烟用水基胶中有关化学成分的检测技术

（山西昆明烟草有限责任公司，山西 太原  030032）  

摘  要：目前，诸多领域对烟用水基胶的稳定性、安全性提出更高要求，还需明确其中的化学成分，但目前相关的检测技术较多，无法充分了解各项检测技术。基于此，本文围绕烟用水基胶中有关化学成分的检测技术展开研究，以期为该领域提供一定参考。

关键词：烟用水基胶；化学成分；检测技术

对于烟用水基胶，其处在烟用胶黏剂的范畴内，在聚合的过程中往往以乙酸乙烯酯为核心，主要涵盖了两点：一是卷烟用水基胶；二是包装用水基胶。烟用水基胶并未存在较强的稳定性，容易受到原料的影响，生产工艺对其具有不同程度的干扰，原料、辅料残留问题在烟用水基胶中屡屡出现，其中存在多种有害物质，不仅导致卷烟产品质量大打折扣，而且很大程度上损害了吸烟者的健康。现如今，仪器分析技术水平比早期有了明显进步，有效降低了检测烟用水基胶中化学成分的难度，对该领域具有积极意义。本文主要归纳总结了烟用水基胶常用的仪器分析方法，并探讨不同化学成分的特点，旨在为烟用水基胶检测技术研究提供新的思路。

1 仪器分析方法

对于不同的目标待测物而言，在振荡样品的过程中，不同的萃取剂具有关键性作用，还可应用在离心环节，随后针对仪器的适用性、可行性进行多角度分析，将其融入在检测环节。应用较为广泛的仪器分析法为三种：其一为气相色谱(GC)法；其二为高效液相色谱(HPLC)法；其三为超高效液相色谱(UPLC)法^[1]。

2 不同化学成分的检测方法

2.1生产过程残留物

2.1.1单体残留物

从烟用水基胶的角度来看，其往往将聚乙酸乙烯酯(PVAc)作为主要原料，或者采用了乙酸乙烯一乙烯(VAE)等，在配方中属于一种关键原料，占据的比例在70%以上。但在生产过程中容易导致诸多单体残留的现象出现，例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸乙烯酯等^[2]，导致水基胶乳液无法保持原有状态，甚至出现伤害人体健康的刺激性气味。

传统检测方式表现出一定滞后性，缺乏较高的精密度，也没有良好的准确度，而顶空进样方式凭借自身操作难度小、环境适应性强的优势备受瞩目，在实际工作也获得广泛应用。刘丹等以顶空GC法为主要手段，在不同条件下测定了残留单体和溶剂残留。李根荣等以GC-MS法为切入点，实施了相应的检测工作，其检出限保持在0.050-2.683 mg/kg的范围内。谢顺萍等曾围绕相关内容进行研究，主要手段是固相萃取-UPLC法，促使其与检测方式密切相连。该方法凭借自身多种优点而受到认可，无需耗费大量时间，在处理的过程中并不繁琐，准确度也明显高于诸多方法。如果以应用顶空进样为前提，那么最理想的方式体现在两点：一是GC法；二是GC-MS法检测分析，两种方法之所以受到青睐，主要是因为没有较大检出限区别。但GC-MS法的优势更显著，即使是多种物质作用的检测工作，此种方法也可以同时进行 ^[3]。

2.1.2 醛酮类残留物

对于醛酮类物质，对人体具有一定的毒害性。测定低分子醛酮类化合物时，最为普遍的为 GC法和HPLC法。曾有研究表明，在酸性条件下应用二硝基苯肼(DNPH)具有一定的特殊性，使水基胶中的甲醛衍生为甲醛腙，当此环节结束后，通过HPLC法开展科学、合理的测定，甲醛检出限为1.6 mg/kg。贺春霞等在上述研究的前提下,使检测波长产生一定波动,有效降低了检出限(0.0036-0.008 9 mg/L),不会破坏各化合物之间的合理状态。

