不同类别添加剂在加热卷烟中的转移行为

陈崇文，蔡君兰，操吉学，王 冰，秦亚琼，杨俊鹏，崔华鹏，王 昊*，刘绍锋*

1. 中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2 号 450001

2. 湖北中烟工业有限责任公司，武汉市东西湖区金山大道1355 号 430014

与传统卷烟燃烧烟草物料产生气溶胶不同，加热卷烟是通过加热烟草物料产生气溶胶，加热温度通常在200～350 ℃之间。由于烟芯材料受热温度大大降低，显著减少了烟草高温燃烧裂解产生的有害成分，侧流烟气和环境烟气也大幅度减少［1-2］，降低了烟草制品对人体健康的危害［3-5］，正成为国内外烟草制品研究和发展的热点。目前，国外对于加热卷烟的研究报道主要集中在烟碱、雾化剂和水分等主要成分方面［6-11］，挥发性和半挥发性成分的转移行为研究未见报道。国内对于加热卷烟中挥发性和半挥发性成分的转移行为已有一些研究报道，徐如彦等［12］和毛文龙等［13］采用中心注射法，分别研究了28种醇类香料单体和25种酯类香料单体在加热卷烟中的转移行为；郑峰洋等［14］和陈芝飞等［15］分别将6种烤甜类和6 种酮类香料单体采用中心注射法添加至加热卷烟烟芯中，探究了其在加热卷烟中的逐口释放行为。加热卷烟在制造和放置过程中，外加的香精香料会向环境中散失以及向滤嘴段迁移，迁移至滤嘴段的香料单体不参与烟芯段的加热，只能被经过滤嘴的气溶胶带出，进而影响加热卷烟的烟气释放。因此，研究外加的香料单体在加热卷烟加香后的迁移和散失行为，对进一步了解加热卷烟加香效果和香味补偿等均具有重要意义。

醇类、醛类和酮类香料是卷烟加香技术中常用的添加剂，本研究中选取不同碳链的脂肪醇类、脂肪醛类和脂肪酮类添加剂为研究对象；同时，为了更好把握不同分子量、沸点和官能团化合物的转移行为差异，选取一组正构烷烃类添加剂作为参照，按照工业生产实际，分别将4 类共43 种添加剂在再造烟叶生产环节加入，通过充分混合，制备添加剂均匀分布的加热卷烟样品。在构建准确、可靠的GC-MS分析方法的基础上，测定加热卷烟滤嘴、芯材和主流烟气中目标物的质量分数或释放量，分析在相同放置条件下，不同类别添加剂在生产实际中的损耗、在烟支中的分布和散失情况，以及抽吸过程中转移行为的差异，旨在为加热卷烟添加剂的选择应用提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

Sigmole-NYL1111A有机相滤膜（尼龙，13 mm×0.22 μm，上海科醚化学科技有限公司）；剑桥滤片（直径44 mm，德国Borgwaldt公司）；针式过滤器（5 mL，圣光医用制品股份有限公司）；加热卷烟实验样品及配套加热器具由某中烟工业有限责任公司提供。

9种醛类、10种酮类、11种醇类和13种正构烷烃类化合物标准品（＞98%，北京百灵威科技有限公司）；苯乙酮-d8（＞99%，美国Sigma-Aldrich 公司）；二氯甲烷、环己烷（色谱纯，美国J & T Baker公司）；无水乙醇（AR，国药集团化学试剂有限公司）。

7890B-5977A 气相色谱-质谱仪、DB-5MS UI弹性石英毛细管柱（60 m× 0.25 mm i.d.×0.25 μm d.f.）、DB-624 弹性石英毛细管柱（60 m×0.25 mm i.d.×1.4 μm d.f.）（美国Agilent公司）；SML600H加热卷烟吸烟机、FDE 1000滤片自动萃取仪、SFM55皂膜流量计（合肥众沃仪器技术有限公司）；MM400混合型球磨仪（德国Retsch公司）；Multi Reax多试管涡旋混匀仪（德国Heidolph公司）；Multifuge X4 Pro台式高速离心机（美国Thermo Fisher 公司）；KQ-500DE超声波发生器（昆山市超声仪器有限公司）；Milli-Q超纯水仪（美国Millipore公司）；CP224S型电子天平（感量0.000 1 g，德国Sartorius公司）。

