電子煙中11種多元醇醚及其酯類化合物的檢測

李寶志，李鋒，樸永革，佟亞楠，付祺，劉友杰

1. 吉林煙草工業有限責任公司技術中心（長春 130031）；2. 吉林煙草工業有限責任公司品質控制部（長春 130031）

近年來，電子煙在全國銷量呈快速增長之勢[1-2]。丙二醇和丙三醇除了被用作傳統卷煙的保潤劑外，還被用作電子煙煙液的溶劑[3-6]。多元醇醚及其酯作為煙草制品中受管制的保潤劑，有可能作為丙二醇和丙三醇的雜質或其他途徑被帶入煙液，并殘留在電子煙油中[7-9]。這些溶劑大部分具有一定毒性，如果經常使用吸食含有較高有機溶劑殘留量的電子煙煙液，則會危害人體健康[10-12]。如多元醇醚類溶劑不僅可以對人體的血液循環系統和神經系統造成永久性的損害，還會對女性生殖系統造成永久性損害，導致女性不育，長期接觸還會致癌[13-15]。因此，有效地檢測電子煙油中的多元醇醚及其酯的殘留量，不僅對減少其對人體健康的危害具有重要意義[16-17]，而且對監測電子煙的質量有指導意義。

常見多元醇醚及其酯類化合物主要有丙二醇單乙醚、丙二醇單丁醚、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇單甲醚、乙二醇單己醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇單乙烯基醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯和二乙二醇單己醚[18-19]。對于多元醇醚及其酯的檢測主要采用氣相色譜（GC）法、氣相色譜-質譜（GC/MS）法和高效液相色譜峰（HPLC）等，檢測對象主要包括化妝品、食品、藥品和材料等[20-24]。市場對電子煙的需求逐年增加，但由于電子煙煙液中成分比較復雜，國內外針對電子煙煙液中多元醇醚及其酯檢測的報道較少，缺乏相關研究及檢測標準[25]。因此，開發電子煙煙液的相關檢測方法具有重要使用價值和社會效益。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

丙二醇單乙醚、丙二醇單丁醚、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇單甲醚、乙二醇單己醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇單乙烯基醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯和二乙二醇單己醚（純度≥98%，美國Sigma-Aldrich公司）；乙酸乙酯、乙醇（色譜純，德國Meker公司）；超純水（自制）；10種電子煙煙液樣品，編號為1～10，其中1～3為煙草原味，4～6為草本口味，7～8為水果口味，9～10為薄荷口味，均通過網上購買。

Agilent 7890B/5977A氣相色譜-質譜聯用儀（美國Agilent儀器公司）；Milli-Q integral 10超純水儀（美國Millipore公司）；AB204-S型電子分析天平（瑞士Mettler Toledo公司）；MX-S可調式漩渦混合器；Allegra X-30R臺式離心機（美國Beckman公司）；KQ-500GVDV型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 溶液的配制

1.2.1.1 配制內標溶液

稱取內標物十七碳烷，用乙醇作溶劑定容至100mL容量瓶中，得到質量濃度2 mg/mL內標溶液。

1.2.1.2 11種多元醇醚及其酯混合標準溶液

分別稱取0.100 0 g（精確至0.1 mg）11種多元醇醚及其酯標準品，用乙醇作溶劑定容至100 mL容量瓶中，配制質量濃度1 mg/mL混合標準溶液Ⅰ。混合標準溶液Ⅰ于4 ℃下保存，有效期3個月[21]。

1.2.1.3 11種多元醇醚及其酯混合標準溶液Ⅱ

準確移取10 mL混合標準溶液Ⅰ，置于100 mL容量瓶中，以乙酸乙酯定容至刻度，配制質量濃度100 μg/mL混合標準溶液Ⅱ。混合標準溶液Ⅱ于4 ℃下保存，有效期3個月[21]。

1.2.1.4 混合基質標準工作溶液配制

為避免基質效應，配制基質標準工作溶液作為定量依據。準確移取0.05，0.10，0.20，0.50，1.00和2.00 mL混合標準溶液Ⅱ，置于50 mL離心管中，加入50 μL內標溶液，用陰性空白樣品提取液作為溶劑，制備標準工作溶液，其質量濃度分別為0.5，1.0，2.0，5.0，10.0和20.0 μg/mL。

1.2.2 樣品的前處理

配制樣品溶液：準確稱取0.5 g（精確至0.1 mg）電子煙煙液樣品于50 mL離心管中，分別加入50 μL內標溶液和10 mL陰性空白樣品提取液，于恒溫35 ℃超聲萃取10 min，離心5 min（4 000 r/min），取上層清液，經0.22 μm尼龍膜過濾后，得到待測樣品溶液。

