一种加热卷烟芯材中甲醛和乙醛测定方法与流程

1.本发明涉及烟草检验技术领域，特别涉及一种加热卷烟芯材中甲醛和乙醛测定方法。


背景技术：

2.随着消费者对吸烟与健康问题的日益关注及公共场所禁烟令实施范围的逐步扩大，以加热卷烟为代表的新型烟草制品快速发展并受到消费者的青睐。
3.甲醛是一种原生质毒素，进入人体后可使蛋白质凝固，破坏细胞蛋白质，损害肝脏肾脏。在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位。甲醛已被国家癌症研究机构确定为致癌物质，10g即可引起死亡，是世界卫生组织提出的卷烟主流烟气中重点关注的有害成分之一。乙醛又名醋醛，为无色易流动液体，有刺激性气味，具有一定毒性，也是世界卫生组织提出的卷烟主流烟气中重点关注的有害成分之一。
4.加热卷烟是通过加热元件对烟草材料进行低温加热，以产生气溶胶供消费者抽吸的一种新型烟草制品，其以有害成分释放量低的优势，近年来得到了快速的发展。加热卷烟最重要的组成部分是卷烟芯材以及芯材所负载的发烟剂、烟碱和香气物质。但是，如何测定加热卷烟芯材中甲醛和乙醛残留量，目前未见相关文献报道。因此，开发一种加热卷烟芯材中甲醛和乙醛的测定方法迫在眉睫。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种加热卷烟芯材中甲醛和乙醛测定方法，该检测方法大大提高了检测的准确性。
6.本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
7.一种加热卷烟芯材中甲醛和乙醛测定方法，包括以下步骤：
8.步骤1)：将加热卷烟芯材试样平铺在网格式裁切器中，试样裁成碎片；
9.步骤2)：将裁切好的加热卷烟芯材试样用水充分浸润后，加入离子液体-乙腈溶液超声振荡萃取，然后再进行衍生化处理，过滤，得待测液；
10.步骤3)：采用高效液相色谱仪对待测液进行测定。
11.优选地，上述技术方案中，步骤1)中网格式裁切器包括支撑架、所述支撑架上设置有网格式凹槽盘，所述网格式凹槽盘的上方设置有网格式凸起刀片盘，所述网格式凸起刀片盘的一侧设置有手柄，所述网格式凹槽盘和所述网格式凸起刀片盘的网格大小均为0.5cm
×
0.5cm，且上下位置的网格相对。此裁切器不仅能节省人工，快捷方便，能减少样品待测物二次挥发，并且裁切好的试样大小均匀，能提高萃取效率。
12.优选地，上述技术方案中，步骤2)中离子液体-乙腈溶液的离子液体，为1-丁基-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐中的一种或多种组合。
13.优选地，上述技术方案中，为保证样品的代表性，每个试样不少于5g。试样预先用
水进行充分浸润，后续再加入离子液体-乙腈溶液，能提高萃取效率。
14.优选地，上述技术方案中，步骤2)中离子液体-乙腈溶液浓度为0.5％-5％；每1.0g的加热卷烟芯材对应40～50ml乙腈。优选的，每1.0g的加热卷烟芯材对应50ml乙腈。采用乙腈作为加热卷烟芯材中甲醛和乙醛的提取剂，不容易提取基质中的染料色素和蜡质、脂肪等非极性物质，降低基质效应。
15.优选地，上述技术方案中，步骤2)中超声时间为5～10min，涡旋振荡时间为20～40min；超声时间优选为10min，涡旋振荡时间优选为30min。
16.优选地，上述技术方案中，步骤2)中衍生化处理所用衍生化试剂为2,4-二硝基苯肼衍生化试剂；
17.所述2,4-二硝基苯肼衍生化试剂的配制方法为：向0.01g净化后的2,4-二硝基苯肼中加入5ml磷酸，用乙腈定容至100ml，即得；
