一种测定电子烟烟油中乙醛含量的方法

技术领域

本发明属于新型烟草理化指标检测技术领域，具体是涉及一种能够快速准确地测定电子烟烟油中乙醛含量的方法。

背景技术

乙醛会刺激皮肤和黏膜，其蒸气对呼吸道有腐蚀性，高浓度的乙醛有致敏性、致突变性和致畸性，会导致人体DNA的损伤，并促进肝脏疾病的形成，世界卫生组织国际癌症研究机构将乙醛列入了Ⅱ类致癌物清单。

近年来，随着全球控烟力度不断加大，在一些发达国家传统卷烟的销量出现了一定的下降趋势，而电子烟在全球销量呈快速增长之势。电子烟，又称电雾化卷烟，是一种通过电子加热手段向呼吸系统传送尼古丁的电子装置。电子烟烟油是指用于电子烟产生气溶胶、供消费者抽吸使用的液体或凝胶，大多数是由丙二醇、甘油、烟碱和改善口感的各种香精等组成的混合物。电子烟作为一种新型烟草制品，掌握电子烟烟油中乙醛的含量水平，有助于提高对电子烟产品的安全质量监控，对保护消费者健康安全、提升电子烟质量有着重要意义。

目前，乙醛的检测多集中于卷烟包装纸、卷烟爆珠、烟用水基胶、卷烟醋酸纤维滤棒等烟用辅料，例如邹悦等人将甲醛和乙醛通过2,4-二硝基苯肼衍生化后，采用超高效液相色谱法对卷烟包装纸中的甲醛和乙醛进行测定；刘欣等人同样经2,4-二硝基苯肼衍生化，用高效液相色谱法测定爆珠中的甲醛和乙醛；游金清等人建立了一种测定烟用水基胶中甲醛、乙醛和丙酮的衍生-顶空气相色谱方法。

上述色谱类检测方法虽然在乙醛检测方面取得了许多重要进展，但也存在诸多缺陷：仪器设备昂贵、检测成本高、检测周期长、需要专业人士操作，因此难以普及，也难以满足大规模检测的需要。且前处理非常繁琐，需要通过溶剂提取、离心除去沉淀物、过滤和衍生化等一系列前处理操作得到分析试液，有的还需通过固相萃取富集或净化，而且在样品转移过程中易引入操作误差，影响检测准确性。

与上述方法相比，连续流动分析仪不仅设备便宜，维护成本低，具有前处理简单，上机操作简便，检测速度快，定量准确和重现性好等优势，且检测中不需要使用有机试剂，对环境更友好。我国烟草行业自上世纪八十年代引进连续流动分析仪以来，已进行了烟草及烟草制品中水溶性糖、总植物碱、总氮、总挥发酸、淀粉、游离态烟碱等化学成分的检测，也有采用连续流动分析仪进行卷烟纸中氯、钾、硝酸盐等化学成分的检测，但目前尚未见有运用连续流动分析仪检测电子烟烟油中乙醛含量的报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种快速、简便、精确度高的测定电子烟烟油中乙醛含量的方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为体积百分数。

一种测定电子烟烟油中乙醛含量的方法，采用以下步骤：

(1)样品前处理：

准确称取1g电子烟烟油置于25mL容量瓶中，用20％的乙醇水溶液定容，摇匀，作为样品溶液备用；

(2)用连续流动分析仪测定样品溶液中甲醛和乙醛的总含量：

①配制酚试剂：称取0.10g MBTH盐酸盐用250mL去离子水定容，摇匀；

②配制硫酸铁铵试剂：称取1.00g硫酸铁铵用0.2mol/L的盐酸定容至500mL，摇匀；

③配制清洗液：在250mL去离子水中加入0.25mL的Brij-35，摇匀；

④样品溶液与酚试剂经5匝混合圈混合后再与硫酸铁铵试剂经5匝混合圈混合，混合液进入加热池，加热至37℃的混合液经20匝混合圈混合后进入检测器；

分析仪流路设置：样品溶液用橙/白泵管，流速为0.23mL/min；酚试剂用灰/灰泵管，流速为1.00mL/min；硫酸铁铵试剂用橙/白泵管，流速为0.23mL/min；空气管用黑/黑泵管，流速为0.32mL/min；清洗液用蓝/蓝泵管，流速为1.6mL/min；检测波长：630nm；检测速度：40个样品/h；进样/清洗时间比：1:1；基线校正：开通；漂移校正：开通；

