加热不燃烧卷烟烟草材料中1,2-丙二醇、丙三醇和烟碱的测定

温光和 肯生叶 李峰 饶国华 段勤 杨雪燕 田飞宇

摘  要：为准确测定加热不燃烧卷烟烟草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱的含量，以1，4-丁二醇和2-甲基喹啉为内标建立了同时测定加热不燃烧卷烟烟草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱的气相色谱-氢火焰离子化法（GC-FID），并测定了5个不同品牌的12个烟草材料样品。结果表明，该方法的检出限和定量限分别在0.02～0.22 mg/g和0.06～0.74 mg/g;回收率84.74%～98.81%;日内、日间精密度在0.15%～0.86%。所测样品中1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱的含量分别在0～82.45 mg/g、116.31～204.98 mg/g和7.06～15.26 mg/g。所有样品中均检出丙三醇和烟碱。国内样品中1，2-丙二醇的含量比国外样品高。该方法前处理简单、灵敏度和准确度高，可满足不同加热不燃烧卷烟烟草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱的检测要求。

关键词：气相色谱法;加热不燃烧卷烟;烟草材料;1，2-丙二醇;丙三醇;烟碱

中图分类号：TS411          文章编号：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

與传统卷烟不同，加热不燃烧卷烟是利用特殊热源对烟丝进行加热（500 ℃以下）将烟草中的尼古丁和香味物质烘烤出来，来满足吸烟者的需求，其有害成分释放量较燃烧卷烟低。丙二醇和丙三醇常作为烟雾生成剂添加在加热不燃烧卷烟中，其含量对烟草加热不燃烧状态下烟气释放有影响。同时为了赋予抽吸满足感，向加热不燃烧烟草材料中人为添加一定量的烟碱。为此，准确测定新型烟草材料中的1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱对其质量监控和评价具有重要意义。张蓉等采用高效阴离子交换色谱分离–积分脉冲安培检测法同时检测了烟草材料中的丙二醇和丙三醇。相关文献用分光光度法测定了烟草材料中烟碱含量。但烟草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱的同时测定方法

鲜见报道。因此，本文以不同工艺制造的烟草材料为实验样品，建立了加热不燃烧卷烟烟草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱的气相色谱检测方法。旨在为新型烟草中主要化学成分的测定提供技术参考。

1  材料与方法

1.1  材料、试剂和仪器

材料：16个国内外加热不燃烧卷烟烟草材料样品。建立方法时，从中选取4个样品，分别是稠浆法加热不燃烧卷烟烟草材料（烟草材料1#和烟草材料3#）、造纸法加热不燃烧卷烟烟草材料（烟草材料2#）、干法加热不燃烧卷烟烟草材料（烟草材料4#）。

试剂：甲醇、乙醇、异丙醇（色谱纯，德国MERCK）;1，2-丙二醇、丙三醇（纯度≥99.5%，美国Sigma Aldrich公司）;烟碱（纯度≥99%）;1，4-丁二醇、2-甲基喹啉（纯度≥99%，上海泰坦科技股份有限公司）。

仪器：Agilent 7820A气相色谱仪（美国Agilent公司），氢火焰离子化检测器（FID）;电子天平（感量0. 1 mg，德国Mettler Toledo）;HY-2A振荡器（常州澳华仪器有限公司）。

1.2  标准溶液的配制

含内标的甲醇溶液：准确称取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，搖匀，备用。

1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱的混合标准储备液：分别称取0.0500 g 1，2-丙二醇、1.2500 g丙三醇和0.1000 g 烟碱于50 mL容量瓶中，用含内标的甲醇溶液定容，摇匀，得到混合标准储备液。

系列标准工作溶液：分别移取1、2、3、4、5、6 mL混合标准储备液于6个10 mL容量瓶中，用含内标的甲醇溶液定容，摇匀，得到系列标准工作溶液。

1.3  样品处理

称取粉碎样品1.2 g（精确至0.1 mg），置于100 mL具塞锥形瓶中，加入20 mL含内标的甲醇溶液，振荡90 min，静置10 min，取上清液过滤后进行GC-FID分析。

1.4  仪器分析条件

色谱柱：DB-ALC1（30 m×0.32 mm×1.8 μm）;程序升温：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。进样量：1 μL;分流比：20：1;进样口温度：250 ℃;检测器温度：275 ℃;载气：氦气;流速：2.0 mL/min。

2  结果与讨论

2.1  样品的选择

为提高分析方法的准确性，对国内外的加热不燃烧卷烟烟草材料制造工艺进行了调研，发现烟草材料的制造工艺主要有稠浆法、造纸法、干法等工艺。因此，在方法优化的过程中，选择上述工艺制造的加热不燃烧卷烟烟草材料且市场上畅销品牌中4个产品为试验样品，进行分析方法考察。

