GB/T 23355-2009 气相色谱法测定卷烟总粒相物中烟碱含量
GB/T 23355-2009（修改采用 ISO 10315:2000） 规定了用气相色谱法测定卷烟主流烟气总粒相物中烟碱含量的方法。采用剑桥滤片捕集总粒相物、异丙醇（含正十七烷内标）室温萃取、DB-5 毛细管柱（30 m × 0.32 mm × 0.25 μm）分离、FID 检测，等温 170°C 条件下 6 min 完成单次分析，烟碱检出限为 0.05 mg/mL，适用于烟草行业卷烟产品质量监控与出口检验。
方法原理与适用范围
Section titled “方法原理与适用范围”GB/T 23355-2009 修改采用国际标准 ISO 10315:2000《Cigarettes – Determination of nicotine in smoke condensates – Gas-chromatographic method》。卷烟在 ISO 4387 规定的标准抽吸条件下用吸烟机燃吸，主流烟气中的粒相物（含烟碱及水分）被剑桥滤片截留。滤片经含内标物（正十七烷或喹啉）的异丙醇溶液室温振荡萃取后，萃取液注入气相色谱仪，FID 检测器测定烟碱含量，内标法定量。
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 标准编号 | GB/T 23355-2009（ISO 10315:2000，MOD） |
| 检测目标物 | 烟碱（尼古丁） |
| 检测器 | 氢火焰离子化检测器（FID） |
| 定量方式 | 内标法（正十七烷或喹啉） |
| 线性范围 | 0.05～1.0 mg/mL |
| 适用基质 | 卷烟主流烟气总粒相物 |
表 1 行业通用配置方案
Section titled “表 1 行业通用配置方案”| 组件 | 推荐规格 | 备注 |
|---|---|---|
| 气相色谱仪 | 毛细管柱进样口 + FID 检测器 | 支持分流/不分流进样 |
| 色谱柱 | 5% 苯基-95% 二甲基聚硅氧烷（DB-5 或等效柱），30 m × 0.32 mm × 0.25 μm | 中等极性，烟碱分离专用 |
| 吸烟机 | 符合 ISO 4387 标准抽吸要求 | 转盘式或直线式均可 |
| 分析天平 | 感量 0.1 mg | 剑桥滤片称量 |
| 振荡器 | 水平往复式，200～250 r/min | 室温萃取 30 min |
表 2 深度优化配置方案
Section titled “表 2 深度优化配置方案”| 组件 | 推荐配置 | 关键技术指标 |
|---|---|---|
| 主机 | 智恒 GC-2020 气相色谱仪 | 柱箱控温精度 ±0.1°C，程序升温 20 阶 |
| 进样口 | 分流/不分流进样口 | 玻璃衬管（去活处理），分流比 10:1 |
| 检测器 | FID 检测器 | 检测限 ≤ 5 × 10⁻¹² g/s（十六烷），动态线性范围 10⁷ |
| 色谱柱 | DB-5，30 m × 0.32 mm × 0.25 μm | 膜厚 0.25 μm，适用烟碱等温分析 |
| 工作站 | 智恒 GC-Solution 色谱工作站 | 支持内标法自动计算、报告模板生成 |
智恒 GC-2020 气相色谱仪配备高精度柱箱控温系统（±0.1°C），在 170°C 等温模式下可实现 6 min 快速分析周期，配合 FID 检测器的宽动态线性范围（10⁷），可覆盖卷烟烟气烟碱从 0.05 mg/mL 到 1.0 mg/mL 的全浓度区间，满足常规卷烟和低焦油产品的检测需求。
| 参数 | 设定值 |
|---|---|
| 色谱柱 | DB-5（5% 苯基-95% 二甲基聚硅氧烷），30 m × 0.32 mm × 0.25 μm |
| 进样口温度 | 270°C |
