一种检测加热不燃烧卷烟烟气组分的方法与流程

本发明涉及烟草检测技术领域，具体是一种检测加热不燃烧卷烟烟气组分的方法，即同时检测加热不燃烧卷烟烟气中水分、烟碱、丙三醇、1,2-丙二醇、三乙酸甘油酯和薄荷醇释放量的方法。

背景技术

低温卷烟，也叫加热不燃烧卷烟(heat-not-burncigarette)，通过外部热源对烟草物质进行加热，烟草物质中的雾化介质、香味成分和外加香通过加热产生类似于传统卷烟燃吸的烟雾，使消费者得到生理满足感。低温卷烟中的烟草物质只加热而不燃烧，且加热温度(250℃～350℃)远低于传统卷烟的燃烧温度(800℃-900℃)，因此，烟气有害成分和生物毒性大幅降低，侧流烟气和环境烟气也大幅度降低。

加热不燃烧卷烟最早由pm(philipmorris)等国际大公司进行研发。近年来，国际市场上出现了pm公司的iqos、bat(britishamericantobacco)公司的glo、jt(japantobacco)公司的ploom等一批市场表现良好的加热不燃烧卷烟产品，市场规模迅速扩大，深得消费者的青睐。现有加热不燃烧卷烟包括依次连接的过滤嘴和烟草段，其总长度一般45-55mm，明显短于传统卷烟总长度(一般84mm左右)，其中烟草段的长度一般15-20mm，明显短于传统卷烟烟草段长度(一般50-64mm)。现有加热不燃烧卷烟烟草段主要有两种形式：有序排列的薄片丝或烟丝、无序排列的薄片丝或烟丝。

为保证抽吸时产生类似于传统卷烟的烟雾量，加热不燃烧卷烟的烟丝中负载有大量的雾化剂甘油和丙二醇。由于传统卷烟的烟丝难以负载大量的雾化剂，加热不燃烧卷烟的烟丝一般都全部采用辊压法(或稠浆法)薄片丝，或主体采用辊压法(或稠浆法)薄片丝并辅以少量传统卷烟的烟丝进行吸味调节，因此加热不燃烧卷烟的烟丝组成和传统卷烟的烟丝有着较大的不同；为达到迅速降温的效果，加热不燃烧卷烟的嘴棒中都会复合传统卷烟中不会使用的降温材料，因此，加热不燃烧卷烟的嘴棒结构和材料和传统卷烟的嘴棒也有着较大的不同；再加上加热温度(250℃～350℃)远低于传统卷烟的燃烧温度(800℃-900℃)，因此，加热不燃烧卷烟的烟气组成和传统卷烟的烟气有着明显差异，加热不燃烧卷烟烟气气溶胶的主要成分包含水、丙三醇、1,2-丙二醇、烟碱等，其中水分、丙三醇、1,2-丙二醇的含量占比相比于传统卷烟烟气有较大的变化，而一氧化碳、多环芳烃、烟草特有亚硝胺等的含量大幅下降。加热不燃烧卷烟作为刚刚出现不久的新生事物，目前，国内外还没有针对于加热不燃烧卷烟烟气组分的检测方法，也没有经过普遍验证和认可的加热不燃烧卷烟专用吸烟机。现有传统卷烟烟气组分的分析方法通常都是将烟碱、水分、多元醇类等组分分类检测，相对费时耗力，检测成本较高。本发明的方法充分利用传统卷烟吸烟机进行加热不燃烧卷烟的抽吸和总粒相物的捕集，对加热不燃烧卷烟烟气中水分、烟碱、丙三醇、1,2-丙二醇、三乙酸甘油酯和薄荷醇进行同时检测。

本发明人在实现本发明的过程中经过研究发现：加热不燃烧卷烟烟气气溶胶中的水分，影响消费者抽吸时的刺激性、干燥感和润感等抽吸感受；加热不燃烧卷烟烟气气溶胶中的烟碱，直接影响消费者抽吸时的生理满足感；加热不燃烧卷烟烟气气溶胶中的丙三醇和1,2-丙二醇，直接影响消费者抽吸时的烟雾量；对于薄荷香型的加热不燃烧卷烟，其烟气气溶胶中的薄荷醇直接影响消费者抽吸时的凉度感受；三乙酸甘油酯为无色油状液体，有微弱果香、肉甜的味道，也是卷烟滤棒生产中使用的主要增塑剂和香精香料中的重要定香剂，加热不燃烧卷烟烟气气溶胶中的三乙酸甘油酯，含量过高也会一定程度影响消费者抽吸时的吸味。因此，对加热不燃烧卷烟烟气气溶胶中的水分、烟碱、丙三醇、1,2-丙二醇、三乙酸甘油酯和薄荷醇进行检测，具有重要意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对加热不燃烧卷烟，提供一种检测加热不燃烧卷烟烟气组分的方法，即对加热不燃烧卷烟烟气气溶胶中的水分、烟碱、丙三醇、1,2-丙二醇、三乙酸甘油酯和薄荷醇同时进行检测。

