30种口含烟的5个理化参数检测分析

杨文武,叶智莲,韦惠静,谢文浩,彭玉峰,况利平

(深圳市吉迩科技有限公司 喜马拉雅实验室,广东 深圳 518000)

口含烟(Snus)是一种起源于北欧的无烟气烟草制品,主要由烟草或烟草关键成分提取物混合不同比例的香味物质、矫味剂、水、保润剂和酸碱调节剂等组成。近年来,随着卷烟引起的相关健康风险警示日渐增多、禁烟政策的强力执行等因素,新型烟草制品开始日渐流行[1],新型烟草制品包括无烟气烟草制品、加热不燃烧烟草制品和电子烟。口含烟属于无烟气烟草制品,相比传统卷烟相对减害[2],其致癌性、致死率,肺部、心脑血管方面的致病率等都比卷烟要低[3]。2015年,美国FDA批准了瑞典火柴公司的8款snus smokeless tobacco(General品牌口含烟)产品通过烟草产品上市前申请(PMTA,Premarket Tobacco Application)[4]的申请;2019年,美国FDA又批准了8款 General 牌口含烟通过改良风险烟草产品(MRTP,Modified Risk Tobacco Product)的申请[5],意味着该类产品可以采用以减害烟草制品的标签进行销售,口含烟的安全性和减害性得到了进一步认可。口含烟制品由于其使用方便且不会污染口腔,在北美和北欧较受欢迎,在瑞典使用口含烟的成年人比例超过25%,超过吸食卷烟的比例(15%)[6]。瑞典火柴公司(Swedish Match AB)是世界上最大的口含烟供应商[7],拥有Ettan、General、ZYN等经典口含烟品牌,2018年,瑞典火柴在瑞典、挪威口含烟消费市场份额分别达63%,51%,其在美国口含烟消费市场占据第三位。

在欧盟烟草指令(2014/40/EU)中,依据消费形式将无烟气烟草制品分为3大类:鼻烟(通过嗅闻吸食)、嚼烟(通过咀嚼形式进行消费)和嚼烟外的口用型无烟气烟草制品[3]。目前,美国湿含烟和瑞典口含烟是口含烟的主要流行形式[8],北欧国家与美国的口含烟在理化性质方面存在差异[9],口含烟产品更新迭代较快,目前口含烟研究主要集中于口含烟中烟碱总量测试[10],释放速度研究等[11],相比传统卷烟较为全面的系统研究,口含烟各类检测方法及标准[12]、毒理学评价[13]等方面还有待完善。本研究汇总分析了30种口含烟产品,对其pH值、含水率、总烟碱、游离烟碱、甜味剂等方面进行检测分析,以期为口含烟产品研发、检测方法开发、产品质量标准制定等提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

PB-10型pH计,赛多利斯仪器有限公司生产;Nexis GC-2030型气相色谱仪,日本岛津仪器有限公司生产;Nexera XR型高效液相色谱仪,日本岛津仪器有限公司生产;GCMS-2020NX型气相色谱质谱联用仪,日本岛津仪器有限公司生产;ATY224型电子天平,日本岛津仪器有限公司生产;S-300型卡尔费休水分测定仪,四川禾业科技有限公司生产;DHG-9070A型干燥箱,上海叶拓科技有限公司。

烟碱,质量分数为99.9%,广州佳途科技股份有限公司生产;正十七烷,质量分数为99.0%,上海安谱实验科技股份有限公司生产;安赛蜜,质量分数为99.9%,上海安谱实验科技股份有限公司生产;糖精钠,质量分数为98%,上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产;爱德万甜,质量分数为99.7%,上海安谱实验科技股份有限公司生产;纽甜,质量分数为99%,上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产;阿斯巴甜,质量分数为98%,上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产;无水甲醇,质量分数为99.5%,国药集团化学试剂有限公司生产;乙酸铵,质量分数为98%,上海安谱实验科技股份有限公司生产;氢氧化钠,质量分数为98.0%,上海安谱实验科技股份有限公司生产;甲醇、乙腈、异丙醇、二氯甲烷均为色谱纯;屈臣氏蒸馏水;30种不同品牌的口含烟。

1.2 样品处理方法

1.2.1 pH值测试方法

参考YC/T 222—2007《烟草及烟草制品pH的测定》,按照样品ω(A)=20%加水后振荡提取,静置后取上清液,用校正过的pH计测定其pH值。

1.2.2 含水率测试方法

卡尔费休法,采用卡尔费休水分滴定仪法,仪器经标定后,称取适量样品测定,平行测试三次,取平均值。

烘箱法,参考YC/T 31—1996《烟草及烟草制品 试样的制备和水分测定 烘箱法》,称量皿烘至恒重,称取适量样品,放入温度为105 ℃的烘箱中烘2 h,于干燥器冷却后称重,再烘0.5 h称至恒重,平行测试两次,取平均值。

