一种在线检测烟草添加剂或烟用材料不同温度下裂解气相成分的方法

摘要

本发明公开了一种在线检测烟草添加剂或烟用材料不同温度下裂解气相成分的方法，将烟草添加剂或烟用材料进行多步顺序的升温裂解；将每步裂解所得的烟草添加剂或烟用材料裂解产物经捕集后，进行脱附进样；通过气相色谱质谱联用仪对进样样品进行定性和定量检测。本发明所提供的方法，与常规方法相比，采用多步顺序升温裂解方式，操作简单，技术先进，能够真实的反映不同裂解温度下烟草添加剂或烟用材料的裂解情况，全面检测烟草添加剂和烟用材料的裂解产物，可以用于未来卷烟有害成分的形成控制，提高消费者的健康。

说明书

技术领域

本发明属于在线检测有机物裂解所释放的气相成分的方法的技术领域，尤其涉及一种在线检测烟草添加剂或烟用材料不同温度下裂解气相成分的方法。

背景技术

卷烟(包括烟草添加剂或烟用材料)燃烧是一个非常复杂而且难以预测的化学物理过程，卷烟在不完全燃烧过程中发生一系列的蒸馏、冷凝、裂解与裂解合成等物理化学反应，形成大量新的物质，其化学成分很复杂，是一个复杂的过程。烟草中的各种有机物随温度的变化关系、烟气中的各种物质随温度的变化关系以及卷烟燃烧机理尚不完全清楚。

目前，已经有大量的学者对卷烟燃烧机理、燃烧温度对烟气化学成分的影响以及卷烟化学成分和烟气化学成分之间的相互关系进行了研究，其中，裂解是大家最常用的技术手段，但是目前所采用的裂解技术都是常规的裂解方法(包括等温裂解-GC/MS技术和程序升温-GC/MS技术)，并不能很好地揭示裂解温度、化学成分和裂解产物之间的关系，其中的反应机理和反应变化规律难以得到真正的揭示。Baker等人采用单步裂解技术研究了卷烟燃烧过程中可能经历的几个阶段，还采用同位素结合裂解技术对卷烟燃烧过程中的反应顺序进行了推测。另外，也有国内外烟草方面的专家和学者采用热重、热重-红外联用技术等方法模拟卷烟的燃烧过程，测定烟草燃烧所释放的气相组分与温度的关系，从而推测卷烟的燃烧机理。秦国鑫等人采用热重-差示扫描量热联用(TG-DSC)方法，研究烟草生物质的燃烧行为与燃烧特性。王洪波等借助热重分析仪对烟草燃烧过程中的失重行为进行了分析，推测卷烟在各温度区可能发生的行为。

等温裂解-GC/MS技术提供的是样品在特定温度点的裂解信息，而在实际的卷烟燃烧过程中，烟草的热解并不是瞬间完成的，而是经历了一段时间相对较长的温度连续变化过程，因此，等温裂解-GC/MS技术难以反映整个升温过程中样品的裂解行为及其形成产物的连续变化情况。程序升温裂解-GC/MS技术更不能反应卷烟燃烧的实际情况，它只是一个最终的模拟结果，无法推测卷烟燃烧过程中所经历的阶段和变化过程，无法研究卷烟燃烧的行为和机理。热重/差热分析(TG/DTA)是应用热天平在程序控制温度下测量样品质量与温度变化的热分析技术，可提供程序升温条件下样品的失重行为或热分解信息，但无法测定加热过程中所形成的产物，因此也无法建立烟草中的前体物和产物之间的关系，因此也无法研究卷烟燃烧的机理，它只能作为一个辅助手段。热重与红外光谱或质谱等仪器联用技术在一定程度上可以分析逸出组分，但对于产物相对复杂的热解反应，由于其逸出组分未经色谱分离而以混合物的形式直接进入后续检测系统，其裂解产物的定性和半定量分析就相对困难，因此也不能真正研究卷烟的燃烧行为或裂解机理。