本发明提供的技术方案：一种检测加热不燃烧卷烟烟气组分的方法，包括如下步骤：

(1)内标溶液的配制：称取内标样品正丁醇、1,3-丁二醇，以色谱纯异丙醇作为溶剂定容，得到内标溶液；

(2)标准工作溶液的配制：称取一定量的水、烟碱、丙三醇、1,2-丙二醇、三乙酸甘油酯、薄荷醇标准品，以色谱纯异丙醇作为溶剂定容，得到标准储备液；取5个或以上萃取瓶，按梯度分别加入标准储备液后，加入同体积的内标溶液，配制成5级或以上标准工作溶液；

(3)抽吸加热不燃烧卷烟，剑桥滤片收集总粒相物；

(4)对步骤(3)剑桥滤片收集的总粒相物，用步骤(1)的内标溶液进行萃取，得到总粒相物的萃取液；

(5)对步骤(4)得到的总粒相物的萃取液进行气相色谱测定；

(6)内标法计算测定结果：采用双内标进行定量测定，其中正丁醇作为内标对水分进行定量，1,3-丁二醇作为内标对烟碱、1,2-丙二醇、丙三醇、三乙酸甘油酯、薄荷醇进行定量测定。

进一步的，所述步骤(3)中抽吸加热不燃烧卷烟，收集总粒相物具体步骤为：按传统卷烟抽吸方法准备好吸烟机后，将加热不燃烧卷烟烟支端插入加热器具、嘴棒端插入吸烟机夹持器，开启加热器具开关预热，达到预热时间后，吸烟机开始抽吸，并收集总粒相物。吸烟机抽吸可采用加拿大深度抽吸模式和iso标准抽吸模式中的任意一种。根据抽吸模式和加热器具设置的加热时间确定抽吸口数，达到抽吸口数后，抽吸完成。

进一步的，所述步骤(4)中总粒相物的萃取具体步骤为：将步骤(3)中捕集了总粒相物的剑桥滤片放入萃取瓶中，加入20-50ml步骤(1)的内标溶液，充分振荡0.5-2h后过滤，得总粒相物的萃取液。

进一步的，所述步骤(5)中气相色谱的检测器为热导检测器(tcd)。

进一步的，所述步骤(5)中气相色谱的条件为：db-1701熔融石英毛细管色谱柱，尺寸为30m×0.32mm×1.0μm；进样口温度为260℃；程序升温：初温80℃保持2.5min，以40℃/min的速率升至250℃，保持3min；载气为氦气，载气流速1.5ml/min，恒流模式；尾吹气氦气30ml/min；进样体积为1μl，分流进样，分流比5:1；tcd检测器温度260℃。

由于目前没有经过普遍验证和认可的加热不燃烧卷烟专用吸烟机，本发明在传统卷烟吸烟机上进行加热不燃烧卷烟的抽吸和总粒相物的收集。按传统卷烟抽吸方法准备好吸烟机后，将加热不燃烧卷烟烟支端插入加热器具、嘴棒端插入吸烟机夹持器，开启加热器具开关预热，达到预热时间后，吸烟机开始抽吸，并收集总粒相物。其中，为避免抽吸过程中加热不燃烧卷烟烟支弯曲或折断，可人为对加热器具进行扶持或在加热器具下放置物体进行支撑。吸烟机采用加拿大深度抽吸模式的条件为：每口抽吸容量55ml，每口抽吸时间2秒，不同抽吸口数之间间隔时间28秒；吸烟机采用iso标准抽吸模式的条件为：每口抽吸容量35ml，每口抽吸时间2秒，不同抽吸口数之间间隔时间58秒。因此，加拿大深度抽吸模式每分钟可抽吸2口，iso标准抽吸模式每分钟可抽吸1口。加热器具设置的能持续加热的时间一般为3-6分钟，因此，加拿大深度抽吸模式可抽吸6-12口，iso标准抽吸模式可抽吸3-6口，达到抽吸口数后，抽吸完成。

