CN113109472A - 一种新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法 - Google Patents

一种新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法 Download PDF

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Abstract

一种新型烟草制品呼出烟气主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法。该方法采用剑桥滤片捕集呼出烟气总粒相物，采用二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥后，萃取溶液进行硅烷化衍生反应后，采用GC‑MS仪器测定呼出烟气中主要化学成分原型(烟碱、三醋酸丙三醇酯、乙酸丙三醇酯、新植二烯)，以及丙三醇、丙二醇、酚类有害成分的硅烷化产物(苯酚、2‑甲酚、3‑甲酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚)。本发明的有益效果如下：(1)首次建立了新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，提高了分析效率；(2)采用硅烷化衍生的方法分析呼出烟气中主要酚类有害成分，提高了定性准确性和灵敏度。

Description

一种新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分 的同时测定方法
技术领域
本发明属于新型烟草制品呼出烟气主要化学成分分析技术领域，具体涉及一种直接萃取与硅烷化衍生相结合-GC-MS法检测呼出烟气中主要化学成分(烟碱、丙三醇、丙二醇、三醋酸丙三醇酯、乙酸丙三醇酯、新植二烯)及酚类有害成分(苯酚、2-甲酚、3-甲酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚)。
背景技术
近年来，新型烟草制品(如电子烟和加热不燃烧卷烟等)发展非常迅速。与传统卷烟相比，新型烟草制品不会产生侧流烟气，对周围环境的污染显著降低。然而，在电子烟和加热不燃烧卷烟的使用过程中，消费者呼出的烟气气溶胶依然会对环境空气质量产生一定的影响。因此，研究消费者呼出烟气中化学成分组成对于新型烟草制品健康风险评估至关重要。
电子烟和加热不燃烧卷烟呼出烟气中主要化学成分除了烟碱、水分等外，由于生产工艺的原因其呼出烟气中丙三醇和丙二醇含量也很高。与传统卷烟呼出烟气相比，电子烟和加热不燃烧卷烟呼出烟气中各类有害成分释放量会大幅降低，其中包括酚类有害成分(包括苯酚、2-甲酚、3-甲酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚)。酚类有害成分一般采用液相色谱-荧光光谱法(HPLC-FLD)检测，例如主流烟气中的酚类有害成分。然而，由于新型烟草制品呼出烟气中酚类有害成分含量远低于主流烟气，若采用HPLC-FLD检测，难以实现准确定量，也容易产生假阳性现象。硅烷化衍生的方法能改善色谱峰峰型，提高分析物的定性准确性及定量灵敏度。由于丙三醇、丙二醇及酚类化合物均含有羟基，可实现硅烷化衍生。目前，采用硅烷化衍生-GC-MS法测定呼出烟气中酚类有害成分，以及采用一个方法同时实现新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定均无相关文献报道。
发明内容
本发明的目的正是针对现有技术中新型烟草制品呼出烟气中酚类化合物含量较低，现有技术灵敏度不够；以及现有技术需要不同方法分别测定呼出烟气中主要化学成分和酚类有害成分，分析效率较低的问题而提出的一种新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，通过特别设计的呼出烟气粒相物捕集装置捕集新型烟草制品呼出烟气的总粒相物，并采用二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥后，萃取溶液进行硅烷化衍生反应后，采用GC-MS仪器同时测定呼出烟气中主要化学成分原型包括烟碱、三醋酸丙三醇酯、乙酸丙三醇酯、新植二烯，和丙三醇、丙二醇的硅烷化产物、以及酚类有害成分硅烷化产物包括苯酚、2-甲酚、3-甲酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚的含量。
具体方法如下：
a、招募志愿者抽吸新型烟草制品，采用特别设计的呼出烟气粒相物捕集装置收集呼出烟气总粒相物，共收集5～50口呼出烟气，采用吸烟行为记录仪记录呼出烟气总体积，抽吸结束后，取下捕集器，将剑桥滤片取出置于样品瓶中，加入3～10mL二氯甲烷萃取液，加入0.1～1.0g无水硫酸钠，加入50～100μL内标溶液，超声萃取15～60min，放置3～16h，过有机相滤膜，取萃取液0.5～1.0mL，加入双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA)衍生试剂50～350μL于室温或60℃下衍生化反应10～60min，然后进GC-MS仪器检测；
b、样品分析：
GC-MS分析条件：