因次，需要设计一种能够检测烟草添加剂或烟用材料在不同温度下裂解的气相成分的方法，能够测定不同裂解温度下的化学成分，建立相应的裂解成分与裂解温度变化行为关系，从而能够有依据推测烟草添加剂或烟用材料的裂解机理。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种在线检测烟草添加剂或烟用材料不同温度下裂解气相成分的方法，克服了现有的检测方法不能反映整个燃烧过程中的裂解行为和反应产物的问题。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种在线检测烟草添加剂或烟用材料不同温度下裂解气相成分的方法，包括以下步骤：

裂解：将烟草添加剂或烟用材料进行多步顺序的升温裂解；

捕集进样：将每步裂解所得的烟草添加剂或烟用材料裂解产物经捕集后，进行脱附进样；

测定：通过气相色谱质谱联用仪对进样样品进行定性和定量检测。

所述在线检测是指，将样品通过由管线连接为封闭一体的裂解仪、捕集进样的装置和气相色谱质谱联用仪进行分析测定。

进一步地，所述多步顺序的升温裂解，具体是指：称取烟草添加剂或烟用材料的样品，使用石英棉将样品固定在裂解石英管中，再放入裂解仪，在气体氛围下，分多步进行铂丝加热程序升温，从而加热裂解。每步裂解结束后裂解产物经捕集进行脱附进样，并进行定性和定量检测；检测分析完成后再进行下一步裂解。

进一步地，裂解条件为：裂解气选自氧气和氮气的混合气，或空气、氮气、氦气及其他惰性气体中的一种或两种混合气体；裂解气流量为20-100ml/min；裂解室温度280℃；传输线温度280℃。

优选地，裂解气选自氧气和氮气的混合气，氧气和氮气的体积比为9:91。

优选地，裂解气流量为70ml/min。

优选地，裂解仪为CDS5250T热裂解仪。

进一步地，所述样品在CDS5250T热裂解仪的裂解石英管中固定方式为在裂解石英管中放入一裂解石英杆，并在裂解石英杆上方中央位置装填石英棉，称取烟草添加剂或烟用材料样品，置于石英棉上方，然后在样品上装填石英棉并压实，将裂解石英管放入裂解仪内。

