肯生葉，溫光和，楊雪燕，田飛宇，楊 屹，李 峰，饒國(guó)華，段 勤*

1.云南養(yǎng)瑞科技集團(tuán)有限公司，昆明市經(jīng)開(kāi)區(qū)春漫大道80 號(hào) 650500

2.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，廣州市荔灣區(qū)東沙環(huán)翠南路88 號(hào) 510385

加熱不燃燒卷煙是利用特殊熱源對(duì)煙草材料只加熱不燃燒的一種煙草制品［1］，其有害成分的釋放量較傳統(tǒng)卷煙低［2-5］。1,2-丙二醇和丙三醇對(duì)加熱不燃燒狀態(tài)下煙草煙氣的釋放有促進(jìn)作用［6-10］，因此常被用作加熱不燃燒卷煙煙草材料的氣溶膠生成劑［11］。卷煙含水率是卷煙的重要質(zhì)量指標(biāo)之一，其對(duì)卷煙的內(nèi)在品質(zhì)和貯存安全等均有影響［12］。煙堿含量是煙草制品的重要指標(biāo)之一，其對(duì)煙草制品的滿(mǎn)足感有顯著影響［13］。準(zhǔn)確測(cè)定加熱不燃燒卷煙煙草材料中水分、1,2-丙二醇、煙堿和丙三醇等主要成分的含量對(duì)于該類(lèi)產(chǎn)品的研發(fā)和質(zhì)量監(jiān)測(cè)有重要意義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已有檢測(cè)煙草及煙草制品中煙堿［14-15］、水分［16-17］、1,2-丙二醇和丙三醇［18-19］等的標(biāo)準(zhǔn)方法。這些方法也被用于新型煙草制品中上述成分的測(cè)定［20-22］，但多元醇類(lèi)成分、煙堿和水分需要分類(lèi)檢測(cè)，費(fèi)時(shí)耗力且成本較高。目前，電子煙煙液［23］、新型卷煙氣溶膠［24］、加熱不燃燒卷煙芯材［25］和煙草材料［26］中煙堿、1,2-丙二醇和丙三醇的測(cè)定已有文獻(xiàn)報(bào)道，但水分的同時(shí)檢測(cè)鮮見(jiàn)報(bào)道。

熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）是一種通用型檢測(cè)器，可檢測(cè)大多數(shù)揮發(fā)性物質(zhì)，且檢測(cè)線性范圍較寬。近年來(lái)GC-TCD法已廣泛應(yīng)用于煙草水分的測(cè)定［17，27-29］。王康等［30］應(yīng)用GC-TCD 法同時(shí)檢測(cè)了加熱不燃燒卷煙氣溶膠中水分、煙堿、丙三醇、1,2-丙二醇的含量，但加熱不燃燒煙卷煙草材料中上述4 種成分的同時(shí)測(cè)定鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，以IQOS 煙草材料為實(shí)驗(yàn)樣品，建立一種同時(shí)檢測(cè)加熱不燃燒卷煙煙草材料中水分、1,2-丙二醇、煙堿和丙三醇含量的GC-TCD 方法，旨在為加熱不燃燒卷煙煙草材料中主要成分的快速測(cè)定提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

IQOS 6 種不同口味加熱不燃燒卷煙的煙草材料樣品，用攪拌機(jī)粉碎，過(guò)0.425 mm（40目）篩后備用。

甲醇（色譜純，德國(guó)Merck 公司）；丙三醇、1,2-丙二醇、（≥99.5%，美國(guó)Sigma Aldrich 公司）；煙堿（≥99%，加拿大TRC 公司）；正丁醇、1,3-丁二醇（≥99%，上海阿達(dá)瑪斯試劑有限公司）。

7820A 氣相色譜儀（配熱導(dǎo)檢測(cè)器TCD，美國(guó)Agilent 公司）；MS204s 電子天平（感量0.1 mg，瑞士Mettler Toledo 公司）；HY-2A 振蕩器（常州澳華儀器有限公司）；MJ-BL25B3 攪拌機(jī)（廣東美的生活電器制造有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

分別稱(chēng)取1.25 g 超純水、0.05 g 1,2-丙二醇、0.15 g 煙堿和1.25 g 丙三醇（精確至0.000 1 g），于50 mL 容量瓶中用含有內(nèi)標(biāo)正丁醇（3 mg/mL）和1,3-丁二醇（2 mg/mL）的甲醇溶液定容，得到混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。分別移取0、1、2、3、4、5、6 mL 混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于7 個(gè)10 mL 容量瓶中，用含內(nèi)標(biāo)的甲醇溶液定容，配制成7 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.2.2 樣品處理與GC-TCD 分析

