ISO 23906-12020 卷烟强烟区主流烟气中苯并a芘的GCMS测定第1部分甲醇为萃取溶剂的方法标准立项发展报告

卷烟强烟区主流烟气中苯并[a]芘的GC/MS测定第1部分：甲醇为萃取溶剂的方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Cigarettes—Determinationofbenzo[a]pyreneincigarettemainstreamsmokewithanintensesmokingregimeusingGC/MS—Part1:Methodusingmethanolasextractionsolvent摘要苯并[a]芘（BaP）是烟草主流烟气中一种重要的多环芳烃类有害成分，被国际癌症研究机构列为I类致癌物。建立准确、可靠的BaP测定方法是烟草制品安全性评估与减害降焦技术研发的关键环节。国际标准化组织（ISO）于2020年正式发布了ISO23906-1:2020标准，规范了在强抽吸模式下，采用气相色谱-质谱联用（GC/MS）技术，以甲醇为萃取溶剂测定卷烟主流烟气中BaP含量的方法。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、关键参数及实施要求。标准涵盖了从样品收集、萃取、净化到GC/MS分析的完整流程，并对校准曲线、检出限、精密度和回收率等关键性能指标进行了详尽规定。报告深入分析了该标准相较于传统方法的优势，尤其是在强抽吸模式下对BaP提取效率与检测灵敏度的提升。同时，报告详细介绍了标准主要起草单位——国际标准化组织烟草及烟草制品技术委员会（ISO/TC126）的组织架构、工作职责及该标准的制定历程。该标准的发布不仅为全球烟草行业提供了一个统一、可比的分析方法，也为各国监管机构评估卷烟产品风险、推动减害技术发展提供了重要的技术支撑。未来，随着新型烟草制品的涌现和更严格监管要求的提出，标准有望向更广泛的基质类型及更高效的一体化前处理技术方向演进。关键词：苯并[a]芘；GC/MS；卷烟主流烟气；强抽吸模式；甲醇萃取；国际标准；ISO23906-1Keywords:Benzo[a]pyrene;GC/MS;Cigarettemainstreamsmoke;Intensesmokingregime;Methanolextraction;Internationalstandard;ISO23906-11.引言随着全球控烟框架的深入推进和公众健康意识的显著增强，烟草制品的化学安全性与风险评估已成为各国政府、科研机构及烟草行业共同关注的焦点。在卷烟燃烧过程中，烟草成分发生复杂的热裂解与热合成反应，生成多达数千种化学物质。其中，多环芳烃类化合物（PAHs）是一类重要的有害成分，尤其在“侧流烟气”中含量更高，但在主流烟气中也普遍存在。苯并[a]芘（BaP）作为PAHs的代表性物质，因其强烈的致癌性和致突变性，被世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）列为I类致癌物。在烟草制品质量控制与减害技术评估中，对BaP的准确定量分析至关重要。传统测定方法通常采用国家标准或行业标准，但不同方法在样品前处理（如萃取溶剂、净化方式）、色谱条件及质谱检测参数上存在差异，导致不同实验室间的数据可比性不足。尤其是在抽吸模式的界定上，以往的分析多基于国际标准化组织（ISO）或加拿大卫生部（HealthCanada）的常规抽吸条件。然而，随着对卷烟“真实”暴露水平评估需求的提升，强抽吸模式（如ISO20778或加拿大深度抽吸模式）被引入，以模拟更高强度的吸烟行为。这要求分析方法必须适应更高的烟气输移量、更复杂的基质干扰以及更低的检出限要求。在此背景下，国际标准化组织烟草及烟草制品技术委员会（ISO/TC126）经过多年技术验证与协调，于2020年发布了ISO23906-1:2020标准。该标准首次在全球范围内系统规范了在强抽吸模式下，采用气相色谱-质谱联用（GC/MS）技术，以甲醇为萃取溶剂测定卷烟主流烟气中BaP含量的方法。本报告旨在全面剖析该项标准的技术内涵、制定背景、实施要点及应用价值，为国内烟草行业及相关检测机构提供参考。2.标准制定背景与需求分析2.1技术背景与挑战苯并[a]芘（BaP）在主流烟气中的含量通常在十亿分之一（ppb）级，属于痕量分析范畴。