一种电子烟气溶胶中香味成分的测定方法

摘要

本发明涉及一种电子烟气溶胶中香味成分的测定方法，属于分析测定技术领域。该方法采用剑桥滤片捕集电子烟气溶胶中的粒相成分，吸收瓶在冷阱条件下捕集电子烟气溶胶中的气相成分，然后采用二氯甲烷超声萃取，并结合去离子水进行液液反萃取，消除气溶胶中大量醇的干扰，最后结合气相色谱质谱进行定性定量分析。本发明能有效避免电子烟气溶胶中挥发性香气成分的损失或分解，能对多种挥发性香气成分同时分析，重复性较好，灵敏度高，操作简单，可以避免基体成分和溶剂的干扰，在电子烟气溶胶中挥发性香气成分的检测方面具有一定的优势。

说明书

技术领域

本发明属于分析测定技术领域，涉及一种测定方法，尤其是一种对电子烟气溶胶中香味成分进行测定、分析的方法。

背景技术

新型烟草制品是烟草产业的战略性产品，是烟草行业未来发展的重要方向。电子烟就是近年来发展最为迅速的一种新型烟草制品，它通过电加热将电子烟中的烟液雾化成含有丙二醇/烟碱的混合气体，供吸烟者吸入。电子烟的这种加热雾化方式不仅取代了传统卷烟需要燃烧才能抽吸，而且还大幅度降低了因燃烧而产生的有害物质，同时避免了明火点烟、抽吸存在的安全隐患，也避免了二手烟对非吸烟者造成的被动吸烟危害。国内外电子烟市场从2012年开始出现爆发式增长，销售量年增长率超过100%。2013年，美国电子烟销量已占美国烟草制品总销量的1%。据权威部门预测，到2020年，电子烟在美国的销量将占烟草制品总销量的15%。但是目前电子烟还缺乏相关的质量管控，尤其是烟液雾化后的成分、成分释放物、感观评吸以及安全性等，尚缺乏全面的认识，也没有有关电子烟气溶胶挥发性香味成分测定、分析方法的报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种电子烟气溶胶中香味成分的测定方法，采用剑桥滤片结合吸收瓶在冷阱条件下捕集电子烟气溶胶中的挥发性香味成分，然后用二氯甲烷超声萃取，并结合去离子水进行液液反萃取，最后利用气相色谱质谱进行定性定量分析挥发性香气成分的方法，以用于对电子烟香气成分进行准确的分析与评价。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电子烟气溶胶中香味成分的测定方法，包括以下步骤：

步骤（1），采用电子烟吸烟机对电子烟样品进行抽吸，用置于吸烟机上捕集器中的单层剑桥滤片对电子烟烟气释放物中的总粒相物进行捕集，捕集电子烟连续抽吸20~100口烟气释放物的总粒相物，即每抽吸20~100口更换一次滤片；

步骤（2），用在捕集器和吸烟机抽吸针筒之间的冷阱捕集器捕集穿过剑桥滤片的气相成分；

所述的冷阱捕集器包括两个串联的装有10~50mL二氯甲烷的吸收瓶和用于将吸收瓶进行冰盐浴的保温桶；冷阱捕集装置温度维持在-5~0℃；

步骤（3），待抽吸完毕后，将剑桥滤片取出置于容器中，同时向容器中倒入两个吸收瓶中的捕集有气相成分的二氯甲烷溶液，然后一起超声萃取20~60min；

步骤（4），萃取完毕之后，移取10~30mL萃取液中加入等体积的去离子水进行液液反萃取，待静置分层后，再将有机层在40℃、450 mbar条件下浓缩至1mL，得到浓缩液；

步骤（5），用气相色谱质谱仪对步骤（4）的浓缩液进行定性定量分析；条件为：色谱柱：HP-5MS毛细管柱，长度×内径×膜厚为30m×0.25mm×0.25µm；载气：He，恒流模式：流速：1.0 mL/min；程序升温：50℃保持1min，然后以5℃/min升至180℃并保持1min，接着以10℃/min升至280℃并保持3min；进样口温度：280 ℃；进样量2 μL，不分流进样；传输线温度：280-300℃；电离方式：EI；电离能量：70eV；离子源温度：230-250℃；四级杆温度：160℃；质量范围35-450aum；溶剂延迟：4min；检测模式：SCAN 和 SIM同步。