1.2.3 色譜條件

1.2.3.1 GC條件

分別對混合基質標準工作溶液和樣品溶液進行檢測分析，具體分析條件為：色譜柱，HP-INNOWAX毛細管色譜柱，固定相，鍵合/交聯聚乙二醇，規格30 m×0.25 mm×0.25 μm；進樣口溫度260 ℃；進樣量1 μL，脈沖不分流進樣；載氣，氦氣（純度≥99.999%），恒流模式，流速1.0 mL/min；升溫程序為，初始溫度40 ℃，保持1 min，以5 ℃/min升溫至180 ℃，以10 ℃/min升溫至260 ℃，保持8 min。

1.2.3.2 MS條件

電離方式采用電子轟擊源（EI）；電離能量70 eV；傳輸線溫度260 ℃；離子源溫度230 ℃；溶劑延遲6.5 min，選擇離子掃描模式（SIM）分段掃描，以特征離子進行定量分析；11種多元醇醚及其酯定量和定性選擇離子見表1。

表1 11種多元醇醚及其酯類化合物定量和定性選擇離子表

2 結果與討論

2.1 前處理條件的優化

2.1.1 萃取溶劑的優化

比較甲醇、乙醇、二氯甲烷、環己烷和辛癸酸甘油酯作為萃取溶劑對多元醇醚及其酯類化合物的萃取率。結果發現（圖1），以環己烷和辛癸酸甘油酯對幾種多元醇醚及其酯的提取效果尚可，但穩定性不理想，測得實際樣品的相對標準偏差（δRSD）大于5%；甲醇和乙醇對多元醇醚及其酯的提取效果差異不明顯，但甲醇沸點低，有毒、刺激性大；二氯甲烷對大多數多元醇醚及其酯的提取效果均低于甲醇和乙醇，并且二氯甲烷毒性更大，揮發性更強。綜合考慮，選擇乙醇為萃取溶劑。

2.1.2 萃取方式的優化

比較漩渦振蕩和超聲振蕩2種萃取方式對電子煙煙液中多元醇醚及其酯的萃取效果。結果表明，在相同萃取時間下，與漩渦振蕩方式相比，超聲振蕩方式的多元醇醚及其酯萃取率更高。因此，采用超聲振蕩萃取方式。

2.1.3 萃取時間的優化

考察10，20和30 min超聲振蕩時間對9號電子煙煙液中多元醇醚及其酯的萃取率影響。結果表明（圖2），超聲振蕩10和20 min對電子煙煙液中多元醇醚及其酯的萃取率基本無顯著影響，但略高于超聲振蕩30min下萃取率，這可能是因為超聲振蕩使水浴溫度升高，導致溶劑和多元醇醚及其酯隨超聲振蕩時間延長而蒸發損失。因此，從經濟和節能的角度考慮，采用超聲振蕩10 min。

圖1 不同提取溶劑下測定11種多元醇醚及其酯類化合物含量

圖2 不同萃取時間下測定的電子煙煙葉中多元醇醚及其酯含量

2.2 氣相色譜條件的優化

色譜柱的填料、規格很大程度上影響檢測效果。增加柱長可使理論塔板數增大，但同時使峰寬加大，分析時間延長。因此，合理選擇填充柱及其柱長至關重要。一般情況下，柱長選擇以使組分能完全分離，分離度達到期望值為準。比較HP-INNOWAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm，填料為鍵合/交聯聚乙二醇）、Elite-35MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm，填料為35%苯基/65%甲基聚硅氧烷）和HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm，填料為（5%-苯基）-甲基聚硅氧烷）色譜柱對香精、香料中多元醇醚及其酯類化合物的分離效果，目標分析物在固定相和流動相中的分配系數不同，混合基質標準工作溶液進入色譜柱后，各組分均在固定相和流動相之間反復分配，從而實現組分間的分離。對比3種色譜柱的分離效果（圖3～圖5）可知，以極性色譜柱HP-INNOWAX檢測混合基質標準工作溶液效果最好，色譜圖如圖3所示。結果顯示，多元醇及其酯類化合物及內標色譜峰都有很好分離度，譜峰對稱性好，峰形尖銳，基線分離。用中性色譜柱Elite-35MS檢測混合基質標準工作溶液時，如圖4所示，多元醇醚及其酯類化合物不能達到與基線分離，分離度不高，且色譜峰有拖尾現象。當用非極性色譜柱HP-5MS檢測混合基質標準工作溶液時，其檢測效果如圖5所示。以該方法檢測標準工作溶液，多元醇醚及其酯類化合物不能很好分離，出現目標化合物峰的重疊，并且色譜峰形狀較差，拖尾嚴重。

