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电子烟烟液中游离态和质子态烟碱的测定及分布(一)

来源:时间:2025-04-21 21:32:19

為對電子煙煙液中煙堿的电烟形態分布進行研究,建立了一種液液萃取-GC-MS法測定電子煙煙液中遊離態和質子態煙堿的烟液方法。測定了丙二醇-甘油(PG-VG)體係樣品和電子煙煙液樣品中遊離態和質子態煙堿的中游質量分數,並研究了二者在PG-VG體係和電子煙煙液中的离态分布情況。結果表明:①二氯甲烷-水兩相液液萃取法具有良好的和质適用性,可用於電子煙煙液中煙堿形態分布的态烟定量研究。②在PG-VG體係中,碱的及分煙堿自由基係數(αfbn)不受PG-VG配比和煙堿鹽添加量的测定影響,但與體係的电烟pH顯著正相關。③在相同香精配方的烟液電子煙煙液中,αfbn與pH顯著正相關;而在不同香精配方電子煙煙液中並無顯著規律。中游④電子煙煙液中的离态煙堿鹽並非完全以質子態存在,而是和质在香精組成和煙堿添加方式的影響下形成遊離態和質子態分布的動態平衡。

世界衛生組織將電子煙定義為“一種能夠向肺部傳輸煙堿的态烟電子煙堿傳遞係統(Electronic nicotine delivery systems, ENDS)”,遞送煙堿是碱的及分電子煙最主要的功能。雖然電子煙加熱和遞送規律與傳統卷煙有較大區別,煙堿依然是提供生理滿足感的核心成分。煙堿能夠以遊離態、單質子態或雙質子態形式存在於樣品體係中(圖1)。研究表明,當pH<3時,煙堿主要以雙質子態存在。在煙草原料和煙氣粒相物中,由於存在蘋果酸和檸檬酸等有機酸,pH在5.5~6.5之間,大部分煙堿與有機酸結合形成煙堿鹽,主要以單質子態存在。而電子煙煙液pH分布範圍較廣,煙堿一般以遊離態和質子態兩種形式存在。近年來,煙堿鹽技術在霧化煙草製品中被廣泛使用。該技術通過有機酸-煙堿複合鹽形成質子態煙堿鹽,煙堿主要以質子化形態存在,改善了高釋放量遊離態煙堿產生的喉部尖刺感,獲得更柔和、順滑的感官體驗和更強的生理滿足感。

煙堿的弱二級堿特性使電子煙煙液成為緩衝體係,酸堿平衡對煙堿的存在形態產生影響。樣品中的遊離態和質子態煙堿發生相互轉化,從而影響電子煙的感官品質。煙堿形態的分布對電子煙感官質量具有重要影響,是評價電子煙煙液及氣溶膠中煙堿功效的重要指標。現有分析方法主要集中在煙堿總量的測定方麵。煙堿形態分布的測定方法主要分為兩類:一是間接推導法,如基於Henderson-Hasselbalch方程的pH推導法和核磁共振法(1H NMR)。pH測定過程受稀釋溶劑的酸堿性、溶解於水中的CO2、樣品基質及Henderson-Hasselbalch方程推導過程的影響。

NMR法雖然避免了在測定過程中引入溶劑,但計算模型和化學位移幹擾也具有一定影響。二是直接測定法,如固相微萃取法(SPME)和液-液萃取法。固相微萃取法基於遊離態和質子態煙堿的揮發性差異進行測定,但遊離態煙堿和質子態煙堿是否達到完全分離或形態發生轉化無法得到有效驗證。溶劑萃取法基於遊離態煙堿和質子態煙堿的疏水性差異,分別測定遊離態和質子態煙堿的質量分數。由於測定過程需引入水和有機溶劑,水中溶解的CO2、水自身的酸堿性以及有機溶劑的疏水性能,均可能對樣品體係的酸堿平衡和萃取過程產生影響,從而影響煙堿形態分布的真實性。有研究中改良了液-液萃取法,通過多次萃取提高效率。但萃取過程容易導致電子煙煙液中的香精成分從水相進入有機相,由於香精成分具有酸堿性,打破了水相體係的酸堿平衡,二次萃取時促使質子態煙堿向遊離態轉化,導致測定結果失真。

本研究中基於有機溶劑和水的兩相液液萃取,提出一種改進的直接測定電子煙煙液中遊離態和質子態煙堿的方法,避免因水的引入和多次萃取所導致的測定結果偏差,並基於本方法對電子煙煙液中煙堿的形態分布進行研究,旨在為電子煙(尤其是煙堿鹽型電子煙)中的煙堿形態分布提供定量評價方法,探索電子煙煙液中煙堿形態分布及影響其分布的因素,為量化煙堿形態對電子煙感官品質影響提供方法。

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