摘要針對(duì)卷煙煙氣pH值測(cè)定提出了煙氣萃取液緩沖當(dāng)量的概念，并從緩沖當(dāng)量的角度論述和驗(yàn)證了水作為萃取體系檢測(cè)卷煙煙氣酸堿性的合理性，建立了檢測(cè)卷煙主流煙氣粒相物酸堿性的評(píng)價(jià)方法。采用劍橋?yàn)V片收集卷煙主流煙氣粒相物，用添加了2 mmol/L KCl的去離子水萃取濾片，pH復(fù)合電極測(cè)定萃取溶液的pH值。結(jié)果表明采用水萃取卷煙煙氣粒相物來(lái)評(píng)價(jià)卷煙煙氣的酸堿性可行。

煙氣酸堿性是卷煙整體質(zhì)量反映的指標(biāo)之一，可綜合反映卷煙配方中化學(xué)組成和化學(xué)平衡，尤其是可反映煙氣中煙堿的存在形態(tài)。20世紀(jì)50年代，煙草化學(xué)家們已開(kāi)始注意到煙氣酸堿性的重要性，從卷煙煙氣酸堿性測(cè)定方法的研究到煙氣酸堿性的影響因素以及煙氣酸堿性與煙氣成分或抽吸條件的影響都有報(bào)道。Irwin在1997年提出檢測(cè)卷煙煙氣粒相物pH而不是卷煙全煙氣來(lái)衡量卷煙煙氣的酸堿性，因?yàn)榫頍煙煔鈿庀嘀写罅康腃O2對(duì)煙氣的pH值貢獻(xiàn)很大，飽和CO2溶液的pH值大約為3.7，如果采用全煙氣檢測(cè)，勢(shì)必會(huì)降低卷煙煙氣pH值并且減小樣品之間的差異。不采用全煙氣檢測(cè)的另外一個(gè)原因是pH本身的定義是氫離子活度αH+，是一個(gè)與溶質(zhì)有效濃度相關(guān)的基團(tuán)。因此pH實(shí)際上是溶液酸堿值的一種標(biāo)度，而且是水溶液的酸堿值。而煙氣是一種氣溶膠，分成粒相和氣相兩相，這與“pH”原始概念偏離。“煙氣pH”只是一個(gè)定義的數(shù)值，反映的是煙氣的一種特性，它的值依賴于測(cè)定方法?！叭珶煔鈖H”顯然是更加偏離了“pH”的概念，并且卷煙煙氣氣相物對(duì)卷煙感官的貢獻(xiàn)很小，大部分對(duì)口感和香味有積極作用的物質(zhì)都來(lái)源于粒相物。因此本文采用卷煙煙氣粒相物而不是全煙氣來(lái)評(píng)價(jià)卷煙煙氣的酸堿性。

測(cè)定卷煙主流煙氣的pH值，一種是直接法，即采用pH電極直接插入主流煙氣通道測(cè)定，可檢測(cè)單口煙氣的pH值。另外一種是將主流煙氣用水溶液萃取后再進(jìn)行pH測(cè)定。國(guó)內(nèi)研究者基本上采用水異丙醇（V/V，1∶1）的溶液來(lái)萃取主流煙氣，而國(guó)外研究者則傾向于水作萃取溶液，在水中添加無(wú)機(jī)物或者配成緩沖溶液。本文檢測(cè)了水與有機(jī)相作為卷煙煙氣萃取溶液的緩沖當(dāng)量，從緩沖當(dāng)量的角度論述和驗(yàn)證了水作為萃取體系的合理性，建立了檢測(cè)卷煙主流煙氣粒相物酸堿性的評(píng)價(jià)方法。

1材料與方法

1.1材料與儀器

異丙醇（分析純）；甲醇（分析純）；乙醇（分析純）；去離子水；KCl（高純?cè)噭?；氫氧化鈉（分析純）；鹽酸（分析純）；SM450直線型吸煙（英國(guó)CERULEAN公司）；METTLERTOLEDO實(shí)驗(yàn)室pH微電極（梅特勒托利多儀器上海有限公司）；THZC臺(tái)式恒溫回旋振蕩器（江蘇太倉(cāng)市華美生化儀器廠）。