不同色譜柱因固定相不同，對同一混合基質標準工作溶液的分離效果相差較大，強極性HP-INNOWAX色譜柱對多元醇及其酯類化合物有很好的檢測效果，這是因為多元醇及其酯類化合物具有較強的極性，根據相似相容的原理，其在HP-INNOWAX色譜柱得到有效分離。因此有效檢測多元醇及其酯類化合物以選擇HP-INNOWAX極性色譜柱為宜。

為更好地定性和定量所檢測多元醇及其酯類化合物、提高響應信號的靈敏度、保證檢測準確性，選擇GC/MS-SIM作為檢測模式。

圖4 Elite-35MS檢測11種多元醇醚及其酯類化合物混合標準溶液的總離子流圖

圖5 HP-5MS檢測11種多元醇醚及其酯類化合物混合標準溶液的總離子流圖

2.3 方法的線性方程及檢出限

基質效應是指相同濃度的目標物在純溶劑和基質中的響應存在一定差異，不同目標物、不同基質、不同前處理方法及不同儀器狀態下，其基質效應差別較大。為減小基質效應的影響，加入內標化合物，以不含目標分析物的電子煙煙液的提取液作為空白基質，在空白基質中加入不同體積混合標準溶液Ⅱ，配制混合基質標準工作溶液進行分析，以混合基質標準工作溶液中11種多元醇醚及其酯類化合物和十七碳烷的色譜峰面積比對其相應濃度比進行回歸分析，得到標準曲線；在信噪比（S/N）為3條件下確定化合物的檢出限（LOD），11種多元醇醚及其酯類化合物的線性關系和檢出限結果如表2所示。所測得各種醇醚及其酯類化合物的標準曲線的相關系數均在0.999 1以上，說明各條標準曲線均能很好地測定樣品中相應組分含量，且檢出限在15.7～36.5 μg/kg。

表2 11種多元醇醚及其酯類化合物的標準曲線、線性范圍、相關系數和檢出限

2.4 方法的精密度和加標回收率進行檢測

方法的準確度、精密度分別用回收率和相對標準偏差來衡量。在優化條件下，對陰性電子煙煙液樣品進行加標回收試驗，分別添加低、中、高3個水平的混合標準溶液，以標準加入量500，5 000和20 000 μg/kg進行加標回收率試驗，每個濃度做6次平行，并根據測定結果計算11種多元醇醚及其酯類化合物的平均回收率及相對標準偏差（δRSD），結果詳見表3。

采用優化的檢測方法對電子煙煙液樣品提取凈化，11種多元醇醚及其酯的平均回收率為87.5%～106.3%，相對標準偏差（δRSD）為1.1%～4.9%，表明試驗方法準確性高，重復性好，回收率與精密度均符合多元醇醚及其酯的分析要求，適合用于定量分析。

表3 11種多元醇醚及其酯類化合物的回收率與相對標準偏差

2.5 實際樣品的測定及與標準方法的比較

應用所建立的方法對市場上購買的10種電子煙煙液樣品中11種多元醇醚及其酯類化合物進行分析，每個樣品平行測驗3次，測定電子煙煙液樣品中多元醇醚及其酯類化合物的含量，詳見表4。

在所抽檢的樣品中，有4個樣品檢出丙二醇單乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇單甲醚和二乙二醇乙醚。其中，9號薄荷口味樣品中檢出丙二醇單乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇單甲醚和二乙二醇乙醚，其含量分別為33.6，18.2，8.7和6.5 mg/kg。

結果說明，試驗提供的方法能夠快速、準確地對電子煙煙液中多元醇醚及其酯類化合物進行定量、定性分析。

表4 10種電子煙煙液樣品中11種多元醇醚及其酯類化合物的含量

3 結論

試驗提供一種多元醇醚及其酯類化合物的氣相色譜-質譜聯用檢測方法。在優化色譜條件的基礎上，通過加入內標化合物進行定量，以不含目標分析物的電子煙煙液的提取液作為空白基質排除基質和干擾離子的影響，對比3種不同極性的HP-INNOWAX、Elite-35MS和HP-5MS色譜柱對多元醇醚及其酯類化合物檢測效果的影響，選擇峰形和分離效果最好的HP-INNOWAX柱為分離柱，所采用的色譜條件使11種目標化合物及內標色譜峰均有很好的分離度和線性相關性，且其對相應化合物的檢出限在15.7～36.5 μg/kg，平均加標回收率在87.5%～106.3%，相對標準偏差（δRSD）均小于5.0%。試驗方法具有使用方便，回收率高，選擇性和重復性好，靈敏度高等特點，適合于電子煙煙液中多元醇醚及其酯的定性確認及定量分析。