单光子飞行时间质谱在线逐口分析细支烟主流烟气中7种挥发性有机化合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于卷烟烟气气相成分检测分析技术领域，具体涉及一种单光子飞行时间 质谱在线逐口分析细支烟主流烟气中7种挥发性有机化合物。
【背景技术】
[0002] 细支烟和超细卷烟是圆周小于常规卷烟的烟草产品，超细卷烟一般圆周降至 17_以下，常常采用较长滤嘴，烟支烟丝量较低，这些产品的市场份额近年来不断增加。该 产品设计主要针对年轻人和女性消费者，且往往给人以低危害性的印象。因此，欧盟、世卫 组织（WHO)拟对其采取管制措施。但目前细支烟烟气释放物水平的研宄还较少，有必要开 展细支烟释放物相关研宄，为履约工作提供科学依据。
[0003] 2012年，May Siu等分析了六个牌号的细支烟的主流烟气成分，并和加拿大市售常 规尺寸卷烟产品进行对比，结果显示，细支烟的一氧化碳、羰基化合物、挥发性有机化合物 和芳香胺释放量明显低于传统卷烟，而甲醛、氨、苯酚释放量高。混合型细支烟的烟草特有 亚硝胺释放量显著高于烤烟型。该文章中，测试了 ISO和深度两种抽吸模式下，细支烟主流 烟气中多达32种成分的释放量，需要使用九种加拿大官方分析方法，实验需要耗费大量时 间和资源。2013年，Coggins等检测了不同圆周卷烟样品中9种成分的释放物水平及其生 物学毒性。结果表明，包括烟草特有亚硝胺在内的多种烟气成分随圆周的减小而降低，氢氰 酸有升高趋势，但该升高与圆周变化无相关性。实验中需要使用4种不同的检测技术来实 现9种目标物的检测。目前，我国烟草行业通常使用气相色谱-质谱联用法测定主流烟气 中的挥发性有机化合物（GB/T 27523-2011 )，使用高效液相色谱法衍生化法测定主流烟气 中的羰基化合物（YC/T 254-2008)。此外，随着国际控烟履约的深入推进，烟气释放物管制 的有害成分清单也在不断扩展。因此，开发和使用高效、高通量的烟气释放物成分分析技术 对科学研宄和履约工作具有重要意义。
[0004] 目前，吸烟机生产商Borgwaldt公司与Photonion公司已联合推出商品化的单孔 道吸烟机联用单光子飞行时间质谱仪LMX2-T0FMS。然而，此类应用的飞行时间质谱多为低 分辨率质谱，在烟气复杂基质中，若要同时测定大量气相和半挥发性有机化合物，往往需要 与气相色谱多维串接。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种单光子飞行时间质谱在线逐口分析细支烟主流烟气 中7种挥发性有机化合物。
[0006] 基于上述目的，本发明采取了如下技术方案： 单光子飞行时间质谱在线逐口分析细支烟主流烟气中7种挥发性有机化合物，其包 括采用吸烟机和单光子飞行时间质谱仪相连接的检测系统分别在国际标准化（ISO 3308 : 2012)抽吸模式和加拿大深度抽吸（HCI T-115)模式下进行在线逐口分析细支烟主流烟气 中7种挥发性有机化合物，具体步骤为：（I)打开吸烟机、质谱仪的电源，设定质谱仪的传输 线温度为180°C，接口温度为250°C，进样口温度为250°C，质谱仪达到设定的温度后，使用 标准校正气体甲苯对仪器进行自动校正；（2)校正通过后，使用吸烟机抽吸平衡后的细支 烟，在线逐口分析细支烟主流烟气中乙醛、1，3-丁二烯、丙酮、异戊二烯、2-丁酮、苯和甲苯 这7中挥发性有机化合物，使烟气进入电离区的气体流量为0. 7 mL/min，标准校正气浓度 为IOOppm甲苯/氮气，分辨率为>500，使用氩气灯，光子能量在9. 8 ±0. 4eV，对目标物进行 软电离，以分子离子质荷比m/z定性，以有效离子化率及响应信号强度，与校准气的响应信 号强度的比值为各目标物仪器校正因子，直接进行定量，每轮实验抽吸卷烟烟支数为5支， 每轮抽吸结束后，进行5次空吸来清洗气路。
