郭 磊 李娟娟 索衛(wèi)國 田耀偉 羅娟敏 徐 達(dá) 邵燈寅 李福龍 孫 強(qiáng) 蔡繼寶 蘇加坤

(1. 江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，江西 南昌 330096；2. 廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，廣東 廣州 510000)

加速溶劑萃取—?dú)赓|(zhì)聯(lián)用法測定卷煙煙絲中39種主要香味成分

郭 磊1李娟娟2索衛(wèi)國1田耀偉1羅娟敏1徐 達(dá)1邵燈寅1李福龍1孫 強(qiáng)1蔡繼寶1蘇加坤1

(1. 江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，江西 南昌 330096；2. 廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，廣東 廣州 510000)

采用加速溶劑萃取—?dú)赓|(zhì)聯(lián)用法，以二氯甲烷為溶劑，壬酸甲酯為內(nèi)標(biāo)，通過選擇特征離子，對15種中國產(chǎn)卷煙煙絲中乙酸、3-甲基丁酸、十六酸、2-乙?；量?、糠醛、糠醇、苯甲醇、苯乙醇、茄酮、β-紫羅蘭酮、植酮、巨豆三烯酮(4個(gè)異構(gòu)體)、3-羥基-β-大馬酮、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、5-羥基麥芽酚、二氫獼猴桃內(nèi)酯等39種主要香味成分進(jìn)行了半定量分析。結(jié)果表明：所分析的39種主要香味成分的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.25%～6.49%，β-紫羅蘭酮因含量較低，測定結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差超過5%，其余主要香味成分測定結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均在5%以內(nèi)，方法的重復(fù)性較好。卷煙樣品中的乙酸、苯甲醇、苯乙醇、2-乙?；量?、十六酸甲酯、5-羥基麥芽酚、西柏三烯二醇等成分含量差異較大。該方法操作簡便、選擇性強(qiáng)、自動(dòng)化程度較高，可以滿足批量卷煙樣品中主要香味成分的檢測。

氣相色譜—質(zhì)譜/選擇離子；加速溶劑萃??；卷煙；香味成分

在關(guān)于卷煙及煙草中香味成分的研究中，普遍采用同時(shí)蒸餾萃取[1-2](SDE)、固相微萃取[3](SPME)等手段，結(jié)合氣—質(zhì)聯(lián)用法對卷煙及煙草中的香味成分進(jìn)行定性及半定量分析。但是同時(shí)蒸餾萃取法需要在高溫下對樣品進(jìn)行較長時(shí)間的蒸煮(2～4 h)，容易導(dǎo)致較多副產(chǎn)物的產(chǎn)生，而固相微萃取法對操作過程要求較高，不適合大批量樣品的分析。

加速溶劑萃取是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的技術(shù)，主要用于固體物質(zhì)中待分析成分的提取，利用改變萃取溶劑的溫度和壓力來提高待分析物的提取效率，具有溶劑用量少、提取時(shí)間短、提取過程自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)[4]，近年來在環(huán)境監(jiān)測[5-6]、農(nóng)藥殘留[7-8]和抗生素殘留[9]、中草藥有效成分分析[10]中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前，已有相關(guān)研究[11-12]采用加速溶劑萃取，結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用法對煙草香味成分進(jìn)行分析?？紤]到煙草化學(xué)成分較為復(fù)雜，這些研究在采用全掃描模式(Scan)進(jìn)行分析時(shí)存在較多的干擾，容易造成定量結(jié)果不準(zhǔn)確。本研究擬采用加速溶劑萃取—?dú)赓|(zhì)聯(lián)用法，通過選擇特征離子，有針對性地對卷煙煙絲中的39種主要香味成分進(jìn)行分析，旨在解決傳統(tǒng)分析方法存在的前處理過程中易產(chǎn)生副產(chǎn)物、不適合批量樣品檢測以及分析過程干擾較多等問題。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

卷煙：15種中國產(chǎn)烤煙，購于江西省南昌市；

注射器：5 mL，江西三鑫醫(yī)療科技股份有限公司；

有機(jī)相濾頭：0.45 μm，PTFE，上海安譜科學(xué)儀器有限公司；

甲醇、二氯甲烷：色譜純，美國J&T Baker公司；

壬酸甲酯：純度99.5%，美國Acros Organics公司；

氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀：7890A-5975C型，美國Agilent公司；

