加熱不燃燒卷煙煙草材料中1,2-丙二醇、丙三醇和煙堿的測定

溫光和 肯生葉 李峰 饒國華 段勤 楊雪燕 田飛宇

摘 ?要：為準(zhǔn)確測定加熱不燃燒卷煙煙草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿的含量，以1，4-丁二醇和2-甲基喹啉為內(nèi)標(biāo)建立了同時(shí)測定加熱不燃燒卷煙煙草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿的氣相色譜-氫火焰離子化法（GC-FID），并測定了5個(gè)不同品牌的12個(gè)煙草材料樣品。結(jié)果表明，該方法的檢出限和定量限分別在0.02～0.22 mg/g和0.06～0.74 mg/g;回收率84.74%～98.81%;日內(nèi)、日間精密度在0.15%～0.86%。所測樣品中1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿的含量分別在0～82.45?mg/g、116.31～204.98?mg/g和7.06～15.26?mg/g。所有樣品中均檢出丙三醇和煙堿。國內(nèi)樣品中1，2-丙二醇的含量比國外樣品高。該方法前處理簡單、靈敏度和準(zhǔn)確度高，可滿足不同加熱不燃燒卷煙煙草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿的檢測要求。

關(guān)鍵詞：氣相色譜法;加熱不燃燒卷煙;煙草材料;1，2-丙二醇;丙三醇;煙堿

中圖分類號(hào)：TS411 ?????????文章編號(hào)：1007-5119（2019）04-0069-07 ?????DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2019.04.011

Determination of 1，2-propylene Glycol， Glycerol and Nicotine of Tobacco Materials?in Heat-not-burn Cigarettes

WEN Guanghe， KEN Shengye，?LI Feng， RAO Guohua， DUAN Qin， YANG Xueyan，?TIAN Feiyu

（1.Yunnan Yangrui Technology Group Co.，?Ltd.，?Kunming 650224，?China;?2. Technology Center， China Tobacco Guangdong Industrial Co.， Ltd.， Guangzhou 510385， China）

?A gas chromatography-flame ionization （GC-FID）?method was developed for determination of 1，2-propylene glycol， glycerol and nicotine of tobacco materials?in heat-not-burn cigarettes by using 1，4-butanediol and quinaldine as internal standards. Twelve tobacco material?samples of five different brands were determined by the method. The results showed that： 1）?The limit of detection and limit of quantitation were?0.02-0.22 mg/g and 0.06-0.74 mg/g，?respectively; the recoveries were 84.74%-98.81%， and intra-day and inter-day precisions were 0.15%-0.86%. 2） The contents of 1，2-propylene glycol ， glycerol and nicotine?in the samples ranged from 0-82.45，116.31-204.98， and 7.06-15.26?mg/g， respectively. 3） Glycerol and nicotine?were detected?in all samples. 4）?The content of 1，2- propylene glycol in domestic samples was?higher than that in foreign samples.?This method was easy， sensitive and accurate， and was suitable for determination?of 1，2-propylene glycol， glycerol and nicotine of tobacco materials?in heat-not-burn cigarettes.

：?gas chromatography;?heat-not-burn cigarette;?tobacco material;?1，2-propylene glycol; glycerol;?nicotine

與傳統(tǒng)卷煙不同，加熱不燃燒卷煙是利用特殊熱源對(duì)煙絲進(jìn)行加熱（500 ℃以下）將煙草中的尼古丁和香味物質(zhì)烘烤出來，來滿足吸煙者的需求，其有害成分釋放量較燃燒卷煙低。丙二醇和丙三醇常作為煙霧生成劑添加在加熱不燃燒卷煙中，其含量對(duì)煙草加熱不燃燒狀態(tài)下煙氣釋放有影響。同時(shí)為了賦予抽吸滿足感，向加熱不燃燒煙草材料中人為添加一定量的煙堿。為此，準(zhǔn)確測定新型煙草材料中的1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿對(duì)其質(zhì)量監(jiān)控和評(píng)價(jià)具有重要意義。張蓉等采用高效陰離子交換色譜分離–積分脈沖安培檢測法同時(shí)檢測了煙草材料中的丙二醇和丙三醇。相關(guān)文獻(xiàn)用分光光度法測定了煙草材料中煙堿含量。但煙草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿的同時(shí)測定方法

鮮見報(bào)道。因此，本文以不同工藝制造的煙草材料為實(shí)驗(yàn)樣品，建立了加熱不燃燒卷煙煙草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿的氣相色譜檢測方法。旨在為新型煙草中主要化學(xué)成分的測定提供技術(shù)參考。

