一种电子烟气溶胶中凉味剂含量的测定方法
阅读说明：本技术 一种电子烟气溶胶中凉味剂含量的测定方法 (Method for measuring content of cooling agent in electronic smoke sol ) 是由 邹军 邹阳 刘梅森 皮胜涛 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本申请涉及凉味剂含量测定的技术领域,更具体地说,它涉及一种电子烟气溶胶中凉味剂含量的测定方法。该一种电子烟气溶胶中凉味剂含量的测定方法采用吸烟机和滤片组合的方式捕集电子烟气溶胶中的凉味剂,再通过振荡萃取得到提取溶液,并使用气相色谱以及内标法定量分析提取溶液中待测物的含量,具有较高的灵敏度、精确度和准确度。本申请建立了较为完善的电子烟气溶胶中WS-3、WS-23等新型凉味剂含量的测定方法,填补了该领域的技术空白,对制定电子烟气溶胶中凉味剂含量的行业标准测定方法具有指导意义。(The application relates to the technical field of cooling agent content determination, in particular to a method for determining the content of a cooling agent in electronic smoke sol. According to the method for measuring the content of the cooling agent in the electronic smoke sol, the cooling agent in the electronic smoke sol is captured by adopting a combined mode of a smoking machine and a filter disc, an extraction solution is obtained through oscillation extraction, the content of an object to be measured in the extraction solution is quantitatively analyzed by using a gas chromatography and an internal standard method, and the method has high sensitivity, accuracy and precision. The method for determining the content of the novel cooling agents such as WS-3 and WS-23 in the electronic smoke sol is more complete, fills up the technical blank in the field, and has guiding significance for formulating an industry standard determination method of the content of the cooling agents in the electronic smoke sol.)
技术领域
本申请涉及凉味剂含量测定的技术领域，更具体地说，它涉及一种电子烟气溶胶中凉味剂含量的测定方法。
背景技术
凉味剂，是所有能产生清凉效果且药性不强的化学物质的总称，在口香糖、饮料等食品和牙膏、漱口水、花露水等日化品中都有非常广泛的应用。在电子烟油中添加凉味剂能够使得电子烟在抽吸时具有清凉的口感。最常见的凉味剂是薄荷醇，但由于其浓烈的气味以及对皮肤、黏膜组织和眼的强烈刺激性，不宜大量使用。因此电子烟油中常添加的是新型凉味剂WS-3(薄荷酰胺)和WS-23(2-异丙基-N,2,3-三甲基丁酰胺)，WS-3和WS-23能够使吸烟者获得温和清新、丰富持久的凉感。