进一步地，多步顺序的升温程序为：

第一步，初始温度100℃，保持5s-10s，以20-50℃/s升温至150℃，保持5s-60s；

第二步，初始温度150℃，保持5s-10s，以20-50℃/s升温至200℃，保持5s-60s；

第三步，初始温度200℃，保持5s-10s，以20-50℃/s升温至250℃，保持5s-60s；

第四步，初始温度250℃，保持5s-10s，以20-50℃/s升温至300℃，保持5s-60s；

第五步，初始温度300℃，保持5s-10s，以20-50℃/s升温至400℃，保持5s-60s；

第六步，初始温度400℃，保持5s-10s，以20-50℃/s升温至500℃，保持5s-60s；

第七步，初始温度500℃，保持5s-10s，以20-50℃/s升温至600℃，保持5s-60s；

第八步，初始温度600℃，保持5s-10s，以20-50℃/s升温至700℃，保持5s-60s；

第九步，初始温度700℃，保持5s-10s，以20-50℃/s升温至800℃，保持5s-60s；

第十步，初始温度800℃，保持5s-10s，以20-50℃/s升温至900℃，保持5s-60s。

进一步地，捕集进样中裂解产物经捕集的捕集方式为以下方式中的一种：

(a)冷阱和衬管，衬管中填装吸附剂；

(b)冷阱和衬管，衬管中填装非吸附剂填充物；

(c)衬管中填装吸附剂。

优选地，所述冷阱的冷源是液氮或其他冷源。

优选地，捕集方式(a)和(c)中衬管内填装吸附剂为一种吸附剂，也可为在衬管内填装任意比例的多种吸附剂组合而成的复合吸附剂。

优选地，捕集方式(a)和(c)中，所述吸附剂为Carbotrap B、Carbotrap C、TENAX中一种或多种。

更优选地，捕集方式(a)和(c)中吸附剂为Carbotrap B或Carbotrap C或TENAX。

较佳地，捕集方式(a)和(b)中冷阱温度为-196～30℃。

捕集方式(b)中非吸附剂填充物为玻璃棉。

更优选地，冷阱温度为-180℃--40℃。

所述捕集的原理为：通过包覆在衬管外面的冷阱和衬管内可填吸附剂进行捕集，其中，通过吸附剂吸附所需的气相成分，可多种吸附剂共同使用以吸附更多的所需气相成分；同时，在捕集时可以利用不同的冷阱温度，捕集所需的气相成分，提高捕集效率。选择使用何种捕集方式，要根据裂解物的性质和裂解产生的物质性质而定。单独使用冷阱捕集气相成分，衬管内不填充吸附剂仅填充玻璃棉，需要使用的冷阱温度要低一些；单独使用吸附剂捕集，冷阱不起作用，捕集温度是室温30℃，程序升温进样初始温度也是室温30℃，对六碳以下的小分子气相成分捕集效果会差一些；冷阱和吸附剂共同捕集，捕集效果最好，可以基本上把所有裂解产生的小分子气相成分捕集住(一氧化碳等除外)。

进一步地，捕集进样中脱附进样条件为，在200-330℃保持1-6min。

进一步地，所述定性检测是通过图谱数据库检索，确定裂解后气相成分的组成成分；所述定量检测是采用峰面积归一法确定裂解后气相成分的相对含量。

所述定性检测是指，热裂解产物采用RTE积分方式，峰面积大于最大峰峰面积0.1％的予以积分，并应用质谱谱库进行检索定性。所述质谱谱库为wiley7n和Nist98图谱数据库。

所述定量检测采用峰面积归一化进行计算，以两次平行测定的平均值为测定结果。其中，半定量数据结果式(1)进行计算：

Xi＝M_i/ΣM_i…………………………………(1)

式中：

X_i——某热裂解产物的峰面积归一化百分含量；

M_i——某热裂解产物的峰面积；

ΣM_i——热裂解产物总积分面积。

进一步地，所述气相色谱质谱联用仪的条件为：

气相色谱条件：色谱柱：30m×0.25mm×0.25μm(DB-5MS弹性毛细管柱)；载气流量：1.0mL/min；分流比：30：1；升温程序：初始温度40℃，保持3min，以5℃/min升至240℃，然后以10℃/min升至280℃，保持10min；进样口温度：250℃；

质谱条件：质谱传输线温度：280℃；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；电离方式：电子轰击电离(EI)；电子能量：70eV；质量扫描范围：29～450amu；溶剂延迟时间：1.5min。

烟草添加剂或烟用材料在250℃以下裂解时，只有很少的物质，主要是游离的尼古丁、其它生物碱和新植二烯可以直接从烟叶转移到烟气中。300-500℃裂解，是烟草中的碳水化合物、氨基酸、色素、色素长链脂肪酸酯、开链异戊二烯类、西伯烷类物质等前体物的裂解阶段，是绝大多数挥发性、半挥发性物质形成的主要温度区；烟草添加剂或烟用材料在600℃裂解主要产物是苯系物、稠环芳烃和腈类物质，在700-900℃裂解时，主要是碳化的烟草和氧燃烧形成二氧化碳、一氧化碳等简单气体。

本发明所提供的方法，采用多步顺序的升温裂解，不同于常规方法中的恒定温度或程序升温法，能够真实的反映不同裂解温度下烟草添加剂或烟用材料的裂解情况，较好地测定烟草燃烧或裂解产物随温度的变化行为，清晰地看出裂解产物与温度的形成关系，清晰地知道各裂解成分与烟草前体的关系以及烟草前体随温度的变化关系，以及各有害成分形成的温度区域，从而为研究烟草添加剂或烟用材料的燃烧行为或燃烧机理提供依据。

本发明中除了采用吸附剂进行捕集外，还采用冷阱进行捕集，提高了裂解成分的捕集效率。本发明采用不同的进样条件和气质联用测定条件，能够有效、全面检测烟草添加剂和烟用材料裂解产物中成分。不仅能测定添加剂裂解过程中所形成的半挥发性组分，还能够测定裂解产物中许多低分子量气相有害成分，能够全面地评价烟草添加剂和烟用材料裂解物的危害性。

与传统方法相比，本发明操作简单，技术先进，输入操作程序后可以自动进行分析，可以提高工作效率，同时本研究所需要的样品量很少，且不使用有机溶剂，可以节约原材料，降低研究成本，安全性高，环境友好。本发明方法能够在产业上很好地进行应用，可以用于未来卷烟有害成分的形成控制，提高消费者的健康。