加速溶劑萃取儀：ASE350型，美國Thermo公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：Hei-Vap Precision型，德國Heidolph公司；

分析天平：BSA124S型，感量0.000 1 g，德國Sartorious公司。

1.2 樣品前處理

取卷煙煙絲，粉碎，過40目篩后，待用。按照YC/T 31—1996標(biāo)準(zhǔn)測定含水率。

準(zhǔn)確稱取1.000 g煙末(精確至0.000 1 g)，裝入11 mL萃取池中，加入內(nèi)標(biāo)溶液(溶劑為甲醇，壬酸甲酯濃度為0.961 mg/mL)30 μL，選擇二氯甲烷為萃取溶劑。萃取池先在加速溶劑萃取儀的加熱爐中加熱5 min達(dá)到一定的萃取溫度，在一定的萃取時(shí)間及萃取次數(shù)下進(jìn)行萃取，萃取過程結(jié)束后，以60%的沖洗體積和60 s的氮?dú)獯祾邥r(shí)間將萃取池中殘留的二氯甲烷全部收集到萃取液中。萃取液(約70 mL)于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上進(jìn)行濃縮，溫度30 ℃，轉(zhuǎn)速100 r/min，真空度30 kPa，濃縮至約1.0 mL，經(jīng)0.45 μm有機(jī)相濾膜過濾后，進(jìn)樣分析。

試驗(yàn)中固定萃取溶劑、萃取池加熱時(shí)間、沖洗體積、吹掃時(shí)間等條件，采用單因素試驗(yàn)法，通過對比主要香味成分的含量，對萃取溫度、萃取時(shí)間、萃取次數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)方案見表1。

1.3 分析條件

分析柱：HP-INNOWAX石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm d.f.)；進(jìn)樣方式：分流，分流比：10∶1；進(jìn)樣量：1.0 μL；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；載氣：氦氣(99.999%)，流速：1.0 mL/min；升溫程序：初始溫度40 ℃，保持3 min，以 4 ℃/min 升溫至250 ℃，保持20 min。

電離方式：電子轟擊(EI)，電離能量：70 eV，四級(jí)桿溫度：150 ℃，離子源溫度：230 ℃，溶劑延遲時(shí)間：5.0 min。掃描方式1：Scan掃描，掃描范圍：30～400 amu；掃描方式2：選擇離子(SIM)掃描，各化合物的特征選擇離子見表3。

2 結(jié)果與討論

2.1 卷煙煙絲主要成分的定性分析

對所得到的總離子流圖(圖1)，采用NIST08譜庫檢索并進(jìn)行定性分析，選擇其中匹配度較高(大于80%)的化合物作為可能的化學(xué)成分，共定性出72種化合物(表2)，其中煙堿、新植二烯、十六酸等化合物的峰面積較大。

在所定性出的72種化合物的基礎(chǔ)上，綜合考慮出峰時(shí)間、定性和定量特征離子、響應(yīng)強(qiáng)弱等因素，并參考相關(guān)文獻(xiàn)[2,11-13]，在同樣的色譜條件下，采用選擇離子掃描模式(SIM)，以壬酸甲酯為內(nèi)標(biāo)，對其中較常見的39種香味成分進(jìn)行分析，特征離子見表3，選擇離子流圖見圖2。

圖1 卷煙煙絲加速溶劑提取物總離子流圖

Figure 1 Total ion current chromatogram for the ASE extract of the tobacco cut in the cigarette

圖2 卷煙煙絲中39種香味成分選擇離子流圖

Figure 2 Select ion current chromatograms for the 39 flavor components of the tobacco cut in the cigarette

表2 卷煙煙絲加速溶劑提取物主要成分的定性分析結(jié)果Table 2 The qualitative analysis results for the ASE extract of the tobacco cut in the cigarette

2.2 萃取條件的優(yōu)化

加速溶劑萃取儀的參數(shù)設(shè)置對卷煙煙絲中香味成分的提取效率有較大影響。主要以萃取溫度、時(shí)間和次數(shù)為考察因素，通過對比主要香味成分的含量，確定較為合適的萃取條件。

