不同口味的电子烟液挥发性成分比较

2015-04-14王萍娟田兆福白家峰黄东业黄世杰冯守爱

河南农业大学学报 2015年2期

王萍娟，吴彦，田兆福，白家峰，黄东业，黄世杰，冯守爱

(广西中烟工业有限责任公司技术中心，广西南宁530001)

随着分析鉴定手段的不断发展，烟气中鉴定出的化学成分超过6 000种［1］，其中大部分是不危害人体健康的气体成分如氧气，也有微量对健康不利的成分，主要有一氧化碳、挥发性醛和酮、氰化氢、稠环芳烃(PAH)、挥发性N-亚硝胺(VNA)化合物等毒性刺激物及可疑致癌物［2］。随着禁烟的呼声越来越高，烟民们面临着戒烟或寻找其他无害的烟草替代品的选择，电子烟逐渐成为传统卷烟的替代和补充品之一。它是将电子烟液含有的烟碱和香精香料溶液雾化成微粒，可以像传统香烟一样吐出烟雾，但却不会释放对人体有害的焦液和其他有害物质。中国市售的电子烟液品种多样，烟草中提纯的烟碱配合多种植物、水果提取物及香精调制成不同口味，以迎合吸食电子烟人群的需要。目前，中国乃至国际上对于电子烟的管理范围存在争议，甚至存在监管真空，又无立法和公共健康调查结论可依，所以不同国家对电子烟持有不同的销售政策，禁止或限制其在本国的出售。在中国，电子烟的生产和销售暂时不受限制，未来电子烟若想成为香烟合法的替代品，还需要进行医学研究、毒性分析和化学测试，还需要在适当的管理框架内运行。本研究采用二氯甲烷萃取电子烟液中的挥发性成分，结合气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)检测方法，分析不同口味的电子烟液中挥发性成分组成，旨在揭示不同口味电子烟液相似和独特的香气，为产品的开发和改良提供基础实验室数据和产品的安全性提供有益参考。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

6种不同口味的电子烟液样品于2013年10月购于淘宝网，分别是苏烟-1、黄鹤楼-1、中华、苏烟-2、黄鹤楼 -2和利群。美国 Agilent公司7890A/5975C气相色谱-质谱联用仪，NIST 11标准质谱数据库;瑞士 Mettler Toledo公司 XS105 DualRange分析天平(感量 0.1/0.01 mg);二氯甲烷为色谱纯，无水硫酸钠为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 样品处理电子烟液样品各取0.5 mL于2 mL的管内，然后加入1 mL二氯甲烷振摇，萃取2次，合并二氯甲烷萃取液，添加无水硫酸钠0.5 g脱水干燥0.5 h后，过滤得GC-MS分析样品。

1.2.2 仪器条件色谱条件:色谱柱为HP-5毛细管柱(30 m ×0.32 mm × 0.25 μm);进样量 1.0 μL;载气为高纯He;流速为1.0 mL·min-1;分流比是10∶1;进样口温度:280℃;升温程序:60℃保持1 min，以2℃·min-1升温至170℃，以8℃·min-1升至270℃。质谱条件:EI离子源，电子能量70 eV;离子源温度230℃;溶剂延迟2.50 min;传输线温度280℃;质量扫描范围:33～550 amu;1.2.3 样品分析对检测的挥发性成分通过NIST 11谱库进行检索，当匹配度大于80%的鉴定结果予以确认，定量采用面积归一化法计算其相对百分含量。

2 结果与分析

2.1 6种不同口味的电子烟液挥发性成分组成和含量差异

图1 不同口味的电子烟液挥发性成分气质联机分析总离子流色谱图Fig.1 Total ion current chromatogram of electronic cigarette liquid with different flavors by GC-MS

按照上述试验方法，对6种不同口味的电子烟液的二氯甲烷萃取液进行GC-MS分析，按“1.2.3”条件对挥发性成分进行分析，得到6种不同口味的电子烟液挥发性成分的总离子流色谱图，见图1所示。经NIST 11质谱标准谱库计算机检索，取可信度高于80%的成分认为确定定性，并应用色谱峰面积归一化法进行挥发性成分的相对含量分析见表1，共鉴定出53种挥发性成分。从表1可以看出，6种不同口味的电子烟液中挥发性成分在组成和相对含量方面均有所不同。苏烟-1、黄鹤楼-1、中华、苏烟-2、黄鹤楼 -2和利群分别鉴定出15，23，9，13，23 和8 种物质，占各自萃取得到的挥发性成分总量的 97.74%、97.98%、99.62%、98.95%、98.92%和 85.39%。

表1 不同口味的电子烟液中挥发性成分Table 1 Volatile components of electronic cigarette liquid with different flavors