18.所述2,4-二硝基苯肼的净化方法为：向11.8～12.2g的2,4-二硝基苯肼中加入180～250ml乙腈，120～150℃加热溶解并回流2～3h，后静置过夜，过滤、洗涤、干燥即得。
19.优选地，上述技术方案中，步骤2)中衍生化处理的具体步骤为：
20.移取1.0ml萃取液上清液于10ml容量瓶中，加入4ml衍生化试剂后用乙腈定容，摇匀后室温放置30min进行衍生化。
21.优选地，上述技术方案中，步骤2)中所述过滤为采用有机相滤膜过滤；所述有机相滤膜的孔径为0.22μm或0.45μm。
22.优选地，上述技术方案中，步骤3)中高效液相色谱测定的条件为：
23.色谱柱：c18色谱柱；
24.流速：0.6ml/min；
25.进样量：10μl；
26.检测波长：365nm；
27.柱温：30℃。
28.优选地，上述技术方案中，步骤3)中高效液相色谱测定的流动相为：流动相a为乙腈、流动相b为水；
29.流动相梯度洗脱程序为：初始a为60％，b为40％；8min a为60％，b为40％；9min a为90％，b为10％；14min a为90％，b为10％；15min a为60％，b为40％；20min a为60％，b为40％。
30.本发明上述技术方案，具有如下有益效果：
31.(1)本发明首次建立了超速辅助离子液体萃取的加热卷烟芯材中甲醛和乙醛的高效液相色谱测定方法。
32.(2)本发明首次采用自制的网格式裁切器，不仅能节省人工，快捷方便，能减少样品待测物二次挥发，并且裁切好的试样大小均匀，能提高萃取效率。
33.(3)本发明的样品前处理先用水浸润，使芯材组织舒展，能提高萃取效率。
34.(4)本发明采用离子液体辅助萃取，能降低基质干扰，提高方法的准确性。
35.(5)本发明分析方法灵敏度和准确性高，重复性好，适合于加热卷烟芯材中甲醛和乙醛的残留量检测。
附图说明
36.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
37.图1为实施例1中加热卷烟芯材中甲醛和乙醛测定方法的流程图；
38.图2为实施例1中标准工作溶液的色谱图；
39.图3为加热卷烟芯材中甲醛和乙醛的色谱图；
40.图4a为实施例1中甲醛的标准工作曲线；
41.图4b为实施例1中乙醛的标准工作曲线；
42.图5为网格式裁切器的示意图。
具体实施方式
43.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
44.实施例1
45.一种加热卷烟芯材中甲醛和乙醛测定方法，如图1所示，包括以下步骤：
46.(1)衍生化试剂2,4-二硝基苯肼的配制：
47.2,4-二硝基苯肼的净化：称取12g 2,4-二硝基苯肼于250ml圆底烧瓶中，加入200ml乙腈，在130℃加热溶解并回流2h，后转移至烧杯中密封静置过夜，所得结晶进行抽滤洗涤后放在真空干燥箱里进行干燥，最后密封在棕色瓶中保存备用。
48.2,4-二硝基苯肼衍生化试剂的配制：称取0.01g净化后的2,4-二硝基苯肼于100ml棕色容量瓶中，加入5ml磷酸，用乙腈定容，即得。
49.(2)试样的预处理：
50.从抽取的实验室样品中抽取样品不少于5g样品，将试样用自制的网格裁剪器裁剪成约0.5cm
×
0.5cm的碎片，混匀，快速装入密封袋中。
51.(3)样品溶液和空白溶液的制备：
52.a、样品溶液制备：称取以上裁剪好的样品1.0g，置于100ml具塞三角瓶中，加入5ml水，待试样与水完全浸润后，再准确加入50ml 2％离子液体-乙腈溶液，超声萃取10min后，再涡旋振荡30min。然后准确移取1.0ml萃取液于10ml容量瓶中，加入4ml衍生化试剂后用乙腈定容，摇匀后室温放置30min进行衍生化，经0.45μm有机相滤膜过滤，得待测液；
