本发明涉及一种基于羰基物释放量的烟用添加剂筛选方法，属于烟用添加剂检测技术领域。
背景技术：
烟用添加剂能够改善、稳定和提升卷烟品质或赋予其特定风格。与此同时，卷烟品质又与卷烟燃吸时释放的化学成分密不可分。已有研究表明，卷烟燃烧过程中会释放出挥发性羰基物，主要为甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮和丁醛。羰基物对人体感觉系统和呼吸系统有着强烈的刺激作用，已被列入Hoffmann卷烟烟气有害成分名单。卷烟烟气中羰基物的释放量直接影响卷烟的品质，而通过在烟用中加入添加剂可以改变卷烟燃吸时羰基物的释放量，从而提升卷烟品质。
公布号CN101871922A的发明专利公开了一种烟用添加剂热裂解及其产物捕集及分析方法，包括：将添加剂样品置于热裂解仪的裂解管中，以氮氧混合气体为裂解反应气，用电丝控制不同的裂解温度和时间对添加剂进行裂解，裂解过程中产物被裂解反应气连续吹入在线吸附阱中，裂解完成后，加热吸附阱以脱附被吸附的裂解产物，并用惰性气体将其送入气相色谱-质谱联用仪进行分析。该方法以烟用添加剂的主要裂解产物为监测目标，分析结果与通过同位素标记的烟气化学分析法相一致。但是该方法虽能对烟用添加剂进行成分分析，却无法模拟添加剂对烟气中羰基物释放量的影响。因此，建立一种基于羰基物释放的烟用添加剂筛选方法将具有十分重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于羰基物释放量的烟用添加剂筛选方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
基于羰基物释放量的烟用添加剂筛选方法，包括以下步骤：
1)将盛放有滤片的捕集器与裂解装置连接，并将混有添加剂的烟丝样品置于裂解装置中裂解，裂解完毕，将滤片置于萃取液中提取，过滤，得到待测溶液；
2)取待测溶液进行高效液相色谱分析，根据标准曲线得到待测溶液中羰基物的含量，再计算得到烟丝样品的羰基物释放量；
3)将上述计算得到的羰基物释放量与未加入添加剂的烟丝样品的羰基物释放量进行比较，筛选得到能够降低卷烟羰基物释放量的烟用添加剂。
步骤1)中滤片的制备步骤为：在两张叠置的玻璃纤维滤纸上加入DNPH衍生化试剂，真空环境中避光晾干。在烟丝样品裂解前，在晾干的滤片上再加入DNPH衍生化试剂，即得。当采用直径44mm的玻璃纤维滤纸时，第一次加入2mL DNPH衍生化试剂，第二次加入1mL DNPH衍生化试剂。DNPH衍生化试剂的组成为：DNPH 7.5g，乙腈500mL，70％高氯酸1mL。
步骤1)中添加剂分为水溶性添加剂和非水溶性添加剂两类。对于水溶性添加剂，先称取0.2～2g溶于水中，得到添加剂水溶液，再喷洒至10g烟丝样品表面，晾干后于温度20～24℃、相对湿度55％～65％下平衡46～50h，即得混有添加剂的烟丝样品；取1份50～200mg混有添加剂的烟丝样品和2份10～30mg的石英棉，装填至石英管中，烟丝样品置于石英棉中间，并控制样品长度约为1cm即可。对于非水溶性添加剂，先取烟丝样品于温度20～24℃、相对湿度55％～65％下平衡46～50h；取2份10～30mg的石英棉、1份50～200mg平衡后的烟丝样品以及2～20mg非水溶性添加剂，烟丝样品与非水溶性添加剂先混合均匀，再装填至石英管中，烟丝样品与添加剂的混合物置于石英棉中间，并控制样品长度约为1cm。
步骤1)中裂解的条件为：以氮氧混合气为载气，60～120℃/s速率下升温至600～1200℃，再保温2～10s。氮氧混合气由体积分数9％的氧气和余量氮气组成，载气流速16～17mL/s。
步骤1)中裂解完毕，取下捕集器，静置2～5min，使烟气中的羰基物与DNPH充分反应；从捕集器中取出滤片，并将其置于100mL萃取液中，于转速160～200rpm下机械振荡10～20min，静置后过滤(如过0.45μm的有机相滤膜)，即得待测溶液。
步骤1)中萃取液为吡啶体积分数2％的吡啶-乙腈混合液。