其测定面临两大技术挑战：一是基质干扰，烟气中含有大量脂肪族烃、杂环化合物、尼古丁及焦油组分，这些物质不仅会与BaP共萃取，还可能污染色谱柱、降低质谱离子源效率；二是浓度波动，在强抽吸模式下，单支卷烟的总粒相物产率显著增加，BaP的含量随之上升，但基质干扰也相应加剧，对前处理的净化效率和色谱分离能力提出了更高要求。2.2现有标准局限在ISO23906-1发布前，国际上已存在的测定BaP的方法标准（如ISO16738或CORESTA推荐方法）多数基于常规抽吸模式，萃取溶剂主要采用环己烷、二氯甲烷等有毒有害溶剂。强抽吸模式下，常规方法的萃取效率可能降低，且净化步骤无法有效去除增加的干扰物，导致色谱基线漂移和定量不准。此外，不同标准对萃取方式（如超声、索氏提取）、净化介质（如硅胶柱、中性氧化铝柱等）及内标物的规定不统一，严重影响了全球烟草检测数据的互认度。2.3市场需求与政策驱动近年来，世界卫生组织《烟草控制框架公约》缔约方会议及各国监管机构（如美国FDA、欧盟）对烟草制品的有害成分释放量提出了更严格的报告与限值要求。烟草制造商在开展减害产品研发时，需一种高度灵敏且可重复的BaP分析方法。同时，新型烟草制品（如加热不燃烧烟草、电子烟）的兴起，其气溶胶化学组成与传统卷烟存在差异，也要求分析方法具有更强的适用性。基于以上需求，ISO/TC126决定启动一项专门针对强抽吸模式的BaP测定标准制定工作。3.标准主要技术内容ISO23906-1:2020标准全文共包含11个章节及若干附录，详细规定了方法的原理、试剂、仪器、样品制备、分析步骤、计算及质量控制要求。3.1适用范围与原理本标准适用于卷烟主流烟气中苯并[a]芘的测定。其原理为：在强抽吸模式下，将卷烟主流烟气中的粒相物收集在剑桥滤片上，用甲醇在超声辅助下进行萃取，萃取液经固相萃取（SPE）小柱净化或液-液分配净化后，利用气相色谱-质谱联用仪（GC/MS）进行分离与检测。采用内标法（通常以氘代苯并[a]芘，BaP-d12为内标）进行定量，以消除仪器波动和基质效应带来的偏差。3.2抽吸条件标准明确规定，抽吸过程应遵循ISO20778（卷烟—常规分析用抽吸机—定义、分类和标准条件）或相应强抽吸模式标准。典型条件包括：抽吸容量55mL，持续时间2秒，间隔30秒，滤片捕集等。这一条件的设定，确保了烟气产生过程的高度标准化。3.3关键试剂与材料-萃取溶剂：甲醇。相较于传统的有毒有机溶剂，甲醇具有低毒性、高萃取效率及良好的色谱兼容性。标准要求使用色谱纯或等效纯度的甲醇。-内标物：苯并[a]芘-d12（BaP-d12），纯度不低于99%。-标准品：苯并[a]芘（BaP）标准溶液，纯度不低于99%。-净化材料：推荐使用硅胶基固相萃取小柱（如硅胶柱、氨基柱或混合模式柱），标准中规定了柱子的规格、吸附剂量及活化、平衡步骤。3.4样品前处理流程1.烟气收集：在强抽吸条件下，将卷烟样品在标准环境下（温度22±1℃，相对湿度60±2%）平衡48小时后，用吸烟机抽吸，总粒相物（TPM）被收集在剑桥滤片上。2.萃取：将含烟粒的滤片放入锥形瓶中，加入一定体积的甲醇及内标溶液，在超声波水浴中萃取，温度控制在40-60℃，时间不少于30分钟。萃取液经滤膜过滤。3.净化：萃取液通过预活化好的SPE小柱，用甲醇或甲醇-水混合溶剂淋洗去除杂质，最后用正己烷或乙酸乙酯等洗脱剂洗脱目标物BaP。4.浓缩：洗脱液在温和氮气流下浓缩至适当体积，转入样品瓶待测。3.5色谱-质谱条件-色谱柱：非极性或中等极性毛细管柱，如HP-5MS（30m×0.25mm×0.25μm）或等效柱。-升温程序：标准给出了推荐的升温程序，起始温度通常为60-80℃，以20℃/min速率升至280-320℃，保持数分钟。-检测器：质谱仪需在选择性离子监测（SIM）模式下运行。BaP的定量离子为m/z252，定性离子为m/z126、250。内标BaP-d12的定量离子为m/z264。3.6校准与定量标准要求建立多点校准曲线（通常包含5-7个浓度点），线性相关系数（R²）应不低于0.995。每批样品需在初始校准曲线有效期（一般不超过30天）内进行校准验证。定量计算基于内标法，通过峰面积比值代入校准曲线求得BaP含量。3.7性能指标要求-检出限（LOD）：建议LOD不大于0.5ng/cig（每支卷烟）。-定量限（LOQ）：建议LOQ不大于2.0ng/cig。