⑤绘制标准曲线：用移液管精确吸取2.7mL的37％甲醛溶液，用去离子水稀释定容至1000mL，得到标准储备液；再用移液管移取4mL标准储备液，用去离子水定容至100mL，得中间液；用移液管分别移取1.5、3.0、4.5、6.0和7.5mL中间液，分别用去离子水定容至100mL，分别得到0.6、1.2、1.8、2.4和3.0mg/L的标准工作液；标准工作曲线方程为：y

(3)用连续流动分析仪测定样品溶液中的甲醛含量：

①配制乙酰丙酮试剂：将36.75g乙酸铵置于200mL去离子水中，待乙酸铵全部溶解后添加1.25mL氨水搅匀，再添加0.5mL乙酰丙酮，然后用去离子水稀释定容到250mL；

②配制去离子水试剂：在250mL去离子水中加入0.25mL的Brij-35，混匀；并以去离子水试剂作为清洗液；

③样品溶液与乙酰丙酮试剂经5匝混合圈混合后再与去离子水试剂经5匝混合圈混合，混合液进入加热池，加热至80℃的混合液再经20匝混合圈混合后进入检测器；

分析仪流路设置：样品溶液用橙/黄泵管，流速为0.16mL/min；乙酰丙酮试剂用黄/黄泵管，流速为1.20mL/min；空气管用黑/黑泵管，流速为0.32mL/min；去离子水试剂用黑/黑泵管，流速为0.32mL/min；清洗液用蓝/蓝泵管，流速为1.60mL/min；检测波长：420nm；检测速度：40个样品/h；进样/清洗时间比：1:1；基线校正：开通；漂移校正：开通；

④绘制标准曲线：用移液管精确吸取2.7mL的37％甲醛溶液，用去离子水稀释定容至1000mL，得到标准储备液；再用移液管移取1mL标准储备液，用去离子水定容至100mL，得中间液；用移液管分别移取2.0、4.0、6.0、8.0和10.0mL中间液，分别用去离子水定容至100mL，分别得到0.2、0.4、0.6、0.8和1.0mg/L的标准工作液；标准工作曲线方程为：y

(4)结果计算

将样品溶液所对应的甲醛和乙醛总含量、甲醛含量的仪器测定值，代入公式(1)计算，得到待测电子烟烟油中的乙醛含量，并以两次平行测定的平均值作为最终的测定结果；

式中：P—待测电子烟烟油样品中的乙醛含量(mg/Kg)；C

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明首次利用连续流动分析仪实现对电子烟烟油中乙醛含量的精确测定，该方法具有如下优点：①前处理简单：只需经乙醇水溶液一步提取，便可上机检测；②分析速度快：每小时可分析40个样品；③抗干扰性强：显色反应1(酚试剂法)随着碳链加长而减弱，能专一性测定甲醛和乙醛的总含量；显色反应2(乙酰丙酮法)能专一性测定甲醛含量；④重复性和稳定性较好：5个样品在不同时间、不同批次检测的变异系数均小于2％；⑤准确度高：测定甲醛和乙醛总含量的加标回收率范围为96.46％到106.44％，测定甲醛的加标回收率范围为97.33％到104.92％。⑥可将连续流动分析仪配置成双通道流路(图3+图4)，两流路测定值相减便可得到乙醛含量，自动化程度高。⑦适合大批量电子烟烟油样品中乙醛的检测。

附图说明

图1甲醛和乙醛总含量测定的连续流动分析仪流路设置示意图；

图2甲醛含量测定的连续流动分析仪流路设置示意图；

图3提取溶剂的影响；

图4仪器软件显示的流路图1标准工作曲线图谱；

图5仪器软件自动绘制的流路图1标准工作曲线；

图6仪器软件显示的流路图2标准工作曲线图谱；

图7仪器软件自动绘制的流路图2标准工作曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但附图和实施例并不是对本发明技术方案的限定，所有基于本发明教导所作出的变化或等同替换，均应该属于本发明的保护范围。

实施例1

1.实验原理、材料和方法

1.1实验原理

电子烟烟油中甲醛和乙醛的醛基，与酚试剂反应生成嗪，嗪在酸性溶液中，被高铁离子氧化形成蓝绿色化合物，该化合物在630nm波长处有最大吸收，通过监测吸收峰峰高的变化，对照标准工作曲线，经计算得到电子烟烟油中的甲醛和乙醛的总含量。电子烟烟油中甲醛的醛基，与乙酰丙酮反应生成显色复合物，在420nm波长处有最大吸收，通过监测吸收峰峰高的变化，对照标准工作曲线，经计算得到电子烟烟油中的甲醛含量。再将甲醛和乙醛的总含量扣除甲醛含量便可得到电子烟烟油中的乙醛含量。