1.2 方法

1.2.1 加热卷烟样品制备

按照正常生产条件，设计添加剂类别共4 种，包括正构烷烃类、脂肪醇类、脂肪酮类和脂肪醛类共计43种化合物，覆盖沸点范围：101～344 ℃。以国产某品牌在产加热卷烟所用辊压法再造烟叶为基准，制作加热卷烟加香样品和空白对照样品。其中，空白对照样品的再造烟叶只添加无水乙醇和雾化剂，不添加香精香料。加香样品的再造烟叶按照各添加剂施加质量为烟草粉末质量的0.05%的比例施加。按照7.16 mm（直径）×45 mm（长度）规格，分别将空白对照样品和加香样品的再造烟叶卷制成加热卷烟烟支，烟支结构如图1所示。其中，烟丝段12 mm，滤嘴段共33 mm（其中，中空段10 mm，空腔段15 mm，醋纤段8 mm。中空段材料厚2 mm）。加热卷烟实验样品烟支制备完成后，采用条盒包装，在-18 ℃低温冷藏条件下密封保存90 d。

图1 加热卷烟烟支结构示意图Fig.1 The structure of a tobacco rod for a heated tobacco product

1.2.2 样品前处理

加热卷烟主流烟气：采用加拿大深度抽吸模式（HCI）进行抽吸［16］，即抽吸容量55 mL、抽吸间隔30 s、抽吸时长2 s，抽吸曲线为钟形，每支抽吸7 口，清除性抽吸2口，用剑桥滤片捕集4支加热卷烟主流烟气的粒相物。卷烟抽吸完毕后，将剑桥滤片对折，置于12 mL样品瓶中；加入10 mL含有6 μg/mL苯乙酮-d8的二氯甲烷或环己烷萃取液，超声萃取30 min。取超声过后的萃取液，过针式过滤器（装有有机相滤膜），将滤液收集于色谱瓶中，进行GC-MS分析。

加热卷烟芯材：取加热卷烟芯材，迅速将芯材段带外包装纸剖开，置于50 mL离心管中，加入4个研磨球及10 mL含内标物苯乙酮-d8（质量浓度为6 μg/mL）的二氯甲烷或环己烷萃取液。将离心管安装于球磨仪中，以20 Hz的频率球磨10 min后，以6 000 r/min离心5 min，取上清液进行GC-MS分析。

加热卷烟滤嘴：取加热卷烟滤嘴，迅速将其分成两段剖开后置于50 mL 锥形瓶中，加入15 mL 含内标物苯乙酮-d8（质量浓度为6 μg/mL）的二氯甲烷或环己烷萃取液，超声萃取30 min。取超声后的溶液于离心管中，以6 000 r/min 离心5 min，取上清液进行GC-MS分析。

GC-MS分析条件：

色谱柱：DB-624毛细管柱（60 m×0.25 mm i.d.×1.4 μm d.f.）；进样口温度：250 ℃；升温程序：40 ℃（5 min）（20 min）；进样模式：不分流进样；载气：氦气（≥99.999%），恒流模式，流速1 mL/min；进样量：1 μL。电离模式：电子轰击（EI）；电离能量：70 eV；灯丝电流：35 μA；离子源温度：230 ℃；四极杆温度：150 ℃；传输线温度：230 ℃；扫描方式：全扫描（Scan）模式和选择离子监测（SIM）模式；质量扫描范围：35～350 amu。目标化合物及内标的保留时间和质谱参数见表1。

表1 目标化合物和内标的保留时间和质谱参数Tab.1 Retention time, quantitative ions, and qualitative ions of the target compounds and internal standards