续表Continuing table

在所检出的54种物质中，6种不同口味的电子烟液共同具有的物质只有3种，分别为丙二醇、甘油和烟碱，这3种物质组成了6种不同口味的电子烟液的主要成分，三者含量之和在苏烟-1、黄鹤楼-1、中华、苏烟-2、黄鹤楼-2和利群中分别占96.19%、97.90%、96.09%、85.47%、95.00% 和84.13%。A公司3种不同口味的电子烟液共同具有的物质7种，他们分别为丙二醇、2，3-二甲基吡嗪、甘油、烟酮、1，2，3，4-四氢萘、乙基麦芽酚和烟碱，这7种物质含量之和在苏烟-1、黄鹤楼-1和中华中分别达到了97.10%，99.01%和96.68%。苏烟 -1特有成分5种，占其挥发性成分的0.35%;黄鹤楼-1特有成分1种，占其挥发性成分的0.47%;中华特有成分12种，占其挥发性成分的1.27%;苏烟-2特有成分15种，占其挥发性成分的2.50%;黄鹤楼-2特有成分4种，占其挥发性成分的0.18%;利群特有成分1种，占其挥发性成分的0.05%。苏烟-2的组分比苏烟-1多7种，与苏烟-1不同的挥发性化合物有18种;黄鹤楼-2的组分比黄鹤楼-1多4种，与黄鹤楼-1不同的挥发性化合物有9种。6种不同口味的电子烟液抽吸时烟气的香气特征上存在差异，推断其特有成分是造成差异的主要原因之一。

6种不同口味的电子烟液中的烟碱相对含量差异明显，苏烟-1、黄鹤楼-1和中华中烟碱的相对含量高达 58.06%，59.09% 和 60.15%、而苏烟-2中烟碱的相对含量只占10.33%约是6倍之高，而黄鹤楼-2和利群中烟碱的相对含量达到30.10%和26.26%约是2倍。吸烟者可以根据自己的耐烟量选择不同浓度烟碱的电子烟液，慢慢逐渐减量最终适应不含烟碱的电子烟液，达到戒烟目的。

2.2 6种不同口味的电子烟液挥发性成分的作用和安全性

2.2.1 烟叶或烟气中被检出的电子烟液挥发性成分 6种不同口味的电子烟液中鉴定出53种成分，其中47种成分被发现在烟叶或烟气中检出［3-8］，除桧烯、β -水芹烯、3-甲基丁酸戊酯、1，2，3，4- 四氢萘、异薄荷醇、烟碱、麦斯明、二十烷、二十一烷、邻苯二甲酸二丁酯、十八烷酸、二十五烷外均被GB 2760—2011规定为允许或暂时允许使用的食用香料。桧烯、β-水芹烯和异薄荷醇在被允许的烟草添加剂薄荷油中含有［9-11］;邻苯二甲酸二丁酯是增塑剂中产量和用量最大的一类［12］，2011-06-01原国家卫生部将其列入食品中可能违法添加的非食用物质和易滥用的食品添加剂名单;1，2，3，4-四氢萘用作溶剂及色谱分析试剂，也是制备甲萘酚的重要中间体，由此可以合成甲萘胺、敌草胺等农药。

6种不同口味的电子烟液中检测到的很多挥发性成分能提高和改善电子烟液的吸味，赋予电子烟液特有的香味，如2-甲基吡嗪具有坚果及烘烤食品的味道;2，3-二甲基吡嗪呈霉香、坚果皮、可可粉、烤土豆、咖啡和焙烤、奶油、肉类香气;γ-戊内酯具有香兰素和椰子香味;2，3，5-三甲基吡嗪主要用以配制可可、巧克力和炒果仁等型香精;乙酰丙酸乙酯略呈苹果似香气;萜品油烯有柠檬气味;异戊酸异戊酯具有苹果、香蕉等水果香气;苯乙醇具有柔和、愉快而持久的玫瑰香气;烟酮具有烟草特征香气，略带凉甜感;巴伦西亚橘烯呈柑橘类香气;α-松油醇有清香似海桐花气息和紫丁香、铃兰的鲜幽香气，是梧青的代表香气;茴香醛有似强烈的茴芹和山楂香气;丁香酚有强烈的丁香香气;香兰素有浓烈奶香气息;异丁香酚具柔和甜清的辛香，有香石竹、丁香花样花香。薄荷酮、薄荷脑、胡薄荷酮、胡椒酮和乙酸薄荷酯具有类似薄荷的香气;乙基香兰素呈甜巧克力香气及香兰素特有的芳香气;苯甲酸苄酯具有清淡的类似杏仁的香气;棕榈酸乙酯呈微弱蜡香、果爵和奶油香气;肉桂酸苄酯呈甜香脂气和蜂蜜气味等。

2.2.2 烟叶或烟气中未被检出的电子烟液挥发性成分 6种不同口味电子烟液中鉴定出53种成分，其中2-甲基丁酸异戊酯、异胡薄荷醇、新异薄荷醇、3-甲基-1-苯基吡啶、十八甲基环壬硅氧烷和单脂肪酸甘油酯在烟叶或烟气中未被发现，2-甲基丁酸异戊酯、异胡薄荷醇和单脂肪酸甘油酯被规定为允许使用的食用香料。β-水芹烯和新异薄荷醇在被允许的烟草添加剂薄荷油中含有［13，10］;3-甲基-1-苯基吡啶用做医药中间体;十八甲基环壬硅氧烷可能来自于柱流失［14］。