1.2材料与仪器

MBTH盐酸盐(AR，98.0％，上海麦克林生化科技有限公司)；硫酸铁铵(AR，国药集团化学试剂有限公司)；盐酸(AR，广东·汕头市西陇化工厂)；37％甲醛(AR，国药集团化学试剂有限公司)；40％乙醛(AR，国药集团化学试剂有限公司)；乙醇(AR，广东·汕头市西陇化工厂)；乙酸铵(AR，国药集团化学试剂有限公司)；氨水(AR，国药集团化学试剂有限公司)；乙酰丙酮(AR，广东·汕头市西陇化工厂)。

METLER AE200分析天平(感量：0.0001g，瑞士METLER TOLEDO公司)；Agilent1260高效液相色谱仪(美国安捷伦科技有限公司)；BRAN LUEBBE AA3连续流动分析仪(德国BRANLUEBBE公司)；JA5002天平(感量0.01g，上海天平仪器厂)；Millipore AQUELIX5纯水机(美国MERCK Millipore公司)。

1.3样品处理与分析

(1)样品前处理

称取1.0g电子烟烟油(精确至0.1mg)置于25mL容量瓶中，用20％的乙醇水溶液定容，摇匀后，作为样品溶液备用；

(2)用连续流动分析仪分析甲醛和乙醛总含量

配制酚试剂：称取0.10g MBTH盐酸盐，用250mL去离子水定容，摇匀；

配制硫酸铁铵试剂：称取1.00g硫酸铁铵用0.2mol/L的盐酸定容至500mL，摇匀；

配制清洗液：在250mL去离子水中加入0.25mL的Brij-35，摇匀；

仪器管路图见图1，样品溶液与酚试剂经5匝混合圈混合后再与硫酸铁铵试剂经5匝混合圈混合，混合液进入加热池(加热温度37℃)，加热后的混合液经20匝混合圈混合反应后进入检测器；

样品溶液用橙/白泵管，流速为0.23mL/min；酚试剂用灰/灰泵管，流速为1.00mL/min；硫酸铁铵试剂用橙/白泵管，流速为0.23mL/min；空气管用黑/黑泵管，流速为0.32mL/min；清洗液用蓝/蓝泵管，流速为1.6mL/min；检测波长：630nm；检测速度：40个样品/h；进样/清洗时间比：1:1；基线校正：开通；漂移校正：开通；

绘制标准曲线：用移液管精确吸取2.7mL的37％甲醛溶液，用去离子水稀释定容至1000mL，得到标准储备液；再用移液管移取4mL标准储备液，用去离子水定容至100mL，得中间液；用移液管分别移取1.5、3.0、4.5、6.0和7.5mL中间液，分别用去离子水定容至100mL，分别得到0.6、1.2、1.8、2.4和3.0mg/L的标准工作液；标准工作曲线方程为：y

(3)用连续流动分析仪分析甲醛含量

配制乙酰丙酮试剂：将36.75g乙酸铵置于200mL去离子水中，待乙酸铵全部溶解后添加1.25mL氨水搅匀，再添加0.5mL乙酰丙酮，然后用去离子水稀释定容到250mL。

配制去离子水试剂：在250mL去离子水中加入0.25mL的Brij-35，混匀。并以去离子水试剂作为清洗液；

仪器管路详见图2。样品溶液与乙酰丙酮试剂经5匝混合圈混合后再与去离子水试剂经5匝混合圈混合，混合液进入加热池(加热温度80℃)，加热后的混合液再经20匝混合圈混合反应后进入检测器；

样品溶液用橙/黄泵管，流速为0.16mL/min；乙酰丙酮试剂用黄/黄泵管，流速为1.20mL/min；空气管用黑/黑泵管，流速为0.32mL/min；去离子水试剂用黑/黑泵管，流速为0.32mL/min；清洗液用蓝/蓝泵管，流速为1.60mL/min；检测波长：420nm；检测速度：40个样品/h；进样/清洗时间比：1:1；基线校正：开通；漂移校正：开通；

