，用萃取液定容，制成浓度分别为0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0mg/L的标准溶液，置于温度不高于4℃的冰箱中避光保存，备用，有效期3个月。

本发明中，电子烟烟液及烟气中丙酮醇、2-羟基乙酸乙酯、乙酸、一缩二丙二醇和1,3-二羟基丙酮分析方法，包括以下步骤：

1)萃取剂配制：以乙醇为溶剂，配制浓度为4mg/L的1,4-丁二醇溶液；

2)标准溶液配制：准确各称取100mg五种目标检测物，放入同一个10mL容量瓶中，用乙醇溶解定容，配制成浓度为10mg/mL的标准母液，然后分别移取不同体积的母液，用萃取液定容，分别制成浓度为0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0mg/L的标准溶液，于4℃冰箱中避光保存，备用；

3)电子烟抽吸及烟气捕集：抽吸过程参数为：抽吸曲线为方波曲线，抽吸间隔30s，抽吸时间3s，抽吸容量55mL，抽吸口数为80口，雾化器电压为3.7V；捕集方式：采用剑桥滤片捕集，同时连接装有5mL萃取液的吸收瓶；

4)样品处理：准确称取0.2g电子烟烟液，放入50mL具塞三角瓶中，准确加入5mL萃取液，振荡萃取30min，振动转速为150r/min，获得待测液A，取2mL待测液A待气相色谱-质谱仪检测；

将抽吸后的剑桥滤片，放入50mL具塞三角瓶中，准确加入5mL萃取液，振荡萃取30min，振动转速为150r/min，获得待测液B，取2mL待测液B待气相色谱-质谱仪检测；

吸收瓶中的萃取液作为待测液C，直接取2mL待测液C待气相色谱-质谱仪检测；

5)气相色谱-质谱联用仪检测：气相色谱优化的参数条件为：分析柱为HP-INNOWax石英毛细管柱(30m×0.25mm id 0.25μm film，最高耐受温度260℃)(固定相为聚乙二醇)，载气为氦气，纯度≥99.999％，恒流模式，流速为1.0mL/min，进样口温度为200℃，不分流进样，进样量为1μL，柱温采取程序升温方式：初温40℃，然后以5℃/min升温至190℃，再以30℃/min升温至250℃，保持5min；平衡时间为1min；

质谱优化的参数条件为：传输线温度200℃，电离方式：电子轰击源(EI)，监测方式：全扫描模式定性，选择离子扫描模式定量，电离能量：70eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃，溶剂延迟：5.0min；

五种目标检测物及内标物的保留时间和质谱选择离子参数：

先对系列标准溶液分别进行检测，用内标法绘制标准曲线，纵坐标为相关目标检测物的定量离子峰面积与内标物定量离子峰面积的比值，横坐标为相关目标检测物的浓度与内标物浓度的比值，制备五种目标检测物的标准工作曲线；再在相同条件下对各待测液样品进行检测，将得到的待测五种目标化合物的色谱峰面积带入相应的标准曲线回归方程中，即可得到各待测液样品中相应的目标检测物的含量。

本发明通过优化气相色谱-质谱参数条件，能快速、准确地同时定量检测电子烟烟液及烟气中丙酮醇、2-羟基乙酸乙酯、乙酸、一缩二丙二醇和1,3-二羟基丙酮。本发明通过研究，探索出了较为合适的气相色谱柱，合理优化了色谱柱的温度控制程序，能很好地对电子烟烟液及烟气中的各目标检测物进行有效分离，在此基础上选择合适的离子参数，同时对质谱的参数进行优化，实现了快速准确地对五种目标检测物的同时测定，该检测方法灵敏度高，重复性好，可以广泛推广使用。

附图说明

【图1】为标准溶液(含内标物)的色谱图

【图2】为某电子烟烟液样品中目标检测物(含内标物)的色谱图。

【图3】为某电子烟烟液样品抽吸实验中剑桥滤片捕集的目标检测物(含内标物)的色谱图。

【图4】为某电子烟烟液样品抽吸实验中吸收瓶中萃取液中各目标检测物(含内标物)的色谱图。

图中：1为丙酮醇，2为2-羟基乙酸乙酯，3为乙酸，4为一缩二丙二醇，5为1,4-丁二醇(内标)，6为1,3-二羟基丙酮。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不会限制本发明的保护范围。

