CN110320292A - 一种电子烟全烟气中挥发性成分的测定方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于烟草成分分析测定技术领域，具体涉及一种针对电子烟全烟气中挥发性成分测定方法专利申请事宜。该方法包括：卷烟抽吸、萃取、挥发性成分测定等步骤。抽吸过程中的电子烟全烟气中的挥发性成分采用串联冷阱装置进行捕集。总体而言，本申请所提供的电子烟全烟气中挥发性成分的测定方法，能够较好克服现有技术在测定电子烟气成分损失较大的缺陷，更加准确、更加直观反应出电子烟全烟气挥发性成分特性，而基于这些测定、分析结果，进一步可为烟气成分与感官感受之间的关联分析并且为电子烟液的改良奠定一定技术基础。

Description

一种电子烟全烟气中挥发性成分的测定方法

技术领域

本申请属于烟草成分分析测定技术领域，具体涉及一种针对电子烟全烟气中挥发性成分测定方法专利申请事宜。

背景技术

一般而言，新型烟草制品主要包括电子烟、加热不燃烧卷烟等，其中电子烟具有危害性较小、安全性较高、可适当消除二手烟危害、吸食较为便捷等特点，近年来得到了较为快速的发展。

新型烟草制品中的电子烟与现有传统卷烟相比，可较为形象地模拟吸烟过程，较好地满足吸烟者生理、心理、行为需求，因此被认为是传统卷烟良好的替代品，是一种相对健康的香烟替代品。而作为电子烟技术的核心之一，即在于其电子烟烟液(烟油)的制备方法及特定成分方面，其是决定吸食口感、吸食危害性的关键性因素。

现有技术中，针对传统烟气成分检测已有较多研究，但针对电子烟烟气成分检测、分析研究相对较少，而这些成分的检测及分析，可为电子烟品质的进一步改善奠定一定技术基础。

发明内容

本申请目的在于提供一种针对电子烟全烟气中挥发性成分测定的方法，从而为电子烟品质的进一步改善奠定一定方法学基础。

本申请所采取的技术方案详述如下。

一种电子烟全烟气中挥发性成分的测定方法，包括如下步骤：

（1）卷烟抽吸

针对待测对象电子烟（电子烟烟液产品），利用吸烟机抽吸150-500口，抽吸过程中的电子烟全烟气中的挥发性成分采用串联冷阱装置进行捕集；

所述串联冷阱装置：包括冷阱及设于冷阱内的2-6个串联吸收瓶，每个串联吸收瓶开口处均设有进气管和排气管，尾端串联吸收瓶内的排气管的另一端敞口设置；每个串联吸收瓶内均设有吸收液；

所述串联冷阱装置于冷阱装置中，环境温度为-100 ℃~-10 ℃(零下100℃至零下10℃)；

所述吸收液为有机溶剂，具体为：甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷、石油醚中一种；吸收液为串联吸收瓶体积的1/3~2/3；

优选设计中，吸收液上层覆盖有吸附材料，具体例如为活性炭颗粒、硅胶颗粒、大孔树脂等具有吸附能力的材料，从而可以初步吸收烟气成分，以及有效确保吸收液的充分吸收；

（2）萃取

将步骤（1）中串联冷阱装置内各个串联吸收瓶内的吸收液合并，得到合并液，进行萃取操作（优选采用超声振荡辅助萃取，萃取时间为10~70min，萃取温度为10~25℃），得到萃取液；