2.2.1 萃取時(shí)間的選擇 按照1.2中的方法及表1中的試驗(yàn)方案，首先在萃取溫度為90 ℃，萃取次數(shù)為2次的條件下，考察萃取時(shí)間分別為5，10，15，20 min時(shí)，糠醛、茄酮、β-紫羅蘭酮、2-乙?；量?-羥甲基糠醛、巨豆三烯酮B、二氫獼猴桃內(nèi)酯、3-羥基-β-大馬酮、十六酸9種主要香味成分含量的變化情況?？紤]到各香味成分含量的差別較大，試驗(yàn)中以各萃取時(shí)間下9種主要香味成分含量與萃取時(shí)間為10 min時(shí)主要香味成分含量的比值進(jìn)行對比。由圖3可知，隨著萃取時(shí)間的增加，主要香味成分的含量呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，萃取時(shí)間為15 min和20 min時(shí)，各成分的含量差別不大，為節(jié)省樣品前處理時(shí)間，試驗(yàn)中選擇15 min為較合適的萃取時(shí)間。

表3 39種香味成分和內(nèi)標(biāo)的保留時(shí)間及特征選擇離子?Table 3 The retention times and selected ions of the 39 flavor components and internal standard

? 特征離子中前者為定量離子，后者為定性離子。

2.2.2 萃取次數(shù)的選擇 按照1.2中的方法及表1中的試驗(yàn)方案，結(jié)合萃取時(shí)間優(yōu)化的結(jié)果，在萃取時(shí)間為15 min，萃取溫度為90 ℃的條件下，考察萃取次數(shù)分別為1、2、3、4次時(shí)，卷煙煙絲中9種主要香味成分含量的變化情況。將各萃取次數(shù)下9種主要香味成分含量與萃取次數(shù)為2次時(shí)主要香味成分含量的比值進(jìn)行對比。由圖4可知，萃取1次時(shí)，主要香味成分的含量明顯低于多次萃取，隨著萃取次數(shù)的增加，主要香味成分的含量逐漸升高。

圖3 萃取時(shí)間對主要香味成分含量的影響

Figure 3 Effects of the differentextraction time on the contents of the main flavor components

整體上看，萃取2次時(shí)，仍有β-紫羅蘭酮、2-乙?；量┑暮柯缘?，萃取3次和4次時(shí)，主要香味成分的含量互有高低，但總體上比較接近，各成分的含量差別不大，試驗(yàn)中選擇3次為較合適的萃取次數(shù)。

圖4 萃取次數(shù)對主要香味成分含量的影響

Figure 4 Effects of theextraction times on the contents of the main flavor components

2.2.3 萃取溫度的選擇 按照1.2中的方法及表1中的試驗(yàn)方案，結(jié)合萃取時(shí)間、萃取次數(shù)優(yōu)化的結(jié)果，在萃取時(shí)間為15 min，萃取次數(shù)為3次的條件下，考察萃取溫度分別為90，100，110 ℃時(shí)，9種主要香味成分含量的變化情況。將各萃取溫度下9種主要香味成分含量與萃取溫度為100 ℃時(shí)主要香味成分含量的比值進(jìn)行對比，由圖5可知，不同萃取溫度下主要香味成分的含量比較接近，萃取溫度為90 ℃時(shí)主要香味成分含量略低于100 ℃和110 ℃，100 ℃和110 ℃的萃取溫度下，主要香味成分的含量比較接近，試驗(yàn)中選擇100 ℃為較合適的萃取溫度。

圖5 萃取溫度對主要香味成分含量的影響

Figure 5 Effects of the different extraction temperature on the contents of the main flavor components

2.3 方法學(xué)考察

對于同一份煙末樣品，按照前述的前處理方法平行處理6份，進(jìn)樣分析。采用內(nèi)標(biāo)法計(jì)算各化合物的含量，計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表4。所檢測的39種主要香味成分的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.25%～6.49%，其中β-紫羅蘭酮因含量較低，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均超過5%，其余主要香味成分測定結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均在5%以內(nèi)，說明檢測方法的重復(fù)性較好。

