氣相色譜法同時(shí)檢測加熱不燃燒卷煙芯材中的1,2

氣相色譜法同時(shí)檢測加熱不燃燒卷煙芯材中的1,2-丙二醇、煙堿與甘油含量趙光飛;張一揚(yáng);周桂園瀏靜;屠彥剛;陳華;任俞澄;吳建霖;陳紹全;陳宇超;李銳【摘要】為準(zhǔn)確測量加熱不燃燒卷煙芯材中的1,2-丙二醇、煙堿與甘油含量，將加熱不燃燒卷煙芯材樣品切絲，以1,4丁二醇、正十七碳烷為內(nèi)標(biāo)，異丙醇內(nèi)標(biāo)溶液振蕩萃取2h,建立氣相色譜法同時(shí)測定1,2-丙二醇、煙堿和甘油含量,并利用卡爾費(fèi)休水分電位滴定儀檢測樣品中水分，計(jì)算得到樣品中1,2-丙二醇、煙堿和甘油的絕干含量.結(jié)果表明1,2-丙二醇、煙堿、甘油分別在1.0-10.0mg/mL、0.1~1.0mg/mL、1.0~10.0mg/mL范圍內(nèi),工作曲線線性良好相關(guān)系數(shù)均高于0.999,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.50%、2.62%、0.70%,加標(biāo)回收率在97.11%~102.62%之間,檢出限分別為0.019mg/mL、0.009mg/mL、0.011mg/mL,定量限分別為0.064mg/mL、0.030mg/mL、0.039mg/mL.該方法前處理簡單、安全，定量結(jié)果準(zhǔn)確可靠、重現(xiàn)性好，適用于加熱不燃燒卷煙芯材中1,2-丙二醇、煙堿、甘油定量分析.【期刊名稱】《中國測試》【年(卷)，期】2019(045)003【總頁數(shù)】6頁(P69-74)【關(guān)鍵詞】氣相色譜法;加熱不燃燒卷煙芯材;1,2-丙二醇;煙堿;甘油【作者】趙光飛;張一揚(yáng);周桂園瀏靜;屠彥剛;陳華;任俞澄;吳建霖;陳紹全;陳宇超;李銳【作者單位】湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南長沙410128;中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司，云南玉溪653100;湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南長沙410128;中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司，云南玉溪653100;中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司，云南玉溪653100;中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司，云南玉溪653100;中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司，云南玉溪653100;中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司，云南玉溪653100;中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司，云南玉溪653100;中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司，云南玉溪653100;中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司，云南玉溪653100;中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司，云南玉溪653100【正文語種】中文【中圖分類】TS411;O657.710引言加熱不燃燒型煙草制品具有〃加熱煙草而不燃燒煙草”的特點(diǎn)，在感官質(zhì)量及吸食方式上與傳統(tǒng)煙草制品最為相似［1］，在滿足消費(fèi)者吸煙體驗(yàn)的同時(shí)，能夠有效降低有害成分的釋放量［2-4］。洪群業(yè)等［4］對近年國內(nèi)夕卜加熱不燃燒型煙草制品專利技術(shù)統(tǒng)計(jì)分析表明，卷煙行業(yè)對加熱不燃燒型卷煙研究呈逐年上升趨勢，已成為國內(nèi)夕卜新型卷煙研究熱點(diǎn)。加熱不燃燒卷煙最重要的組成部分是卷煙芯材以及芯材所負(fù)載的發(fā)煙劑、煙堿和香氣物質(zhì)。