1.2緩沖當(dāng)量的測(cè)定

分別加入不同體積的鹽酸溶液到20 mL水與有機(jī)溶劑的體系中，根據(jù)加入量的不同測(cè)定其pH值得到[H+]，以[H+]為橫坐標(biāo)，加入的鹽酸溶液最終濃度（mol/L）為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，回歸方程的斜率定義為該體系的緩沖當(dāng)量β.水與有機(jī)溶劑體系中水的體積分?jǐn)?shù)φ（H2O）分別為：100%，75%，65%，50%，35%，15%，10%.選取3種有機(jī)相：甲醇、乙醇和異丙醇。

1.3煙氣粒相物的捕集與pH值測(cè)定

將卷煙在22±1℃、相對(duì)濕度60±2%條件下平衡48 h，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件用吸煙機(jī)抽吸試驗(yàn)煙支，每個(gè)孔道抽吸4支，用平衡好的劍橋?yàn)V片捕集煙氣粒相物，取出濾片，放入50 mL錐形瓶中，加入20 mL含2 mmol/L KCl水溶液的萃取溶液，塞緊蓋子，超聲萃取30 min，用pH計(jì)測(cè)定萃取液的pH值。

2結(jié)果與討論

2.1水與有機(jī)相緩沖當(dāng)量的比較

waterMT：水甲醇體系；waterEA：水乙醇體系；waterIPA：水異丙醇體系

圖1緩沖當(dāng)量β與體系含水量的關(guān)系圖

分別測(cè)定水與甲醇、乙醇和異丙醇體系的緩沖當(dāng)量，結(jié)果見(jiàn)圖1.從圖1可以看出，純有機(jī)相的緩沖當(dāng)量β最小。以水為主的體系中（體系水含量大于50%），純水的緩沖當(dāng)量最小。按照緩沖當(dāng)量的定義，β值越大，說(shuō)明添加同樣多的鹽酸，溶液的[H+]變化小，即溶液的緩沖能力大，表明體系的緩沖能力越強(qiáng)，該體系越不容易受到外加物質(zhì)的影響而引起pH的變化；β值越小，說(shuō)明添加同樣多的鹽酸溶液，溶液的[H+]變化大，即溶液的緩沖能力小，表明體系的抗酸堿能力越弱，該體系越容易受到外加物質(zhì)的影響而引起pH的變化。因此，在測(cè)定pH值時(shí)，為使體系最大限度地減小對(duì)萃取物質(zhì)的影響，應(yīng)該選取緩沖當(dāng)量β小的體系。pH復(fù)合電極是基于水溶液而進(jìn)行測(cè)定的，在含水量小于50%體系中，體系以有機(jī)相為主，不適合用pH復(fù)合電極測(cè)定pH值。因此選擇含水量大于50%體系中對(duì)應(yīng)的最小β的體系為最佳的萃取體系，即得純水體系為最佳的萃取體系。

2.2水與有機(jī)相作為萃取液后緩沖當(dāng)量的比較

研究者會(huì)將純水作去CO2處理，這是因?yàn)樗铜h(huán)境空氣中的CO2也會(huì)影響溶液的酸堿度。這些不同的處理方法導(dǎo)致采用電極法測(cè)定得到的pH值也不同。本文對(duì)此作了研究。取選定的實(shí)驗(yàn)用煙，在同樣的抽吸條件下得到的粒相物濾片，用20 mL不同比例的水有機(jī)相體系作萃取劑進(jìn)行超聲萃取30 min，測(cè)定其pH值。按照1.2所述測(cè)定體系的緩沖當(dāng)量值，結(jié)果見(jiàn)圖2.

以水異丙醇為例，由圖2可以看出，萃取液加入鹽酸后，鹽酸濃度與[H+]并不成線性關(guān)系，從其趨勢(shì)來(lái)看，萃取液的緩沖當(dāng)量比純水體系大得多，比水異丙醇（φ（H2O）=35%）體系的緩沖當(dāng)量也大得多。同樣得到水乙醇體系、水甲醇體系的萃取液緩沖當(dāng)量也比純水體系大得多。因此可以說(shuō)明水中和環(huán)境中的CO2對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響很小，可以忽略不計(jì)。