所述的挥发性香气成分的定性分析通过化学工作站检索标准质谱图库，同时结合有关质谱图文献解析，确认电子烟挥发性成分，定量分析通过化学工作站数据处理系统，按峰面积归一化法进行计算求出各组分的相对百分含量。

进一步，优选的是所述的电子烟吸烟机为能够抽吸带有气动开关和手动开关的电子烟的吸烟机，同时，本发明所采用的电子烟吸烟机对所抽吸的电子烟的形状没有限制。

进一步，优选的是所述的电子烟的抽吸模式是抽吸容量55.0 mL，抽吸持续时间3s，抽吸频率30s，抽吸曲线为方波。

进一步，优选的是每个电子烟用φ44 mm剑桥滤片捕集50口。

进一步，优选的是所述的香味成分包括2,3-二甲基吡嗪、2,2,4,6,6-五甲基庚烷、苄基甲醇、1-甲基-4-哌啶酮、四甲基吡嗪、麦芽酚、薄荷脑、2,6-二甲基癸烷、2-氯-4-(4-甲氧基苯基)-6-(4-硝基苯基)嘧啶、烟碱、麦斯明、4-乙基吡啶、3-甲基-环戊烷甲酸甲酯、新植二烯、邻苯二甲酸二异丁酯、十四碳酰胺、西柏三烯二醇类化合物、油酸酰胺、十六碳酰胺、芥酸酰胺。

进一步，优选的是所述的香味成分还包括2-羟基-3-甲基-2-环戊烯-1-酮、罗勒烯、茶香酮、异蒲勒醇、2,4-二甲基-1,3-二噁烷、3-甲基-1-环戊烯、异薄荷醇、甲基环己醇、乙酸乙烯酯、右旋香芹酮、4-(2,6,6-三甲基-1-环己烯基)-3-丁烯-2-酮、(1S,2S,5S)-(-)-2-羟基-3-蒎烷酮。

本发明所采用的捕集装置结构与专利申请号为201410177530.3的捕集结构除保温桶内的混合物不同之外，其余皆相同。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明采用剑桥滤片结合吸收瓶在冷阱条件下捕集电子烟气溶胶中的挥发性香味成分，然后采用二氯甲烷超声萃取，并结合去离子水进行液液反萃取，最后利用气相色谱质谱进行定性定量分析挥发性香气成分；

本发明方法能够准确测定电子烟气溶胶中的挥发性香味成分，有效富集样品中的组分，避免基体成分和溶剂的干扰，具有灵敏度高、检出限低、操作简单、快捷等特点；

本发明方法能使香气成分得到有效分离，并能快速准确地测出电子烟气溶胶中的挥发性香味物质，且测定结果可信度高；

本发明操作简单、重复性好，分析灵敏度高，仅需一次性测定，就能得到电子烟气溶胶中的多种挥发性物质，不需要复杂的前处理，节约分析费用，对环境及人体健康无害；

本发明能有效避免电子烟气溶胶挥发性香气成分的损失或分解，能对多种挥发性香气成分同时分析，操作简单，在挥发性香气成分的检测方面具有优势。

本发明和发明专利申请201510084273.3相比，本发明方法能够针对电子烟气溶胶中的多种香味成分进行测定，而仅非18种挥发性成分进行定性和半定量测定，测定目标物质范围大大扩充，在电子烟气溶胶香气成分检测方面具有明显优势。本发明前处理采用液液反萃取的方法，可以将目标物质萃取并进行分析，避免了电子烟烟油溶剂甘油、丙二醇的大量干扰，测定准确，效果明显。

附图说明

图1 为本发明采用的捕集装置结构示意图；

图2为本发明实施例1中挥发性成分的气相色谱图；图3为对比例1中挥发性成分的气相色谱图；

其中，1—电子烟样品；2—转接头；3—捕集器；4—吸烟机；5—吸收瓶；6—

保温桶；7—冰和氯化钠的混合物；8—抽吸针筒。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本发明所有检测的物质为气相色谱质谱仪数据库自动匹配给出的物质。

