包 亮 黃婉玉
(1.貴州中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心,貴陽 550009;2.貴州省環(huán)境科學研究設計院,貴陽 550081)
近年來,爆珠作為卷煙產(chǎn)品的特色功能,深受消費者的青眛,尤其是年輕消費群體。在過濾嘴生產(chǎn)過程中植入一顆或者多顆不同香味的爆珠膠囊,實現(xiàn)在卷煙品吸過程中不同特色香味釋放[1]。消費者在品吸過程中可手動捏爆,煙氣經(jīng)過濾嘴和爆珠料液釋放的特色香味混合后,可以實現(xiàn)卷煙增香、豐富煙氣感官層次的功用[2-5]。爆珠在補充、完善、協(xié)調(diào)卷煙吸食品質(zhì)和提升、改變卷煙產(chǎn)品風格等方面的功能越來越突出[6],但其使用的安全性問題也受到消費者的普遍關(guān)注。目前國內(nèi)對于卷煙爆珠的評測標準和體系中安全性指標及限量標準相對空白[7],難以滿足卷煙爆珠產(chǎn)品的安全管控。
卷煙爆珠主要由壁材和芯材兩部分構(gòu)成。卷煙爆珠壁材要求材料性能穩(wěn)定、無毒害、無副作用、不影響香料的作用、有一定的強度和可塑性等。壁材常用明膠或海藻酸鈉作為基質(zhì)[8],芯材多為辛、癸酸甘油酯為溶劑溶解致香成分而成。卷煙爆珠壁材顏色多為鮮艷,其著色劑大多為從煤焦油中分離出來的苯、甲苯、萘經(jīng)一系列有機反應化合而成[9],具有一定致畸致癌危害[10]。因此著色劑具有一定的安全風險,需要對其使用量進行監(jiān)測控制。國內(nèi)對于著色劑允許使用的添加劑名單及其限量一般遵照GB 9685-2016[11]和GB 2760-2014[12]中規(guī)定,目前常見的食品、包裝材料中合成著色劑的檢測方法有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、高效液相色譜法、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法等,其中高效液相色譜法的檢測簡單快速,該方法被廣泛用于著色劑的分析測定[13-15]。李響麗等[16]建立了卷煙爆珠中檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍、酸性紅、赤蘚紅、靛藍、喹啉黃 10 種合成著色劑同時檢測的高效液相色譜-二極管陣列法,劉秀明等[17]利用高效液相色譜測定 8 種檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍、酸性紅、赤蘚紅合成著色劑。但對去二甲基姜黃素、去甲基姜黃素、姜黃素同時測定鮮少報道,本文通過建立了高效液相色譜-光電二極管陣列檢測器快速檢測卷煙產(chǎn)品爆珠壁材中11種合成著色劑(檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、酸性紅、亮藍、赤蘚紅、去二甲基姜黃素、去甲基姜黃素、姜黃素)含量的方法,檢測得到不同顏色爆珠壁材中合成著色劑的使用情況,旨在為煙用爆珠的質(zhì)量安全控制提供參考。
材料:國內(nèi)外不同牌號的爆珠卷煙。
試劑:乙腈(色譜純,TEDIA,美國);甲醇(色譜純,SIGMA,美國);乙酸銨(分析純,天津科密歐化學試劑);11種合成著色劑標準品:檸檬黃(CAS:1934-21-0)、莧菜紅(CAS:915-67-3)、胭脂紅(CAS:2611-82-7)、日落黃(CAS:2783-94-0)、誘惑紅(CAS:25956-17-6)、酸性紅(CAS:3567-69-9)、亮藍(CAS:3844-45-9)、赤蘚紅(CAS:16423-68-0)、去二甲基姜黃素(CAS:24939-16-0)、去甲基姜黃素(CAS:24939-17-1)、姜黃素(CAS:458-37-7),全部采購于美國ALADDIN公司,純度≥98%。