但凉味剂含量过高可能对人体健康产生危害，因此需要控制人体吸入的电子烟气溶胶中凉味剂的含量，测定电子烟气溶胶中凉味剂的含量也有利于进行质量控制和风险评估。关于凉味剂含量的测定，目前国内主要采用气相色谱-质谱联用对食品和日化品中凉味剂的含量进行测定。但电子烟油成分复杂，并且在加热雾化过程中可能会产生新物质，这对电子烟气溶胶中凉味剂含量的测定造成了极大干扰，难以获得较为准确的测试数据。电子烟气溶胶中新型凉味剂的测定目前未见文献报道，我国也无正式的国家标准对电子烟气溶胶中的凉味剂进行检测和对其用量进行限制，故建立合适的方法测定电子烟气溶胶中WS-3、WS-23等新型凉味剂的含量已成为目前凉味剂研究中非常迫切的问题。
发明内容
为了测定电子烟气溶胶中凉味剂的含量，本申请提供一种电子烟气溶胶中凉味剂含量的测定方法。
本申请提供的一种电子烟气溶胶中凉味剂含量的测定方法采用如下的技术方案：一种电子烟气溶胶中凉味剂含量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
烟气捕集：向电子烟雾化器中加入测试烟油，将滤片装在吸烟机与电子烟雾化器之间，通过吸烟机抽取电子烟雾化器雾化烟油产生的电子烟气溶胶，用滤片捕集电子烟气溶胶中的待测物；
内标标准溶液配制：采用喹啉作为内标物，以醇类物质作溶剂配制喹啉标准溶液；
待测物萃取：将烟气捕集中捕集完电子烟气溶胶的滤片放入喹啉标准溶液中，然后振荡以萃取待测物，再将振荡后的溶液过滤得到提取溶液；
标准溶液配制：配制含有WS-23和WS-3的系列标准溶液，系列标准溶液中喹啉的浓度与喹啉标准溶液浓度相同，系列标准溶液的溶剂为所述醇类物质；
分析计算：使用气相色谱仪检测系列标准溶液和提取溶液，分析并计算电子烟气溶胶中待测物的含量。
通过采用上述技术方案，电子烟气溶胶通过电子烟雾化器进入吸烟机，过滤器上的滤片与电子烟气溶胶接触，滤片可充分收吸收电子烟气溶胶中的凉味剂，再用喹啉标准溶液萃取滤片上的凉味剂，经过滤后得到提取溶液，最后使用气相色谱仪检测提取溶液，并使用内标法分析计算提取溶液中待测物的含量；内标物喹啉的信号峰位于WS-23和WS-3的信号峰之间，检测分析时喹啉与两种待测物的色谱行为相似，分流歧视对分析的影响小，喹啉的信号峰与两种待测物明显分离，便于准确计算峰面积，有利于提高测量的准确度；喹啉和待测物在所选醇类物质中的溶解性好，并且所选醇类物质的溶剂峰与待测物峰以及喹啉峰的分离度较好，对分析结果的影响小；内标法制作的标准曲线纵坐标为待测物与内标物峰面积之比，分析时在一定程度上消除了操作条件变化所引起的误差，提高了方法的准确性；使用气相色谱进行分析检测具有较高的灵敏度和精确度，且分离效率高、分析速度快、成本低。
可选的，吸烟机的抽吸参数设置为：每一口的抽吸容量为55.0mL±0.3mL，每一口的抽吸持续时间为3.0s±0.1s，抽吸间隔时间为30.0s±0.5s；每抽吸20口的气溶胶捕集到同一张滤片上。
通过采用上述技术方案，确定抽吸容量为55.0mL/口、抽吸持续时间为3s/口、抽吸频率为30s±0.5s较为符合实际抽吸情况，便于模拟吸烟者抽吸电子烟时的真实情况，统一了检测和认知标准，便于后续的质量控制以及风险评估。
可选的，烟气捕集步骤中将滤片的粗糙面作为电子烟气溶胶接触面。
通过采用上述技术方案，使滤片的粗糙面接触电子烟气溶胶，增大了滤片与电子烟气溶胶的接触面积，有利于滤片捕集待测物。
可选的，所述醇类物质选自甲醇、乙醇和异丙醇中任意一种。
通过采用上述技术方案，待测物和喹啉在甲醇、乙醇或异丙醇中的溶解性好，且溶剂峰与待测物峰以及喹啉峰的分离度较好，对分析结果的影响小。
可选的，待测物萃取步骤中振荡速率为200-300r/min。
通过采用上述技术方案，振荡速率为200-300r/min时萃取效果较好，振荡速率过低，待测物萃取不完全，会影响检测结果的准确性；振荡速率过高，待测物容易吸附在容器内壁上，造成溶液中的待测物浓度降低，影响检测结果的准确性。
可选的，待测物萃取步骤中振荡时间为30min以上。
通过采用上述技术方案，振荡时间过短会导致萃取不完全，当振荡时间为30min时，已经能够较为完全地萃取滤片上的物质，有利于提高检测效率。
可选的，振荡后的溶液用有机滤膜过滤。
通过采用上述技术方案，待测物和喹啉能够通过有机滤膜，而其他小颗粒杂质会被有机滤膜过滤除去，有利于保护色谱柱，降低仪器的清洗和维护难度，延长仪器的使用寿命。
可选的，气相色谱仪进样的分流比为10:1-20:1。
