電子煙中11種多元醇醚及其酯類化合物的檢測(cè)

李寶志，李鋒，樸永革，佟亞楠，付祺，劉友杰

1. 吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心（長春 130031）；2. 吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司品質(zhì)控制部（長春 130031）

近年來，電子煙在全國銷量呈快速增長之勢(shì)[1-2]。丙二醇和丙三醇除了被用作傳統(tǒng)卷煙的保潤劑外，還被用作電子煙煙液的溶劑[3-6]。多元醇醚及其酯作為煙草制品中受管制的保潤劑，有可能作為丙二醇和丙三醇的雜質(zhì)或其他途徑被帶入煙液，并殘留在電子煙油中[7-9]。這些溶劑大部分具有一定毒性，如果經(jīng)常使用吸食含有較高有機(jī)溶劑殘留量的電子煙煙液，則會(huì)危害人體健康[10-12]。如多元醇醚類溶劑不僅可以對(duì)人體的血液循環(huán)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)造成永久性的損害，還會(huì)對(duì)女性生殖系統(tǒng)造成永久性損害，導(dǎo)致女性不育，長期接觸還會(huì)致癌[13-15]。因此，有效地檢測(cè)電子煙油中的多元醇醚及其酯的殘留量，不僅對(duì)減少其對(duì)人體健康的危害具有重要意義[16-17]，而且對(duì)監(jiān)測(cè)電子煙的質(zhì)量有指導(dǎo)意義。

常見多元醇醚及其酯類化合物主要有丙二醇單乙醚、丙二醇單丁醚、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇單甲醚、乙二醇單己醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇單乙烯基醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯和二乙二醇單己醚[18-19]。對(duì)于多元醇醚及其酯的檢測(cè)主要采用氣相色譜（GC）法、氣相色譜-質(zhì)譜（GC/MS）法和高效液相色譜峰（HPLC）等，檢測(cè)對(duì)象主要包括化妝品、食品、藥品和材料等[20-24]。市場(chǎng)對(duì)電子煙的需求逐年增加，但由于電子煙煙液中成分比較復(fù)雜，國內(nèi)外針對(duì)電子煙煙液中多元醇醚及其酯檢測(cè)的報(bào)道較少，缺乏相關(guān)研究及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[25]。因此，開發(fā)電子煙煙液的相關(guān)檢測(cè)方法具有重要使用價(jià)值和社會(huì)效益。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

丙二醇單乙醚、丙二醇單丁醚、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇單甲醚、乙二醇單己醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇單乙烯基醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯和二乙二醇單己醚（純度≥98%，美國Sigma-Aldrich公司）；乙酸乙酯、乙醇（色譜純，德國Meker公司）；超純水（自制）；10種電子煙煙液樣品，編號(hào)為1～10，其中1～3為煙草原味，4～6為草本口味，7～8為水果口味，9～10為薄荷口味，均通過網(wǎng)上購買。

Agilent 7890B/5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國Agilent儀器公司）；Milli-Q integral 10超純水儀（美國Millipore公司）；AB204-S型電子分析天平（瑞士Mettler Toledo公司）；MX-S可調(diào)式漩渦混合器；Allegra X-30R臺(tái)式離心機(jī)（美國Beckman公司）；KQ-500GVDV型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 溶液的配制

1.2.1.1 配制內(nèi)標(biāo)溶液

稱取內(nèi)標(biāo)物十七碳烷，用乙醇作溶劑定容至100mL容量瓶中，得到質(zhì)量濃度2 mg/mL內(nèi)標(biāo)溶液。

1.2.1.2 11種多元醇醚及其酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液

分別稱取0.100 0 g（精確至0.1 mg）11種多元醇醚及其酯標(biāo)準(zhǔn)品，用乙醇作溶劑定容至100 mL容量瓶中，配制質(zhì)量濃度1 mg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液Ⅰ?；旌蠘?biāo)準(zhǔn)溶液Ⅰ于4 ℃下保存，有效期3個(gè)月[21]。