游金清等做法与其他学者存在差异性，注重衍生化处理水基胶这一环节，在此过程中以五氟苄基羟胺(PFBHA)为主，将其添加在顶空瓶中，并认识到GC法的重要性，将其融入在甲醛、乙醛和丙酮含量的测定工作中，此种模式比采用DNPH衍生化的适用性更加明显，在便捷性方面也占据明显优势 [4]。杨卫花等将顶空进样的方式作为主要手段，无需历经衍生化环节，想要检测苯系物也十分简单。并且，由于甲醛与间苯三酚两者存在一定联系，当作用在碱性溶液之后，将会导致一种特殊的橙色化合物出现，这种化合物不具稳定性，殷延齐等认为连续流动分析法具有关键性作用，使该方法与实际研究有机结合，测定水基胶的水分散乳液离心清液。综上，目前对醛酮类的分析方法并未呈现出多样化的特点，仅仅通过GC法或HPLC法分析完成。但衍生化处理过程涉及得因素是多样化的，体现出较强的复杂性，同时需要较长的检测时间。后续研究应将更多注意力放在处理步骤的简化中，以检测条件为主要操作对象，对其进行针对性地改进。

2.1.3 苯系残留物

在水基胶生产加工的阶段里，将会出现甲苯、乙苯等苯系残留物，这些苯系残留物对人体具有不同程度的毒害性，重则加大人们患癌的概率。在处理苯系物的过程中，顶空进样、吹扫捕集等方法较为常见[5]。王劲等以水基胶稀释为核心，此时应用的材料为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，无论是甲苯的检测，还是二甲苯的检测，都直接通过GC法完成。杨卫花等认为应用顶空进样的方式是十分必要的，将其融入在物质的检测环节，共计检测的物质种类达到11种。但两种方法都具有欠缺之处，往往将二甲苯的3种同分异构体相混淆。高明奇等应用了一种全新的方式，以准备加水稀释的水基胶样品为主要操作对象，对其进行热封之后，使其与中空纤维膜产生联系，体现出超声分散的特点，随后遵循着科学合理的原则进行固定，以磁力搅拌器为主要工具，完成顶空萃取。虽然与前两种方法相比的情况下，此方法的前处理操作更加繁琐，但对于二甲苯异构体可以明确区分，检测灵敏度是前两种方法无法比拟的。

刘珊珊等以静态顶空进样方式为主要出发点，与 18种挥发性有机物存在紧密联系，主要是为了知晓其是否可以得到有效检测，此时应用了GC-MS法，其中苯系物检出限处在0.004-0.072 mg/kg的范围内[6]。研究者选择具有差异性的溶剂，从而萃取操作了水基胶样品。李国智等主要测试了当11种溶剂产生波动时，检测结果是否可以保持原有的稳定性，最终明确了性能最明显的溶剂，主要为二甲亚砜。如果与行业标准做比较，上述方法中苯系物的检出限均呈现提升趋势，打破了以往回收率较低的局面。并且，柏杨的分散剂是水，当前处理环节完毕后，利用HPLC法、二极管阵列检测器检测4种苯系物，如果与GC或GC-MS法做比较，此方法的精密度处在劣势。综上，当落实苯系物的分析检测方法之后，可以避免对同分异构体的认识较为模糊，当找出前处理方法存在的欠缺之处，并及时制定合理措施解决后，可以选择相适宜的萃取剂，或者进一步完善GC法、GC-MS法的分析条件。

2.2 添加剂

2.2.1增塑剂(邻苯二甲 酸酯类)

在邻苯二甲酸酯类这一方面，主要发挥出增塑剂的作用，促使烟用水基胶的玻璃化温度保持在更高状态，避免脆性较为薄弱。但邻苯二甲酸酯类的危害性也是不可忽视的，不仅对人体生殖系统造成损害，还会使人们面临着细胞突变、患癌的风险。从早期检测的角度来看，通常以三种方法为主，其一为比色法；其二为滴定法；其三为分光光度法[7]，但其在灵敏度方面处在劣势，缺乏较高的选择性。现如今，我国掀起了检测技术的热潮，在此情形下，酯类化合物检测方法打破了以往单一的局面，获得了更加广阔的选择空间。

张艳宏等依据实际情况落实了超声萃取工作，此过程通过丙酮与HPLC法完成，检测了3种邻苯二甲酸酯类物质的状态。阎谨等将水基胶作为主要操作对象，避免其呈现聚集状态，以甲醇定容，当涡旋振荡环节结束后实施离心工作，在UPLC-MS -MS法的借助下，完成了17种邻苯二甲酸酯类的测定工作。