从表1中结果可以推测，6种烟液中的丙二醇、甘油和单硬脂酸甘油酯3种可能作为雾化溶剂。其中，单硬脂酸甘油酯可能在雾化溶剂中起乳化作用，丙二醇、甘油和单硬脂酸甘油酯在食品工业中得到广泛应用［15-17］。在雾化剂上可能添加了浓缩的烟草提取物以加大烟碱含量，并加入一些的香精原料调配而成，使电子烟的真实吸感和烟气更加接近传统卷烟口味。邻苯二甲酸二丁酯、1，2，3，4-四氢萘和3-甲基-1-苯基吡啶从健康出发，长期吸食对人体肯定有一定的副作用。

2.3 6种不同口味的电子烟液感官评价分析

设置7个电子烟液感官评价指标，分别为香气、劲头、浓度、谐调、杂气、刺激性和余味;不少于7人的评吸员采用整体循环评吸法;感官评价指标按9分制评分法。由广西中烟工业有限责任公司电子烟研究小组7名评委评吸，结果见表2。评委评定苏烟-2较苏烟-1、黄鹤楼-2较黄鹤楼-1样品稍好，6种样品中黄鹤楼-2略好。从评委的抽吸评价看，可能电子烟以现在的技术仍无法完全模拟吸食用真烟的感觉。

表2 不同口味的电子烟液的感官评价Table 2 Sensory evaluation of electronic cigarette liquid with different flavors

3 结论与讨论

电子烟液中添加的成分决定了电子烟液是否对人体无害，通过对6种不同口味的电子烟液中挥发性成分进行提取分析，对电子烟液产品配方有了初步了解，从中共鉴定出53种成分，6种不同口味的电子烟液中挥发性成分在组成和相对含量均有所不同，主要有丙二醇、烟碱和甘油;还含有食品中禁止添加的邻苯二甲酸二丁酯;以及GB 2760—2011食品添加剂使用标准中没有的合成用的中间体1，2，3，4-四氢萘和3-甲基 -1-苯基吡啶。从健康出发，长期抽吸含有食品中禁止添加的物质，及安全性不明的物质可能会对人体产生不良影响，对此电子烟液的生产企业必须予以高度重视，并及时纠正。

本文的研究结果，特别是电子烟液中主要成分丙二醇、烟碱和甘油含量，与文献报道出入［18］，这一方面是因为研究使用的设备与方法存在不同，更主要的是因为因研究目的不同而采用的前处理方式不同。本研究旨在定点研究电子烟烟液中易随烟雾进入人体的挥发性成分，因此，选择了同时蒸馏萃取法作为前处理方法，研究结果中各种成分的比例更接近进入人体的烟雾中的成分比例。

［1］陈永宽，曾晓鹰，陈峰，等.热裂解-气相色谱-质谱联用技术研究多羟基吡嗪的热裂解行为［J］.分析化学，2005(8):1135-1138.

［2］吴潇，王毅，马永凯，等.卷烟焦油危害研究进展［J］.安徽农业科学，2011，39(4)3:3084-3085.

［3］谢剑平，赵明月，吴鸣，等.白肋烟重要香味物质组成的研究［J］.烟草科技，2002(10):3-16.

［4］李志华，王建民，田玉红，等.不同地区烟叶浸膏中挥发性成分的对比分析［J］.郑州轻工业学院学报:自然科学版，2010，25(2):6-8.

［5］程君奇，周群，王毅，等.白肋烟烟叶香味物质含量的动态变化研究［J］.中国烟草学报，2010，16(5):6-12.

［6］郭灵燕，袁红星，海洋，等.河南省不同香型烟叶香气成分比较分析［J］.河南农业科学，2010(6):40-44.

［7］ LEFFINGWELL J C，ALFORD E D.Volatile constituents of perique tobacco［J］.Environ Agric Food Chem，2005，4(2):899-915.

［8］ RODGMAN A，PERFETTI T A.The chemical components of tobacco and tobacco smoke［M］.2 edition.Boca Raton: CRC Press， Taylor and Francis Group，2013.

［9］窦宏涛，琳陈.陕西省不同海拔高度地区椒样薄荷精液成分分析及香气品质评价［J］.中国农学通报，2009，25(23):132-136.

［10］许鹏翔，贾卫民，毕良武，等.中国新疆椒样薄荷油的化学成分分析及品质研究［J］.林产化学与工业，2003，23(1):43-45.

［11］周露，谢文申.云南薄荷精油的化学成分及其抗菌活性研究［J］.香料香精化妆品，2011(5):1-3.

［12］曹祺风，宋文生，朱长春，等.邻苯二甲酸二丁酯研究概述［J］.中国胶粘剂，2007，16(10):47-48.