由于总粒相物中水分与烟碱、1,2-丙二醇、丙三醇、三乙酸甘油酯、薄荷醇的含量差异较大，因此，本发明方法采用双内标进行定量测定，可保证所有目标成分定量的准确性，即采用正丁醇作为内标对水分进行定量，采用1,3-丁二醇作为内标对烟碱、1,2-丙二醇、丙三醇、三乙酸甘油酯、薄荷醇进行定量测定。正丁醇和1,3-丁二醇的保留时间分别为3.67min和5.73min，与样品其它成分无重叠，峰形对称性较好，适合用作内标。

发明人考察了db-1、db-5、db-1701和db-innowax共四种不同极性的色谱柱的分离效果。1,2-丙二醇、丙三醇在db-5和db-1色谱柱中峰型矮胖，出现色谱峰拖尾现象；烟碱和1,2-丙二醇在强极性的db-innowax色谱柱中不出峰。采用db-1701色谱柱能较好分离6种目标物，各目标物色谱峰峰型尖锐对称，没有拖尾，分析时间较短，仅需10min可分离完全，可以满足萃取液中低浓度烟碱的检测灵敏度，同时对高浓度的1,2-丙二醇、丙三醇的进样检测量不过载，不需要进一步稀释萃取液，故选择db-1701色谱柱来进行样品分析。

采用保留时间和峰高增加法进行6个目标物的色谱峰的定性。对照丙三醇、1,2-丙二醇、三乙酸甘油酯、烟碱、薄荷醇和水分的气相色谱图中标样的保留时间和烟气萃取液中气相色谱图中组分的保留时间来确定目标物；同时利用峰高增加法来确认目标物，将标准样品加入到萃取液中后，与未加标准样的试样色谱图比较，如果峰高增加，即认为加入的标准物与试样中的待测组分为同一化合物。

与现有技术相比本发明方法具有如下优良效果：

1、本发明建立了一种同时检测加热不燃烧卷烟烟气中水分、烟碱、丙三醇、1,2-丙二醇、三乙酸甘油酯和薄荷醇释放量的方法。

2、本发明实现了一次实验同时测定加热不燃烧卷烟烟气中6种目标成分，节约检测成本。

3、本发明的方法能充分利用传统卷烟吸烟机进行加热不燃烧卷烟的抽吸和总粒相物的捕集，无需加热不燃烧卷烟专用吸烟机。

4、本发明采用双内标进行定量测定，即正丁醇作为内标对水分进行定量，1,3-丁二醇作为内标对烟碱、1,2-丙二醇、丙三醇、三乙酸甘油酯、薄荷醇进行定量测定，定量结果更为准确。

5、本发明样品抽吸、总粒相物捕集和萃取操作简单，气相色谱测定便捷，稳定性好，具有较好的线性相关性，实用性好。

6、本发明方法灵敏度高及重复性好。水分、烟碱、丙三醇、1,2-丙二醇、三乙酸甘油酯和薄荷醇的检测限分别为0.63mg/支、0.035mg/支、0.059mg/支、0.048mg/支、0.046mg/支和0.031mg/支，加标回收率在95.1％～109.2％之间，相对标准偏差在1.77％～4.28％之间。

附图说明

图1是标准样品的色谱图；

图2是本发明实施例1样品的色谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和图对本发明做进一步说明。

实施例1

(1)内标溶液的配制：准确称取内标样品正丁醇(纯度≥99％)2.000g、1,3-丁二醇(纯度≥99％)0.2000g，以色谱纯异丙醇作为溶剂定容于1000ml容量瓶中，得到内标溶液；内标溶液中内标物正丁醇的浓度为2mg/ml，1,3-丁二醇的浓度为0.2mg/ml。

(2)标准工作溶液的配制：准确称取纯水6.000g、丙三醇标准品(纯度≥99％)3.000g、烟碱标准品(纯度≥99％)0.6000g、1,2-丙二醇标准品(纯度≥99％)0.6000g、三乙酸甘油酯标准品(纯度≥99.5％)0.6000g、薄荷醇标准品(纯度≥99％)0.6000g，以色谱纯异丙醇作为溶剂定容于100ml容量瓶中，得到标准储备液，其中，水的浓度为60mg/ml，丙三醇的浓度为30mg/ml，其余物质浓度为6mg/ml；取5个萃取瓶，分别加入0.1ml、0.2ml、0.5ml、1ml、2ml标准储备液后，加入20ml的内标溶液，配制成5级标准工作溶液。