1.2.3 数据分析

针对添加了不同类别化合物的加热卷烟以及空白对照加热卷烟，分别测定其主流烟气粒相物、烟芯再造烟叶（带卷烟纸）和滤嘴（带接装纸）中各化合物的质量分数，采用公式（1）～（5）分别计算其滤嘴迁移率、烟芯持留率、整支持留率、主流烟气粒相转移率和滤嘴截留率。

式中：Y1～Y5分别为滤嘴迁移率、烟芯持留率、整支持留率、主流烟气粒相转移率和滤嘴截留率，%；M0为实验加热卷烟主流烟气粒相物中化合物的质量分数，μg/支；M1为实验加热卷烟抽吸前滤嘴中化合物的质量分数，μg/支；M2为实验加热卷烟抽吸前烟芯再造烟叶中化合物的质量分数，μg/支；M3为实验加热卷烟抽吸后滤嘴中化合物的质量分数，μg/支；m0为空白对照加热卷烟主流烟气粒相物中化合物的质量分数，μg/支；m1为空白对照加热卷烟抽吸前滤嘴中化合物的质量分数，μg/支；m2为空白对照加热卷烟抽吸前烟芯再造烟叶中化合物的质量分数，μg/支；m3为空白对照加热卷烟抽吸后滤嘴中化合物的质量分数，μg/支；M为生产设计的添加量，μg/支。

使用Mass Hunter 软件B.10.0 版本分析和计算质谱数据。分别使用Microsoft Office Excel 2010和Origin 9.1列表和画图。

2 结果与讨论

2.1 前处理条件优化

2.1.1 萃取溶剂选择

针对正构烷烃类化合物，在超声30 min 的萃取方式下，分别考察了二氯甲烷和环己烷作为溶剂的萃取效果。结果（图2）表明，环己烷对加热卷烟主流烟气粒相物、芯材和滤嘴中正构烷烃类化合物的萃取效果较好。因此，选用环己烷作为正构烷烃类化合物的萃取溶剂。

图2 不同萃取溶剂对正构烷烃类化合物萃取效果的影响Fig.2 Effects of different extraction solvents on the extracted n-alkane compounds

针对醇、醛和酮3类添加剂，对比了甲醇、二氯甲烷和甲基叔丁基醚3种萃取溶剂的萃取效率。结果（图3）表明，针对滤嘴和芯材，甲醇和二氯甲烷较甲基叔丁基醚的萃取效果好；针对剑桥滤片，二氯甲烷的萃取效果更好。同时，以甲醇作为萃取溶剂时，脂肪醇类添加剂的色谱峰会受到溶剂的影响，导致峰形拖尾，影响定量的准确性。因此，选用二氯甲烷作为醇、醛和酮3类添加剂的萃取溶剂。

图3 不同萃取溶剂对不同基质中醇、醛和酮3类添加剂萃取效果的影响Fig.3 Effects of different extraction solvents on extraction of alcohol, aldehyde and ketone additives in different matrices

2.1.2 滤嘴前处理条件优化

改变滤嘴的前处理方法，考察不同萃取方式对滤嘴中添加剂的萃取效果。球磨处理方式：将滤嘴分为两段，分别剖开置于离心管中，加入6个研磨球和20 mL加热卷烟萃取液，置于球磨仪中以20 Hz的频率分别球磨7、9 min；超声处理方式同1.2.2节。结果（图4）表明，对于酮类和醇类化合物，各萃取方式差别不大；但对于醛类香料单体，超声较球磨处理的萃取效果更好，因此，选用超声的前处理方法。但二氯甲烷萃取会使滤嘴中的部分醋酸纤维溶解，得到的萃取液较黏稠，通过有机滤膜后仍有絮状沉淀，容易造成进样针堵塞以及降低色谱柱使用寿命。离心后是否用滤膜过滤对萃取的香料单体总量影响不大，故选取超声后离心的前处理方法。

图4 不同萃取方式对滤嘴中不同种类添加剂萃取效果的影响Fig.4 Effects of different extraction methods on extraction effects of different types of additives in filter