实施例1

1、仪器、试剂与材料

主要仪器：安捷伦7890A-5975C气质色谱仪(Agilent公司)，配备自动进样器和EI源；COS-11B恒温震荡仪(上海比朗仪器有限公司)；电子天平(感量0.0001g)(上海越平科学仪器制造有限公司)；Milli-Q 50超纯水装置(美国Millipore公司)；SM450直线型吸烟机(CERULEAN公司)。

试剂：甘油、丙二醇为分析纯，纯度≥99％，购自天津市大茂化学试剂厂；1,4-丁二醇，分析纯，纯度≥99％，购自天津市光复精细化工研究所；丙酮醇，纯度≥95％，购自AlfaAesar；1,3-二羟基丙酮，纯度≥99％，2-羟基乙酸乙酯，纯度≥99.1％，一缩二丙二醇，纯度≥99.5％，均购自CHEM SERVICE.inc；乙酸，分析纯，纯度≥99.5％，购自天津市风船化学试剂科技有限公司；乙醇为色谱纯。所用水为超纯水。

材料：一次性电子烟雾化器，电阻为3.15Ω；44mm剑桥滤片。

2、溶液的配制

萃取液：1,4-丁二醇浓度为4mg/L的乙醇溶液。

标准溶液配制：准确各称取100mg五种目标检测物质，放入10mL容量瓶中，用乙醇溶解定容，配制成浓度为10mg/mL的标准母液，然后分别移取不同体积的母液，用萃取溶液制成浓度为0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0mg/L的标准溶液，于4℃冰箱中避光保存，有效期3个月。

3、电子烟抽吸及烟气捕集方法

抽吸方法：参考CORESTA RECOMMENDED METHOD N⁰ 81电子烟抽吸方法，抽吸曲线为方波曲线，抽吸间隔30s，抽吸时间3s，抽吸容量55mL，抽吸口数为80口。雾化器电压为3.7V。

捕集方式：采用剑桥滤片捕集，同时连接装有5mL萃取液的吸收瓶。

4、样品处理

A、准确称取0.2g电子烟烟液，放入50mL具塞三角瓶中，准确加入5mL萃取液，振荡萃取30min，振动转速为150r/min，取2mL溶液待气相色谱-质谱仪检测。

B、抽吸后的剑桥滤片，放入50mL具塞三角瓶中，准确加入5mL萃取液，振荡萃取30min，振动转速为150r/min，取2mL溶液待气相色谱-质谱仪检测。直接取2mL吸收瓶中的萃取液待气相色谱-质谱仪检测。

5、检测

气相色谱参数为：

分析柱为HP-INNOWax石英毛细管柱(30m×0.25mm id 0.25μm film，最高耐受温度260℃)(固定相为聚乙二醇)，载气为氦气，纯度≥99.999％，恒流模式，流速为1.0mL/min，进样口温度为200℃，不分流进样，进样量为1μL，柱温采取程序升温方式：初温40℃，然后以5℃/min升温至190℃，再以30℃/min升温至250℃，保持5min。平衡时间为1min。

质谱参数为：

传输线温度200℃，电离方式：电子轰击源(EI)，监测方式：全扫描模式定性，选择离子扫描模式定量，保留时间和质谱选择离子参数见表1，电离能量：70eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃，溶剂延迟：5.0min。

表1五种目标化合物及内标的保留时间和质谱选择离子参数

分析检测步骤：

利用气相色谱-质谱联用仪对系列标准溶液进行检测，用内标法绘制标准曲线，纵坐标为相应目标检测物的定量离子峰面积与内标物定量离子峰面积的比值，横坐标为相应目标检测物的浓度与内标物浓度的比值，作五种目标化合物的标准工作曲线，分析获得相应回归方程，结果如表2所示。