进样口温度：280℃；进样量：1.0μL；分流比10:1；载气：氦气，恒流流速1.0mL/min；色谱柱：DB-5MS色谱柱(60m×0.25mm i.d.×0.25μm d.f.)；程序升温：60℃保持2min，然后以3℃/min的速率升至150℃，再以5℃/min的速率升至200℃，最后以30℃/min的速率升至280℃，保持20min；
电离方式：EI；传输线温度：280℃；离子源温度：300℃；
扫描方式：选择离子模式(SIM)，对每个离子的监测时间为50ms。
本发明步骤a中所述的内标溶液为反式-2-己烯酸(浓度为10～30μg/mL)及正十七烷(浓度为10～30μg/mL)。其中烟碱、三乙酸丙三醇酯、乙酸丙三醇酯、新植二烯测定原型，以十七烷为内标；丙三醇、丙二醇、苯酚、2-甲酚、3-甲酚、对苯二酚、间苯二酚和邻苯二酚测定硅烷化产物，以硅烷化后的反式-2-己烯酸为内标。
在本发明中，所述特别设计的呼出烟气粒相物捕集装置依次由吹嘴、吸烟行为记录仪、捕集器、三通阀、气体采样泵五部分构成，各部分之间采用橡胶软管连接。所述吸嘴为弧形面罩式结构。
为使吸烟行为记录仪能实现感应并记录数据，与吸烟行为记录仪插接口相连的橡胶软管外径需为5～8cm。
所述捕集器包括44mm、92mm等不同规格，其内放置相应规格的剑桥滤片。
在捕集器与三通阀之间通过一转接头相连，转接头大头朝向捕集器，小头朝向三通阀。
利用本发明的方法对呼出烟气中主要化学成分、酚类有害成分及内标标准物品进行测定，其有关数据如化合物的保留时间、离子对如表1所示：
表1化合物的质谱分析参数
化合物 RT(min) 定量离子(m/z)
烟碱 32.15 84
三乙酸丙三醇酯 31.56 103
乙酸丙三醇酯 25.76 103
新植二烯 46.62 68
十七烷 36.2 57
丙三醇-硅烷化产物 29.21 205
丙二醇-硅烷化产物 18.68 147
苯酚-硅烷化产物 20.90 166
2-甲酚-硅烷化产物 24.20 180
3-甲酚-硅烷化产物 24.88 180
对苯二酚-硅烷化产物 33.01 254
间苯二酚-硅烷化产物 33.68 254
邻苯二酚-硅烷化产物 30.78 254
反式-2-己烯酸-硅烷化产物 27.5 171
选取一种加热不燃烧卷烟产品，志愿者一天内进行5次平行及分5天进行抽吸，捕集呼出烟气总粒相物并测定主要化学成分及酚类有害成分，测定结果的相对标准偏差(RSD)表示该方法的日内精密度和日间精密度，同时进行回收率实验，结果如表2所示。可见，本方法的精密度和回收率较好。取最低浓度标准工作溶液，10次平行测定，计算标准偏差，以3倍标准偏差为检测限，10倍标准偏差为定量限，结果如表2所示。
表2方法的精密度、回收率、检测限和定量限
Figure BDA0003016949850000041
本发明的有益效果如下：
(1)首次建立了新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，提高了分析效率；(2)采用硅烷化衍生的方法分析酚类有害成分，提高了定性的准确性和定量方法的灵敏度。
附图说明
附图为此发明中加热不燃烧卷烟呼出烟气在GC-MS仪器上的色谱图。
图1:烟碱；
图2:乙酸丙三醇酯、三乙酸丙三醇酯；
图3:新植二烯；
图4：丙二醇；
图5：丙三醇；
图6：苯酚；
图7:对甲苯酚、间甲苯酚；
图8：邻苯二酚；
图9：对苯二酚、间苯二酚。
图10为呼出烟气粒相物捕集装置结构示意图，
图10中：1为吹嘴，2为吸烟行为记录仪，3为捕集器，3-1为转接头，4为三通阀，5为气体采样泵，
图11为图10中转接头部件的剖视图。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步说明：
实施例1
招募志愿者抽吸加热不燃烧卷烟和电子烟产品各一种，采用结构如图10所示的呼出烟气粒相物捕集装置分别收集加热不燃烧卷烟和电子烟呼出烟气总粒相物，各收集9口呼出烟气。采用吸烟行为记录仪记录呼出烟气总体积。抽吸结束后，取下捕集器，将剑桥滤片取出置于样品瓶中，加入3.5mL二氯甲烷萃取液，加入1.0g无水硫酸钠，加入50μL十七烷和反式-2-己烯酸混合内标溶液，超声萃取30min，干燥放置过夜，过有机相滤膜，取萃取液1.0mL，加入双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA)衍生试剂150μL于60℃下衍生化反应45min，然后进GC-MS仪器检测。GC-MS分析条件同本发明内容b。
烟碱、三乙酸丙三醇酯、乙酸丙三醇酯、新植二烯测定原型，以十七烷为内标；丙三醇、丙二醇、苯酚、2-甲酚、3-甲酚、对苯二酚、间苯二酚和邻苯二酚测定硅烷化产物，以硅烷化的反式-2-己烯酸为内标。
实施例2
采用吸烟行为记录仪记录呼出烟气总体积，计算志愿者抽吸加热不燃烧卷烟和电子烟后呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的含量，结果如表3所示。
表3不同类型新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的含量(mg/m3)
化合物 加热不燃烧卷烟(mg/m<sup>3</sup>) 电子烟(mg/m<sup>3</sup>)
烟碱 0.54 0.65
三乙酸丙三醇酯 0.077 0
乙酸丙三醇酯 0.0043 0
新植二烯 0.0088 0
丙三醇 0.15 0.25
丙二醇 0.19 0.37
苯酚 0.024 0
2-甲酚 0.0023 0
3-甲酚 0.0017 0
对苯二酚 0.0017 0
间苯二酚 0.062 0
邻苯二酚 0.0023 0
。