研究表明，1,2-丙二醇和甘油在卷煙配方中既有保潤作用，又能促進(jìn)加熱不燃燒卷煙產(chǎn)品在加熱狀態(tài)下釋放煙氣和香氣物質(zhì)［5-7］因此常被作為加熱不燃燒卷煙芯材中的發(fā)煙劑［8］,其用量對煙氣產(chǎn)生的機(jī)制和香氣釋放具有關(guān)鍵的作用；同時(shí)，煙堿含量是所有煙草制品重要指標(biāo)，決定著煙草制品是否能滿足消費(fèi)者生理需求［9］；因此，準(zhǔn)確測量1,2-丙二醇、甘油和煙堿對于加熱不燃燒卷煙芯材具有重要意義。目前檢測1,2-丙二醇、甘油主要有氣相色譜（GC）法［10］、高效液相色譜（HPLC）法［11-12］、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）法［13］;其中，GC和HPLC法已被列為CORESTA推薦方法［14-15］,國內(nèi)煙草行業(yè)也建立了相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)［16-18］。測定煙堿主要有GC法［19-20］、連續(xù)流動分析法（CFA）［21］等，國內(nèi)煙草行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)以GC法［22-23］為主，但煙草制品中同時(shí)檢測1,2-丙二醇、甘油、煙堿的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未建立。蔡君蘭等［24-25］用含有1,4-丁二醇和2-甲基喹啉雙內(nèi)標(biāo)的異丙醇溶液萃取，氣相色譜同時(shí)分析了電子煙煙液中1,2-丙二醇、煙堿和甘油含量，但針對加熱不燃燒卷煙芯材的研究尚未見報(bào)道?；诖?，本文建立了氣相色譜同時(shí)測定加熱不燃燒卷煙芯材中1,2-丙二醇、煙堿和甘油含量的分析方法，對樣品水分檢測、前處理和色譜分析條件進(jìn)行了優(yōu)化；因?yàn)榧訜岵蝗紵頍熜静闹写罅康母视?、丙二醇的使用，使得樣品中水分不宜采用傳統(tǒng)烘箱法測定，故利用卡爾費(fèi)休水分滴定儀［26］檢測；采用含有1,4-丁二醇和正十七碳烷雙內(nèi)標(biāo)的異丙醇溶液萃取，氣相色譜同時(shí)測定，得到樣品中1,2-丙二醇、煙堿和甘油的絕干含量，對加熱不燃燒卷煙芯材產(chǎn)品的開發(fā)和品質(zhì)改善具有參考價(jià)值。1材料與方法1.1材料、試劑和儀器材料：取樣于中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司生產(chǎn)線。試劑：1,2-丙二醇（純度＞99.5%，阿拉丁試劑上海有限公司）；煙堿（純度〉97%，加拿大TRC公司）；甘油標(biāo)準(zhǔn)品（純度＞99.5%，阿拉丁試劑上海有限公司）；正十七碳烷（純度＞99%,ACROS公司）；1,4-丁二醇標(biāo)準(zhǔn)品（純度〉98.2%,CHEMSERVICE公司）；異丙醇（色譜純，美國Fisher公司）；甲醇（色譜純，德國Merck公司）；卡爾費(fèi)休試劑3-5（安全型無毗啶，分析純，上海新中化學(xué)科技公司）。儀器：Agilent7890B氣相色譜儀（美國Agilent公司，配有氫火焰檢測器）；切絲機(jī)（河南省開封捷利器材廠）；HY-8調(diào)速多用振蕩器（金壇市友聯(lián)儀器研究所）；BSA224S-CW電子天平（感量：0.0001g，德國Sartorius公司）；V10S卡爾費(fèi)休水分測定儀（瑞士METTLER-TOLEDO公司）。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1溶液配制1） 內(nèi)標(biāo)萃取劑配制分別稱取5g1,4-丁二醇（精確到0.0001g）、0.6g正十七碳烷（精確到0.0001g）至同一1L容量瓶，異丙醇溶解并定容至刻度，二者質(zhì)量濃度分別為5mg/mL、0.6mg/mL。0~4°C保存，備用。2） 標(biāo)準(zhǔn)工作液配制混合標(biāo)液配制：按其純度折算為100%質(zhì)量，分別稱取0.25g煙堿（精確到0.0001g）,2.5g丙二醇、甘油（精確到0.0001g）,用內(nèi)標(biāo)萃取液定容于50mL容量瓶，煙堿質(zhì)量濃度為5mg/mL，丙二醇、甘油為50mg/mL。0-4C保存，備用。工作液配制：分別移取混合標(biāo)準(zhǔn)液0.2,0.5,1.0,1.5,2.0mL于10mL容量瓶，內(nèi)標(biāo)萃取液定容，制得煙堿質(zhì)量濃度分別為0.10,0.25,0.50,0.75,1.00mg/mL，丙二醇、甘油濃度分別為1.00,2.50,5.00,7.50,10.00mg/mL的五級標(biāo)準(zhǔn)工作液，進(jìn)行GC-FID分析。