表2.五种目标化合物的回归方程和相关系数

化合物	回归方程	相关系数r
			丙酮醇	y＝0.498x+0.0044	1.0000
2-羟基乙酸乙酯	y＝0.4915x+0.0094	1.0000
			乙酸	y＝1.0361x+0.0436	0.9997
一缩二丙二醇	y＝1.1745x-0.0104	0.9999
			1,3-二羟基丙酮	y＝1.0238x+0.0296	0.9999

样品的检测：在相同条件下对样品进行检测，将得到的相应目标检测物的色谱峰面积带入相应的标准曲线回归方程中，即可得到样品中相应目标检测物的含量。

图1为标准溶液(含内标物)的色谱图，从图中可看出，5种目标检测物和内标物有很好的分离效果。

6、本发明测定方法的精密度(n＝5)、回收率和检测限如表3所示。

表3.方法的精密度、回收率和检测限结果

化合物	变异系数RSD(％)	回收率/％	检出限/(mg/kg)	定量限/(mg/kg)
					丙酮醇	0.2	109.7	0.13	0.42
2-羟基乙酸乙酯	0.3	109.4	0.21	0.70
					乙酸	2.8	90.4	1.43	4.77
一缩二丙二醇	0.5	104.6	0.12	0.40
					1,3-二羟基丙酮	0.6	98.35	0.52	1.72

7、含量计算

电子烟烟液及烟气中五种目标检测物的测定结果，按照下列公式计算：

A、电子烟烟液中五种目标检测物的含量计算公式：q＝c×V/m

式中：

q为电子烟烟液中相应目标检测物的含量，单位为mg/kg；

c为电子烟烟液中相应目标检测物的浓度，单位为mg/L；

V为萃取液体积(mL)；

m为称取的电子烟烟液样品重量，单位为g。

B、电子烟烟气中相应目标检测物的含量计算公式：q’＝c’×V’/n

式中：

q’为电子烟烟气中相应目标检测物的含量，单位为μg/puff；

c’为电子烟烟气中相应目标检测物的浓度，单位为mg/L；

V’为萃取液体积(mL)；

n为抽吸口数，单位为口(puff)。

试验样品中五种目标检测物含量的测定采用本发明方法，测定结果如表4和表5所示：

表4.电子烟烟液样品中五种目标化合物的检测结果

表5.样品的电子烟烟气中五种目标化合物的检测结果

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims

1.一种电子烟烟液及烟气成分分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，目标检测物和内标物的质谱选择离子参数：

3.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，目标检测物和内标物的保留时间：

4.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，气相色谱设置参数为：载气为氦气，纯度≥99.999％，恒流模式，流速为1.0mL/min；进样口温度为180～220℃，不分流进样，进样量为1μL。

5.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，质谱设置参数为：传输线温度180～220℃；电离方式：电子轰击源EI；监测方式：全扫描模式定性，选择离子扫描模式定量；电离能量：70eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃；溶剂延迟：5.0min。

6.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，用滤片捕集烟气过程中抽吸参数为：抽吸曲线为方波曲线，抽吸间隔30s，抽吸时间3s，抽吸容量55mL，抽吸口数为80口，雾化器电压为3.7V。

7.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，将经滤片捕集后的烟气继续通入萃取液中，以该吸收烟气后的萃取液为待测液C，将待测液C通过气相色谱-质谱联用仪检测后，依据标准曲线计算待测液C中各目标检测物的含量，电子烟烟气中各目标检测物的含量为待测液B和待测液C中相应目标检测物含量之和。

8.根据权利要求1-7任一项所述的分析方法，其特征在于，萃取过程为：将烟液样品或捕集烟气后的滤片置于萃取液中，振荡25-35min，获得相应待测液。

9.根据权利要求1-7任一项所述的分析方法，其特征在于，所述萃取液为包含1,4-丁二醇的乙醇溶液。

10.根据权利要求1-7任一项所述的分析方法，其特征在于，所述标准溶液的配制过程包括如下步骤：

(2)分别移取不同体积的母液，用萃取液定容，制成浓度分别为0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0mg/L的标准溶液，置于温度不高于4℃的冰箱中避光保存，备用。