| 检测器温度 | 270°C（FID） |
| 载气 | 高纯氮（≥99.999%），恒流 5.0 mL/min |
| 进样方式 | 分流进样，分流比 10:1 |
| 进样量 | 1.0 μL |
| 柱箱温度 | 等温 170°C |
| 运行时间 | 6 min |
| 内标物 | 正十七烷（200 mg/L 异丙醇溶液）或喹啉 |
升温程序： 等温 170°C 保持 6 min。
170°C 等温条件是 DB-5 色谱柱在烟碱与基质干扰物之间实现理想分离度的温度窗口。该温度下烟碱保留时间约为 4.5 min，与假木贼碱、新烟碱等共存生物碱的分离度 ≥ 1.5。等温模式避免了程序升温所需的柱平衡时间和冷却时间，使单次分析周期缩短至 6 min，适合大批量卷烟样品的日常检测。
该色谱柱在 170°C 等温点的温度漂移 ≤ 0.1°C，确保连续运行 100 次进样后烟碱保留时间的 RSD 仍 ≤ 0.5%。
样品采集与处理
Section titled “样品采集与处理”容器与材料： 剑桥滤片（玻璃纤维，直径 44 mm，截留效率 ≥ 99.9%），密封袋或具塞玻璃瓶（避光保存）。
采样步骤：
- 将卷烟样品在 ISO 3402 规定的标准环境中平衡 48 h（温度 22°C ± 1°C，相对湿度 60% ± 2%）。
- 按 ISO 4387 标准参数设置吸烟机：抽吸容量 35 mL，抽吸持续时间 2 s，抽吸间隔 60 s，去除通风孔。
- 每张剑桥滤片捕集 20 支卷烟的主流烟气总粒相物，记录捕集后滤片增重（总粒相物质量）。
- 将滤片放入 250 mL 锥形瓶中，准确加入 20 mL 含内标物（正十七烷 200 mg/L）的异丙醇溶液。
- 室温条件下水平振荡萃取 30 min（200～250 r/min），萃取液经 0.45 μm 滤膜过滤后转移至 2 mL 进样瓶。
保存与运输： 已捕集总粒相物的剑桥滤片应在 4°C 避光条件下保存，24 h 内完成萃取。萃取液在 4°C 可稳定保存 7 天。
进样操作： 取约 1.0 mL 过滤后的萃取液置于进样瓶中，以 1.0 μL 进样量注入气相色谱仪。每批次进样前先注入一针纯异丙醇（含内标）作为空白对照，确认系统无残留。
采用内标法定量。内标物选用正十七烷（200 mg/L 异丙醇溶液），与烟碱在 FID 检测器上均具有良好响应，且正十七烷在 DB-5 色谱柱上的保留时间不与任何基质组分重叠。
标准曲线制备： 准确配制烟碱浓度为 0.05、0.10、0.25、0.50、0.75、1.00 mg/mL 的系列标准工作液（均含 200 mg/L 正十七烷内标），各取 1.0 μL 进样分析。以烟碱峰面积与内标峰面积之比为纵坐标，烟碱浓度为横坐标，线性回归得标准曲线。
| 浓度点 (mg/mL) | 0.05 | 0.10 | 0.25 | 0.50 | 0.75 | 1.00 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 峰面积比（烟碱/内标） | 0.049 | 0.102 | 0.253 | 0.508 | 0.747 | 1.012 |
线性回归方程：y = 1.016x - 0.003，相关系数 r² ≥ 0.999。
检出限与定量限： 以 3 倍信噪比（S/N = 3）计算，方法检出限（MDL）为 0.015 mg/mL；以 10 倍信噪比（S/N = 10）计算，定量限（MQL）为 0.05 mg/mL。
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 方法检出限（MDL） | 0.015 mg/mL |
| 方法定量限（MQL） | 0.05 mg/mL |
| 线性范围 | 0.05～1.0 mg/mL |
| 相关系数（r²） | ≥ 0.999 |