1??材料與方法

1.1 ?材料、試劑和儀器

材料：16個(gè)國內(nèi)外加熱不燃燒卷煙煙草材料樣品。建立方法時(shí)，從中選取4個(gè)樣品，分別是稠漿法加熱不燃燒卷煙煙草材料（煙草材料1#和煙草材料3#）、造紙法加熱不燃燒卷煙煙草材料（煙草材料2#）、干法加熱不燃燒卷煙煙草材料（煙草材料4#）。

試劑：甲醇、乙醇、異丙醇（色譜純，德國MERCK）;1，2-丙二醇、丙三醇（純度≥99.5%，美國Sigma Aldrich公司）;煙堿（純度≥99%）;1，4-丁二醇、2-甲基喹啉（純度≥99%，上海泰坦科技股份有限公司）。

儀器：Agilent 7820A氣相色譜儀（美國Agilent公司），氫火焰離子化檢測器（FID）;電子天平（感量0. 1 mg，德國Mettler Toledo）;HY-2A振蕩器（常州澳華儀器有限公司）。

1.2 ?標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

含內(nèi)標(biāo)的甲醇溶液：準(zhǔn)確稱取4.000?g 1，4-丁二醇和0.4000?g 2-甲基喹啉于1L容量瓶中，用甲醇溶液定容，搖勻，備用。

1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：分別稱取0.0500?g 1，2-丙二醇、1.2500 g丙三醇和0.1000 g 煙堿于50 mL容量瓶中，用含內(nèi)標(biāo)的甲醇溶液定容，搖勻，得到混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。

系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別移取1、2、3、4、5、6 mL混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于6個(gè)10 mL容量瓶中，用含內(nèi)標(biāo)的甲醇溶液定容，搖勻，得到系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.3 ?樣品處理

稱取粉碎樣品1.2 g（精確至0.1?mg），置于100 mL具塞錐形瓶中，加入20 mL含內(nèi)標(biāo)的甲醇溶液，振蕩90 min，靜置10 min，取上清液過濾后進(jìn)行GC-FID分析。

1.4 ?儀器分析條件

色譜柱：DB-ALC1（30 m×0.32 mm×1.8 μm）;程序升溫：110?℃，保持1 min，以15 ℃/min的速率升至150 ℃，保持2 min，再以30 ℃/min的速率升至220?℃，保持7?min。進(jìn)樣量：1 μL;分流比：20：1;進(jìn)樣口溫度：250 ℃;檢測器溫度：275 ℃;載氣：氦氣;流速：2.0 mL/min。

2??結(jié)果與討論

2.1??樣品的選擇

為提高分析方法的準(zhǔn)確性，對(duì)國內(nèi)外的加熱不燃燒卷煙煙草材料制造工藝進(jìn)行了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)煙草材料的制造工藝主要有稠漿法、造紙法、干法等工藝。因此，在方法優(yōu)化的過程中，選擇上述工藝制造的加熱不燃燒卷煙煙草材料且市場上暢銷品牌中4個(gè)產(chǎn)品為試驗(yàn)樣品，進(jìn)行分析方法考察。

2.2 ?內(nèi)標(biāo)的選擇

用作內(nèi)標(biāo)法中的內(nèi)標(biāo)物應(yīng)與欲測定組分在分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)上相近，因此本方法采用雙內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量測定。煙堿的測定多采用喹啉、正十七烷、2-甲基喹啉等作為內(nèi)標(biāo)。文獻(xiàn)[19-22]表明，1，2-丙二醇、丙三醇的測定可采用1，4-丁二醇作為內(nèi)標(biāo)。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇1，4-丁二醇和2-甲基喹啉作為內(nèi)標(biāo)，分別對(duì)1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿進(jìn)行定量測定。

結(jié)果表明（圖1a），1，4-丁二醇的保留時(shí)間為5.12?min，位于1，2-丙二醇（3.209 min）和丙三醇（5.442 min）保留時(shí)間之間，2-甲基喹啉與煙堿的峰位置相鄰，樣品中其他成分與內(nèi)標(biāo)峰無重疊，峰型對(duì)稱。甲醇溶液中內(nèi)標(biāo)物1，4-丁二醇的質(zhì)量濃度為4.0?mg/mL時(shí)對(duì)應(yīng)的峰面積在樣品中待測物1，2-丙二醇與丙三醇的峰面積之間，2-甲基喹啉的質(zhì)量濃度為0.4?mg/mL時(shí)與樣品中煙堿的峰面積接近。

