羅昭曄

(廣東徳之馨生物科技有限公司,廣東 深圳 518106)

因各國(guó)政府不斷加強(qiáng)控?zé)煷胧?用于戒煙或者替代傳統(tǒng)卷煙的新式煙草——電子煙流行起來(lái)[1]。奶味香精是食品工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的香精之一,因與其結(jié)構(gòu)相似的雙乙酰(又名2,3-丁二酮、丁二酮)、2,3-戊二酮、2,3-己二酮、2,3-庚二酮以及乙偶姻(又名3-羥基丁酮)具有奶油香氣,均可能作為香精原料被添加進(jìn)電子煙油中[2-3],然而這些成分具有一定毒性。排查煙油中該類化合物的含量水平,從食品安全的角度考慮,尤為必要。人體可被2,3-戊二酮、雙乙酰在電子煙霧化過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)微顆粒造成一定的危害,甚至可形成“爆米花肺”[4-5]。雙乙酰具有導(dǎo)致閉塞性細(xì)支氣管炎、誘導(dǎo)氧化應(yīng)激等毒性作用,食品中雙乙酰的安全性問(wèn)題引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注[6-7]。為管控其使用量,部分國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了相應(yīng)的法規(guī)[8]。T/CECC 2—2021《電子霧化液安全技術(shù)規(guī)范》中國(guó)電子商會(huì)發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范了2,3-丁二酮、2,3-戊二酮、3-羥基丁酮含量不得大于20 mg/kg[9];SZDB/Z 157—2015《電子煙霧化液產(chǎn)品通用技術(shù)要求要求》中規(guī)定了2,3-丁二酮含量小于10 mg/kg[10]。為了定量電子煙油中甲醛、乙醛、丙烯醛、雙乙酰的含量,杜茹蕓等[11]用的是高效液相色譜法,該方法需要衍生,前處理耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間,不確定因素較多,且只能測(cè)五種酮中的雙乙酰。目前,測(cè)定2,3-己二酮、2,3-庚二酮的方法還沒(méi)有公布,也沒(méi)有同時(shí)測(cè)定本文中五種酮的方法。氣相色譜法僅通過(guò)保留時(shí)間定性,結(jié)果不夠準(zhǔn)確,不同產(chǎn)品中的化合物含量差異較大,其檢出限未必能滿足測(cè)試要求。氣相色譜—質(zhì)譜法定性專屬性強(qiáng)、靈敏度高、定量準(zhǔn)確,適合電子煙油中五種酮的定量分析。本文采用氣相色譜—質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定電子煙油中五種酮的含量。

1 試驗(yàn)部分

1.1 設(shè)備與試劑

設(shè)備:GC—MS(Agilent),渦旋振蕩儀。

主要試劑:甲醇(色譜純,購(gòu)于CNW);雙乙酰標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%,購(gòu)于LGC);2,3-戊二酮標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%, 購(gòu)于羅恩);2,3-己二酮標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%,購(gòu)于麥克林);2,3-庚二酮標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%,購(gòu)于CNW);乙偶姻標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%,購(gòu)于CNW)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 儀器條件

1.2.1.1 色譜條件

色譜柱為DB-WAX(60 m×0.25 mm×0.25 μm);載氣為氦氣,恒流模式1.5 mL/min;進(jìn)樣口溫度:250 ℃;進(jìn)樣量1 μL,分流比10∶1;程序升溫:初始柱溫50 ℃,保持2 min,以5 ℃/min升溫至100 ℃,保持2 min,再以30 ℃/min升溫至230 ℃,保持5 min。

1.2.1.2 質(zhì)譜條件

傳輸線溫度:250 ℃;四級(jí)桿溫度:150 ℃;離子源溫度:250 ℃;溶劑延遲:5.6 min;掃描方式:Scan+SIM,Scan定性,SIM定量,各目標(biāo)化合物特征離子選擇見(jiàn)表1。