1.2.2樣品前處理將樣品切絲，準(zhǔn)確稱取1g樣品，精確0.00019，置于150mL錐形瓶中，加入50mL內(nèi)標(biāo)萃取液，室溫下振蕩2h，加入適量無水硫酸鈉除水，取上層清液，0.45pm有機(jī)濾膜過濾，進(jìn)行GC-FID定量分析。水分檢測按照國標(biāo)[26],利用卡爾費(fèi)休電位滴定儀測定樣品原始水分。1.2.3色譜條件色譜柱為DB-WAX（30mx0.32mm,0.25pm）;程序升溫，初溫100°C（保持4min），以15C/min的速率升至230C,保持2.5min;進(jìn)樣口溫度為250C;FID檢測器溫度275C;載氣為氮?dú)?，載氣流量1.5mL/min，恒流模式;空氣流量300mL/min;氫氣30mL/min;尾吹氣氮?dú)?5mL/min;進(jìn)樣體積為1pL，分流進(jìn)樣，分流比10:1。1.2.4數(shù)據(jù)處理樣品中目標(biāo)物百分含量乂以每克試樣中含有目標(biāo)物的質(zhì)量數(shù)來表示，即：式中：X——加熱不燃燒試樣中目標(biāo)物百分含量，%;c——測得的目標(biāo)物質(zhì)量濃度，mg/mL;V——內(nèi)標(biāo)萃取液的體積，mL;m 加熱不燃燒試樣質(zhì)量，mg;w——卡爾費(fèi)休法檢測樣品水分，%;2結(jié)果與討論2.1內(nèi)標(biāo)的選擇綜合考慮內(nèi)標(biāo)物與被分析的樣品組分有基本相同或盡可能一致的物理化學(xué)性質(zhì)（如化學(xué)結(jié)構(gòu)、極性、揮發(fā)度及在溶劑中的溶解度等）、色譜行為和響應(yīng)特征，以及在色譜分析條件下，保證內(nèi)標(biāo)物必須能與樣品中各組分充分分離原則，同時(shí)考慮到加熱不燃燒卷煙芯材中煙堿與1,2-丙二醇、甘油含量差異較大，因此本方法采用雙內(nèi)標(biāo)進(jìn)行定量測定。本方法參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[16-17],以1,4-丁二醇作為1,2-丙二醇和甘油內(nèi)標(biāo)，同時(shí)參照國標(biāo)[23],以正十七碳烷作為煙堿內(nèi)標(biāo)，利用異丙醇（未加內(nèi)標(biāo)）直接萃取樣品，色譜圖見圖1（a），從圖中可知，加熱不燃燒卷煙芯材中不含1,4-丁二醇和正十七碳烷，峰形較好，樣品中其他成分與內(nèi)標(biāo)峰無重疊。2.2色譜峰化合物定性分別對比1,2-丙二醇、煙堿、甘油標(biāo)樣及加熱不燃燒再造煙葉樣品在氣相色譜上的保留時(shí)間，來確定檢測目標(biāo)化合物；為了排除其他化合物干擾，同時(shí)在加熱不燃燒卷煙芯材樣品中加入標(biāo)準(zhǔn)品，重疊對比色譜圖詳見圖1（b），查看色譜峰響應(yīng)是否增加以確定目標(biāo)化合物。圖1異丙醇萃取色譜圖1.1,2-丙二醇；2.正十七碳烷；3.煙堿；4.1,4-丁二醇；5.甘油。2.3萃取方式、萃取劑選擇綜合考慮超聲萃取不僅噪音大，而且會造成萃取溶液發(fā)熱揮發(fā)，從而引起樣品中的丙二醇、煙堿、甘油濃度變化，故采用振搖萃取樣品。取已知甘油含量分別為15%、25%、30%，1,2-丙二醇均為5%的樣品1號，2號和3號，以甲醇、異丙醇內(nèi)標(biāo)溶液進(jìn)行萃取效率比較，每個(gè)樣品測2個(gè)平行，結(jié)果見表1。從檢測結(jié)果分析，異丙醇作為萃取劑時(shí)，1,2-丙二醇、甘油檢測結(jié)果比甲醇萃取時(shí)高，且更接近配方理論值，同時(shí)考慮到異丙醇比甲醇對人體危害小，故本方法采用異丙醇作為加熱不燃燒卷煙芯材萃取試劑。表1不同萃取溶劑比較萃取試劑樣品1,2-丙二醇/%煙堿/%甘油/%甲醇1（15%）4.240.5613.492（25%）4.270.5923.483（30%）4.240.5326.60異丙醇1（15%）4.270.5314.602（25%）4.270.6523.613（30%）4.250.6127.072.4萃取時(shí)間選擇在確定利用異丙醇振搖萃取樣品的基礎(chǔ)上，比較了萃取時(shí)間為1，2,3h的萃取效率。1,2-丙二醇、煙堿、甘油檢測結(jié)果見表2。