在相同的萃取溶剂和萃取方式下，分别考察了不同萃取时间（10、20、30、40 min）对滤嘴中添加剂的萃取效果。结果（图5）表明，当萃取时间为30 min时，所萃取出的各类化合物总量趋于稳定，基本萃取完全。因此，选用30 min为适宜的萃取时间。

图5 不同萃取时间对滤嘴中不同种类添加剂萃取效果的影响Fig.5 Effects of different extraction time on extraction effects of different types of additives in filter

2.1.3 芯材前处理条件优化

改变烟芯再造烟叶前处理方法，考察涡旋和球磨两种不同的萃取方式以及萃取时间对加热卷烟芯材萃取效果的影响：①涡旋。将加热卷烟芯材带外包装纸剪碎，置于离心管中，加入10 mL加热卷烟萃取液，以2 000 r/min 涡旋30 min，离心，取上清液进样。②球磨。按1.2.2 节所述方法进行操作，仅改变球磨时间进行对比实验。结果如图6所示，可知，整体上，球磨较涡旋的萃取效果更好，当球磨10 min时，绝大多数化合物均可萃取完全；随时间的延长，目标组分的萃取量无明显变化。因此，选用球磨10 min作为芯材的萃取方法。

图6 不同萃取方式对芯材中不同种类添加剂萃取效果的影响Fig.6 Effects of different extraction methods on extraction effects of different types of additives in tobacco section

2.2 方法学验证

2.2.1 标准工作曲线

配制43种目标化合物的7个不同浓度系列标准工作溶液，采用内标法定量分析，绘制各化合物的标准工作曲线（表2）。可见，43种目标化合物在所测浓度范围内的线性关系均较好（R2≥0.999 2）。

表2 43种目标化合物的标准工作曲线Tab.2 Standard working curves for the 43 target compounds

2.2.2 加标回收率

根据各组分在滤嘴、芯材以及剑桥滤片中的质量分数，分别在抽吸完成的剑桥滤片、芯材以及滤嘴中添加相对于其质量分数的0.5、1.0 和2.0 倍的标准品，测定低、中和高3个加标水平下的回收率，每组平行测定3 次，取其平均值，并计算3 次平行测定间的RSD 值，结果见表3。剑桥滤片中43 种目标化合物的加标回收率在88.4%～110.5%之间，在低、中和高3个加标水平下3 次平行测定的RSD 值为0.1%～8.5%。芯材中43 种目标化合物的加标回收率在92.1%～110.1%之间，在低、中和高3 个加标水平下3次平行测定的RSD 值在0～8.4%之间。滤嘴中43 种化合物的加标回收率范围为89.8%～110.9%，其低、中和高3个加标水平下3次平行测定的RSD为0.1%～6.9%。结果表明，该方法对于加热卷烟剑桥滤片、滤嘴及芯材中的正构烷烃类、醇类、酮类和醛类化合物的加标回收率在88.4%～110.9%之间，3 次平行测定的RSD值范围在0～8.5%之间，说明其测定的误差范围较小，方法重复性较好，回收率较高，满足加热卷烟主流烟气粒相物、芯材及滤嘴实际样品中正构烷烃类、醇类、醛类和酮类化合物分析检测的需要。

表3 43种添加剂的加标回收率及RSD值（n=3）Tab.3 Spiked recoveries and RSDs of the 43 additives（n=3）（%）

2.2.3 日内和日间精密度

对实验加热卷烟样品平行测定6组，计算其日内精密度；再连续测定6 d，每日2 个平行，测定其日间精密度。结果（表4）表明，除辛烷在芯材、滤嘴中的日内和日间RSD 均略差，戊酮在芯材中的日内和日间RSD 略差，己醛和戊醇在烟气粒相物中的日内和日间RSD略差外，其余39种化合物在主流烟气粒相物、芯材和滤嘴中的日内RSD 分别为1.8%～10.6%、1.1%～10.9%和1.2%～7.0%；日间RSD 分别为1.6%～11.2%、0～12.1%和0.3%～11.1%。辛烷、戊酮、己醛和戊醇的精密度略差可能与其质量分数较低，测定结果误差较大有关。除此之外，芯材和滤嘴中其余39种化合物质量分数测定的日内、日间精密度基本在10%以内，表明该前处理方法具有较好的重复性，可以满足实际检测的需要。