附图说明

图1为本发明的在线多步顺序裂解-冷阱和吸附剂捕集-GC/MS示意图；

图2为本发明的在线多步顺序裂解-冷阱捕集-GC/MS示意图；

图3为本发明的在线多步顺序裂解-吸附剂捕集-GC/MS示意图；

图4为红河烟叶程序升温裂解色谱图；

图5为丽江B22挑烟叶程序升温裂解色谱图；

图6为红河烟叶多步裂解色谱图；

图7为蔗糖多步裂解色谱图；

图8为脯氨酸多步裂解色谱图；

图9为津巴布韦C10烟叶多步裂解色谱图；

图10为巴西M02烟叶多步裂解色谱图；

图11为平顶山宝丰烟叶多步裂解色谱图；

元件标号说明

1：裂解室 Ⅰ：冷阱 Ⅱ：衬管及其内填的吸附剂。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例中选用材料包括仪器、样品和试剂如下所示：

仪器

CDS5250T热裂解仪(美国CDS Analytical公司)、裂解石英管(美国CDSAnalytical公司)、裂解石英杆(美国CDS Analytical公司)、Agilent 7890-5975C气相色谱–质谱联用仪(GC/MS，美国Agilent公司)、XP603S分析天平(感量：0.00001g，瑞士METTLERTOLEDO公司)。

样品和试剂

石英棉(农残级，美国CDS Analytical公司)、吸附剂：TENAX(德国Gerstel公司)、非吸附剂的填充物：玻璃棉(德国Gerstel公司)、蔗糖、脯氨酸、红河烟叶、丽江B22挑烟叶、津巴布韦C10烟叶、巴西M02烟叶、平顶山宝丰烟叶。

对比例1

1、对红河烟草进行程序升温裂解：

样品准备：取裂解石英管一根，放入一根裂解石英杆于裂解石英管中，在中央位置装填适量农残级石英棉(用量1±0.10mg，缠绕成团)，称取1mg±0.05mg的红河烟草粉末样品置于石英棉上，再在样品上端装填1mg±0.10mg石英棉并压实，防止样品被裂解时所使用的气流吹入裂解腔，然后将裂解石英管放入裂解仪中待裂解。

样品裂解条件：裂解氛围：氧气和氮气混合气(9：91，体积比)；裂解气流量：70mL/min；裂解升温程序：300℃保持5s，然后以30℃/s升温到900℃，保持5s。阀箱温度：280℃；传输线温度：280℃；

裂解产物捕集条件：采用冷阱捕集，冷阱温度-60℃；

热脱附进样条件：将捕集阱温度由-60℃升至280℃，3min内完成脱附。

将经捕集进样后的气相成分通过气相色谱质谱联用仪进行定性和定量检测；

气质联用仪条件：色谱柱：DB-5MS弹性毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)；载气流量：1.0mL/min；程序升温：初始温度40℃，保持3min，以5℃/min升至240℃，然后以10℃/min升至280℃，保持10min；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；进样口温度：250℃；质谱传输线温度：280℃；电离方式：电子轰击电离(EI)；电子能量：70eV；质量扫描范围：29～450amu；溶剂延迟时间：1.5min；分流比：100：1。

2、结果与讨论

利用对比例1中程序升温裂解方法对红河烟草的裂解气相成分进行分析，图4为气质联用仪所测的色谱图，从图4中并不能看出裂解产物的形成与裂解温度的关系，也无法得到前体物与其相对应裂解产物的关系，无法推断出裂解温度与有害成分形成之间的关系，因此，根据该裂解情况，无法推断出烟草裂解或燃烧的机理。

对比例2

1、丽江B22挑烟草等温裂解

样品准备：取裂解石英管一根，放入一根裂解石英杆于裂解石英管中，在中央位置装填适量农残级石英棉(用量1±0.10mg，缠绕成团)，称取1mg±0.05mg的丽江B22挑烟草粉末样品置于石英棉上，再在样品上端装填1mg±0.10mg石英棉并压实，防止样品被裂解时所使用的气流吹入裂解腔，然后将裂解管放入裂解仪中待裂解。