結(jié)果顯示，萃取時(shí)間從1h增加到3h，1,2-丙二醇、煙堿、甘油測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.80%、2.17%、1.49%，表明萃取時(shí)間主要影響煙堿、甘油檢測結(jié)果，當(dāng)萃取時(shí)間為2h時(shí)，煙堿、甘油檢測結(jié)果明顯高于1h，與萃取3h基本相等，綜合考慮整個(gè)樣品檢測時(shí)間，確定萃取時(shí)間為2h。表2不同萃取時(shí)間的比較樣品萃取時(shí)間/h1,2-丙二醇/%煙堿/%甘油/%114.040.5423.3024.070.5623.4934.050.5623.54124.020.5322.5623.980.5523.0633.980.5622.89相對標(biāo)準(zhǔn)偏差/%0.802.171.492.5標(biāo)準(zhǔn)工作曲線、檢測限及定量限將五級標(biāo)準(zhǔn)工作液進(jìn)行GC-FID分析，標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜圖見圖2(a)，建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，將各目標(biāo)物峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積之比和各目標(biāo)物濃度與內(nèi)標(biāo)物濃度之比進(jìn)行線性回歸分析，得到1,2-丙二醇、煙堿、甘油標(biāo)準(zhǔn)工作曲線及相關(guān)系數(shù)，見表3。將最低濃度混合標(biāo)液進(jìn)樣10次，分別通過標(biāo)準(zhǔn)曲線定量每次進(jìn)樣的1,2-丙二醇、煙堿、甘油濃度含量，并計(jì)算檢測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍和10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差確定為檢測限和定量限。結(jié)果表明，3種目標(biāo)物的工作曲線線性良好，相關(guān)系數(shù)均高于0.999;1,2-丙二醇、煙堿、甘油檢測限分別為0.019mg/mL、0.009mg/mL、0.011mg/mL，定量限為0.064mg/mL、0.030mg/mL、0.039mg/mL,檢測限遠(yuǎn)低于加熱不燃燒卷煙芯材中目標(biāo)物含量，適用于目標(biāo)物定量分析。圖2混合標(biāo)樣與樣品色譜圖1.1,2-丙二醇；2.正十七碳烷；3.煙堿；4.1,4-丁二醇;5.甘油。2.6精密度與回收率對同一加熱不燃燒卷煙芯材稱取6個(gè)平行樣品進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為精密度，見表4。取上述加熱不燃燒卷煙樣品3份，以樣品中1,2-丙二醇、煙堿、甘油的絕干含量為基準(zhǔn)，分別加入低、中、高3個(gè)水平的1,2-丙二醇、煙堿、甘油標(biāo)準(zhǔn)品，每個(gè)添加水平測2個(gè)平行樣。加標(biāo)后的樣品分別進(jìn)行前處理和GC-FID分析，并由樣品中原含量、加標(biāo)量和測定值計(jì)算樣品加標(biāo)回收率，結(jié)果見表5。表3三種化合物標(biāo)準(zhǔn)工作曲線化合物保留時(shí)間/min線性范圍/(mg?mL-1)回歸方程相關(guān)系數(shù)檢出限/(mg-mL-1)定量限/(mg-mL-1)1,2丙二醇7.6541.00~10.00y=0.7239x+0.00750.99910.0190.064煙堿10.2280.10~1.00y=0.6577x+0.00430.99920.0090.030甘油13.0811.00~10.00y=0.5435x+0.00100.99920.0110.039表4樣品精密度實(shí)驗(yàn)％樣品1,2-丙二醇煙堿甘油14.130.6123.7923.960.6523.5634.020.6323.7344.050.6123.6354.090.6123.3864.010.6123.82相對標(biāo)準(zhǔn)偏差1.502.620.70表5樣品加標(biāo)回收率化合物樣品原始含量/mg添加量/mg檢測量/mg回收率/%1,2-丙二醇34.8819.7955.18102.5833.9939.5873.68100.3034.1374.21110.28102.62煙堿4.842.947.785100.174.745.8810.5999.484.7811.7616.46599.36甘油199.59113.45315.69102.33199.59226.90427.08100.26199.06453.80639.7497.11由表4,表5可知：1,2-丙二醇、煙堿、甘油相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.50%、2.62%、0.70%，加標(biāo)回收率范圍分別為100.30%~102.62%、99.36%~100.17%、97.11%~102.33%，說明方法的準(zhǔn)確率高、重復(fù)性好，適用于加熱不燃燒卷煙芯材中1,2-丙二醇、煙堿、甘油的定量分析。