53.b、空白溶液制备：具塞三角瓶不加样品，其他处理步骤同样品溶液制备空白溶液的制备除不称取样品外，其他步骤同样品液制备。
54.(4)混合标准储备液溶液的配制：
55.分别准确称取10mg的甲醛-2,4-二硝基苯腙和乙醛-2,4-二硝基苯腙(4.7)，精确至0.1mg，用乙腈溶解并定容于100ml容量瓶中，配制成浓度为0.1mg/ml的混合标准储备液。在0℃～4℃条件下密封避光贮存，有效期3个月。
56.(5)系列标准工作溶液的配制：
57.根据样品实际含量配制合适浓度的系列标准工作溶液。系列标准工作溶液应以乙腈为溶剂，采用混合标准溶液稀释制备系列标准工作溶液。
58.采用如下配制方法：
59.移取步骤(4)混合标准溶液，取1ml溶液至100ml容量瓶中，定为第6级标准溶液，取第6级标准溶液20ml加入50ml溶液瓶中，用乙腈定容，定位第5级标准溶液，取第5级标准溶液20ml加入50ml溶液瓶中，用乙腈定容，定位第4级标准溶液，逐级稀释至第1级标准溶液，所配制的系列标准溶液中甲醛的浓度为0.01476mg/l、0.03650mg/l、0.09126mg/l、0.2282mg/l、0.5704mg/l和1.4260mg/l；乙醛的浓度为0.01989mg/l、0.04972mg/l、0.1243mg/l、0.3108mg/l、0.7770mg/l和1.9425mg/l。
60.(6)标准工作曲线绘制：
61.将步骤(5)中所得的系列标准工作溶液分别采用高效液相色谱进行测定，高效液相色谱分析条件为：
62.色谱柱：c18柱(zorbax sb-c18 250mm
×
4.6mm，5μm)；
63.流速：0.6ml/min；
64.进样量：10μl；
65.检测波长：365nm；
66.柱温：30℃；
67.流动相：流动相a：乙腈，流动相b：水；
68.洗脱梯度见表1。
69.表1流动相洗脱梯度
70.时间(min)流动相a流动相b060408604099010149010156040206040
71.所得标准工作溶液的色谱图如图2所示。图中纵坐标为丰度(abundance)，横坐标为时间(time，min)，图2中1为甲醛-2,4-二硝基苯腙，2为乙醛-2,4-二硝基苯腙。根据系列标准工作溶液的高效液相色谱分析结果，分别以甲醛和乙醛浓度与响应峰面积绘制标准曲线(如图4a和图4b所示)。
72.结果如表2所示，分别按照公式(1)和(2)计算获得检测方法定性检出限(lod)和定量检测限(loq)，如表2所示。
73.lod＝3.3(sb/m)
ꢀꢀ
公式(1)，
74.loq＝10(sb/m)
ꢀꢀ
公式(2)，
75.式中，sb为标准工作曲线斜率的标准差或空白基质重复测定仪器响应的标准差；m为标准工作曲线斜率。
76.表2标准工作曲线与检测限
[0077][0078]
结果表明，甲醛和乙醛分别在0～0.7μg/ml和0～0.9μg/ml内线性关系良好(r2》0.9999)，loq分别为4.1mg/kg和3.0mg/kg。
[0079]
(7)待测液的测定
[0080]
用高效液相色谱对步骤(3)所得待测液进行测定，紫外检测器进行检测，外标法定量。高效液相色谱分析条件同步骤(6)。
[0081]
加热卷烟芯材样品中甲醛和乙醛的含量按式(3)计算：
[0082][0083]
式中：
[0084]
x—试样中甲醛或乙醛的含量，单位为毫克每千克(mg/kg)；
[0085]
c—由标准曲线得出的甲醛或乙醛浓度，单位为毫克每升(mg/l)；
[0086]
c0—由标准曲线得出的空白值，单位为毫克每升(mg/l)；
[0087]
∫—试样溶液的稀释因子；
[0088]
v—萃取液体积，单位为升(l)；
[0089]
m—试料质量，单位为千克(kg)。
[0090]