2.2.2 杀菌剂(异噻唑啉酮类)

无论是异噻唑啉酮，还是其衍生物，均处在杂环类化合物的范畴内，其与杀菌剂的特定较为相似，能够直接融入基胶中。但此类物质的弊端较为显著，对人体皮肤的刺激程度较高，属于一种强过敏原，即使浓度并未呈现异常状态，但依旧有一定概率会过敏。姬厚伟等选用了全新的萃取剂，主要用甲醇和水来代替，离心工作在超声萃取后实施，提取适量的上层清液，通过氮吹浓缩,促使UPLC法全面彰显出自身作用，其检出限保持在0.015-0.030 mg/kg的范围内。

2.3 重金属杂质

重金属在人体内呈现不断聚集的状态，想要排除体外存在很大难度，倘若吸烟者长时间吸入重金属超标的卷烟，久而久之，将会出现慢性重金属中毒的状况。《有机化工产品中重金属的测定目视比色法》和《化工产品中砷含量测定的通用方法》^[8]，由于在准确性方面处在劣势，操作的步骤较多，体现出较强的繁琐性，因此未在实际工作中获得广泛应用。

3 结论

综上所述，卷烟工业对烟用水基胶的要求越来越严格，要求烟用水基胶除了具有较为理想的性能之外，还需在安全性方面占据显著优势，在烟用水基胶这一方面，其化学成分产生了不同程度的波动，不利于人们进行检测，为了避免相应的检测方法无法全面彰显出自身作用，应做到以下几点：其一，应将处理方式的简化工作提到日程上，目前多在以纯水分散后液液萃取、固相萃取或直接顶空进样的基础上，针对前处理的各个环节实施简化工作，最大程度上降低化学试剂的应用率，分析哪些途径可以有效减少操作误差，将这些措施真正落到实际中；其次，应采用精度更高的分析仪器，针对待测物质的特点进行多方位分析，在了解其物理化学特性的基础上，应落实科学、合理的前处理操作，依据实际情况调节仪器，避免对同分异构体的分析要求缺乏深入了解；最后，应针对通用检测方法进行建立，分析前处理方法存在哪些漏洞，及时弥补完整，并不断完善仪器分析条件，确保检测方法的通用性更加明显。

参考文献

[1] 胡少东,李国政,杨帆,孟祥士,崔春,鲁平,赵永振,王金棒.国内烟用水基胶改性研制进展[J].烟草科技,2020,53(08):105-112.

[2] 王立云,陈莉莎,芦楠,蒋成勇,林琳,严莉红.烟用水基胶中苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物的GC-MS/MS同时测定[J].轻工学报,2019,34(03):60-67.

[3] 李红,赵海波,姜薇,田福林,刘成雁,王志嘉.气相色谱-串联质谱法同时测定烟用水基胶中15种邻苯二甲酸酯类化合物[J].理化检验(化学分册),2018,54(02):148-152.

[4] 游金清,李韵,陆成飞,乔跃辉,林建南,刘博,倪建彬.衍生-顶空气相色谱法测定烟用水基胶中的甲醛、乙醛和丙酮[J].烟草科技,2018,51(01):59-63+69.

[5] 杨建礼,曹稳.烟用水基胶对卷烟感官质量和主流烟气指标的影响[J].大众科技,2019,21(08):37-39+54.

[6] 芦楠,蒋成勇,王丽达,王立云,白若石,易小丽,严莉红.气相色谱-质谱联用法测定烟用水基胶中的乙酸乙烯酯[J].理化检验(化学分册),2018,54(06):736-738.

[7] 樊亚玲,何育萍,王瑶,康世平,张萌萌,付瑜,张凤侠,孙赵麟,彭军仓.烟用水基胶中2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯增塑剂含量的测定[J].分析测试技术与仪器,2019,25(03):170-174.

[8] 尹本涛,徐杨斌,万丽娟,蔡元青,刘剑.激光粒度仪测定烟用水基胶粒度分布的应用研究[J].贵州师范大学学报(自然科学版),2019,37(04):44-48.