1.2.1.3 11種多元醇醚及其酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液Ⅱ

準(zhǔn)確移取10 mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液Ⅰ，置于100 mL容量瓶中，以乙酸乙酯定容至刻度，配制質(zhì)量濃度100 μg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液Ⅱ?；旌蠘?biāo)準(zhǔn)溶液Ⅱ于4 ℃下保存，有效期3個(gè)月[21]。

1.2.1.4 混合基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制

為避免基質(zhì)效應(yīng)，配制基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液作為定量依據(jù)。準(zhǔn)確移取0.05，0.10，0.20，0.50，1.00和2.00 mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液Ⅱ，置于50 mL離心管中，加入50 μL內(nèi)標(biāo)溶液，用陰性空白樣品提取液作為溶劑，制備標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其質(zhì)量濃度分別為0.5，1.0，2.0，5.0，10.0和20.0 μg/mL。

1.2.2 樣品的前處理

配制樣品溶液：準(zhǔn)確稱取0.5 g（精確至0.1 mg）電子煙煙液樣品于50 mL離心管中，分別加入50 μL內(nèi)標(biāo)溶液和10 mL陰性空白樣品提取液，于恒溫35 ℃超聲萃取10 min，離心5 min（4 000 r/min），取上層清液，經(jīng)0.22 μm尼龍膜過濾后，得到待測(cè)樣品溶液。

1.2.3 色譜條件

1.2.3.1 GC條件

分別對(duì)混合基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和樣品溶液進(jìn)行檢測(cè)分析，具體分析條件為：色譜柱，HP-INNOWAX毛細(xì)管色譜柱，固定相，鍵合/交聯(lián)聚乙二醇，規(guī)格30 m×0.25 mm×0.25 μm；進(jìn)樣口溫度260 ℃；進(jìn)樣量1 μL，脈沖不分流進(jìn)樣；載氣，氦氣（純度≥99.999%），恒流模式，流速1.0 mL/min；升溫程序?yàn)?，初始溫?0 ℃，保持1 min，以5 ℃/min升溫至180 ℃，以10 ℃/min升溫至260 ℃，保持8 min。

1.2.3.2 MS條件

電離方式采用電子轟擊源（EI）；電離能量70 eV；傳輸線溫度260 ℃；離子源溫度230 ℃；溶劑延遲6.5 min，選擇離子掃描模式（SIM）分段掃描，以特征離子進(jìn)行定量分析；11種多元醇醚及其酯定量和定性選擇離子見表1。

表1 11種多元醇醚及其酯類化合物定量和定性選擇離子表

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

2.1.1 萃取溶劑的優(yōu)化

比較甲醇、乙醇、二氯甲烷、環(huán)己烷和辛癸酸甘油酯作為萃取溶劑對(duì)多元醇醚及其酯類化合物的萃取率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖1），以環(huán)己烷和辛癸酸甘油酯對(duì)幾種多元醇醚及其酯的提取效果尚可，但穩(wěn)定性不理想，測(cè)得實(shí)際樣品的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（δRSD）大于5%；甲醇和乙醇對(duì)多元醇醚及其酯的提取效果差異不明顯，但甲醇沸點(diǎn)低，有毒、刺激性大；二氯甲烷對(duì)大多數(shù)多元醇醚及其酯的提取效果均低于甲醇和乙醇，并且二氯甲烷毒性更大，揮發(fā)性更強(qiáng)。綜合考慮，選擇乙醇為萃取溶劑。

2.1.2 萃取方式的優(yōu)化

比較漩渦振蕩和超聲振蕩2種萃取方式對(duì)電子煙煙液中多元醇醚及其酯的萃取效果。結(jié)果表明，在相同萃取時(shí)間下，與漩渦振蕩方式相比，超聲振蕩方式的多元醇醚及其酯萃取率更高。因此，采用超聲振蕩萃取方式。