绘制标准曲线：用移液管精确吸取2.7mL的37％甲醛溶液，用去离子水稀释定容至1000mL，得到标准储备液；再用移液管移取1mL标准储备液，用去离子水定容至100mL，得中间液；用移液管分别移取2.0、4.0、6.0、8.0和10.0mL中间液，分别用去离子水定容至100mL，分别得到0.2、0.4、0.6、0.8和1.0mg/L的标准工作液；标准工作曲线方程为：y

(4)结果计算

将待测烟油样品溶液所对应的甲醛和乙醛总含量、甲醛含量的仪器测定值，代入公式(1)计算，得到待测电子烟烟油中的乙醛含量，并以两次平行测定的平均值作为最终的测定结果；

式中：P—待测电子烟烟油样品中的乙醛含量(mg/Kg)C

2.结果与讨论

2.1条件优化

2.1.1样品前处理时提取溶剂的影响

考虑到电子烟烟油的主要成分是丙二醇、甘油、烟碱和各种香精等组成的混合物，根据相似相容定理，选择不同体积比的乙醇/水混合溶液(0％、10％、20％、30％、40％、50％)作为前处理溶剂，提取电子烟烟油样品1#后进行上机分析。图3表明：当体积比为20％时，待测目标物对应的仪器响应值(峰高)最高，表明此浓度的乙醇水溶液下，待测目标物能被萃取完全，因此提取溶剂确定为20％的乙醇水溶液。

2.1.2流路图1中主要试剂的管路配制

通过比较样品溶液、酚试剂和硫酸铁铵三种试剂的不同管路配置对检测实况的影响来选择适宜的管路配置。通过用去离子水逐级稀释37％甲醛溶液，依次得到0.6、1.2、1.8、2.4和3.0mg/L的甲醛标准工作液。如表1所示，综合考察基线、峰形、线性所对应的最高甲醛含量、线性相关系数等，选择如下管路配置：样品溶液和硫酸铁铵试剂均用用橙/白泵管(流速为0.23mL/min)，酚试剂用灰/灰泵管(流速为1.00mL/min)。

表1连续流动分析仪主要试剂的管路配置

2.1.3流路图1中反应混合圈匝数的选择

显色反应在硫酸铁铵试剂加入后发生，因此通过改变硫酸铁铵试剂加入后的反应混合圈总匝数对出峰情况的影响来确定显色反应时间。设计反应混合圈匝数为5、10和15匝，综合考察出峰时间、峰形、线性相关系数及线性所对应的最高甲醛含量。表2结果表明，当线圈匝数为5匝时，反应时间足够，出峰时间最短，考虑到检测效率，最终混合圈匝数确定为5匝。

表2反应混合圈匝数的选择

2.1.4流路图2中主要试剂的管路配制

通过比较样品溶液、去离子水和乙酰丙酮三种试剂的不同管路配置对检测实况的影响来选择适宜的管路配置。通过用去离子水逐级稀释37％甲醛溶液，依次得到0.2、0.4、0.6、0.8和1.0mg/L的甲醛标准工作液。如表3所示，综合考察基线、峰形、线性所对应的最高甲醛含量、线性相关系数等，选择如下管路配置：样品溶液用橙/黄泵管(流速为0.16mL/min)，去离子水用黑/黑泵管(流速为0.32mL/min)，乙酰丙酮用黄/黄泵管(流速为1.20mL/min)。

表3连续流动分析仪主要试剂的管路配置

2.1.5流路图2中反应混合圈匝数的选择

显色反应在乙酰丙酮试剂加入后发生，因此通过改变乙酰丙酮试剂加入后的反应混合圈总匝数对出峰情况的影响来确定显色反应时间。如表4所示，设计反应混合圈匝数为5、10和15匝，综合考察出峰时间、峰形、线性相关系数及线性所对应的最高甲醛含量。表2结果表明，当线圈匝数为5匝时，反应时间足够，出峰时间最短，考虑到检测效率，最终混合圈匝数确定为5匝。

表4反应混合圈匝数的选择

2.2方法参数

2.2.1流路图1测定标准曲线和线性方程

用去离子水逐级稀释37％甲醛溶液，依次得到0.6、1.2、1.8、2.4、3.0、3.6、4.2、4.8、5.4和6.0mg/L的甲醛标准工作液，用2.1所确定的仪器最优配置进行检测，发现在0-5.4mg/L的浓度范围内标准溶液线性相关。

但考虑到电子烟烟油中甲醛和乙醛的含量浓度范围，选取了较适宜浓度范围0-3mg/L的甲醛标准工作液，进行检测和样品分析，图谱如图4所示，标准曲线如图5所示。以线性相关系数r