2.2  内标的选择

用作内标法中的内标物应与欲测定组分在分子结构、化学性质上相近，因此本方法采用双内标法进行定量测定。烟碱的测定多采用喹啉、正十七烷、2-甲基喹啉等作为内标。文献[19-22]表明，1，2-丙二醇、丙三醇的测定可采用1，4-丁二醇作为内标。因此，本实验选择1，4-丁二醇和2-甲基喹啉作为内标，分别对1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱进行定量测定。

结果表明（图1a），1，4-丁二醇的保留时间为5.12 min，位于1，2-丙二醇（3.209 min）和丙三醇（5.442 min）保留时间之间，2-甲基喹啉与烟碱的峰位置相邻，样品中其他成分与内标峰无重叠，峰型对称。甲醇溶液中内标物1，4-丁二醇的质量浓度为4.0 mg/mL时对应的峰面积在样品中待测物1，2-丙二醇与丙三醇的峰面积之间，2-甲基喹啉的质量浓度为0.4 mg/mL时与样品中烟碱的峰面积接近。

2.3  色谱柱的选择

口用型无烟气烟草制品中烟碱的分析可采用

DB-ALC1色谱柱，在新型卷烟气溶胶和电子烟烟液中1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱的测定可以采用DB-ALC1色谱柱。因此，本方法选择DB-ALC1色谱柱作为分离柱。结果表明（图1b），采用DB-ALC1毛细管色谱柱（30 m×0.32 mm×1.8 μm）能较好分离1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、丙三醇、2-甲基喹啉和烟碱，峰型对称，无拖尾峰，分析时间短，10 min内可完全分离。

图1  标样（a）和实际样品（b）的色谱图

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

2.4  萃取溶剂的选择

甲醇和乙醇是烟草及烟草制品和食品中多元醇的常用提取溶剂。文献[18，23，28-29]报道了用异丙醇提取电子烟烟液、新型卷烟气溶胶、总粒相物和滤嘴等中的烟碱，取得了良好的效果。因此，本实验考察了甲醇、乙醇和异丙醇3种溶剂对加热不燃烧烟草材料中3种目标物的萃取效果（图2）。从图2可以看出，甲醇对加热不燃烧烟草材料中1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱的提取效果优于乙醇和异丙醇，因此选择甲醇作为本实验提取溶剂。

2.5  萃取時间的选择

实验考察了不同萃取时间对1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱萃取量的影响。结果（表1）表明，随着萃取时间的增加，烟碱和丙三醇的含量逐渐升高，

当萃取时间≥90 min时，烟碱和丙三醇的含量基本不变。在不同萃取时间下，1，2-丙二醇的含量基本一致。因此，本实验选择萃取时间为90 min。

图2  不同溶剂对不同样品中目标物的提取效率

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

2.6  标准曲线、检出限和定量限

按仪器工作条件，将系列标准工作溶液浓度从低到高的顺序进行GC-FID分析。以各目标物峰面积与内标物峰面积之比（）对目标物浓度与内标物浓度之比（）进行线性回归分析，得到1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱的线性范围、线性回归方程及相关系数（表2）。将最低浓度的混合标准溶液重复进样10次，以3倍和10倍标准偏差确定方法的检出限和定量限，计算出本方法的检出限和定量限。

2.7  精密度和回收率

对4个代表性样品在日内和日间进行重复实验，1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱测定结果的相对标准偏差（RSD）在0.15%～0.86%（表3、4），表明方法的精密度和重复性较好。

样品中分别添加低、中、高3种不同浓度水平的烟碱、1，2-丙二醇和丙三醇标准品，进行加标回收实验，结果见表5。由表5可知，1，2-丙二醇，丙三醇和烟碱的回收率分别在88.69%～98.81%、92.74%～97.26%、84.74%～93.99%。

2.8  样品分析

应用本方法对12个不同口味的国内外加热不燃烧卷烟烟草材料样品进行了测定，样品生产工艺包括了稠浆法、造纸法、干法和辊压法4种工艺，其中1#～4#、12#为国内品牌样品，其余样品为国外品牌，样品的色谱图见图1b。测定结果（表6）中可以看出，国内品牌中1，2-丙二醇的含量比国外品牌高;国外品牌中1，2-丙二醇、丙三醇和烟碱的含量分别在0～2.7、116.31～201.97和7.06～15.26 mg/g，且1，2-丙二醇所占质量分数不足1%，与刘达岸等的研究结果相一致，表明国外烟草材料中丙三醇为主要的烟雾生成剂;3个国外样品中未检出1，2-丙二醇;所有样品中均检出丙三醇和烟碱。

3  结  论

建立了同时测定加热不燃烧卷烟烟草材料中1，2-丙二醇，丙三醇和烟碱的气相色谱分析方法，样品经含有内标的溶剂振荡提取后采用GC-FID测定，内标法定量。本方法前处理简单，灵敏度高，重复性好，定量结果准确，适用于加热不燃烧烟草材料中1，2-丙二醇，丙三醇和烟碱的检测，可为加热不燃烧卷烟烟草材料质量监控和评价提供技术支持。

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