2.7樣品檢測采用本方法測定16個(gè)市售加熱不燃燒卷煙芯材樣品，檢測結(jié)果如表6所示。從表中可看出，所測16個(gè)樣品中均檢測出1,2-丙二醇、煙堿、甘油(若實(shí)際樣品中丙二醇、煙堿、甘油濃度超出標(biāo)準(zhǔn)工作曲線濃度范圍，需進(jìn)行一定倍數(shù)稀釋后再進(jìn)行GC-FID分析)，含量分別在0.38%~4.38%、0.39%~1.42%、12.33%~24.60%之間，圖2(b)為加熱不燃燒卷煙芯材樣品色譜圖。表616個(gè)樣品檢測結(jié)果％樣品1,2-丙二醇煙堿甘油樣品1,2-丙二醇煙堿甘油14.020.5322.5694.381.1418.9823.980.5523.06104.041.2419.3633.980.5622.89114.251.1418.3543.350.7012.33123.930.5622.9053.231.2017.36134.040.5423.3063.691.3017.79142.950.4822.4470.381.3618.38154.050.5623.5480.391.4218.74161.010.3924.603結(jié)束語本文采用異丙醇為振蕩萃取劑，正十七碳烷和1,4-丁二醇為雙內(nèi)標(biāo)定量，建立了氣相色譜-氫火焰離子化檢測器同時(shí)分析加熱不燃燒卷煙芯材中煙堿、1,2-丙二醇和甘油含量的方法。并使用卡爾費(fèi)休水分電位滴定儀測定樣品中的水分，最終得到煙堿、1,2-丙二醇和甘油在樣品中的絕干含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法前處理簡單、安全，定量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，重現(xiàn)性好，選擇性高，適用于加熱不燃燒卷煙芯材中丙二醇、煙堿、甘油定量分析。參考文獻(xiàn)【相關(guān)文獻(xiàn)】竇玉青，沈軼，楊舉田，等.新型煙草制品發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].中國煙草科學(xué),2016-10,37(5):92-97.李翔,謝復(fù)煒，劉惠民.新型煙草制品毒理學(xué)評價(jià)研究進(jìn)展[J].煙草科技,2016,49(1):88-93.FOYJWD,BOMBICKBR,BOMBICKDW,etal.Acomparisonofinvitrotoxicitiesofcigarettesmokecondensatefrom"Eclipse"cigarettesandfourcommerciallyavailableultralow-"tar"cigarettes[J].FoodandChemicalToxicology,2004,42(2):237-243.洪群業(yè)，鄭路，程多福，等.國內(nèi)加熱不燃燒型卷煙專利技術(shù)統(tǒng)計(jì)分析[J].煙草科技,2017,50(11):66-74.王孝峰，周順，何慶，等.加熱狀態(tài)下煙草氣溶膠釋放特性的影響因素:溫度、甘油和氣氛[J].煙草科技,2017,50(10):48-54.朱浩,席輝,柴國璧，等.溫度對加熱非燃燒卷煙煙熏香成分釋放的影響[J].煙草科技,2017,50(11):33-38.趙龍,劉珊,曾世通，等.甘油對煙絲加熱狀態(tài)下煙氣中揮發(fā)性和半揮發(fā)性成分的影響[J].煙草科技,2016,49(4):53-60.劉珊，崔凱曾世通，等.加熱非燃燒型煙草制品剖析[J].煙草科技,2016,49(11):56-65.謝劍平.煙草與煙氣化學(xué)成分[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011:365.左萍，吳軍武,許立憲，等.氣相色譜法同時(shí)測定牙膏中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