表1 特征離子

1.2.2 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液

準(zhǔn)確稱取10.0 mg(精確到0.1 mg)雙乙酰、2,3-戊二酮、2,3-己二酮、2,3-庚二酮以及乙偶姻至5個(gè)10 mL玻璃容器中,加入PG、VG質(zhì)量比為4∶1混合基液至10 g,混勻,得到含量為1 000 mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液;準(zhǔn)確稱取0.1 g(精確到0.1 mg)雙乙酰、2,3-戊二酮、2,3-己二酮、2,3-庚二酮標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液至同一10 mL容量瓶中,甲醇定容、混勻;再準(zhǔn)確稱取0.1 g(精確到0.1 mg)乙偶姻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液至另一10 mL容量瓶中,甲醇定容、混勻,分別得到10 mg/L的雙乙酰、2,3-戊二酮、2,3-己二酮、2,3-庚二酮混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和10 mg/L的乙偶姻標(biāo)準(zhǔn)溶液。

分別準(zhǔn)確移取50,100,200,500和1 000 μL 10 mg/L的雙乙酰、2,3-戊二酮、2,3-己二酮、2,3-庚二酮混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和10 mg/L的乙偶姻標(biāo)準(zhǔn)溶液至不同1 mL容量瓶中,甲醇定容,配制成質(zhì)量濃度為0.5,1.0,2.0,5.0,10.0 mg/L的雙乙酰、2,3-戊二酮、2,3-己二酮、2,3-庚二酮混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和乙偶姻標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

1.2.3 處理樣品

準(zhǔn)確稱取1.0 g(精確到0.1 mg)電子煙油樣品于10 mL容量瓶中,加入甲醇溶解并定容至刻度,渦旋振蕩5 min,過(guò)0.22 μm有機(jī)相濾膜得到待測(cè)樣品。

2 結(jié)果與討論

2.1 選擇毛細(xì)管色譜柱

在開(kāi)發(fā)方法的過(guò)程中,對(duì)比了不同色譜柱的分離效果。實(shí)驗(yàn)條件相同的情況下,對(duì)HP-5MS[60 m×0.25 mm×0.25 μm,填充物為(5 %)-二苯基(95 %)-二甲基亞芳基硅氧烷共聚物]弱極性色譜柱和DB-WAX(60 m×0.25 mm×0.25 μm,填充物為聚乙二醇)極性柱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比,使用HP-5MS時(shí),目標(biāo)物峰型不佳、分離度不高(圖1),而使用DB-WAX極性柱進(jìn)行測(cè)試時(shí),五種化合物的色譜峰峰形佳,分離度較高(圖2)。

1-雙乙酰;2-2,3-戊二酮;3-2,3-己二酮;4-2,3-庚二酮。

1-雙乙酰;2-2,3-戊二酮;3-2,3-己二酮;4-2,3-庚二酮。

2.2 選擇溶劑

將甲醇和乙醇作為樣品溶劑選擇,經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn),以乙醇作為樣品溶劑時(shí),雙乙酰的保留時(shí)間離溶劑很近,得不到較好的峰形和分離度,且會(huì)對(duì)目標(biāo)物的定性、定量造成干擾(圖3)。以甲醇作為樣品溶劑,其沸點(diǎn)較乙醇低,相對(duì)分子質(zhì)量較乙醇小,保留時(shí)間在乙醇之前,與雙乙酰的保留時(shí)間不接近,且特征離子不同,在選擇離子監(jiān)測(cè)掃描模式下,甲醇不出峰(圖4)。

乙醇(RT:6.009 min);雙乙酰(被乙醇峰覆蓋);2,3-戊二酮(RT:8.461 min);2,3-己二酮(RT:10.306 min);2,3-庚二酮(RT:13.215 min);乙偶姻(RT:15.279 min)。

雙乙酰(RT:6.703 min);2,3-戊二酮(RT:8.377 min);2,3-己二酮(RT:10.245 min);2,3-庚二酮(RT:13.184 min);乙偶姻(RT:15.263 min)。

2.3 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制的選擇

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制決定了校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)以及樣品的定量準(zhǔn)確度。在配制五種混合物的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液過(guò)程中發(fā)現(xiàn),雙乙酰和乙偶姻同時(shí)存在會(huì)影響定量的準(zhǔn)確度,因此將乙偶姻配制為單標(biāo),其他四種酮配制混標(biāo)。