实施例1

本发明所采用的捕集装置如图1所示，将44 mm 的剑桥滤片放入滤片夹持器，滤片粗糙的一面应面向进入的烟气，合上滤片夹持器，检查确认装配妥当。抽吸过程中如果捕集器一端可以放入电子烟，没有发生漏气现象，则直接将电子烟插入捕集器进行抽吸。但现在市售电子烟吸嘴形状各异，如果捕集器一端与电子烟烟嘴不匹配，抽吸过程发生漏气，则需要在捕集器与电子烟之间加接密闭性良好的转接头，防止抽吸过程中发生漏气。

在吸烟机捕集器和抽吸针筒之间串联有两个装有30mL二氯甲烷吸收瓶，吸收瓶装入保温桶中进行冰盐浴，吸收瓶和保温桶共同组成冷阱捕集器。

从吸烟机上取下烟气捕集器，打开，用镊子取出滤片超声萃取。即将收集有烟气粒相物的剑桥滤片置于锥形瓶中，用相应的萃取剂于室温下以100W 功率超声萃取20min，静置5min，吸取适量上层萃取液，用0.45μm 微孔滤膜过滤得萃取液，装入色谱小瓶进行气相色谱分析，测定萃取液中的目标分析物的含量。

对某品牌电子烟气溶胶中香味成分进行测定，具体步骤如下：

步骤（1），采用电子烟吸烟机对电子烟样品进行抽吸，用置于吸烟机上捕集器中的单层剑桥滤片对电子烟烟气释放物中的总粒相物进行捕集，捕集电子烟连续抽吸50口烟气释放物的总粒相物；

抽吸模式为抽吸容量55.0 mL，抽吸持续时间3s，抽吸频率30s，抽吸曲线为方波。每个电子烟用直径为44 mm剑桥滤片捕集50口；每抽吸50口更换一次滤片；

步骤（2），用在捕集器和吸烟机抽吸针筒之间的冷阱捕集器捕集穿过剑桥滤片的气相成分；

所述的冷阱捕集器包括两个串联的装有30mL二氯甲烷的吸收瓶和用于将吸收瓶进行冰盐浴的保温桶；冷阱捕集装置温度维持在0℃；

步骤（3），待抽吸完毕后，从吸烟机上取下烟气捕集器，打开，用镊子将剑桥滤片取出置于100 mL锥形瓶中，同时向锥形瓶中倒入两个吸收瓶中的捕集有气相成分的二氯甲烷溶液，然后一起超声萃取30min，用以提取剑桥滤片捕集的粒相部分；

步骤（4），萃取完毕之后，移取20 mL萃取液于100 mL的分液漏斗中加入等体积的去离子水进行一次液液反萃取，待静置分层后，再将有机层完全倒入50 mL浓缩瓶中，在40℃、450 mbar条件下浓缩至1mL，得到浓缩液；

步骤（5），用气相色谱质谱仪对步骤（4）的浓缩液进行定性定量分析；条件为：色谱柱：HP-5MS毛细管柱，长度×内径×膜厚为30m×0.25mm×0.25µm；载气：He，恒流模式：流速：1.0 mL/min；程序升温：50℃保持1min，然后以5℃/min升至180℃并保持1min，接着以10℃/min升至280℃并保持3min；进样口温度：280 ℃；进样量2 μL，不分流进样；传输线温度：280-300℃；电离方式：EI；电离能量：70eV；离子源温度：230-250℃；四级杆温度：160℃；质量范围35-450aum；溶剂延迟：4min；检测模式：SCAN 和 SIM同步。

其中：挥发性香气成分的定性分析通过化学工作站检索标准质谱图库，同时结合有关质谱图文献解析，确认电子烟挥发性成分，定量分析通过化学工作站数据处理系统，按峰面积归一化法进行计算求出各组分的相对百分含量。

测得的结果色谱图如图2所示，挥发性成分及其相对含量见表1：

表1 某品牌电子烟挥发性成分表

注：相对含量是色谱峰面积的相对百分含量，即每个物质的峰面积比总峰面积。

由表1和图2可知：本发明确定了电子烟气溶胶中21个组分，主要为醛类、酚类、醇类、酯类、酮类等。本方法具有操作简单、分析速度快、样品用量少的特点，能有效分析电子烟气溶胶中的挥发性香味成分。