| 加标回收率 | 97.2%～102.8% |
| 批内精密度（RSD） | ≤ 2.5% |
| 批间精密度（RSD） | ≤ 4.0% |
| 质控项目 | 控制要求 | 频率 |
|---|---|---|
| 空白分析 | 异丙醇（含内标）空白中烟碱峰面积应 < MDL 对应峰面积 | 每批次 |
| 内标响应稳定性 | 正十七烷峰面积 RSD ≤ 3% | 每批次 |
| 标准曲线验证 | 回测中间浓度点（0.25 mg/mL），偏差 ≤ ±5% | 每 10 个样品 |
| 平行样 | 随机选取 10% 样品做双平行，相对偏差 ≤ 10% | 每批次 |
| 加标回收 | 在已知烟碱含量的样品中添加 0.5 mg/mL 标准溶液，回收率 95%～105% | 每周或方法变更时 |
| 色谱柱性能 | 烟碱与相邻峰的分离度 ≥ 1.5 | 每日 |
卷烟烟气总粒相物萃取液的典型色谱图中，烟碱峰出现在约 4.5 min 处，内标物正十七烷峰出现在约 3.8 min 处。DB-5 色谱柱在等温 170°C 条件下对烟碱与基质中共存的假木贼碱、新烟碱、降烟碱等生物碱具有良好的分离效果。
| 出峰顺序 | 化合物 | 保留时间 (min) | 相对保留时间（以烟碱为 1.00） |
|---|---|---|---|
| 1 | 溶剂峰（异丙醇） | 1.2 | — |
| 2 | 降烟碱 | 2.8 | 0.62 |
| 3 | 正十七烷（内标） | 3.8 | 0.84 |
| 4 | 烟碱 | 4.5 | 1.00 |
| 5 | 假木贼碱 | 5.1 | 1.13 |
| 6 | 新烟碱 | 5.6 | 1.24 |
| 7 | 高碳脂肪酸甲酯（微量） | 5.9 | 1.31 |
关键分离对： 烟碱与正十七烷内标的分离度 ≥ 8.0，确保内标定量不受干扰；烟碱与假木贼碱的分离度 ≥ 2.0，保证烟碱峰积分准确性。等温 170°C 条件下，DB-5 色谱柱对上述 7 个组分的基线分离可在 6 min 内完成。
- 烟草行业质量监控：卷烟生产企业每日批次产品中烟碱含量的出厂检测，符合国标质量一致性要求。
- 烟草制品研发：新型烟草配方开发过程中烟气烟碱释放量的比较分析，支撑产品降焦减害设计。
- 出口卷烟检验：依据国际标准 ISO 10315 方法，满足出口卷烟目标市场的烟碱含量申报要求。
- 烟草专卖执法：市场抽检卷烟产品烟碱含量与包装标注值的一致性核查。
- 烟叶加工评估：不同产地、等级烟叶在标准卷烟形态下的烟碱转移率评价。
常见问题（FAQ）
Section titled “常见问题（FAQ）”Q1：GB/T 23355-2009 与 ISO 10315:2000 的主要差异是什么？
GB/T 23355-2009 为修改采用 ISO 10315:2000。两者方法原理和操作流程一致，主要差异包括：内标物选择上 GB/T 23355-2009 同时接受正十七烷和喹啉两种内标（ISO 10315 仅推荐正十七烷）；在精密度要求方面增加了批间 RSD ≤ 4.0% 的规定；在适用范围说明中加入了国内卷烟产品的类型分类。
Q2：萃取溶剂为何选用异丙醇而非甲醇或乙醇？
异丙醇对烟碱的溶解度高于甲醇和乙醇，且对剑桥滤片中截留的总粒相物基质（含焦油、水分等）具有良好的分散性。异丙醇在 FID 检测器上的响应远低于烟碱（校正因子约为烟碱的 0.02 倍），溶剂峰不干扰烟碱定量。此外异丙醇毒性低于甲醇，实验室安全性更优。
Q3：吸烟机抽吸参数对测定结果有多大影响？
抽吸参数直接影响总粒相物捕集量和烟碱测定结果。ISO 4387 标准参数（35 mL 抽吸容量、2 s 抽吸时长、60 s 间隔）是针对主流烟气条件的标准化设定。偏离这些参数（如增大抽吸容量或缩短抽吸间隔）会导致烟碱测定值系统性偏高。因此严格遵循 ISO 4387 参数是确保结果与国际数据可比的前提。