（3）挥发性成分的测定

将步骤（2）中的合并液浓缩（具体例如采用水浴浓缩方式浓缩至1mL，水浴浓缩的温度为55℃~65℃）后，进行气相色谱质谱分析；具体分析条件参考如下：

气相色谱分析：

色谱柱：采用HP-5MS（60 m × 0.25 mm× 0.25 µm）；

升温程序：初温40 ℃，保持2 min；以2 ℃/min 的速率升温至160 ℃，保持10 min；再以20 ℃/min 的速率升温至280 ℃；

载气：He，流速1.0 mL/min；

进样口温度：280 ℃；进样量：1 µL；分流比：5:1；

质谱分析：

电子轰击(EI)离子源；电子能量70 eV；

传输线温度：280℃；离子源温度：230 ℃；四极杆温度：150℃；电子倍增器电压：1635V；

扫描方式：全扫描；

所述挥发性成分，具体例如为烟碱、L-薄荷醇、香兰素、乙基麦芽酚、δ-葵内酯、δ-十二内酯中一种或任意几种。

现有技术中，针对烟草中相关物质成分进行收集分析时，较为常用的是利用剑桥滤片捕集烟气中的粒相物，利用吸收瓶捕集烟气溶胶中的气相物，再进一步进行萃取和测定分析。但这种方式由于通常分别捕集，因此使得相关检测分析结果与实际情形、实际含量存在一定差别。另一方面，现有相关检测方法主要是针对常规烟草中的成分进行分析，而由于电子烟烟气成分与常规烟差别较大，因此现有分析方法也无法直接应用与电子烟烟气成分检测分析中。

基于上述原因，针对电子烟烟气特性，发明人对烟气成分采用三种吸附方式：固体颗粒吸附、冷阱捕集、溶剂捕集，以更加全面和完整的获得烟气中物质，从而更加准确和真实的反应电子烟烟气成分特点。

相较于现有其他电子烟烟气成分检测分析方法，本申请主要技术效果体现在如下几个方面：

（1）本申请针对电子烟液、烟气特点，对于相关烟气成分捕集方式、成分萃取方式做了一些优化，使得分析结果能够更加准确和直接的反映出电子烟全烟气中挥发性成分特点；

（2）本发明利用固体颗粒吸附、溶剂捕集、冷阱捕集三种捕集方式，捕集效果更佳，更能准确的反应出电子烟气中挥发性成分特点。

总体而言，本申请所提供的电子烟全烟气中挥发性成分的测定方法，能够较好克服现有技术在测定电子烟气成分损失较大的缺陷，更加准确、更加直观反应出电子烟全烟气挥发性成分特性，而基于这些测定、分析结果，进一步可为烟气成分与感官感受之间的关联分析并且为电子烟液的改良奠定一定技术基础。

附图说明

图1为主流全烟气捕集过程设备示意图，其中1-吸烟机，2-管道，3-串联冷阱装置，4-固定夹，5-串联吸收瓶，6-冷阱，7-吸附剂表层所布设的吸附材料；

图2为采用本专利方法测定电子烟全烟气挥发性成分总离子流图；

图3为采用专利CN201610331883.3(一种电子烟气溶胶中香味成分的测定方法)所测定电子烟全烟气挥发性成分总离子流图。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请做进一步的解释说明，以使本领域技术人员能够更加清晰的了解本申请的技术方案，在介绍具体实施例前，就下述实施例中涉及部分实验材料、实验背景等情况简要说明如下。

实验材料：

不同口味电子烟电子烟（水果味、烟草本香味），深圳德森生物科技公司产品；

二氯甲烷（色谱纯），天津市富宇精细化工有限公司产品；

实验设备：

大孔树脂吸附颗粒，北京泰瑞莱克仪器设备有限公司；

RM20H转盘型吸烟机，德国Borgwalt KC公司；

Agilent 7890B /5977A气相色谱/质谱联用仪，美国Agilent公司；

KQ5200DE型数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司。

实施例1

针对具体电子烟产品，利用本申请所提供电子烟全烟气中挥发性成分的测定方法进行了测定分析，具体过程简介如下。

（一）电子烟全烟气的捕集

如图1所示，利用吸烟机1抽吸电子烟，抽吸过程中的电子烟全烟气通过管道2进入串联冷阱装置3中，其中的挥发性成分在串联冷阱装置3中被捕集。

所述串联冷阱装置3：包括冷阱6及设置于冷阱内的6个串联吸收瓶5（固定夹4将吸收瓶5固定于冷阱中），每个串联吸收瓶开口处均设有进气管和排气管，尾端串联吸收瓶内的排气管的另一端敞口设置；每个串联吸收瓶内均设有吸收液；