样品裂解条件：裂解氛围：氧气和氮气混合气(9：91，体积比)；裂解气流量：70mL/min；裂解升温程序：分别在300℃、450℃、600℃、750℃、900℃裂解40s。阀箱温度：280℃；传输线温度：280℃；

裂解产物捕集条件：采用冷阱捕集，冷阱温度-60℃；

热脱附进样条件：将捕集阱温度由-60℃升至280℃，3min内完成脱附。

将经捕集进样后的气相成分通过气相色谱质谱联用仪进行定性和定量检测；

气质联用仪条件：色谱柱：DB-5MS弹性毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)；载气流量：1.0mL/min；程序升温：初始温度40℃，保持3min，以5℃/min升至240℃，然后以10℃/min升至280℃，保持10min；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；进样口温度：250℃；质谱传输线温度：280℃；电离方式：电子轰击电离(EI)；电子能量：70eV；质量扫描范围：29～450amu；溶剂延迟时间：1.5min；分流比：100：1。

2、结果与讨论

对丽江B22挑烟草进行等温裂解，裂解温度分别是300℃、450℃、600℃、750℃、900℃，分别裂解40s，图5为气质联用仪所测的色谱图，从图5中仅可以看出裂解温度对裂解产物的形成有影响，但是裂解产物的形成非常复杂，无法看出前体物随温度的裂解行为，也无法看出前体物在不同温度下与其对应裂解产物的关系，因此，根据等温裂解的情况，并不能很好的推断出烟草燃烧或裂解的机理。

实施例1

1.红河烟叶粉末多步顺序裂解

样品准备：取裂解石英管一根，放入一根裂解石英杆于裂解石英管中，在中央位置装填适量农残级石英棉(用量1±0.10mg，缠绕成团)，称取1mg±0.05mg的红河烟叶粉末样品置于石英棉上，再在样品上端装填1mg±0.10mg石英棉并压实，防止样品被裂解时所使用的气流吹入裂解腔，然后将裂解管放入裂解仪中待裂解。

多步顺序裂解的升温程序为：

第一步，初始温度100℃，保持5s，以50℃/s升温至150℃，保持60s；第二步，初始温度150℃，保持5s，以50℃/s升温至200℃，保持60s；第三步，初始温度200℃，保持5s，以50℃/s升温至250℃，保持60s；第四步，初始温度250℃，保持5s，以50℃/s升温至300℃，保持60s；第五步，初始温度300℃，保持5s，以50℃/s升温至400℃，保持60s；第六步，初始温度400℃，保持5s，以50℃/s升温至500℃，保持60s；第七步，初始温度500℃，保持5s，以50℃/s升温至600℃，保持60s；第八步，初始温度600℃，保持5s，以50℃/s升温至700℃，保持60s；第九步，初始温度700℃，保持5s，以50℃/s升温至800℃，保持60s；第十步，初始温度800℃，保持5s，以50℃/s升温至900℃，保持60s。

裂解氛围：氦气；裂解气流量：70mL/min；阀箱温度：280℃；传输线温度：280℃；

裂解产物捕集条件：采用液氮和吸附剂TENAX共同捕集，捕集温度-196℃；

热脱附进样条件：将捕集阱温度由-60℃升至290℃，5min内完成脱附。

气质联用仪条件：色谱柱：DB-5MS弹性毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)；载气流量：1.0mL/min；分流比：30︰1；升温程序：初始温度40℃，保持3min，以5℃/min升至240℃，然后以10℃/min升至280℃，保持10min；进样口温度：250℃；质谱传输线温度：280℃；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；电离方式：电子轰击电离(EI)；电子能量：70eV；质量扫描范围：29～450amu；溶剂延迟时间：1.5min。

2、结果与讨论

对红河烟叶粉末进行多步顺序裂解，经十步裂解，每步裂解后的裂解样品石英管仍留在裂解腔内，第一步裂解成分经捕集后热脱附进样，气相色谱质谱联用仪分析完成后，然后进行第二次裂解程序，按此步骤直至所有裂解程序执行和分离、鉴定完毕。