实施例2

本发明所采用的捕集装置如图1所示，将44 mm 的剑桥滤片放入滤片夹持器，滤片粗糙的一面应面向进入的烟气，合上滤片夹持器，检查确认装配妥当。抽吸过程中如果捕集器一端可以放入电子烟，没有发生漏气现象，则直接将电子烟插入捕集器进行抽吸。但现在市售电子烟吸嘴形状各异，如果捕集器一端与电子烟烟嘴不匹配，抽吸过程发生漏气，则需要在捕集器与电子烟之间加接密闭性良好的转接头，防止抽吸过程中发生漏气。

在吸烟机捕集器和抽吸针筒之间串联有两个装有40mL二氯甲烷吸收瓶，吸收瓶装入保温桶中进行冰盐浴，吸收瓶和保温桶共同组成冷阱捕集器。

从吸烟机上取下烟气捕集器，打开，用镊子取出滤片超声萃取。即将收集有烟气粒相物的剑桥滤片置于锥形瓶中，用相应的萃取剂于室温下以100W 功率超声萃取30min，静置5min，吸取适量上层萃取液，用0.45μm 微孔滤膜过滤得萃取液，装入色谱小瓶进行气相色谱分析，测定萃取液中的目标分析物的含量。

对另一品牌电子烟气溶胶中香味成分进行测定，具体步骤如下：

步骤（1），采用电子烟吸烟机对电子烟样品进行抽吸，用置于吸烟机上捕集器中的单层剑桥滤片对电子烟烟气释放物中的总粒相物进行捕集，捕集电子烟连续抽吸100口烟气释放物的总粒相物；

抽吸模式为抽吸容量55.0 mL，抽吸持续时间3s，抽吸频率30s，抽吸曲线为方波。每个电子烟用直径为44 mm剑桥滤片捕集100口；每抽吸100口更换一次滤片；

步骤（2），用在捕集器和吸烟机抽吸针筒之间的冷阱捕集器捕集穿过剑桥滤片的气相成分；

所述的冷阱捕集器包括两个串联的装有50mL二氯甲烷的吸收瓶和用于将吸收瓶进行冰盐浴的保温桶；冷阱捕集装置温度维持在-1℃；

步骤（3），待抽吸完毕后，从吸烟机上取下烟气捕集器，打开，用镊子将剑桥滤片取出置于100 mL锥形瓶中，同时向锥形瓶中倒入两个吸收瓶中的捕集有气相成分的二氯甲烷溶液，然后一起超声萃取30min，用以提取剑桥滤片捕集的粒相部分；

步骤（4），萃取完毕之后，移取30 mL萃取液于100 mL的分液漏斗中加入等体积的去离子水进行一次液液反萃取，待静置分层后，再将有机层完全倒入50 mL浓缩瓶中，在40℃、450 mbar条件下浓缩至1mL，得到浓缩液；

步骤（5），用气相色谱质谱仪对步骤（4）的浓缩液进行定性定量分析；条件为：色谱柱：HP-5MS毛细管柱，长度×内径×膜厚为30m×0.25mm×0.25µm；载气：He，恒流模式：流速：1.0 mL/min；程序升温：50℃保持1min，然后以5℃/min升至180℃并保持1min，接着以10℃/min升至280℃并保持3min；进样口温度：280 ℃；进样量2 μL，不分流进样；传输线温度：280-300℃；电离方式：EI；电离能量：70eV；离子源温度：230-250℃；四级杆温度：160℃；质量范围35-450aum；溶剂延迟：4min；检测模式：SCAN 和 SIM同步。

其中：挥发性香气成分的定性分析通过化学工作站检索标准质谱图库，同时结合有关质谱图文献解析，确认电子烟挥发性成分，定量分析通过化学工作站数据处理系统，按峰面积归一化法进行计算求出各组分的相对百分含量。