2.4 卷煙樣品的檢測

采用所建立的加速溶劑萃取—?dú)赓|(zhì)聯(lián)用法對15種中國國內(nèi)烤煙型代表性卷煙(焦油釋放量為10～11 mg/支)煙絲中的39種主要香味成分進(jìn)行了半定量分析，每個(gè)樣品平行處理兩次，取其平均值，分析結(jié)果見表5。在所檢測的15種卷煙樣品中，乙酸、苯甲醇、苯乙醇、2-乙?；量⑹峒柞?、5-羥基麥芽酚、西柏三烯二醇等成分含量的差異較大。其中，9#和10#樣品的乙酸含量較高，10#和13#樣品中苯甲醇的含量較高，10#和11#樣品中苯乙醇含量較高，10#和1#樣品中2-乙?；量?、十六酸甲酯含量較高，2#和15#樣品中5-羥基麥芽酚含量較高，2#和5#樣品中西柏三烯二醇含量較高，其原因可能與卷煙加香加料、加工工藝、葉組配方設(shè)計(jì)等有一定關(guān)系。

表4 39種主要香味成分的測定值和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 4 The determination values and RSD of the 39 main flavor components (n=6)

表5 15種卷煙中39種主要香味成分檢測結(jié)果Table 5 The determination results of the 39 main flavor components in the 15 cigarettes μg/g

3 結(jié)論

以二氯甲烷為溶劑，在優(yōu)化萃取溫度、萃取時(shí)間以及萃取次數(shù)的基礎(chǔ)上，以壬酸甲酯為內(nèi)標(biāo)，通過選擇特征離子，建立了一種適合于分析卷煙煙絲中39種主要香味成分的ASE—GC—MS/SIM法，并對15種中國國產(chǎn)代表性卷煙進(jìn)行了分析，其中乙酸、苯甲醇、苯乙醇、2-乙?；量?、十六酸甲酯等成分含量的差異較大，可能與卷煙加香加料、加工工藝、葉組配方設(shè)計(jì)等有一定關(guān)系。

本方法抗干擾能力強(qiáng)，重復(fù)性好，相較于同時(shí)蒸餾萃取法，樣品用量少，分析時(shí)間短，可避免產(chǎn)生較多副產(chǎn)物；相較于固相微萃取法，操作簡便，自動(dòng)化程度高，適合大批量樣品分析。因未完全收集到所分析化合物的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，本方法的回收率、主要香味成分的準(zhǔn)確定量分析等有待于進(jìn)一步開展。

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Determination of 39 main flavor components in cigarette by ASE—GC/MS

GUO Lei1LIJuan-juan2SUOWei-guo1TIANYao-wei1LUOJuan-min1XUDa1SHAODeng-yin1LIFu-long1SUNQiang1CAIJi-bao1SUJia-kun1

(1.ResearchandDevelopmentCentre,ChinaTobaccoJiangxiIndustrialCo.,LTD.,Nanchang,Jiangxi330096,China; 2.ResearchandDevelopmentCentre,ChinaTobaccoGuangdongIndustrialCo.,LTD.,Guangzhou,Guangdong510000,China)

The flavor components in 15 domestic cigarettes were extracted with dichlorome-thane by accelerated solvent extraction (ASE), using methyl nonoate as internal standard，a method for semi-quantitative analysis of 39 main flavor components including of acetic acid, 3-Methylbutanoic acid, hexadecoic acid, 2-acetylpyrrole, furfural, furfuryl alcohol, be-nzoic alcohol, phenethyl alcohol, solanone, beta-ionone, phytone, megastigmatrienones (4 isomers), 3-hydroxy-β-damascone, 4-vinyl guaiacol, 5-hydroxy maltol, dihydroactinidiolide et al. by GC/MS/SIM was developped. The results showed that the RSDs ranged from 2.25%～6.49%, the RSD of beta-ionone's determination result was over 5% for the its low content，the other components were below 5%. There was bigger difference between the content of acetic acid, benzoic alcohol, phenethyl alcohol, 2-acetylpyrrole, methyl palmitate,5-hyd-roxy maltol, duvatrendiol in the 15 cigarettes. The method was simple operation, se-nsitive and high in automation, which may be satisfied with the main flavor components detecting requirement of batch cigarettes sample.

GC—MS/SIM; ASE; cigarette; flavor components

江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目(編號(hào)：贛煙工科計(jì)2016-01)

郭磊，男，江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司工程師，碩士。

蘇加坤(1981—)，男，江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司工程師，博士。E-mail：sujiakun@126.com

2016—11—22

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.02.013