表4 43种添加剂的日内、日间RSD值（n=6）Tab.4 Intra-and inter-day RSDs of the 43 additives（n=6）（%）

2.3 不同类别化合物的整支持留率分析

不同类别化合物的整支持留率如表5 所示。结果表明，在同样的添加量下，对于同系物而言，其整支持留率整体上均随碳链的增长而逐渐增大。这与随着碳链的增长，化合物分子量逐渐增大、沸点逐渐增高，不易在再造烟叶生产的烘干环节中挥发有关。其中，对于正构烷烃类化合物，当化合物的沸点超过十六烷的沸点（287 ℃）后，持留率变化较小，基本稳定在30%左右；而对于醛类化合物，当沸点达到十四醛的沸点（272 ℃）时，整支持留率明显提高。而对于不同类别添加剂而言，实验加热卷烟中各类别化合物的整支持留率差异明显。除正构烷烃类化合物的整支持留率较低（0.2%～35.4%）外，其余3 类添加剂的整支持留率大约在2%～70%范围内，这表明对于直链化合物来说，脂肪烃的含氧衍生物的整支持留率明显高于直链饱和脂肪烃。而相同碳原子数目下，沸点由大到小依次为醇类、酮类、醛类，与其整支持留率大小相一致。例如，十二醇（257 ℃、整支持留率为47.2%）、十二酮（248 ℃、整支持留率为45.1%）和十二醛（238 ℃、整支持留率为23.0%）即符合此规律。说明在相同碳原子数下，对于不同类别化合物，整支持留率的大小与化合物的沸点有关，低沸点化合物在再造烟叶生产过程中会因受热而散失，导致烟支持留量小，添加剂损耗较大。

表5 43种添加剂在烟支中的持留率①Tab.5 Retention rates of the 43 additives in a whole HTP stick

进一步考察了不同类别添加剂整支持留率与化合物沸点的关系，整支持留率越大代表在生产和存放环节添加剂的散失率越小。由图7可知，在相同沸点下，不同类别添加剂的整支持留率由大到小依次为醇类、酮类、醛类、正构烷烃类，如沸点均在196 ℃左右的辛醇（196 ℃）、壬酮（192 ℃）、壬醛（190 ℃）和十一烷（196 ℃），其整支持留率分别为25.1%、16.6%、7.9%和6.5%。而官能团极性由大到小依次为醇类、醛类和酮类、正构烷烃类，与整支持留率大小基本一致，这表明在加热卷烟芯材的生产环节中，不同类别化合物在烟支中的持留率，除了与化合物沸点有关外，可能还受官能团的极性影响，沸点接近的化合物，极性大的在烟支中的持留率相对较大，极性小的在烟支中的持留率相对较小。

图7 不同类别添加剂的整支持留率与沸点的关系Fig.7 Relationships between retention rates in a whole HTP stick and the boiling points of different types of additives

2.4 不同类别化合物在烟支中的分布情况分析

不同类别化合物的滤嘴迁移率和烟芯持留率如表6所示。结果表明，在同样的添加量下，酮类、醇类和醛类添加剂的烟支分布情况相似，正构烷烃类化合物与其他3类差别较大。正构烷烃类、醇类、酮类和醛类化合物的滤嘴迁移率分别为8.8%～36.4%、2.2%～85.9%、18.5%～94.1%和29.3%～91.9%，表明与直链饱和脂肪烃相比，在放置过程中脂肪烃的含氧衍生物更易向滤嘴段迁移；在相同碳原子数情况下，酮类添加剂的滤嘴迁移率最大，醇类和醛类添加剂基本一致，这与化合物的沸点规律不符，表明在低温密封放置过程中，添加剂的滤嘴迁移率不仅仅与化合物沸点有关，如分子中碳原子数为10的化合物，沸点由高至低依次为癸醇（233 ℃）、癸醛（208 ℃）和癸酮（205 ℃），而其滤嘴迁移率分别为58.8%、48.2%和79.3%；对于同系物而言，其滤嘴迁移率整体上随碳链的增长而逐渐降低，原因可能是在低温密封保存的条件下，低沸点化合物在包装盒内存在动态平衡，不易向环境中扩散，导致其滤嘴迁移率较高。随着分子量增大，添加剂的沸点升高，挥发性降低，在包装盒内的动态平衡减弱，向滤嘴的迁移率随之降低，从而更多地持留在芯材中。