所述串联冷阱装置中冷阱装置的环境温度为-50℃；

所述吸收液为二氯甲烷；吸收液为串联吸收瓶体积的1/3。

为确保挥发性成分的充分捕集，本实施例中，吸收液表面浮设有固体吸附颗粒7（本实施例具体采用大孔树脂），以对挥发性成分的初步吸附，同时确保吸收液的充分吸收。

（二）萃取

将步骤（1）中串联冷阱装置内各个串联吸收瓶内的吸收颗粒转移至三角瓶中，加入二氯甲烷，超声振荡萃取（萃取时间为40min，萃取温度为25℃，振荡频率为180r/min），得到萃取液。

（三）挥发性成分的测定

将步骤（2）中的萃取液与吸收液溶剂合并浓缩（采用水浴浓缩方式浓缩至1mL，水浴浓缩的温度为60℃）后，过0.45μm有机膜于色谱瓶中，进行气相色谱质谱分析；具体分析条件参考如下：

气相色谱分析：

色谱柱：采用HP-5MS（60 m × 0.25 mm× 0.25 µm）；

升温程序：初温40 ℃，保持2 min；以2 ℃/min 的速率升温至160 ℃，保持10 min；再以20 ℃/min 的速率升温至280 ℃；

载气：He，流速1.0 mL/min；

进样口温度：280 ℃；进样量：1 µL；分流比：5:1；

质谱分析：

电子轰击(EI)离子源；电子能量70 eV；

传输线温度：280℃；离子源温度：230 ℃；四极杆温度：150℃；电子倍增器电压：1635V；

扫描方式：全扫描。

上述测定过程中，发明人对部分测定参数进行了优化，具体过程及结果简要介绍如下。

（1）超声时间

对待测样品（水果味电子烟），设定抽吸口数均为200口，为考察振荡萃取操作中超声处理对于最终测定结果影响，针对超声处理（超声功率40%）时间的影响情况做了分析。简要介绍如下。

对不同超声时间处理处理后萃取液，分别进行检测分析，以挥发性成分检测数量、挥发性成分总峰面积作为评价指标，具体结果如下表所示：

表1 不同超声时间对电子烟全烟气挥发性成分的影响

。

从表中数据可以看出，超声时间的延长可能会导致一些香味成分的逸出，而超声时间30~40min时，可较为全面的分析获得足够成分。

（2）抽吸口数

进一步地，为考察样品量对于最终分析结果影响，参考前述操作，对吸烟机不同抽吸口数情况下（40%超声功率，超声萃取30min）全烟气成分进行检测分析，以挥发性成分检测数量作为评价标准，具体结果如下表所示。

表2 不同抽吸口数对电子烟全烟气挥发性成分的影响

。

从表中可以看出，电子烟抽吸口数不少于250口时，样品量较为充足，可以较好满足成分检测分析使用。

（3）标准工作溶液的配置

对水果味电子烟中六种代表性成分（烟碱、L-薄荷醇、香兰素、乙基麦芽酚、δ-葵内酯、δ-十二内酯）进行测定，并建立标准工作溶液。

称取0.05g烟碱，0.01 g L-薄荷醇、0.01 g香兰素、0.01 g乙基麦芽酚、0.01 g δ-葵内酯、0.01 g δ-十二内酯，用内标溶液（乙酸苯乙酯-二氯甲烷0.01mg/ml）定容至100mL，得到标准工作溶液1^#，移取1^#标准工作溶液5mL、2.5mL、1.2mL、0.6mL、0.3mL、0.15mL，分别用内标溶液定容至10mL，即得到不同浓度梯度的标准工作溶液，标号为2^#、3^#、4^#、5^#、6^#、7^#，分别以标准物质（烟碱、L-薄荷醇、香兰素、乙基麦芽酚、δ-葵内酯、δ-十二内酯）与乙酸苯乙酯峰面积比为横坐标，加入的标准物质与乙酸苯乙酯的质量浓度比为纵坐标进行线性拟合，求出回归方程及相关系数，结果见表3所示。