1.2.3 总烟碱测试方法

称取0.15 g样品于10 mL容量瓶中,加入适量0.2 mL浓度为 0.5 mol/L的NaOH溶液与1 mL内标溶液(含5 mg/mL 正十七烷的异丙醇溶液),超声振荡10 min,采用异丙醇定容至刻度,过膜上机测试。

1.2.4 游离烟碱测试方法

称取0.2 g样品于25 mL离心管中,加入5 mL水溶解,10 mL二氯甲烷萃取1次,过膜上机测试。

1.2.5 甜味剂测试方法

称取0.2 g样品于10 mL容量瓶中,加水定容至刻度,超声振荡20 min,过膜上机测试。

1.3 仪器工作条件

1.3.1 烟碱测试条件

色谱柱为聚乙二醇固定液的毛细管色谱柱(岛津SH-Rtx-Wax,30 m×0.25 mm×0.25 μm);进样口温度为250 ℃,检测器温度为275 ℃;氮气为1.0 mL/min,氢气为30 mL/min,空气为400 mL/min;进样体积为1 μL,分流比为25∶1;程序升温的条件为:100 ℃保持2 min,以15 ℃/min升高至240 ℃,再保持8.67 min。

1.3.2 甜味剂测试条件

色谱柱为Agilent Eclipse XDB C18(4.6 mm×150 mm,5 μm);流动相为5 mmol/L乙酸铵水溶液(A)-甲醇溶液(B),进行梯度洗脱;0～1 min,90%～80% A;1～3 min,80% A;3～8 min,80%～0% A;8～12 min,0% A;12.1～15min,90% A;进样量为5 μL,柱温为40 ℃,流速为1.0 mL/min。在190～400 nm范围内进行全波长扫描,安赛蜜、糖精钠、阿斯巴甜、爱德万甜、纽甜的检测波长分别为226,202,201,200,199 nm。

2 结果与讨论

2.1 烟碱检测方法前处理优化

2.1.1 NaOH的影响

选取6种不同品牌的口含粉末,分析NaOH溶液对烟碱总量检测的影响,结果见表1,结果发现添加NaOH溶液(0.2 mL,1.0 mol/L)能显著提高口含烟中烟碱的萃取效率。这可能与提高溶液pH值将质子态烟碱转换为游离态烟碱相关。

表1 NaOH溶液的影响

称取适量的口含烟粉末,比较不同浓度(0,0.3,0.5,1.0,1.5,2.0 mol/L)的NaOH溶液对烟碱的萃取效率,添加体积为0.2 mL,进行相应前处理后再定量分析,烟碱结果分别为14.24,15.84,16.19,15.07,14.96,13.71 mg/g,萃取效果见图1,结果表明NaOH溶液浓度越大,萃取效率越高,当达到浓度为0.5 mol/L,萃取效率不再升高反而降低,可能与烟碱在高碱性溶液中发生更复杂反应相关,因此选择NaOH溶液浓度为0.5 mol/L。

图1 不同NaOH浓度对样品中烟碱的萃取效果

2.1.2 超声振荡时间的影响

选取三组不同浓度的口含烟粉末,考察不同超声振荡时间(5,10,20,30,60 min)的影响,结果见表2,结果表明当超声振荡超过10 min后,萃取效率不再升高,因此选择超声振荡时间为10 min。

表2 超声振荡时间对萃取效率的影响

2.1.3 回收率试验

选取3组不同低、中、高浓度的口含粉末,分别添加一定量的烟碱标准品溶液进行加标回收实验,每个浓度平行进行3次实验,分别得到回收率,由表3可知,口含烟的回收率在95.00%～105.33%,表明建立的分析方法回收率较好,满足口含烟中烟碱含量的检测要求。

表3 加标回收率试验

2.2 含水率与pH值的测定

口含烟分为干含烟(含水率<10%)[14]和湿含烟(含水率为40%～60%),主要是其含水率有较大差异。采用卡尔费休法测定编号为1～15号的口含烟含水率为42.08%～49.11%,pH值的范围在8.05～8.88;16～30号的口含烟含水率为3.21%～8.72%;pH值的范围在3.79～10.33;上述口含烟的pH值的范围与研究文献基本一致[15]。采用烘箱法测定编号为1～15号的口含烟含水率为39.53%～49.57%,16～30号的口含烟含水率为2.58%～14.17%,相关结果见表4。采用SPSS 25.0软件分析卡尔费休法和烘箱法在水分测定时的差异,进行t检验,结果发现湿含烟结果不存在显著性差异(P>0.05);而干含烟含水率存在显著性差异(P<0.05),这可能与干含烟中存在较多低沸点的香精香料相关。