表6 43种添加剂在烟支中的分布情况Tab.6 Distribution of the 43 additives in a HTP stick before and after smoking

对不同类别添加剂的滤嘴迁移率与化合物沸点的关系进行分析。由图8 可知，对于沸点小于250 ℃的化合物，不同类别添加剂的滤嘴迁移率总体上由大到小的顺序依次为酮类、醇类、醛类、正构烷烃类。例如，沸点在225 ℃左右的化合物的滤嘴迁移率分别为十一酮（231℃）69.3%、癸醇（233 ℃）58.8%、十一醛（226 ℃）43.2%以及十三烷（235 ℃）29.5%。这表明在低温密封放置过程中，相近沸点化合物的滤嘴迁移行为不同，不同类别化合物向滤嘴的迁移行为除了与沸点有关外，还可能与其官能团的活泼性和分子空间结构的稳定性有关。

图8 不同类别化合物的滤嘴迁移率与沸点和碳链长度的关系Fig.8 Relationships between filter migration rates of different types of compounds and their boiling points and carbon numbers in molecules

2.5 不同类别化合物的主流烟气粒相转移情况分析

测定了不同类别添加剂在加热卷烟主流烟气粒相物中的释放量，醇类、酮类、醛类和正构烷烃类化合物的主流烟气粒相转移率见表7。结果表明，4类添加剂的主流烟气粒相转移率的规律较为接近，整体上均随碳链的增长（化合物分子量增大，沸点升高）而呈先增大后减小的趋势。这可能是由于加热卷烟在抽吸过程中，沸点较低的化合物容易在加热过程中散失到环境烟气或主流烟气气相中，未被捕集在主流烟气粒相物中；而沸点较高的化合物则因挥发性较弱，残留在芯材中且也容易被滤嘴截留，无法有效转移至主流烟气中。因此，主流烟气粒相转移率随化合物沸点升高呈现先增大后减小的趋势。对于不同类别化合物，除正构烷烃类的主流烟气粒相转移率较高（0.5%～53.5%）外，其余3 类添加剂的主流烟气粒相转移率基本处于0～30%的范围内。

表7 43种添加剂的主流烟气粒相转移率Tab.7 Transfer rates of the 43 additives to particulate phase of mainstream smoke

考察了不同类别化合物主流烟气粒相转移率与沸点的关系，结果见图9。总体上来说，随沸点的升高，醇类、酮类和醛类添加剂的主流烟气粒相转移率变化趋势较为相似，均呈先升高后下降规律。对于沸点低于225 ℃的化合物来说，相同沸点情况下，不同类别化合物的主流烟气粒相转移率存在一定差异，大体上主流烟气粒相转移率由大到小依次为醛类、醇类、酮类、正构烷烃类，即含有羰基或羟基的烃的含氧衍生物较饱和直链烷烃而言主流烟气粒相转移率更高。官能团的极性由大到小依次为醇类、醛类和酮类、正构烷烃类，除醛类化合物的主流烟气粒相转移率较高外，其余化合物的主流烟气粒相转移率与官能团极性大小相一致；而醛类化合物的主流烟气粒相转移率较高可能与醛类香料单体的挥发性较强有关。对于沸点大于225 ℃的化合物来说，正构烷烃类化合物的主流烟气粒相转移率最高，其次是醇类和酮类，醛类化合物最小。3类添加剂的主流烟气粒相转移率的最高点分别出现在十二醇（257 ℃）、十一醛（226 ℃）和十三酮（264 ℃），表明沸点处于250 ℃左右的添加剂更适用于加热卷烟烟气补偿。对于不同类别化合物，在相同沸点下，其主流烟气粒相转移率与碳链长度、化合物分子量之间的规律不明显。这表明不同类别化合物间主流烟气粒相转移率的差异除了与香料自身的挥发性、气溶胶运载的选择性有关外，还可能与化合物空间结构的稳定性和分子极性等因素有关。