-精密度：在重复性条件下，两次独立测定结果的绝对差值小于其算术平均值的20%。-回收率：在基质中添加BaP标准品（加标浓度涵盖LOQ水平及高值水平），回收率应在80%-120%之间。3.8质量控制标准强调系统适用性试验、空白试验、重复测定、添加回收试验以及使用有证标准物质（CRM）进行质控。同时，明确规定了结果的报告格式，需以ng/cig为单位，保留至小数点后一位。4.主要参与单位与技术委员会4.1标准承担机构国际标准化组织（ISO）是世界上最大的非政府性标准化专门机构，其制定的标准在全球范围内具有极高的权威性与认可度。ISO23906-1:2020由ISO/TC126烟草及烟草制品技术委员会（TechnicalCommittee126,Tobaccoandtobaccoproducts）负责制定与维护。4.2技术委员会架构与职责ISO/TC126成立于1974年，秘书处设在法国标准化协会（AFNOR）。该委员会负责烟草、烟草制品及烟草工业设备领域的国际标准化工作。其主要职责包括：-制定烟草样品调节与标准抽吸方法；-规范主流烟气与侧流烟气中常规及有害成分的分析方法（如烟碱、焦油、CO、BaP、TSNAs、VOCs等）；-建立烟草原料（如烟叶、烟梗）的质量规格与检验标准；-协调全球烟草行业检测方法的一致性，减少技术性贸易壁垒。ISO/TC126下设多个工作组（WG）和项目负责人（ProjectLeader）。ISO23906-1的制定过程得到了来自美国、德国、英国、法国、日本、中国、巴西等主要烟草生产与消费国专家的积极参与。其中，中国的国家烟草质量监督检验中心、郑州烟草研究院等机构在标准验证与协调中发挥了重要作用。4.3标准制定历程1.立项阶段：2014年，ISO/TC126内部提出针对强抽吸模式下BaP分析方法标准化的需求，完成新工作项目提案（NP）。2.草案阶段：2015-2017年，成立工作组（TC126/WG6或相关专家组），基于CORESTA（烟草科学研究合作中心）的研究成果，起草工作草案（WD）和委员会草案（CD）。3.征求意见与修订：2018-2019年，标准进入询问阶段（DIS），各国提交反馈意见。工作组针对意见（如净化步骤的细节、不同SPE柱的等效验证等）进行技术答辩与文本修订。4.批准发布：2020年，标准最终草案（FDIS）获得批准，并于2020年9月30日正式发布。标准编号为ISO23906-1:2020。5.标准的特点与创新5.1环境友好性采用甲醇作为主要萃取溶剂，替代了传统方法中使用的环己烷、二氯甲烷等有毒有害溶剂，显著降低了对操作人员的健康风险及环境排放负担。5.2强抽吸模式的兼容性标准明确了强抽吸模式下的烟气收集参数，保证了BaP分析的精确性。同时，强抽吸模式下烟气浓度较高，但通过优化的SPE净化工艺，有效解决了基质干扰问题，拓宽了方法的应用范围。5.3严密的质控体系标准不仅规定了校准和回收率要求，还特别强调了对系统适用性（如色谱峰分离度、响应稳定性）的监测，并推荐使用同位素内标法，这一措施极大地提高了定量的准确度，尤其适用于复杂烟气基质。5.4规范性指导详尽标准附录提供了详细的色谱柱选择指南、基质效应评估方法及典型图谱，为初次开展该实验的实验室提供了强有力的操作指导，减少了方法建立与转移的难度。6.应用与展望6.1实际应用意义ISO23906-1:2020的发布，全球烟草行业在卷烟主流烟气中BaP的测定上终于有了统一的国际强抽吸模式标准。这为各国监管部门建立限量标准、监测市场卷烟产品有害成分释放量提供了可靠的技术依据。同时，烟草企业在进行低危害产品配方改良（如选择性降低BaP的递送量）时，可以借助该标准，精准评估不同添加剂、滤嘴设计（如活性炭滤嘴）、卷烟纸燃烧性能对BaP生成的影响。6.2未来发展方向随着全球新型烟草制品市场的快速扩张，相关气溶胶化学成分的分析需求日益迫切。未来，基于ISO23906-1的技术原理，很可能衍生出适用于加热不燃烧烟草产品（HTPs）气溶胶、雾化电子烟气溶胶中多环芳烃测定的扩展标准或新工作项目。此外，为提高分析效率，自动化在线SPE-GC/MS联用技术、超高效液相色谱-高分辨率质谱（UHPLC-HRMS）等先进技术有望被纳入后续修订版本，以降低人力成本并使方法更具高通量优势。7.结论ISO23906-1:2020标准是国际标准化组织在烟草制品有害成分分析领域的一项