步骤2)中高效液相色谱分析的条件为：色谱柱：Explosive E2 250mm×4.6mm，色谱柱填料粒度5μm；进样体积：10μL；柱温：30℃；流速：1mL/min；流动相A：去离子水，流动相B：乙腈，洗脱条件：0～20min，50％A-50％A，20～25min，50％A-40％A，25～30min，40％A-40％A，30～35min，40％A-20％A，35～40min，20％A-10％A，40～41min，10％A-50％A，41～45min，50％A-50％A；检测器：二极管阵列检测器；检测波长：365nm。
步骤2)中标准曲线的制备步骤为：以多个羰基物2,4-二硝基苯腙标准品(说明：采用HPLC检测的物质为羰基物与2,4-二硝基苯肼反应后的产物，即羰基物2,4-二硝基苯腙)为溶质，乙腈为溶剂，配制系列浓度的混合标准工作溶液；取混合标准工作溶液进行高效液相色谱分析，色谱条件同上，以色谱峰面积对应其浓度作回归分析，即得标准曲线。
所述羰基物包括甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛等。
本发明的有益效果：
本发明在烟丝样品中加入待筛选烟用添加剂，采用裂解装置模拟卷烟燃吸情况，对加入添加剂的烟丝样品进行裂解，同时采用滤片捕集法对裂解产生的羰基物进行捕集，再用HPLC进行定量分析，通过对比添加剂加入前后烟丝样品羰基物的释放量，筛选得到能够能够降低卷烟羰基物释放量的烟用添加剂。该方法操作简单，直接、有效，根据待筛选烟用添加剂的溶解性能，将其分为水溶性和非水溶性两类，再分类制样，更加贴合实际应用，数据结果参考性和实用性更强。
附图说明
图1为实施例1中脯氨酸加入与否的高效液相色谱图。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
基于羰基物释放量的烟用添加剂筛选方法，包括以下步骤：
1)样品及溶剂制备：称取1g脯氨酸，并加入5mL去离子水，搅拌至溶解，得到脯氨酸水溶液；将脯氨酸水溶液均匀喷洒至10g烟丝样品表面，液滴呈雾状，自然晾干；按照GB/T 16447-2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》中要求，在温度22℃、相对湿度60％下平衡48h，得到混有脯氨酸的烟丝样品；再分别称取2份20mg的石英棉和1份100mg上述烟丝样品，装填至石英管中，烟丝样品置于石英棉中间，控制样品长度约为1cm；
称取7.5g经提纯的DNPH固体于棕色平底烧瓶中，分别加入500mL乙腈和1mL 70％高氯酸，60℃下加热并超声至溶解，冷却至室温，得到DNPH衍生化试剂；将两张直径为44mm的玻璃纤维滤纸叠放，均匀滴加2mL DNPH衍生化试剂，放置于真空干燥器内避光晾干；在晾干的滤片上滴加1mL DNPH衍生化试剂，并将滤片置于捕集器(购自英国Cerulean公司)中；
烟丝裂解及产物捕集：将装有滤片的捕集器与裂解装置连接，并将装填好样品的石英管接入裂解装置中，以氮氧混合气为载气(体积分数9％的氧气+余量氮气，流量16.7mL/s)，在90℃/s升温速率下将温度快速升至900℃，保温6s，在该过程中，烟丝样品裂解产生的烟气进入捕集器中，羰基物与DNPH发生衍生化反应；
裂解完毕，取下捕集器，放置3min，使烟气中的羰基物与DNPH充分反应；再立即取出滤片，转移至盛有100mL萃取液(2％的吡啶/乙腈溶液，体积分数)的锥形瓶中，于转速180rpm下机械振荡15min，静置2min，取萃取液过0.45μm尼龙膜，得到待测溶液；
2)羰基物定量分析
标准储备液配制：在50mL烧杯中分别称量甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛与2,4-二硝基苯肼反应后的产物，即甲醛2,4-二硝基苯腙(50mg)、乙醛2,4-二硝基苯腙(100mg)、丙酮2,4-二硝基苯腙(50mg)、丙烯醛2,4-二硝基苯腙(40mg)、丙醛2,4-二硝基苯腙(30mg)、巴豆醛2,4-二硝基苯腙(30mg)、2-丁酮2,4-二硝基苯腙(30mg)、丁醛2,4-二硝基苯腙(30mg)，加入30mL乙腈完全溶解后，转移至100mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度，即得标准储备液，-20℃冰箱内存放的有效期为3个月；