表1-7为红河烟叶多步裂解检测到的裂解气相成分，图6为红河烟叶多步裂解、气质联用仪所测的色谱图，通过多步顺序裂解方法，从图6中可以比较清楚地看出烟草裂解过程中所经历的几个阶段，可以较清晰地看出温度对裂解产物形成的影响，可以清晰地知道，烟草各裂解产物与烟草各前体物之间的对应关系；也可清晰地看出烟草有害物质形成的主要温度。

表1红河烟叶在150℃裂解时检测到的主要挥发性产物

表2烟叶200℃裂解时形成的主要挥发性产物

从表1和表2中可以看出，烟叶在150℃和200℃时，只检测到尼古丁、麦斯明、烟碱烯和新植二烯的存在，这时烟草的中的化合物主要以蒸馏的方式挥发出来。

表3烟叶250℃裂解时形成的主要挥发性产物

表3中可看出，当裂解温度达到250℃时，尼古丁的释放又有了非常明显的增长，其它的生物碱，比如麦斯民、烟碱烯和2,3'-联吡啶又重新释放出来,原因是烟草中结合态的尼古丁盐开始发生裂解。另外，在250℃时进行裂解时，没有检测到新植二烯，说明游离的新植二烯已经完全得到挥发。

碳水化合物降解形成的某些产物开始出现，如：DDMP、羟基麦芽酚、麦芽酚、糠醛、糠醇、2,5-二糠醛等，但5-甲基糠醛和5-羟甲基糠醛尚未形成，葡萄糖、果糖和蔗糖脱水形成的左旋葡萄糖酮、左旋葡聚糖、1,6-脱水-α-D-呋喃半乳糖、1,4:3,6–二脱水-α-D-吡喃葡萄糖等产物也没有形成。

烟草在250℃裂解时，检测到茄酮的存在，茄酮是烟草中一种非常重要的致香成分，它是烟草中西伯烷类物质的降解产物，同时，西伯烷类物质在降解时还会形成茄醇、降茄二酮、螺岩兰草酮和6-甲基-2,5-庚二酮等物质。

表4烟叶300℃裂解时形成的主要挥发性产物

烟叶裂解形成的香味化合物主要发生在300℃和600℃之间，烟草在300℃和600℃之间裂解所形成的香味化合物的含量远远要高于蒸馏所产生的香味物质。在300℃之前，只有尼古丁和其它生物碱等少数的几个物质直接从烟丝转移到烟气中，当温度上升到300-500℃时，烟丝中的许多物质，比如萜烯类、植物甾醇类如豆甾醇、石蜡类、糖类、氨基酸类、纤维素类和许多其他成分，在该温度区进行剧烈复杂的化学反应(主要包括热分解，裂解合成、干馏、聚合、缩合、自由基等反应)，形成了大量的挥发性、半挥发性气体以及液体和固体物质，烟气中大约5000个左右的香味物质都是在燃烧区后端的裂解/蒸馏区形成的，这是烟草香味物质形成的主要阶段。

在300℃时，烟叶中的碳水化合物裂解形成的糠醛、糠醇、5-甲基糠醛、DDMP、5-羟基麦芽酚、5-羟甲基糠醛等物质的量开始增加。同时，巨豆三烯酮、3-羟基-β-二氢大马酮、3-氧代-alpha-紫罗兰醇开始产生。

400℃和500℃是烟叶裂解的主要阶段，也是碳水化合物裂解、氨基酸降解、美拉德反应和香料前体物降解最剧烈的阶段。烟叶在400℃和500℃裂解时形成了大量的金合欢基丙酮、香叶基丙酮、香叶醛、金合欢醛、金合欢醇等香味化合物，这些化合物是烟草中的开链异戊二烯类化合物裂解所形成的，烟草中的开链异戊二烯类物质主要包括茄尼醇、植烯和新植二烯等，这些物质在降解的过程中形成大量的中链酮类和醇类物质，比如6-甲基-5-庚烯-2-酮、香叶基丙酮、香叶醇、6-甲基-3,5-庚二烯-2-酮、法尼基丙酮、法尼醇等重要致香成分，这些物质可以赋予烤烟良好的清甜香韵。