挥发性成分及其相对含量见表2：

实施例3

本发明所采用的捕集装置如图1所示，将44 mm 的剑桥滤片放入滤片夹持器，滤片粗糙的一面应面向进入的烟气，合上滤片夹持器，检查确认装配妥当。抽吸过程中如果捕集器一端可以放入电子烟，没有发生漏气现象，则直接将电子烟插入捕集器进行抽吸。但现在市售电子烟吸嘴形状各异，如果捕集器一端与电子烟烟嘴不匹配，抽吸过程发生漏气，则需要在捕集器与电子烟之间加接密闭性良好的转接头，防止抽吸过程中发生漏气。

在吸烟机捕集器和抽吸针筒之间串联有两个装有40mL二氯甲烷吸收瓶，吸收瓶装入保温桶中进行冰盐浴，吸收瓶和保温桶共同组成冷阱捕集器。

从吸烟机上取下烟气捕集器，打开，用镊子取出滤片超声萃取。即将收集有烟气粒相物的剑桥滤片置于锥形瓶中，用相应的萃取剂于室温下以100W 功率超声萃取60min，静置5min，吸取适量上层萃取液，用0.45μm 微孔滤膜过滤得萃取液，装入色谱小瓶进行气相色谱分析，测定萃取液中的目标分析物的含量。

对与实施例1相同品牌电子烟气溶胶中香味成分进行测定，具体步骤如下：

步骤（1），采用电子烟吸烟机对电子烟样品进行抽吸，用置于吸烟机上捕集器中的单层剑桥滤片对电子烟烟气释放物中的总粒相物进行捕集，捕集电子烟连续抽吸20口烟气释放物的总粒相物；

抽吸模式为抽吸容量55.0 mL，抽吸持续时间3s，抽吸频率30s，抽吸曲线为方波。每个电子烟用直径为44 mm剑桥滤片捕集20口；每抽吸20口更换一次滤片；

步骤（2），用在捕集器和吸烟机抽吸针筒之间的冷阱捕集器捕集穿过剑桥滤片的气相成分；

所述的冷阱捕集器包括两个串联的装有10mL二氯甲烷的吸收瓶和用于将吸收瓶进行冰盐浴的保温桶；冷阱捕集装置温度维持在-5℃；

步骤（3），待抽吸完毕后，从吸烟机上取下烟气捕集器，打开，用镊子将剑桥滤片取出置于100 mL锥形瓶中，同时向锥形瓶中倒入两个吸收瓶中的捕集有气相成分的二氯甲烷溶液，然后一起超声萃取60min，用以提取剑桥滤片捕集的粒相部分；

步骤（4），萃取完毕之后，移取10 mL萃取液于100 mL的分液漏斗中加入等体积的去离子水进行一次液液反萃取，待静置分层后，再将有机层完全倒入50 mL浓缩瓶中，在40℃、450 mbar条件下浓缩至1mL，得到浓缩液；

步骤（5），用气相色谱质谱仪对步骤（4）的浓缩液进行定性定量分析；条件为：色谱柱：HP-5MS毛细管柱，长度×内径×膜厚为30m×0.25mm×0.25µm；载气：He，恒流模式：流速：1.0 mL/min；程序升温：50℃保持1min，然后以5℃/min升至180℃并保持1min，接着以10℃/min升至280℃并保持3min；进样口温度：280 ℃；进样量2 μL，不分流进样；传输线温度：280-300℃；电离方式：EI；电离能量：70eV；离子源温度：230-250℃；四级杆温度：160℃；质量范围35-450aum；溶剂延迟：4min；检测模式：SCAN 和 SIM同步。

其中：挥发性香气成分的定性分析通过化学工作站检索标准质谱图库，同时结合有关质谱图文献解析，确认电子烟挥发性成分，定量分析通过化学工作站数据处理系统，按峰面积归一化法进行计算求出各组分的相对百分含量。

其检测结果与表1基本一致。

对比例1

本对比例其他步骤和实施例1相同，但未采用液液反萃取，直接以二氯甲烷萃取后的萃取液进行气相色谱质谱分析，检测到的物质仅为4种，分别为丙二醇、丙三醇、烟碱和麦斯明。色谱图如图3所示。结果说明如果不采用液液反萃取，电子烟烟油溶剂甘油、丙二醇会产生大量干扰，大大影响测定结果的准确性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。