2.1.3 萃取時(shí)間的優(yōu)化

考察10，20和30 min超聲振蕩時(shí)間對(duì)9號(hào)電子煙煙液中多元醇醚及其酯的萃取率影響。結(jié)果表明（圖2），超聲振蕩10和20 min對(duì)電子煙煙液中多元醇醚及其酯的萃取率基本無顯著影響，但略高于超聲振蕩30min下萃取率，這可能是因?yàn)槌曊袷幨顾囟壬?，?dǎo)致溶劑和多元醇醚及其酯隨超聲振蕩時(shí)間延長而蒸發(fā)損失。因此，從經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的角度考慮，采用超聲振蕩10 min。

圖1 不同提取溶劑下測(cè)定11種多元醇醚及其酯類化合物含量

圖2 不同萃取時(shí)間下測(cè)定的電子煙煙葉中多元醇醚及其酯含量

2.2 氣相色譜條件的優(yōu)化

色譜柱的填料、規(guī)格很大程度上影響檢測(cè)效果。增加柱長可使理論塔板數(shù)增大，但同時(shí)使峰寬加大，分析時(shí)間延長。因此，合理選擇填充柱及其柱長至關(guān)重要。一般情況下，柱長選擇以使組分能完全分離，分離度達(dá)到期望值為準(zhǔn)。比較HP-INNOWAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm，填料為鍵合/交聯(lián)聚乙二醇）、Elite-35MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm，填料為35%苯基/65%甲基聚硅氧烷）和HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm，填料為（5%-苯基）-甲基聚硅氧烷）色譜柱對(duì)香精、香料中多元醇醚及其酯類化合物的分離效果，目標(biāo)分析物在固定相和流動(dòng)相中的分配系數(shù)不同，混合基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)入色譜柱后，各組分均在固定相和流動(dòng)相之間反復(fù)分配，從而實(shí)現(xiàn)組分間的分離。對(duì)比3種色譜柱的分離效果（圖3～圖5）可知，以極性色譜柱HP-INNOWAX檢測(cè)混合基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液效果最好，色譜圖如圖3所示。結(jié)果顯示，多元醇及其酯類化合物及內(nèi)標(biāo)色譜峰都有很好分離度，譜峰對(duì)稱性好，峰形尖銳，基線分離。用中性色譜柱Elite-35MS檢測(cè)混合基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液時(shí)，如圖4所示，多元醇醚及其酯類化合物不能達(dá)到與基線分離，分離度不高，且色譜峰有拖尾現(xiàn)象。當(dāng)用非極性色譜柱HP-5MS檢測(cè)混合基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液時(shí)，其檢測(cè)效果如圖5所示。以該方法檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，多元醇醚及其酯類化合物不能很好分離，出現(xiàn)目標(biāo)化合物峰的重疊，并且色譜峰形狀較差，拖尾嚴(yán)重。

不同色譜柱因固定相不同，對(duì)同一混合基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的分離效果相差較大，強(qiáng)極性HP-INNOWAX色譜柱對(duì)多元醇及其酯類化合物有很好的檢測(cè)效果，這是因?yàn)槎嘣技捌漉ヮ惢衔锞哂休^強(qiáng)的極性，根據(jù)相似相容的原理，其在HP-INNOWAX色譜柱得到有效分離。因此有效檢測(cè)多元醇及其酯類化合物以選擇HP-INNOWAX極性色譜柱為宜。

為更好地定性和定量所檢測(cè)多元醇及其酯類化合物、提高響應(yīng)信號(hào)的靈敏度、保證檢測(cè)準(zhǔn)確性，選擇GC/MS-SIM作為檢測(cè)模式。

圖4 Elite-35MS檢測(cè)11種多元醇醚及其酯類化合物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流圖

圖5 HP-5MS檢測(cè)11種多元醇醚及其酯類化合物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流圖