400～500℃裂解形成了吡啶、吡咯、甲基吡啶、甲基吡咯等物质。这些物质可能是烟草中生物碱和氨基酸降解的产物。

表5烟叶400℃裂解时形成的主要挥发性产物

表6烟叶500℃裂解时形成的主要挥发性产物

如表7，烟叶在600℃裂解，则形成了大量的苯、甲苯、乙苯、二甲苯、萘以及其它稠环芳香类化合物，同时也形成了腈类物质。同时，烟草物质在600℃裂解，形成了大量的含氮杂环化合物，比如甲基吡啶、甲基吡咯、二甲基吡啶和二甲基吡咯类化合物等。烟叶在600℃裂解所形成的甲基吡啶、甲基吡咯、二甲基吡啶等含氮杂环化合物以及腈类化合物都可能来自烟草中蛋白质的降解。

表7烟叶600℃裂解时形成的主要挥发性产物

烟草在700-900℃的裂解，其温度相当于卷烟燃烧区的温度。当烟草在700℃、800℃和900℃裂解时，基本上没有什么新的产物出现，也可能是裂解产生了简单气体，而这些气体组分在实验分析条件下得不到检测。这说明烟叶在600℃裂解后，基本上已经裂解完全，裂解后就剩下了碳，而在700℃、800℃和900℃裂解时，由于氧气的存在，碳与氧在700-900℃的高温下，形成简单气体，比如二氧化碳、一氧化碳、水、氢、甲烷等化合物。

因此，利用多步顺序裂解，可以很好地研究裂解温度对烟叶裂解所释放的挥发性和半挥发性物质的影响，从而用来揭示卷烟燃吸时所释放的物质与温度之间的关系和卷烟燃烧时的反应途径和机理。

实施例2

裂解样品为蔗糖，裂解温度升温程序及方法同实施例1，但是不同于实施例1的是：裂解氛围：10％O₂和90％He混合气；裂解气流量：50mL/min；裂解产物捕集条件：采用液氮和吸附剂Carbotrap>

图7为气质联用仪所测的色谱图。从图7中可以看出，利用多步顺序裂解方法，可以很好地揭示蔗糖裂解随温度的变化关系，从每一步裂解所形成的产物可以推测其裂解过程或裂解机理。而如果只采用单步裂解，不能揭示蔗糖裂解的途径或机理。

实施例3

裂解样品为脯氨酸，具体方法同实施例1。不同于实施例1的是，多步顺序裂解至第七步，裂解氛围：10％O₂和90％He混合气；裂解气流量：50mL/min；裂解产物捕集条件：采用液氮和吸附剂Carbotrap>

图8为相应的气质联用仪所测的色谱图，从图8中可以看出，利用多步顺序裂解方法，可以清晰地看到脯氨酸裂解随温度的变化关系，其裂解产物的形成温区主要在400-500℃，其它温区的裂解产物相对比较少，但可以根据每一温区裂解所形成的产物可以推测其裂解过程或裂解机理。如果只采用单步裂解，不能揭示脯氨酸裂解所经历的途径或推测其裂解机理。

实施例4

裂解样品：津巴布韦C10烟叶。具体方法同实施例1。不同于实施例1的是，多步顺序裂解的升温程序中升温速率为20℃/s，升温后在相应裂解温度下保持30s；裂解气流量：40mL/min；裂解产物捕集条件：采用液氮、质量比为1:1的Carbotrap C、TENAX吸附剂捕集，捕集温度-180℃；热脱附进样条件：将捕集阱温度由-150℃升至250℃，2min内完成脱附。

图9为相应的气质联用仪所测的色谱图，从图中可以看出，采用多步顺序裂解可以很好地阐明津巴布韦C10烟叶裂解时，其裂解产物随温度的变化关系，因为烟草在燃烧时，其烟支内部的温度分布范围也在150-950℃之间，所以采用多步顺序裂解，可以更好地看出在每一温度范围内，烟草裂解所形成的产物，可以判读这些产物可能是由哪些前体物所形成的，从而推算烟草前体的降解温度和降解机理，进而再推测烟草燃烧过程中所发生的变化或机理。而单步变温裂解或等温裂解方法都很难对津巴布韦C10烟叶燃烧的机理进行推测。