2.3 ?色譜柱的選擇

口用型無煙氣煙草制品中煙堿的分析可采用

DB-ALC1色譜柱，在新型卷煙氣溶膠和電子煙煙液中1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿的測定可以采用DB-ALC1色譜柱。因此，本方法選擇DB-ALC1色譜柱作為分離柱。結(jié)果表明（圖1b），采用DB-ALC1毛細(xì)管色譜柱（30?m×0.32?mm×1.8?μm）能較好分離1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、丙三醇、2-甲基喹啉和煙堿，峰型對(duì)稱，無拖尾峰，分析時(shí)間短，10 min內(nèi)可完全分離。

圖1 ?標(biāo)樣（a）和實(shí)際樣品（b）的色譜圖

Fig. 1 ?GC chromatograms of standard solution?（a） and real sample?（b）

2.4??萃取溶劑的選擇

甲醇和乙醇是煙草及煙草制品和食品中多元醇的常用提取溶劑。文獻(xiàn)[18，23，28-29]報(bào)道了用異丙醇提取電子煙煙液、新型卷煙氣溶膠、總粒相物和濾嘴等中的煙堿，取得了良好的效果。因此，本實(shí)驗(yàn)考察了甲醇、乙醇和異丙醇3種溶劑對(duì)加熱不燃燒煙草材料中3種目標(biāo)物的萃取效果（圖2）。從圖2可以看出，甲醇對(duì)加熱不燃燒煙草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿的提取效果優(yōu)于乙醇和異丙醇，因此選擇甲醇作為本實(shí)驗(yàn)提取溶劑。

2.5??萃取時(shí)間的選擇

實(shí)驗(yàn)考察了不同萃取時(shí)間對(duì)1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿萃取量的影響。結(jié)果（表1）表明，隨著萃取時(shí)間的增加，煙堿和丙三醇的含量逐漸升高，

當(dāng)萃取時(shí)間≥90?min時(shí)，煙堿和丙三醇的含量基本不變。在不同萃取時(shí)間下，1，2-丙二醇的含量基本一致。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇萃取時(shí)間為90 min。

圖2??不同溶劑對(duì)不同樣品中目標(biāo)物的提取效率

Fig.?2 ?Extraction efficiencies of different?solvents for target compounds in?different?samples

2.6??標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和定量限

按儀器工作條件，將系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液濃度從低到高的順序進(jìn)行GC-FID分析。以各目標(biāo)物峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積之比（）對(duì)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、丙三醇和煙堿的線性范圍、線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)（表2）。將最低濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)進(jìn)樣10次，以3倍和10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差確定方法的檢出限和定量限，計(jì)算出本方法的檢出限和定量限。

2.7??精密度和回收率

對(duì)4個(gè)代表性樣品在日內(nèi)和日間進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿測定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）在0.15%～0.86%（表3、4），表明方法的精密度和重復(fù)性較好。

樣品中分別添加低、中、高3種不同濃度水平的煙堿、1，2-丙二醇和丙三醇標(biāo)準(zhǔn)品，進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表5。由表5可知，1，2-丙二醇，丙三醇和煙堿的回收率分別在88.69%～98.81%、92.74%～97.26%、84.74%～93.99%。

2.8 ?樣品分析

應(yīng)用本方法對(duì)12個(gè)不同口味的國內(nèi)外加熱不燃燒卷煙煙草材料樣品進(jìn)行了測定，樣品生產(chǎn)工藝包括了稠漿法、造紙法、干法和輥壓法4種工藝，其中1#～4#、12#為國內(nèi)品牌樣品，其余樣品為國外品牌，樣品的色譜圖見圖1b。測定結(jié)果（表6）中可以看出，國內(nèi)品牌中1，2-丙二醇的含量比國外品牌高;國外品牌中1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿的含量分別在0～2.7、116.31～201.97和7.06～15.26 mg/g，且1，2-丙二醇所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)不足1%，與劉達(dá)岸等的研究結(jié)果相一致，表明國外煙草材料中丙三醇為主要的煙霧生成劑;3個(gè)國外樣品中未檢出1，2-丙二醇;所有樣品中均檢出丙三醇和煙堿。

3??結(jié) ?論

建立了同時(shí)測定加熱不燃燒卷煙煙草材料中1，2-丙二醇，丙三醇和煙堿的氣相色譜分析方法，樣品經(jīng)含有內(nèi)標(biāo)的溶劑振蕩提取后采用GC-FID測定，內(nèi)標(biāo)法定量。本方法前處理簡單，靈敏度高，重復(fù)性好，定量結(jié)果準(zhǔn)確，適用于加熱不燃燒煙草材料中1，2-丙二醇，丙三醇和煙堿的檢測，可為加熱不燃燒卷煙煙草材料質(zhì)量監(jiān)控和評(píng)價(jià)提供技術(shù)支持。

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