(3)将系列标准工作溶液进行气相色谱分析，tcd检测器检测。气相色谱的条件为：db-1701熔融石英毛细管色谱柱，尺寸为30m×0.32mm×1.0μm；进样口温度为260℃；程序升温：初温80℃保持2.5min，以40℃/min的速率升至250℃，保持3min；载气为氦气，载气流速1.5ml/min，恒流模式；尾吹气氦气30ml/min；进样体积为1μl，分流进样，分流比5:1；tcd检测器温度260℃。采用双内标进行定量测定，正丁醇作为内标对水分进行定量，1,3-丁二醇作为内标对烟碱、1,2-丙二醇、丙三醇、三乙酸甘油酯、薄荷醇进行定量测定。

(4)标准工作曲线与检测限：以各目标物的峰面积与其对应的内标的峰面积之比与各目标物浓度与内标浓度之比进行线性回归分析，得到各个目标化合物标准工作曲线及相关系数；将最小浓度的标准溶液进样8次，计算测定结果的标准偏差，分别以标准偏差的3倍和10倍确定检测限和定量限，计算结果如表1所示。结果表明，6种目标物的工作曲线线性良好，相关系数均高于0.999；各目标物的定量限远低于萃取液中目标物的含量，适合定量分析。

表1标准工作曲线与检测限

(5)按传统卷烟抽吸方法注备好吸烟机后，将加热不燃烧卷烟样品a烟支端插入加热器具、加热不燃烧卷烟嘴棒端插入吸烟机夹持器，开启加热器具开关预热2min后，吸烟机开始抽吸，剑桥滤片收集总粒相物。吸烟机采用加拿大深度抽吸模式，加热器具设置的加热时间为4min，抽吸8口后，抽吸完成。

(6)将捕集了总粒相物的剑桥滤片放入萃取瓶中，加入20ml内标溶液，充分振荡40min后，0.45μm微孔滤膜过滤，得总粒相物的萃取液。

(7)将总粒相物的萃取液按照步骤(3)的条件进行气相色谱分析，tcd检测器检测。以各目标物的峰面积与其对应的内标的峰面积之比分别代入标准工作曲线，求得样品a烟气气溶胶中各目标物的含量，结果见表2。

表26个实施例加热不燃烧卷烟样品分析结果(mg/支)

(8)精密度与回收率实验。将烟气萃取液分为四份，其中1份为参比，另外3份分别加入高、中、低不同浓度水平的水、1,2-丙二醇、丙三醇、薄荷醇、三乙酸甘油酯和烟碱标准溶液，每个添加水平重复测定2个样品。样品按选定的条件进行前处理和色谱分析，并由萃取液中的原含量、加标量以及加标测定量计算回收率(表3)。结果表明，水、1,2-丙二醇、丙三醇、薄荷醇、三乙酸甘油酯和烟碱的加标回收率分别在95.1％～107.7％、96.1％～104.2％、98.5％～109.2％、101.4％～103.9％、96.3％～104.3％和96.0％～108.0％之间。将加入中等浓度标准溶液的萃取液样品重复分析6次，水、1,2-丙二醇、丙三醇、薄荷醇、三乙酸甘油酯和烟碱的相对标准偏差(rsd)计算结果分别为1.77％、4.13％、3.37％、2.26％、4.28％和2.87％。。因此，该方法精密度较好，回收率较高，适合加热不燃烧卷烟烟气萃取液中水、1,2-丙二醇、丙三醇、薄荷醇、三乙酸甘油酯和烟碱的定量分析。

表3分析方法的加标回收率

实施例2

如实施例1所述，对加热不燃烧卷烟样品b进行检测，所有步骤与实施例1相同，样品b烟气气溶胶中各目标物的含量，结果见表2。

实施例3

如实施例1所述，对加热不燃烧卷烟样品c进行检测，所有步骤与实施例1相同，样品c烟气气溶胶中各目标物的含量，结果见表2。

实施例4

如实施例1所述，对加热不燃烧卷烟样品d进行检测，所有步骤与实施例1相同，样品d烟气气溶胶中各目标物的含量，结果见表2。

实施例5

如实施例1所述，对加热不燃烧卷烟样品e进行检测，所有步骤与实施例1相同，样品e烟气气溶胶中各目标物的含量，结果见表2。

实施例6

如实施例1所述，对加热不燃烧卷烟样品f进行检测，其中，吸烟机采用iso标准抽吸模式，加热器具设置的加热时间为4min，抽吸4口后，抽吸完成。其他步骤与实施例1相同，样品f烟气气溶胶中各目标物的含量，结果见表2。

以上所述仅为本发明的具体实施方案的详细描述，并不以此限制本发明，凡在本发明的设计思路上所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。