实施例5

裂解样品：巴西M02烟叶。具体方法同实施例1。不同于实施例1的是，多步顺序裂解的升温程序为：

第一步，初始温度100℃，保持10s，以30℃/s升温至150℃，保持5s；第二步，初始温度150℃，保持10s，以30℃/s升温至200℃，保持5s；第三步，初始温度200℃，保持10s，以30℃/s升温至250℃，保持5s；第四步，初始温度250℃，保持10s，以30℃/s升温至300℃，保持5s；第五步，初始温度300℃，保持10s，以30℃/s升温至400℃，保持5s；第六步，初始温度400℃，保持10s，以30℃/s升温至500℃，保持5s；第七步，初始温度500℃，保持10s，以30℃/s升温至600℃，保持5s；第八步，初始温度600℃，保持10s，以30℃/s升温至700℃，保持5s；第九步，初始温度700℃，保持10s，以30℃/s升温至800℃，保持5s；第十步，初始温度800℃，保持10s，以30℃/s升温至900℃，保持5s。

裂解气流量：40mL/min；裂解产物捕集条件：采用吸附剂TENAX捕集，捕集温度30℃；热脱附进样条件：将捕集阱温度由30℃升至300℃，3min内完成脱附。

图10为相应的气质联用仪所测的色谱图，从图10中可以看出，采用多步顺序裂解可以很好地阐明巴西M02烟叶裂解时，其裂解产物随温度的变化关系，因为烟草在燃烧时，其烟支内部的温度分布范围也在150-950℃之间，所以采用多步顺序裂解，可以更好地看出在每一温度范围内，烟草裂解所形成的产物，可以判读这些产物可能是由那些前体物所形成的，从而推算烟草前体的降解温度和降解机理，进而再推测烟草燃烧过程中所发生的变化或机理。而单步变温裂解或等温裂解方法都很难对巴西M02烟叶燃烧的机理进行推测。

实施例6

裂解样品：平顶山宝丰烟叶。具体方法同实施例1。不同于实施例1的是，多步顺序裂解的升温程序为：

第一步，初始温度100℃，保持7s，以40℃/s升温至150℃，保持20s；第二步，初始温度150℃，保持7s，以40℃/s升温至200℃，保持20s；第三步，初始温度200℃，保持7s，以40℃/s升温至250℃，保持20s；第四步，初始温度250℃，保持7s，以40℃/s升温至300℃，保持20s；第五步，初始温度300℃，保持7s，以40℃/s升温至400℃，保持20s；第六步，初始温度400℃，保持7s，以40℃/s升温至500℃，保持20s；第七步，初始温度500℃，保持7s，以40℃/s升温至600℃，保持20s；第八步，初始温度600℃，保持7s，以40℃/s升温至700℃，保持20s；第九步，初始温度700℃，保持7s，以40℃/s升温至800℃，保持20s；第十步，初始温度800℃，保持7s，以40℃/s升温至900℃，保持20s。

裂解氛围：空气；裂解气流量：20mL/min；裂解产物捕集条件：采用冷阱、质量比为1:1:1的Carbotrap B、Carbotrap C、TENAX吸附剂共同捕集，冷阱温度-60℃；热脱附进样条件：将捕集阱温度由-60℃升至280℃，6min内完成脱附。

图11为相应的气质联用仪所测的色谱图，从图11中可以看出，采用多步顺序裂解可以很好地阐明平顶山宝丰烟叶裂解时，其裂解产物随温度的变化行为关系，可以清晰地看出在每一步顺序裂解的温度范围内，在排除前序温度裂解所形成的产物外，在该步温度裂解下，烟草裂解所形成的产物，可以判读这些产物可能是由那些前体物所形成的，从而推算烟草前体的降解温度和降解机理，进而再推测烟草燃烧过程中所发生的变化或机理。而单步变温裂解或等温裂解方法都很难对平顶山宝丰烟叶燃烧的机理进行推测。

综上，本发明所提供的多步顺序升温裂解方法，可以检测到不同裂解温度下所裂解得到的气相成分，可以用来研究裂解温度对烟草添加剂或烟用材料裂解所释放的挥发性和半挥发性物质的影响，从而揭示烟草添加剂或烟用材料燃烧时所释放的物质与温度之间的关系，为研究烟草添加剂或烟用材料的燃烧行为或燃烧机理提供依据。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。