按照实施例1的方法对加热卷烟芯材样品进行分析，所得色谱图如图3所示。其中，图3中1为甲醛-2,4-二硝基苯腙的色谱峰。以3水平加标方法进行回收率和精密度实验，每个加标水平重复测定5次，检测方法回收率与重复性结果如表3。从表3可以看出，回收率、重复性数据理想，3个加标水平的回收率在96.5～103.0％之间，相对标准偏差(rsd)为0.5～1.3％，可以满足定量分析需要。
[0091]
表3检测方法回收率与重复性
[0092][0093]
本实施例所用标准溶液仅以其中的一个浓度值为例进行说明的，其他所配制的标准溶液经色谱分析所获得的标准曲线及回归方程与上述实施例中相同，仅散点图与散点的位置不同，并且也不影响样品的测定结果，在此不再一一列举。所举实施例只是为了更好的理解本发明方法，并不具有任何限制作用，即上述方法或者等用于上述情况的地方均包含在本发明的技术方案保护范围。
[0094]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
[0095]
对照例1
[0096]
使用自制网格式裁切器和手工用剪刀两种制样方式对加热卷烟芯材样品进行制样。
[0097]
常规的样品制备方法是将芯基材采用剪刀将芯材剪碎。
[0098]
自制式网格式样品裁切器包括手柄4、网格式凸起刀片盘3、网格式凹槽盘2和支撑架1(如图5所示)，具体地，支撑架1上设置网格式凹槽盘2，网格式凹槽盘2的上方设置网格式凸起刀片盘3，网格式凸起刀片盘3的一侧设置有手柄4，网格式凹槽盘2和网格式凸起刀片盘3的网格大小均为0.5cm
×
0.5cm，且上下位置的网格相对。裁切时，将试样铺置于网格式凹槽盘中央，压下手柄，将试样裁切为尺寸0.5cm
×
0.5cm的碎片，抬起手柄，将样品碎片转移至密封袋中进行下一步检测。
[0099]
中网格式裁切器包括支撑架、所述。
[0100]
其他步骤按实施例1进行，样品平行测定5次，算相对标准偏差，进行三组回收率测试，求出平均回收率，结果如表4所示。
[0101]
表4两种制样方法对比结果
[0102][0103]
从表4可以看出，使用网格式裁切器后，制样效率大为提高；两种制样方法的回收率虽均能达到要求，从相比而言，使用网格式裁切器，平均回收率有所提高，相对标准偏差也明显降低，说明使用网格式裁切器制备的试样均匀性较好。
[0104]
而且，常规的样品制备方法是将芯基材采用剪刀将芯材剪碎，这样操作不仅费时，导致目标物甲醛和乙醛挥发损失，造成回收率低等问题，而且用剪刀手动制备的样品碎片大小不均，一致性差，方法的重现性也会受到影响。
[0105]
本技术使用网格式样品裁切器进行样品制备，能快速完成样品的制备工作，不仅提高了效率，也减少了目标物甲醛和乙醛挥发损失，而且样品碎片大小均匀，方法重现性好。
[0106]
对照例2
[0107]
使用2％离子液体-乙腈溶液和乙腈溶液两种萃取溶液，其他步骤按实施例1进行，样品平行测定5次，计算相对标准偏差，进行三组回收率测试，求出平均回收率，结果如表5所示。
[0108]
表5两种萃取溶液对比结果
[0109][0110]
从表5可以看出，采用离子液体-乙腈溶液作为萃取溶液，测定结果的准确性均有所提高，重现性更好，其中，乙醛测定效果改善尤为明显。
[0111]
本技术考虑到加热卷烟芯材的基质的复杂性，以及目标物附近杂质峰干扰较为明显而影响到检测结果准确可靠性，进而采用离子液体与有机溶液体系萃取，能大大减低基质效应，提高方法的准确性。
[0112]
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种不同的选择和修改，因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。