2.2.2流路图2测定标准曲线和线性方程

用去离子水逐级稀释37％甲醛溶液，依次得到0.05、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0mg/L的甲醛标准工作液，用2.1.4-2.1.5所确定的仪器最优配置进行检测，发现在0-3mg/L的浓度范围内标准溶液线性相关。

但考虑到电子烟烟油中甲醛含量的浓度范围，选取了较适宜浓度范围0-1mg/L的甲醛标准工作液，进行检测和样品分析，图谱如图6所示，标准曲线如图7所示。以线性相关系数r

2.2.3流路图1的检出限和定量限

采用空白溶液，连续进样10次，测定结果的标准偏差(SD)为0.14，因此方法的检出限为3SD＝0.42mg/Kg，定量限为10SD＝1.4mg/Kg。

2.2.4流路图2的检出限和定量限

采用空白溶液，连续进样10次，测定结果的标准偏差为0.11，因此方法的检出限为3SD＝0.33mg/Kg，定量限为10SD＝1.1mg/Kg。

2.3方法学考察

2.3.1流路图1的重复性

对五个电子烟烟油样品由同一实验员按照本发明方法，在同一时间段内分别平行测定3次，结果见表5。由表5可知，本方法测定甲醛和乙醛总含量的RSD值分别为0.22％、0.47％、0.18％、1.11％和0.66％，均小于2％，重复性较好。

表5重复性

2.3.2流路图2的重复性

对五个电子烟烟油样品由同一实验员按照本发明方法，在同一时间段内分别平行测定3次，结果见表6。由表6可知，本方法测定甲醛含量的RSD值分别为0.80％、0.59％、0.72％、1.09％和0.72％，均小于2％，重复性较好。

表6重复性

2.3.3流路图1的稳定性

对五个电子烟烟油样品由同一操作员按照本发明方法，分别在不同时间段内测定3次，每次平行测定2次，取平均值，结果见表7。由表7可知，本方法测定甲醛和乙醛总含量的RSD值分别为0.21％、0.48％、0.48％、1.14％和0.45％，均小于2％，稳定性较好。

表7稳定性

2.3.4流路图2的稳定性

对五个电子烟烟油样品由同一操作员按照本发明方法，分别在不同时间段内测定3次，每次平行测定2次，取平均值，结果见表8。由表8可知，本方法测定甲醛含量的RSD值分别为0.46％、0.49％、0.47％、1.10％和0.71％，均小于2％，稳定性较好。

表8稳定性

2.3.5流路图1的实际样品分析及加标回收率

用本发明方法对五个电子烟烟油样品进行甲醛和乙醛的低、中、高加标回收测定，结果在96.46％到106.44％之间(表9)。说明本发明方法的准确性良好，检测结果可靠。

表9样品测定及加标回收率

2.3.6流路图2的实际样品分析及加标回收率

用本发明方法对五个电子烟烟油样品进行甲醛低、中、高加标回收测定，结果在97.33％到104.92％之间(表10)。说明该发明方法的准确性良好，检测结果可靠。

表10样品测定及加标回收率

2.3.7流路图1的抗干扰性能

选择了可能会对电子烟烟油样品中甲醛和乙醛总含量测定产生影响的丙醛、丙烯醛、丁醛和巴豆醛进行了干扰实验，在1#样品前处理提取液(甲醛和乙醛浓度为0.503mg/L)中分别添加5.03mg/L的下列物质(丙醛、丙烯醛、丁醛和巴豆醛)，混匀后上机分析。结果表明：1#样品测定值为0.503mg/L±0.05，上述干扰物质对测定无影响，该方法对甲醛和乙醛的醛基有较好的选择性。

2.3.8仪器比对结果

为进一步验证连续流动的测定结果，采用HPLC法测定5个烟油样品中的乙醛，结果见表11。通过T检验比较两组数据，P值>0.05，说明在95％置信度下，两种方法测定结果无显著性差异。可见，本方法与HPLC法的一致性较好。

表11本方法与高效液相色谱法法的比对实验结果(n＝5)

3.结论

本发明利用连续流动分析仪先测定电子烟烟油样品中的甲醛和乙醛总含量，然后测定样品中的甲醛含量，再用甲醛和乙醛总含量扣除甲醛含量便可得到电子烟烟油中的乙醛含量。该方法操作简便、前处理简单、分析速度快、抗干扰性强、结果准确、精密度高、重复性和稳定性较好。