2.4 校準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)、檢出限及測(cè)定下限

分別進(jìn)樣1 μL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液,以濃度為橫坐標(biāo)、峰面積為縱坐標(biāo)繪制校準(zhǔn)曲線,通過(guò)最小二乘法計(jì)算得出線性回歸方程。選取陰性樣品,按照本方法并向其中加入接近于低質(zhì)量濃度(0.5 mg/L)的目標(biāo)物,重復(fù)測(cè)試7次,計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差,方法的檢出限為3.143倍標(biāo)準(zhǔn)偏差,以3.3倍方法檢出限為方法的測(cè)定下限,結(jié)果見(jiàn)表2。

2.5 準(zhǔn)確度與精密度

選取陰性樣品,添加三個(gè)濃度水平的五種酮的標(biāo)準(zhǔn)溶液,每個(gè)添加水平平行測(cè)定六次,計(jì)算其加標(biāo)回收率及精密度。五種酮的加標(biāo)回收率都在80%～120%,精密度RSD≤5%,結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 加標(biāo)回收率和精密度

2.6 樣品測(cè)定

按試驗(yàn)方法測(cè)定了24種不同口味的煙油,其中19種口味的煙油有檢出雙乙酰,檢出率約為79.2%,13種口味的煙油有檢出乙偶姻,檢出率約為54.2%。所測(cè)的煙油樣品里只有苦咖啡煙油里有檢出170.8 mg/kg的2,3-戊二酮,2,3-己二酮、2,3-庚二酮在所測(cè)煙油里均未檢出?？嗫Х?、摩卡咖啡、卡布奇諾、焦糖瑪奇朵等咖啡味的煙油皆有檢出雙乙?；蛞遗家?芝士蛋糕、草莓冰淇淋、益力多、牛軋?zhí)恰⒚姘扔心涛犊谖兜臒熡徒杂袡z出雙乙酰和乙偶姻;棉花糖、麥香、玉米、花生、歐洲香草、法式香草、巧克力等帶有特殊香味口味的煙油,皆有檢出雙乙酰或乙偶姻;雪茄、萬(wàn)寶路、津巴布韋、法國(guó)煙斗等傳統(tǒng)卷煙口味的煙油,皆有檢出雙乙酰。荔枝味、楊梅味、蘋(píng)果味、綠茶味煙油五種酮均未檢出。說(shuō)明水果味等植物口味的煙油很少含有五種酮;而奶香味、咖啡等特殊香味口味的煙油中,含有雙乙酰或乙偶姻可能性比較大;傳統(tǒng)卷煙口味的煙油皆僅檢出雙乙酰。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同口味煙油測(cè)試結(jié)果

目前市面上的煙油產(chǎn)品內(nèi)所含奶味等特殊香味口味的物質(zhì),主要是雙乙酰和乙偶姻,且檢出的雙乙酰和乙偶姻的含量大部分超過(guò)當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)要求的限值,相關(guān)單位應(yīng)加強(qiáng)電子煙中違禁物質(zhì)的管控。

3 總結(jié)

建立了用GC-MS測(cè)定電子煙油中雙乙酰、2,3-戊二酮、2,3-己二酮、2,3-庚二酮以及乙偶姻的分析方法,方法操作簡(jiǎn)便快捷、重現(xiàn)性好、靈敏度和準(zhǔn)確度高。煙油中的成分較為復(fù)雜,存在部分特征離子相同的化合物,質(zhì)譜儀只采用選擇離子監(jiān)測(cè)模式(SIM)掃描,定性不夠準(zhǔn)確;若只采用全掃描模式(Scan),煙油中物質(zhì)會(huì)對(duì)目標(biāo)化合物的定量造成干擾,無(wú)法準(zhǔn)確定量;本方法采用全掃描定性、選擇離子監(jiān)測(cè)模式定量,能夠很好地定性定量目標(biāo)化合物,適用于電子煙油中上述五種酮的測(cè)定。