通过采用上述技术方案，待测物既能够达到仪器的响应值，也有利于保护色谱柱；分流比小，进入色谱柱的样品含量高，色谱柱容易过载，造成分离效能下降，峰拖尾变形，且色谱柱不易清洗，严重影响色谱柱的使用寿命；分流比大，进入色谱柱的样品含量低，达不到仪器的响应值或响应值较小，影响检测结果的准确性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用气相色谱以及内标法定量分析提取溶液中待测物的含量，具有更高的准确度和精确度，分离效率高、分析速度快、成本低，并且在一定程度上消除了操作条件变化所引起的误差，提高了检测的准确性。
2、本申请采用吸烟机和滤片组合的方式捕集电子烟气溶胶中的凉味剂，使得在封闭的环境中电子烟气溶胶全部流经滤片，待测物能够充分被滤片捕集，优化了前处理条件，提高了电子烟气溶胶中待测物的捕集率，进而提高了检测方法的准确性；并且本申请使用振荡萃取的方式提取滤片上的待测物，提取效率高、提取效果好。
3、本申请建立了较为完善的电子烟气溶胶中WS-3、WS-23等新型凉味剂含量的测定方法，填补了该领域的技术空白，对制定电子烟气溶胶中凉味剂含量的行业标准测定方法具有指导意义。
附图说明
图1是WS-23和WS-3的浓度均为2mg/L的标准溶液的气相色谱图。
图2是烟油A气溶胶的提取溶液的气相色谱图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。予以特殊说明的是：以下实施例中未注明具体条件者按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售，以下实施例中所用容积器皿均用10％乙醇清洗并用去离子水冲洗干净，晾干后使用。
实施例1
本申请提供的一种电子烟气溶胶中凉味剂含量的测定方法，包括以下步骤：
烟气捕集：预热吸烟机，向电子烟雾化器中加入测试烟油A。待烟油A将雾化芯完全润湿后，将滤片装入吸烟机的过滤器中，滤片粗糙面作为接触烟雾面，将过滤器与电子烟雾化器连接，待吸烟机预热20min后把过滤器连接到吸烟机上，捕集电子烟气溶胶中的待测物。
吸烟机的抽吸参数设置：抽吸曲线为方波，抽吸容量为55.0mL/口，抽吸持续时间为3s/口，抽吸频率为30s，分为5个系列抽吸，每个系列抽吸次数为20次，即每抽吸20口的气溶胶捕集到同一张滤片上，每个系列间隔时间为300s，最大流量为18.5mL/s，压力差为50hPa，总共捕集100口电子烟气溶胶。
内标标准溶液配制：准确称取0.1g的喹啉标准品于10mL容量瓶中，用异丙醇定容至刻度，采用涡旋混匀器充分混匀，得到浓度为10000mg/L的喹啉标准溶液；准确移取10μL浓度为10000mg/L的喹啉标准溶液于10mL容量瓶中，用异丙醇定容至刻度，充分摇匀配制浓度为10mg/L的喹啉标准溶液。
待测物萃取：将捕集完电子烟气溶胶的滤片放入100mL锥形瓶中，再加入20mL浓度为10mg/L的喹啉标准溶液，然后将100mL锥形瓶置于平台振荡器上以250r/min的速率振荡30min。取2mL振荡后的溶液，经0.45μm有机滤膜过滤后得到提取溶液。
标准溶液配制：
(1)准确称取0.1g的WS-23标准品于10mL容量瓶中，用异丙醇定容至刻度，采用涡旋混匀器充分混匀，配制浓度为10000mg/L的WS-23标准溶液。准确称取0.1g的WS-3标准品于10mL容量瓶中，用异丙醇定容至刻度，采用涡旋混匀器充分混匀，配制浓度为10000mg/L的WS-3标准溶液。
(2)准确移取浓度为10000mg/L的WS-23、WS-3标准溶液各0.1mL于10mL容量瓶中，再加入0.01mL浓度为10000mg/L的喹啉标准溶液，用异丙醇定容至刻度，采用涡旋混匀器充分混匀，得到混标标准溶液。
(3)分别准确移取0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.5mL、5.0mL混标标准溶液至10mL容量瓶中，用10mg/L的喹啉标准溶液定容至刻度，采用涡旋混匀器充分混匀，配制WS-23和WS-3的浓度均为2mg/L、5mg/L、10mg/L、25mg/L、50mg/L的系列标准溶液。
分析计算：
(1)使用Agilent8860气相色谱仪进行检测，检测器为氢火焰离子化检测器(FID)。
色谱条件：
色谱柱：DB-WAXUI，尺寸为30m*0.25mm*0.25μm；
升温程序：初始柱温80℃，驻留3min，以10℃/min升温至150℃，保留2min；再以20℃/min升温至220℃，保留5min；