稱(chēng)取粉碎至0.425 mm（40 目）的樣品1.2 g，置于100 mL 具塞錐形瓶中，加入20 mL 含內(nèi)標(biāo)的甲醇溶液，振蕩萃取90 min，取上清液過(guò)濾后進(jìn)行GC-TCD 分析。GC-TCD 分析條件為：

色譜柱：HP-INNOWAX 毛細(xì)管柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm）；程序升溫：80 ℃，保持3 min，以50 ℃/min 的速率升至250 ℃，保持5 min。進(jìn)樣量：1 μL；分流比：20∶1；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；檢測(cè)器溫度：260 ℃；載氣：氦氣（≥99.999%）；流速：2.0 mL/min；參比流量：20 mL/min；尾吹氣流量：9 mL/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 內(nèi)標(biāo)的選擇

在內(nèi)標(biāo)法中，內(nèi)標(biāo)的選擇應(yīng)與目標(biāo)物物理化學(xué)性質(zhì)上相近。由于加熱不燃燒卷煙煙草材料中水分、1,2-丙二醇、煙堿和丙三醇的含量差異較大，因此，本研究中采用雙內(nèi)標(biāo)法對(duì)4 種目標(biāo)物進(jìn)行定量測(cè)定。根據(jù)文獻(xiàn)［23，30-33］和本項(xiàng)目組前期篩查結(jié)果，選擇正丁醇作為水分的內(nèi)標(biāo)，以1,3-丁二醇作為1,2-丙二醇、煙堿和丙三醇內(nèi)標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，正丁醇和1,3-丁二醇2 種內(nèi)標(biāo)的色譜保留時(shí)間分別為2.80 和5.88 min，與加熱不燃燒卷煙煙草材料中其他成分的色譜峰無(wú)重疊，且峰形較好。因此，選擇正丁醇和1,3-丁二醇作為內(nèi)標(biāo)。

2.2 色譜條件的優(yōu)化

2.2.1 色譜柱的選擇

1,2-丙二醇和丙三醇的極性較強(qiáng)，不適合使用非極性和弱極性色譜柱進(jìn)行分離。因此，本實(shí)驗(yàn)中選用極性色譜柱?？疾炝薉B-ALC1（30 m×0.32 mm×1.8 μm）和HP-INNOWAX（30 m×0.32 mm×0.25 μm）色譜柱對(duì)目標(biāo)物的分離效果。對(duì)含內(nèi)標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行分析，并通過(guò)優(yōu)化色譜條件提高各目標(biāo)物的分離度。結(jié)果表明：對(duì)于DB-ALC1 色譜柱，當(dāng)初溫低于110 ℃時(shí)，丙三醇的色譜峰拖尾且峰形不對(duì)稱(chēng)，當(dāng)初溫過(guò)高時(shí)，水分與溶劑峰不易區(qū)分；對(duì)于HP-INNOWAX 色譜柱，目標(biāo)物與內(nèi)標(biāo)實(shí)現(xiàn)了完全分離且色譜峰形尖銳、對(duì)稱(chēng)、無(wú)拖尾（圖1）。因此，選擇HP-INNOWAX 色譜柱。

圖1 HP-INNOWAX 色譜柱對(duì)標(biāo)樣溶液的分離色譜圖Fig.1 Chromatogram of reference standards separated by HP-INNOWAX column

2.2.2 載氣流量和分流比的選擇

將載氣流量分別設(shè)定為1.0、1.5、2.0 和2.5 mL/min，以考察載氣流量對(duì)4 種目標(biāo)物及內(nèi)標(biāo)分離效果的影響。結(jié)果表明：①隨著載氣流量的增加，4種目標(biāo)物及內(nèi)標(biāo)的峰高呈上升趨勢(shì)，峰寬變窄；②當(dāng)載氣流量達(dá)到2.0 mL/min 時(shí)，峰高平緩上升，峰寬平緩下降。為縮短分析時(shí)間，同時(shí)兼顧方法的靈敏度，本實(shí)驗(yàn)中選擇載氣流量為2.0 mL/min。此外，考察了不同分流比對(duì)4 種目標(biāo)物及內(nèi)標(biāo)檢測(cè)結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)在分流比20∶1～50∶1 內(nèi)目標(biāo)物及內(nèi)標(biāo)呈現(xiàn)線性分流關(guān)系?？紤]到分流比太大時(shí)靈敏度較低，因此選擇分流比為20∶1。