表4 30种口含烟的检测结果汇总

口含烟中的pH值是影响口含烟中烟碱传输的关键因素[16],pH值越大,游离烟碱占总烟碱的比例越大,越有利于烟碱透过口腔粘膜到达血液中。30种口含烟的pH值>8的有26款,占比87%;pH值太低烟碱满足感较低,pH值太高容易产生较大刺激性,这表明合适的pH值有利于提高烟碱在口腔中渗透率及满足感。

2.3 总烟碱和游离烟碱测试结果

烟碱是口含烟中最关键的物质之一,每盒口含烟的袋装数量为10～25不等,每袋净质量0.5～0.7 g不等,标识烟碱含量为每袋0～20 mg,部分品牌烟碱强度以普通、强、特强和超强进行描述,而未标识出具体的烟碱浓度。在检测的30种口含烟中的总烟碱含量在2.77～20.52 mg/g,平均值为10.59 mg/g,中位数为11.3 mg/g;游离烟碱的含量0.26～20.32 mg/g,结果见表4,口含烟中游离烟碱占总烟碱的比例在3.07%～99.78%,77%的口含烟中的游离烟碱占总烟碱比例占比超过60%,这与pH值>7的口含烟数量占比90%相匹配,pH值越高,游离烟碱的占比呈升高趋势。编号22～24号的样品中游离烟碱占较低,可能与复杂的样品基质或烟碱盐技术相关,具有缓释扩散特性的烟碱盐已在新型烟草领域被大量开发应用[17]。

2.4 甜味剂测试结果

甜味剂在电子烟等新型烟草产品中有不少应用[18],是风味产品畅销的关键因素,纽甜是《电子烟》国家标准唯一允许使用的甜味剂[19],安赛蜜、糖精钠是瑞典火柴公司口含烟的主要甜味剂类型[20]。30种口含烟中含有的甜味剂主要安赛蜜、糖精钠、爱德万甜、纽甜等,安赛蜜检出率为73%,含量在0～12.46 mg/g;阿斯巴甜检出率为0,大部分口含烟溶液的pH值>7,这可能与阿斯巴甜在碱性条件下不稳定有关,因此不适于应用到口含烟中;糖精钠检出率为10%,含量在0～1.10 mg/g;爱德万甜检出率为17%,含量在0～5.16 mg/g;纽甜检出率为20%,含量在0～22.65 mg/g,见表4。这表明不同口含烟中的甜味剂种类和含量有差异,目前安赛蜜是主要的甜味剂之一,与相关文献一致[20],但也呈现着更多类型的甜味剂被应用到口含烟的趋势。随着不同风味研究需求增加,更多不同甜味感官的甜味剂可能会被应用于特定风味的口含烟产品。

3 结论

建立了口含烟中pH值、含水率、总烟碱、游离烟碱、甜味剂的测试方法,并筛查了30种口含烟中pH值的范围为3.79～10.33;含水率在2.58%～49.57%;采用卡尔费休法和干燥法检测湿含烟时无显著差异,干含烟则有显著差异,这可能与干含烟中含有较多低沸点香精相关;建立的气相色谱法检测口含烟中总烟碱含量回收率在95.00%～105.33%,口含烟中烟碱含量在2.77～20.52 mg/g,游离烟碱的含量在0.26～20.32 mg/g;游离烟碱在总烟碱的比例与pH值相关,pH值越高,游离烟碱的比例越高,这与现有研究文献一致。筛查了30种口含烟中甜味剂中主要安赛蜜、糖精钠、爱德万甜、纽甜等,73%的口含烟检出安赛蜜,含量在0～12.46 mg/g,是目前口含烟中主要的甜味剂种类;阿斯巴甜检出率为0,阿斯巴甜在碱性条件下不稳定影响其在口含烟中的应用;糖精钠检出率为10%,含量在0～1.10 mg/g;爱德万甜检出率为17%,含量在0～5.16 mg/g;纽甜检出率为20%,含量在0～22.65 mg/g。该方法简便可靠,适用于口含烟中pH值、含水率、总烟碱、游离烟碱、甜味剂的检测分析,为口含烟产品研发、检测方法开发、产品质量标准制定等提供依据。

远离吸烟不仅有益于公共健康,也有益于环境,打造“无烟环境”的趋势不可逆转。随着国内外控烟政策的日益加强,口含烟有望成为国际烟草领域的重要发展趋势之一。目前口含烟产品的包装类型多种多样,尚无统一标准,特别是部分品牌对烟碱含量标识过于模糊,仅以强度表示,容易误导消费者;口含烟的更多理化参数、有害物质、体内外毒理研究有必要进行更广泛深入的研究,各国关于口含烟的检测标准及相关法规亟需制定。