[0007] 较好地，所述步骤（1)中吸烟机为Borgwaldt Gui 2孔道吸烟机；所述质谱仪为 Smoke Analyser LMX2-T0FMS单光子飞行时间质谱仪。
[0008] 所述步骤（2)中细支烟的平衡是温度为22 ± I °C，相对湿度为（60 ± 3) %的标准条 件下，平衡48h。
[0009] 所述步骤（2)中在国际标准化组织抽吸模式下：抽吸容量为35mL，抽吸间隔60s， 抽吸持续期2s，不封闭滤嘴通风孔；在加拿大深度抽吸模式下：抽吸容量为55mL，抽吸间隔 30s，抽吸持续期2s，封闭滤嘴通风孔。
[0010] 本发明建立了一种适用于细支烟主流烟气成分实时在线分析的方法，与现有其他 技术相比，有以下优点： 1. 本发明方法不需要对主流烟气中挥发性有机化合物进行捕集，可实时在线分析； 2. 本发明以主流烟气中挥发性有机化合物有效离子化率（γ )及响应信号强度PICS， 与校准气体(通常使用苯或甲苯）信号强度的比值作为目标化合物的校正因子，直接进行定 性定量分析，不需要建立分析目标物标准工作曲线； 3. 本发明方法对细支烟主流烟气成分在线逐口分析，可得到每口抽吸主流烟气释放物 递送规律，同时考察卷烟圆周对多种主流烟气挥发性有机化合物释放量的影响。
【附图说明】
[0011] 图1是实施例中传统烟和细支烟在ISO、HCI条件下的7种化合物释放量的比较 (均使用本发明的方法）； 图2是在ISO和HCI模式下细支烟/传统尺寸卷烟烟气释放物水平比较； 图3是HCI条件下1#样品主流烟气中乙醛的逐口释放量； 图4是HCI条件下1#样品主流烟气中1，3- 丁二烯的逐口释放量； 图5是HCI条件下1#样品主流烟气中丙烯醛的逐口释放量； 图6是HCI条件下1#样品主流烟气中丙酮的逐口释放量； 图7是HCI条件下1#样品主流烟气中异戊二烯的逐口释放量； 图8是HCI条件下1#样品主流烟气中巴豆醛的逐口释放量； 图9是HCI条件下1#样品主流烟气中2- 丁酮的逐口释放量； 图10是HCI条件下1#样品主流烟气中苯的逐口释放量； 图11是HCI条件下1#样品主流烟气中甲苯的逐口释放量； 图12是HCI条件下1#样品主流烟气中苯酚的逐口释放量。
【具体实施方式】
[0012] 以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但本发明的保护 范围并不局限于此。
[0013] 实施例1 单光子飞行时间质谱在线逐口分析9个牌号的细支烟主流烟气中7种挥发性有机化合 物，步骤为： (1)打开吸烟机、质谱仪的电源，设定质谱仪的传输线温度为180°C，接口温度为 250°C，进样口温度为250°C，质谱仪达到设定的温度后，使用标准校正气体甲苯对仪器进行 自动校正；（2)校正通过后，使用吸烟机抽吸平衡后的细支烟，在线逐口分析细支烟主流烟 气中乙醛、1，3- 丁二烯、丙酮、异戊二烯、2- 丁酮、苯和甲苯这7种挥发性有机化合物，使烟 气进入电离区的气体流量为0. 7 mL/min，标准校正气浓度为IOOppm甲苯/氮气，分辨率 为>500，使用氩气灯，光子能量在9. 8 ±0. 4eV，对目标物进行软电离，以分子离子质荷比m/ z定性，以有效离子化率及响应信号强度，与校准气的响应信号强度的比值为各目标物仪器 校正因子（7种化合物的仪器校正因子见表2)，直接进行定量，计算公式如下所示：
