质谱技术在烟草卷烟尼古丁和丙三醇分析中的应用

背景介绍

传统卷烟烟气中大部分有害成分主要是在卷烟燃烧时（燃烧区温度高达900 °C）高温裂解产生的尼古丁在烟草烟气中的含量较高，是香烟中主要的成瘾物质，丙三醇在烟草行业主要用作保润剂，具有改善烟草物理性能、增强烟草耐加工性的作用。烟气分析最常用的方法是气相色谱（GC）。世界卫生组织推荐的尼古丁定量方法 SOP 04 采用的方法是 GC-NPD。尼古丁与丙三醇的大部分检测方法均是在 GC 的基础上发展而来。这些方法虽然准确性较高，但是前处理步骤操作繁琐，GC 检测耗时较长，不利于大量样品的快速检测。为克服这个弊端，我们开发了热解低气压光电离质谱方法用于尼古丁与丙三醇的快速检测。

本章将热解装置与光电离TOFMS 联用，解决了尼古丁与丙三醇检测存在的严重吸附问题，减小了基质效应的影响，实现了尼古丁与丙三醇的快速检测，并对比了不同加热不燃烧卷烟中尼古丁与丙三醇的含量。

实验结果

加热不燃烧卷烟烟气特征谱图（图1）下图1为某烟草公司生产的加热不燃烧卷烟丝样品在 300 °C 热解时的质谱特征谱图。得到的谱图简单，干扰峰较少，便于解析。丙三醇主要得到加氢离子，即 MH⁺（m/z 93），尼古丁主要得到其分子离子 M⁺（m/z 162）和去吡啶环的碎片离子[M-C₅H₄N]+(m/z 84)。

同一烟支中不同烟丝丙三醇与尼古丁含量（图2）为考察同一烟支中不同烟丝的丙三醇与尼古丁含量差异，平行检测了 22 个烟丝样品。如图2所示，同一烟支中不同烟丝中丙三醇信号强度变化不大，尼古丁有相对浮动，因此同一烟支中不同烟丝中丙三醇含量几乎相同，而尼古丁含量略有差异。

不同口味加热不燃烧卷烟对比分析（图3）分别选取草莓味、薄荷醇味和原味烟丝样品，分别平行检测 6 个样品。结果显示原味与薄荷醇味烟丝中尼古丁含量相当，草莓味烟丝中尼古丁含量约为原味和薄荷醇味的一半。三种口味的烟丝丙三醇含量相当。

结论

丙三醇与尼古丁均为 SVOCs，检测的难点为其沸点较高，烟气本身对进样管路和电离区形成严重的吸附。同时，烟气中的复杂基质组分会对丙三醇与尼古丁的检测造成严重干扰。本文方法可用于 SVOCs 的快速检测。该方法解决了高沸点样品和基质的强吸附问题，减小了复杂基质对样品定性和定量的干扰，对卷烟烟气中的检测表明，该装置可应用于丙三醇与尼古丁的快速检测。该方法在检测复杂基质样品如咖啡豆、茶叶中的 SVOCs 具有广阔的应用前景。

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