2.3 樣品萃取時(shí)間的確定

根據(jù)文獻(xiàn)［17-18］和本項(xiàng)目組前期考察結(jié)果，選擇甲醇作為萃取溶劑，并考察了30、60、90、120和150 min 下4 種目標(biāo)物的振蕩萃取效率。結(jié)果（表1）表明：隨著振蕩萃取時(shí)間的增加，水分和丙三醇的含量逐漸升高，當(dāng)萃取時(shí)間≥90 min 時(shí)，水分和丙三醇的含量趨于穩(wěn)定；不同萃取時(shí)間對(duì)1，2-丙二醇、煙堿萃取效率的影響較小。因此選擇萃取時(shí)間為90 min。

表1 萃取時(shí)間對(duì)4 種目標(biāo)物萃取效率的影響Tab.1 Effects of extraction times on extractio n efficiencies of four analytes （mg·g-1）

2.4 方法學(xué)考察

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和定量限

對(duì)系列標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行GC-TCD 分析，以各目標(biāo)物峰面積與內(nèi)標(biāo)峰面積之比為縱坐標(biāo)，各目標(biāo)物濃度與內(nèi)標(biāo)濃度之比為橫坐標(biāo)，得到4 種目標(biāo)物的線性回歸方程。將最低濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)進(jìn)樣10 次，計(jì)算測(cè)定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3 倍和10 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差確定方法的檢出限和定量限。結(jié)果（表2）表明，4 種目標(biāo)物工作曲線的線性較好，方法靈敏度較高。

表2 4 種目標(biāo)物的線性參數(shù)、檢出限及定量限Tab.2 Linearity parameters，limits of detection and limits of quantitation of four analytes

2.4.2 精密度和回收率

稱(chēng)取6份同一加熱不燃燒卷煙的煙草材料，按照本方法對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示，水分、1,2-丙二醇、煙堿和丙三醇的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為0.56%、1.27%、1.08%和0.27%，表明方法精密度較好。

取3 份同一加熱不燃燒卷煙的煙草材料，分別添加低、中、高3 種水平的水分、1,2-丙二醇、煙堿和丙三醇的標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)添加水平下重復(fù)3 次。對(duì)加標(biāo)后的樣品進(jìn)行前處理和GC-TCD 分析，計(jì)算加標(biāo)回收率。結(jié)果（表3）顯示，水分、1,2-丙二醇、煙堿和丙三醇的加標(biāo)回收率分別為95.53%～96.97%、95.18%～96.41%、95.20%～97.29%和97.43%～100.80%，表明方法準(zhǔn)確性較高。在本研究中，受化合物性質(zhì)、本底值、加標(biāo)量等因素的影響，水分、1,2-丙二醇和煙堿的加標(biāo)回收率偏小，但仍在規(guī)定允許的范圍內(nèi)（95%～105%，GB/T 27417—2017），能夠符合實(shí)驗(yàn)要求。

2.5 樣品分析

在優(yōu)化條件下，加熱不燃燒卷煙煙草材料樣品的色譜圖見(jiàn)圖2。6 個(gè)樣品中水分、1,2-丙二醇、煙堿和丙三醇的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4?？梢钥闯?，4 種目標(biāo)物的含量分別為90.27～119.63、0.33～2.41、14.54～15.14 和130.93～143.83 mg/g，與文獻(xiàn)［21］電加熱型產(chǎn)品B 的研究結(jié)果接近。

表3 方法的回收率Tab.3 Recovery of the method

圖2 加熱不燃燒卷煙煙草材料樣品的色譜圖Fig.2 Chromatogram of tobacco material in heat-not-burn products

表4 6 個(gè)樣品的分析結(jié)果Tab.4 Analysis results of six tobacco samples （mg·g-1）

3 結(jié)論

采用含內(nèi)標(biāo)的甲醇溶液振蕩萃取加熱不燃燒卷煙的煙草材料，以正丁醇和1,3-丁二醇為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行定量，建立了同時(shí)檢測(cè)水分、1,2-丙二醇、煙堿和丙三醇的GC-TCD 方法。本方法加標(biāo)回收率為95.18%～100.80%，RSD 為0.56%～1.27%，4 種目標(biāo)物的檢出限和定量限分別為0.10 ～1.02 和0.34 ～3.40 mg/g。采用本方法測(cè)定了6 個(gè)樣品，水分、1,2-丙二醇、煙堿和丙三醇的含量分別為90.27 ～119.63、0.33 ～2.41、14.54 ～15.14和130.93 ～143.83 mg/g。本方法前處理簡(jiǎn)便，靈敏度高，重復(fù)性好，適用于加熱不燃燒卷煙煙草材料中主要成分的同時(shí)快速檢測(cè)。