【主权项】
1. 单光子飞行时间质谱在线逐口分析细支烟主流烟气中7种挥发性有机化合物，其 特征在于，采用吸烟机和单光子飞行时间质谱仪相连接的检测系统分别在国际标准化组织 抽吸模式和加拿大深度抽吸模式下进行在线逐口分析细支烟主流烟气中7种挥发性有机 化合物，具体步骤为：（1)打开吸烟机、质谱仪的电源，设定质谱仪的传输线温度为180°C， 接口温度为250°C，进样口温度为250°C，质谱仪达到设定的温度后，使用标准校正气体甲 苯对仪器进行自动校正；（2)校正通过后，使用吸烟机抽吸平衡后的细支烟，在线逐口分析 细支烟主流烟气中乙醛、1，3-丁二烯、丙酮、异戊二烯、2-丁酮、苯和甲苯这7中挥发性有机 化合物，对目标物进行软电离，以分子离子质荷比m/z定性，以有效离子化率及响应信号强 度，与校准气的响应信号强度的比值为各目标物仪器校正因子，直接进行定量，每轮实验抽 吸卷烟烟支数为5支。
2. 根据权利要求1所述的单光子飞行时间质谱在线逐口分析细支烟主流烟气中7种挥 发性有机化合物，其特征在于，所述步骤（1)中吸烟机为Borgwaldt Gui 2孔道吸烟机；所 述质谱仪为Smoke Analyser LMX2-T0FMS单光子飞行时间质谱仪。
3. 根据权利要求1所述的单光子飞行时间质谱在线逐口分析细支烟主流烟气中7种 挥发性有机化合物，其特征在于，所述步骤（2)中细支烟的平衡是温度为22土1°C，相对湿 度为（60±3) %的标准条件下，平衡48h。
4. 根据权利要求1所述的单光子飞行时间质谱在线逐口分析细支烟主流烟气中7种 挥发性有机化合物，其特征在于，所述步骤（2)中烟气进入电离区的气体流量为0.7 mL/ min，标准校正气浓度为IOOppm甲苯/氮气，分辨率为>500,使用氩气灯，光子能量为 9. 8±0. 4eV。
5. 根据权利要求1所述的单光子飞行时间质谱在线逐口分析细支烟主流烟气中7种挥 发性有机化合物，其特征在于，所述步骤（2)中在国际标准化组织抽吸模式下：抽吸容量为 35mL，抽吸间隔60s，抽吸持续期2s，不封闭滤嘴通风孔；在加拿大深度抽吸模式下：抽吸容 量为55mL，抽吸间隔30s，抽吸持续期2s，封闭滤嘴通风孔。
【专利摘要】单光子飞行时间质谱在线逐口分析细支烟主流烟气中7种挥发性有机化合物，属于卷烟烟气气相成分检测分析领域，本发明使用单光子飞行时间质谱在线逐口测试细支烟主流烟气中的7种挥发性有机化合物。在国际标准化组织（ISO）和加拿大深度抽吸（HCI）条件下，在线逐口定性定量分析了9种牌号的细支烟释放物中7种挥发性有机化合物，在ISO条件下在线定性定量分析了20种传统卷烟（包括烤烟型和混合型卷烟）释放物中7种挥发性有机化合物，分析的目标物有乙醛、1,3-丁二烯、丙酮、异戊二烯、2-丁酮、苯和甲苯。
【IPC分类】G01N27-62
【公开号】CN104833719
【申请号】CN201510206533
【发明人】刘彤, 陈欢, 韩书磊, 付亚宁, 庞永强, 姜兴益, 侯宏卫, 胡清源
【申请人】国家烟草质量监督检验中心
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月28日