表3 回归方程及相关系数

。

对同一样品进行6次平行测定，计算测定结果的相对标准偏差（RSD），得到该方法的精密度，测定结果如表4所示。

表4 方法的精密度

。

由表4可知，各成分相对标准偏差（RSD）均小于5％，故该方法重复性良好。取最低浓度的标准溶液7^#重复进样10次，以3倍标准偏差作为检出限，10倍标准偏差作为定量限，结果如表5所示。

表5 检出限及定量限

。

由表5可知，各成分检出限、定量限均较低，可以满足实验的要求

选用标样加入测定方法的回收率，称取已知浓度的标准物质，分别加入低、中、高三个不同浓度水平的电子烟萃取剂中，浓缩至1mL，按照上述的方法测定3个不同加标水平的回收率，结果如表6所示。

表6 加标回收率及相对标准偏差RSD（n=5）

。

由表6可知，各成分的回收率在92.8％-102.31%，满足实验测定的要求

（4）与现有技术对照

以现有技术作为对照（专利CN2016103318833，一种电子烟气溶胶中香味成分的测定方法），分别利用现有技术及上述优化后测定方法（抽吸口数250口，超声30min），对水果味电子烟中（总离子流结果分别如图2、图3所示）六种代表性成分（烟碱、L-薄荷醇、香兰素、乙基麦芽酚、δ-葵内酯、δ-十二内酯）进行测定，结果汇总如下：

。

从这一结果对比可以看出，本发明申请测定电子烟中香味成分的方法相对其他方法具有一定的优势，能够更加完全的捕及到电子烟烟气中的香味成分，香味成分损失较小，测定结果更加精准。

Claims (5)

1.一种电子烟全烟气中挥发性成分的测定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）卷烟抽吸

针对待测对象电子烟，利用吸烟机抽吸150-500口，抽吸过程中的电子烟全烟气中的挥发性成分采用串联冷阱装置进行捕集；

所述串联冷阱装置：包括冷阱及置于冷阱内的2-6个串联吸收瓶，每个串联吸收瓶开口处均设有进气管和排气管，尾端串联吸收瓶内的排气管的另一端敞口设置；每个串联吸收瓶内均设有吸收液；

所述串联冷阱装置中冷阱装置的环境温度为-100℃ ~ -10℃；

（2）萃取

将步骤（1）中串联冷阱装置内各个串联吸收瓶内的吸收液合并，得到合并液，进行萃取操作，得到萃取液；

（3）挥发性成分的测定

将步骤（2）中的合并液浓缩后，进行气相色谱质谱分析；

所述挥发性成分，具体为烟碱、L-薄荷醇、香兰素、乙基麦芽酚、δ-葵内酯、δ-十二内酯中一种或任意几种。

2.如权利要求1所述电子烟全烟气中挥发性成分的测定方法，其特征在于，步骤（1）中，所述吸收液为有机溶剂，具体为：甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷、石油醚中一种。

3.如权利要求2所述电子烟全烟气中挥发性成分的测定方法，其特征在于，吸收液上层覆盖有吸附材料，具体为活性炭颗粒、硅胶颗粒或大孔树脂。

4.如权利要求1所述电子烟全烟气中挥发性成分的测定方法，其特征在于，步骤（1）中，吸烟机抽吸250口，步骤（2）中，萃取时，采用超声振荡辅助萃取，超声功率40%，超声30~40min，萃取时间为10~70min，萃取温度为10~25℃。

5.如权利要求1所述电子烟全烟气中挥发性成分的测定方法，其特征在于，步骤（3）中，具体分析条件如下：

气相色谱分析：

色谱柱：采用HP-5MS；

升温程序：初温40 ℃，保持2 min；以2 ℃/min 的速率升温至160 ℃，保持10 min；再以20 ℃/min 的速率升温至280 ℃；

载气：He，流速1.0 mL/min；

进样口温度：280 ℃；进样量：1 µL；分流比：5:1；

质谱分析：

电子轰击(EI)离子源；电子能量70 eV；

传输线温度：280℃；离子源温度：230 ℃；四极杆温度：150℃；电子倍增器电压：1635V；

扫描方式：全扫描。