图9 不同类别化合物的主流烟气粒相转移率与沸点的关系Fig.9 Relationships between transfer rates to particulate phase of mainstream smoke and boiling points of different types of compounds

2.6 不同类别化合物的滤嘴截留率分析

不同类别化合物的滤嘴截留率情况如表8 所示。结果表明，对于同系物而言，除十四醛外，4 类化合物随碳链的增长，滤嘴截留率均呈先增大后减小的规律。原因可能是滤嘴的截留率随添加剂在主流烟气中的迁移率增大而增大，在主流烟气中的迁移率较小时，添加剂在滤嘴中的截留率也较小；当迁移率逐渐增大时，添加剂在滤嘴中的截留率也逐渐增大。碳原子数较少的化合物，其分子量和沸点较低，挥发性较强，低沸点化合物更多地转移到烟气气相物中，同时因其分子粒径较小而未被滤嘴截留。随着碳链的增长，分子量和沸点逐渐增大，挥发性降低，中、高沸点化合物更多地转移至主流烟气粒相物中而被滤嘴截留。对于高沸点化合物，随着碳链的增长，化合物分子量增大，添加剂的挥发性减弱，被滤嘴截留的量减少，因而滤嘴截留率较低（图10）；除此之外，还与其在放置过程中较低的滤嘴迁移率有关。而十四醛的滤嘴截留率较大，可能是因其烟支持留量明显升高，主流烟气释放量亦较大，被滤嘴截留的量也较大。除正构烷烃类化合物外，其余3类添加剂的滤嘴截留率差别不大，醇类（33.3%～65.4%）和酮类（28.5%～59.4%）添加剂略高于醛类（27.0%～57.1%），可能与脂肪醛类添加剂的挥发性较强有关。

表8 43种添加剂在滤嘴中的截留率Tab.8 Retention rates of the 43 additives in filter sections

图10 不同类别化合物的滤嘴截留率与沸点的关系Fig.10 Relationships between filter retention rates and boiling points of different types of compounds

3 结论

①建立了一套适用于加热卷烟芯材、滤嘴和主流烟气中正构烷烃类、脂肪醇类、脂肪醛类和脂肪酮类化合物的GC-MS 分析方法，43 种化合物在滤嘴、芯材和剑桥滤片中的加标回收率在88.4%～110.9%之间，相对标准偏差在0～8.5%之间；绝大多数化合物的日内和日间精密度在10%以内，满足实际样品分析检测的需要。②整支持留率随分子量增大、沸点升高逐渐增大；4类添加剂的整支持留率分布范围差别较大，醇类最大，酮类次之，正构烷烃类最小，不同添加剂间整支持留率的差异主要与沸点有关，此外，还可能与其官能团的活泼性和分子极性相关。③滤嘴迁移率随沸点的升高逐渐降低；4类添加剂的滤嘴迁移率除正构烷烃类化合物较低外，其余3类基本分布在10%～90%之间，其中，脂肪酮类的滤嘴迁移率最大，不同类别添加剂间滤嘴迁移率的差异更多地与其官能团的性质以及分子结构的稳定性有关。④主流烟气粒相转移率和滤嘴截留率均随沸点的升高呈先增大后减小的规律；4类添加剂的主流烟气粒相转移率除正构烷烃类稍高外，其余3类基本处于0～30%范围内；醇类和酮类添加剂的滤嘴截留率略高于醛类添加剂，可能与醛类添加剂的挥发性较强有关。