2.3 方法的線性方程及檢出限

基質(zhì)效應(yīng)是指相同濃度的目標(biāo)物在純?nèi)軇┖突|(zhì)中的響應(yīng)存在一定差異，不同目標(biāo)物、不同基質(zhì)、不同前處理方法及不同儀器狀態(tài)下，其基質(zhì)效應(yīng)差別較大。為減小基質(zhì)效應(yīng)的影響，加入內(nèi)標(biāo)化合物，以不含目標(biāo)分析物的電子煙煙液的提取液作為空白基質(zhì)，在空白基質(zhì)中加入不同體積混合標(biāo)準(zhǔn)溶液Ⅱ，配制混合基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行分析，以混合基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中11種多元醇醚及其酯類化合物和十七碳烷的色譜峰面積比對(duì)其相應(yīng)濃度比進(jìn)行回歸分析，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線；在信噪比（S/N）為3條件下確定化合物的檢出限（LOD），11種多元醇醚及其酯類化合物的線性關(guān)系和檢出限結(jié)果如表2所示。所測(cè)得各種醇醚及其酯類化合物的標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均在0.999 1以上，說明各條標(biāo)準(zhǔn)曲線均能很好地測(cè)定樣品中相應(yīng)組分含量，且檢出限在15.7～36.5 μg/kg。

表2 11種多元醇醚及其酯類化合物的標(biāo)準(zhǔn)曲線、線性范圍、相關(guān)系數(shù)和檢出限

2.4 方法的精密度和加標(biāo)回收率進(jìn)行檢測(cè)

方法的準(zhǔn)確度、精密度分別用回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差來衡量。在優(yōu)化條件下，對(duì)陰性電子煙煙液樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，分別添加低、中、高3個(gè)水平的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，以標(biāo)準(zhǔn)加入量500，5 000和20 000 μg/kg進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，每個(gè)濃度做6次平行，并根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算11種多元醇醚及其酯類化合物的平均回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（δRSD），結(jié)果詳見表3。

采用優(yōu)化的檢測(cè)方法對(duì)電子煙煙液樣品提取凈化，11種多元醇醚及其酯的平均回收率為87.5%～106.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（δRSD）為1.1%～4.9%，表明試驗(yàn)方法準(zhǔn)確性高，重復(fù)性好，回收率與精密度均符合多元醇醚及其酯的分析要求，適合用于定量分析。

表3 11種多元醇醚及其酯類化合物的回收率與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.5 實(shí)際樣品的測(cè)定及與標(biāo)準(zhǔn)方法的比較

應(yīng)用所建立的方法對(duì)市場(chǎng)上購買的10種電子煙煙液樣品中11種多元醇醚及其酯類化合物進(jìn)行分析，每個(gè)樣品平行測(cè)驗(yàn)3次，測(cè)定電子煙煙液樣品中多元醇醚及其酯類化合物的含量，詳見表4。

在所抽檢的樣品中，有4個(gè)樣品檢出丙二醇單乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇單甲醚和二乙二醇乙醚。其中，9號(hào)薄荷口味樣品中檢出丙二醇單乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇單甲醚和二乙二醇乙醚，其含量分別為33.6，18.2，8.7和6.5 mg/kg。

結(jié)果說明，試驗(yàn)提供的方法能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)電子煙煙液中多元醇醚及其酯類化合物進(jìn)行定量、定性分析。

表4 10種電子煙煙液樣品中11種多元醇醚及其酯類化合物的含量

3 結(jié)論

試驗(yàn)提供一種多元醇醚及其酯類化合物的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測(cè)方法。在優(yōu)化色譜條件的基礎(chǔ)上，通過加入內(nèi)標(biāo)化合物進(jìn)行定量，以不含目標(biāo)分析物的電子煙煙液的提取液作為空白基質(zhì)排除基質(zhì)和干擾離子的影響，對(duì)比3種不同極性的HP-INNOWAX、Elite-35MS和HP-5MS色譜柱對(duì)多元醇醚及其酯類化合物檢測(cè)效果的影響，選擇峰形和分離效果最好的HP-INNOWAX柱為分離柱，所采用的色譜條件使11種目標(biāo)化合物及內(nèi)標(biāo)色譜峰均有很好的分離度和線性相關(guān)性，且其對(duì)相應(yīng)化合物的檢出限在15.7～36.5 μg/kg，平均加標(biāo)回收率在87.5%～106.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（δRSD）均小于5.0%。試驗(yàn)方法具有使用方便，回收率高，選擇性和重復(fù)性好，靈敏度高等特點(diǎn)，適合于電子煙煙液中多元醇醚及其酯的定性確認(rèn)及定量分析。