一级标准溶液：移取10mL标准储备液至50mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度，即得一级标准溶液，该溶液一般在使用前现配；
羰基物标准工作溶液：分别准确移取0.1mL、0.2mL、0.5mL、1mL、5mL、10mL、25mL一级标准溶液至50mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度，即得，该羰基物标准工作溶液一般在使用前现配；此7个标准工作溶液以及一级标准溶液即为系列浓度的混合标准工作溶液；
取上述系列浓度的混合标准工作溶液进行高效液相色谱(HPLC)分析，色谱条件为：高效液相色谱仪：Agilent 1200高效液相色谱仪；色谱柱：Explosive E2250mm×4.6mm色谱柱填料粒度5μm；进样体积：10μL；柱温：30℃；流速：1mL/min；流动相A：去离子水，流动相B：乙腈，洗脱条件见下表1；检测器：二极管阵列检测器；检测波长：365nm；
表1洗脱梯度表
仪器设定程序运行结束，以保留时间定性，色谱峰面积定量，将分析得到的各羰基物峰面积对应其浓度作回归分析，得到浓度与峰面积的一次曲线，线性方程及相关系数见下表2；
表2各羰基物2,4-二硝基苯腙标准品的标准曲线及线性关系
取待测样品进行高效液相色谱分析，色谱条件同上；将测得的各物质峰面积代入标准曲线，得到待测溶液中羰基物的含量，经计算得到混有脯氨酸的烟丝样品的羰基物释放量；
未加入脯氨酸的烟丝样品(即烟丝对照样品)的羰基物释放量测定基本同上，唯一的区别在于不喷洒脯氨酸水溶液；
3)将混有脯氨酸的烟丝样品的羰基物释放量与烟丝对照样品的羰基物释放量进行比较(见下表3)，由表3不难看出，脯氨酸是能够降低卷烟羰基物释放量的添加剂。
烟丝对照及加入脯氨酸的高效液相色谱图见图1，图中a～h依次代表甲醛衍生物、乙醛衍生物、丙酮衍生物、丙烯醛衍生物、丙醛衍生物、巴豆醛衍生物、2-丁酮衍生物和丁醛衍生物。
表3脯氨酸加入与否的羰基物释放量对照表(单位：mg/g)
实施例2
基于羰基物释放量的烟用添加剂筛选方法，包括以下步骤：
1)样品及溶剂制备：按照GB/T 16447-2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》中要求，取烟丝样品在温度22℃、相对湿度60％下平衡48h；再分别称取2份20mg的石英棉、1份100mg平衡后的烟丝样品以及10mg纤维素(烟丝样品与纤维素在装填前事先混合均匀)，装填至石英管中，混有纤维素的烟丝样品置于石英棉中间，控制样品长度约为1cm；
称取7.5g经提纯的DNPH固体于棕色平底烧瓶中，分别加入500mL乙腈和1mL 70％高氯酸，60℃下加热并超声至溶解，冷却至室温，得到DNPH衍生化试剂；将两张直径为44mm的玻璃纤维滤纸叠放，均匀滴加2mL DNPH衍生化试剂，放置于真空干燥器内避光晾干；在晾干的滤片上滴加1mL DNPH衍生化试剂，并将滤片置于捕集器中；
烟丝裂解及产物捕集：将装有滤片的捕集器与裂解装置连接，并将装填好样品的石英管接入裂解装置中，以氮氧混合气为载气(体积分数9％的氧气+余量氮气，流量16.7mL/s)，在90℃/s升温速率下将温度快速升至900℃，保温6s；
裂解完毕，取下捕集器，放置3min，再立即取出滤片，转移至盛有100mL萃取液(2％的吡啶/乙腈溶液，体积分数)的锥形瓶中，于转速180rpm下机械振荡15min，静置2min，取萃取液过0.45μm尼龙膜，得到待测溶液；
2)羰基物定量分析
取待测样品进行高效液相色谱分析，色谱条件同实施例1；将测得的各物质峰面积代入标准曲线(见表2)，得到待测溶液中羰基物的含量，经计算得到混有纤维素的烟丝样品的羰基物释放量；
3)将混有纤维素的烟丝样品的羰基物释放量与烟丝对照样品的羰基物释放量进行比较(见下表4)，由表4不难看出，纤维素是不能够降低卷烟羰基物释放量的添加剂。
表4纤维素加入与否的羰基物释放量对照表(单位：mg/g)
在本发明的其他实施例中，装填石英管前烟丝样品、添加剂及石英棉的取用量以及平衡条件、裂解条件等参数均可在限定的范围内合理选择。