Claims (9)

1.一种新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，其特征在于：通过呼出烟气粒相物捕集装置捕集新型烟草制品呼出烟气的总粒相物，并采用二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥后，萃取溶液进行硅烷化衍生反应后，采用GC-MS仪器同时测定呼出烟气中主要化学成分原型包括烟碱、三醋酸丙三醇酯、乙酸丙三醇酯、新植二烯，和丙三醇、丙二醇的硅烷化产物，以及酚类有害成分的硅烷化产物包括苯酚、2-甲酚、3-甲酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚的含量。
2.根据权利要求1所述的新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，其特征在于：具体方法如下：
a、招募志愿者抽吸新型烟草制品，采用呼出烟气粒相物捕集装置收集呼出烟气总粒相物，共收集5～50口呼出烟气，采用吸烟行为记录仪记录呼出烟气总体积，抽吸结束后，取下捕集器，将剑桥滤片取出置于样品瓶中，加入3～10mL二氯甲烷萃取液，加入0.1～1.0g无水硫酸钠，加入50～100μL内标溶液，超声萃取15～60min，放置3～16h，过有机相滤膜，取萃取液0.5～1.0mL，加入双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA)衍生试剂50～350μL于室温或60℃下衍生化反应10～60min，然后进GC-MS仪器检测；
b、样品分析：
GC-MS分析条件：
进样口温度：280℃；进样量：1.0μL；分流比10:1；载气：氦气，恒流流速1.0mL/min；色谱柱：DB-5MS色谱柱，规格60m×0.25mm i.d.×0.25μm d.f；程序升温：60℃保持2min，然后以3℃/min的速率升至150℃，再以5℃/min的速率升至200℃，最后以30℃/min的速率升至280℃，保持20min；
电离方式：EI；传输线温度：280℃；离子源温度：300℃；
扫描方式：选择离子模式(SIM)，对每个离子的监测时间为50ms。
3.根据权利要求1所述的新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，其特征在于：步骤a中所述的内标溶液为反式-2-己烯酸及正十七烷，其中烟碱、三乙酸丙三醇酯、乙酸丙三醇酯、新植二烯测定原型，以十七烷为内标；丙三醇、丙二醇、苯酚、2-甲酚、3-甲酚、对苯二酚、间苯二酚和邻苯二酚测定硅烷化产物，以硅烷化后的反式-2-己烯酸为内标。
4.根据权利要求1所述的新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，其特征在于：所述内标溶液反式-2-己烯酸的浓度为10～30μg/mL，正十七烷的浓度10～30μg/mL。
5.根据权利要求1所述的新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，其特征在于：所述呼出烟气粒相物捕集装置依次由吹嘴、吸烟行为记录仪、捕集器、三通阀、气体采样泵五部分构成，各部分之间采用橡胶软管连接。
6.根据权利要求5所述的新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，其特征在于：所述吸嘴为弧形面罩式结构。
7.根据权利要求5所述的新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，其特征在于：为使吸烟行为记录仪能实现感应并记录数据，与吸烟行为记录仪插接口相连的橡胶软管外径需为5～8cm。
8.根据权利要求5所述的新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，其特征在于：所述捕集器包括44mm、92mm等不同规格，其内放置相应规格的剑桥滤片。
9.根据权利要求5所述的新型烟草制品呼出烟气中主要化学成分及酚类有害成分的同时测定方法，其特征在于：在捕集器与三通阀之间通过一转接头相连，转接头大头朝向捕集器，小头朝向三通阀。
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