空气流量：400mL/min；
氢气流量：30mL/min；
尾吹气流量(N2)：25mL/min；
载气流量(N2)：3mL/min；
进样口温度：245℃；
检测器温度：250℃；
进样方式：分流比20:1；
进样量：1uL。
用喹啉标准溶液进行空白实验，对喹啉标准溶液和系列标准溶液进行检测得到气相色谱图。如图1，喹啉的信号峰位于WS-23和WS-3的信号峰之间，分析时喹啉与两种凉味剂的色谱行为相似，分流歧视对分析的影响小，有利于提高测量的准确度。读取待测物与喹啉的保留时间和峰面积数据，记录于表1中。WS-23的预期保留时间为11.379min，WS-3的预期保留时间为15.454min，喹啉的预期保留时间为12.670min。
表1
使用与Agilent8860气相色谱仪配套的DataAnalysis软件进行数据处理，将系列标准溶液的检测结果绘制成标准曲线，得到的回归方程及相关系数R2如表2所示。其中，X为待测物浓度，单位为mg/L；Y为待测物与喹啉的峰面积之比，无量纲。由表2可知，两种凉味剂的回归方程相关系数R2分别为0.9998和0.9999，待测物浓度X和待测物与喹啉的峰面积之比Y具有极佳的线性相关性。
表2
项目名称
回归方程
相关系数(R<sup>2</sup>)
WS-23
Y＝0.0792X+0.0076
0.9998
WS-3
Y＝0.0887X-0.0044
0.9999
对烟油A气溶胶的提取溶液进行检测得到气相色谱图，如图2所示。由图2可知，电子烟气溶胶中的物质成分非常复杂，会使得待测物的测定难度增大，本申请通过优化测定条件，使得电子烟气溶胶中的杂质峰对内标物峰及待测物峰的影响减小，有效提高了测定的准确度。采取同样的方法检测烟油B和烟油C气溶胶的提取溶液。读取待测物与喹啉的保留时间和峰面积数据，记录于表3中。
(2)使用回归方程计算得到提取溶液中待测物的浓度CS，记录于表3中；
(3)使用以下公式计算气溶胶中待测物的含量X，记录于表3中：
X为气溶胶中待测物的含量，单位为毫克每一百口(mg/100口)；
CS为提取溶液中待测物的浓度，单位为毫克每升(mg/L)；
Cblk为空白中待测物的浓度，单位为毫克每升(mg/L)；
V为提取溶液体积，单位为毫升(mL)；
D为提取溶液稀释倍数；
1000为单位换算系数。
表3
在电子烟行业中，对于电子烟气溶胶中的物质含量通常采用mg/50口、mg/100口或者mg/200口等量纲进行描述，故在其他实施例中可设置抽吸次数为50或200，对应地用mg/50口或mg/200口作为气溶胶中待测物含量的单位。
实施例2
方法学评价试验检出限：以信噪比(S/N)≥3确定待测物的检出限，WS-23的检出限为0.5mg/L，WS-3的检出限为0.3mg/L，有利于两种凉味剂浓度较低时的检出。
精确度：取一个加标样品重复进样10次，得到10次平行重复试验的结果记录于表4中，并计算相对标准偏差(RSD)。由表4可知，本方法定量分析WS-23的RSD为1.20％，分析WS-3的RSD为1.76％，均满足评价要求，因此本方法具有较高的精确度。
表4
准确度：向烟油A气溶胶的提取溶液中加入5mg/L的标准溶液，向烟油B气溶胶的提取溶液中加入10mg/L的标准溶液，向烟油C气溶胶的提取溶液中加入30mg/L的标准溶液，分别平行测定两次，将结果记录于表5中。
表5
由表5可知，WS-23和WS-3的平均回收率分别为102.95％和96.98％,均满足回收率要求，因此本方法对于WS-23和WS-3的含量测定具有较高的准确度。
WS-23在低浓度时的分段平均回收率为98.60％，与100％最为接近，而WS-23在中、高浓度时的分段平均回收率分别为105.25％和105.00％，与100％相差相对较远，因此本方法更适用于WS-23浓度较低时的测定。同理，WS-3在高浓度时的分段平均回收率为100.15％，与100％最为接近，而WS-3在低、中浓度时的分段平均回收率分别为97.55％和93.24％，与100％相差相对较远，因此本方法更适用于WS-3浓度较高时的测定。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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