儀器:Waters e2695(高效液相色譜,配PDA檢測器);ML204電子天平(梅特勒-托利多公司,精確至0.1 mg);MIKRO 220R高速離心機(萊比信中國,最高15000轉(zhuǎn)/分鐘);超聲波水浴鍋ELMA E300H(德國艾爾瑪);Milli-Q15超純水儀(美國Millipore公司)。
1.2.1 水溶性合成著色劑混合溶液配制
分別準確稱取25 mg的檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、酸性紅、亮藍標準品至不同的50 mL容量瓶中,精確至0.1 mg,溶解并分別定容,配制成濃度為0.5 mg/mL的單一標準品儲備水溶液。逐一準確移取5 mL各單一標準品儲備水溶液于50 mL容量瓶中,用10%乙腈溶液定容,配制成濃度為50 μg/mL的7種著色劑混合標準溶液。準確移取0.1、0.2、0.4、1.0、2.0 mL的混合標準溶液分別至10 mL的容量瓶中,10%乙腈水溶液定容分別制得質(zhì)量濃度為0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 μg/mL的著色劑系列標準工作溶液。在4 ℃條件下密封避光貯存,有效期3個月。
1.2.2 脂溶性合成著色劑混合標準甲醇溶液
分別準確稱取25 mg的赤蘚紅、去二甲氧基姜黃素、去甲氧基姜黃素、姜黃素標準品至不同的50 mL容量瓶中,精確至0.1 mg,用甲醇溶解并分別定容,配制成濃度為0.5 mg/mL的單一標準品儲備甲醇溶液。逐一準確移取5 mL各單一標準品儲備甲醇溶液于50 mL容量瓶中,用甲醇定容,配制成濃度為50 μg/mL的4種著色劑混合標準溶液。準確移取0.1、0.2、0.4、1.0、2.0 mL的混合標準溶液分別至10 mL的容量瓶中,用甲醇定容分別制得質(zhì)量濃度為0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 μg/mL的著色劑系列標準工作溶液。在4℃條件下密封避光貯存,有效期3個月。
1.2.3 樣品處理與分析
1.2.3.1 水溶性合成著色劑樣品處理
從煙支濾嘴中取出爆珠,準確稱取0.15 g爆珠,精確至0.1 mg,置于離心管中,準確加入20 mL的10%乙腈-水溶液,加蓋密封后置于離心管內(nèi),70℃下微波萃取15 min,移取提取液于2 mL離心管中,以12 000 r/min轉(zhuǎn)速離心10 min,取適量上清液經(jīng)0.45 μm水相濾膜過濾后,待高效液相色譜分析。
1.2.3.2 脂溶性合成著色劑的提取
從煙支濾嘴中取出爆珠,準確稱取0.15 g爆珠,精確至0.1 mg,置于離心管中,準確加入20 mL的10%水-甲醇溶液,加蓋密封后置于離心管內(nèi),50℃下微波萃取15 min,移取提取液于2 mL離心管中,以12 000 r/min轉(zhuǎn)速離心10 min,取適量上清液,待高效液相色譜分析。
色譜柱為Agilent 5 HC-C18(150 mm×4.6 mm,5 μm),柱溫30℃,流量為1 mL/min,進樣量10 μL,乙腈(A)/乙酸銨溶液(B,濃度0.02 mol/L)進行梯度洗脫。檢測波長:檸檬黃427 nm,亮藍625 nm,莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、酸性紅、赤蘚紅511 nm,去二甲氧基姜黃素、去甲氧基姜黃素、姜黃素430 nm。
樣品中合成著色劑的含量按式(1)進行計算:
X=(C-C0)V/m
(1)
式中:
X——試樣中合成著色劑的含量,mg/kg;
C——由標準工作曲線得出的合成著色劑濃度,μg/mL;
C0——由標準工作曲線得出的合成著色劑空白值,μg/mL;
V——萃取液體積,mL;
m——試料質(zhì)量,g;
以兩次平行測定結(jié)果的算術(shù)平均值為最終測定結(jié)果,精確至0.1 mg/kg。
2.1.1 提取條件選擇
分別將檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、酸性紅、亮藍7種水溶性合成著色劑和赤蘚紅、去二甲氧基姜黃素、去甲氧基姜黃素、姜黃素4種脂溶性合成著色劑分開提取,以乙腈-乙酸銨水溶液作為流動相,經(jīng)上機檢測證明可以達到良好的分離效果。
2.1.2 萃取溶劑以及萃取溫度選擇
本實驗分別用純水、10%乙腈-水溶液和20%乙腈-水溶液對樣品的7種水溶性合成著色劑和純甲醇、10%水-甲醇溶液和20%水-甲醇溶液對樣品的4種脂溶性合成著色劑進行萃取,通過高效液相色譜譜圖結(jié)果分析,10%乙腈-水溶液和10%水-甲醇溶液提取的色譜圖結(jié)果分離效果更好,色譜峰強度更高,沒有拖尾,故采用10%乙腈水溶液和10%水-甲醇溶液作為萃取溶劑。
本實驗分別在30℃、50℃和70℃下進行超聲水浴萃取,70℃下爆珠壁材在10%的乙腈-水溶液為萃取劑下溶解均勻,最終確定70℃進行超聲水浴萃取7種水溶性合成著色劑。50℃下爆珠壁材在10%水-甲醇溶液為萃取劑下顏色部分脫落,最終確定50℃下進行超聲水浴萃取4種脂溶性合成著色劑。
2.1.3 萃取溶劑量選擇
稱取相同顏色的爆珠壁材各三份,精確至0.1 mg,分別加入20 mL、40 mL、60 mL的10%乙腈-水溶液和10%水-甲醇溶液在相同的提取條件下,經(jīng)高效液相色譜上機檢測結(jié)果表明,20 mL下即可將11種合成著色劑提取完全,其相對標準偏差RSD小于5%。
2.1.4 超聲萃取時間選擇
實驗結(jié)果表明,爆珠壁材在超聲萃取過程中起主導關(guān)鍵因素的是萃取溫度,在70 ℃下爆珠壁材在10%乙腈-水溶液超聲萃取10 min顏色完全脫落,萃取15 min爆珠基本溶解。在50 ℃下爆珠壁材在10%水-甲醇溶液超聲萃取10 min爆珠完全脫落,萃取15 min爆珠部分溶解,20 min后無變化。綜合考慮,確定超聲萃取時間為15 min。
2.2.1 方法線性方程與檢出限
分別配制0.5~10.0 μg/mL系列濃度的7種水溶性合成著色劑標準溶液和4種脂溶性合成著色劑標準溶液,以各組分的質(zhì)量濃度為橫坐標,對應的峰面積為縱坐標,繪制標準曲線(表1)。11種合成著色劑均具有良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)均大于0.99。以最低濃度的標準溶液連續(xù)測定6次,3倍相對標準偏差為儀器檢出限,10倍相對標準偏差為儀器定量限。
表1 方法的線性方程和檢出限
2.2.2 方法的回收率和精密度
根據(jù)樣品檢測情況,采用無色煙用爆珠作為空白實驗樣品,以三個添加水平進行回收率和精密度實驗,結(jié)果如表2所示,在三個添加水平上,11種合成著色劑平均回收率在94.1%~101.4%,相對標準偏差(RSD)在1.1%~5.5%,說明本方法對11種合成著色劑有較高的回收率,平均相對標準偏差在合理范圍內(nèi),能夠滿足日常檢測要求。
通過對市場不同顏色爆珠卷煙樣品進行11種合成著色劑檢測,結(jié)果如表3所示。從表3可以看出不同顏色的爆珠壁材均使用了不同種類的合成著色劑,有單一合成著色劑使用,也有復配合成著色劑使用。其中亮藍含量最高為220.5 mg/kg,檸檬黃含量最高為1099.8 mg/kg,胭脂紅含量最高為185.2 mg/kg,酸性紅含量最高為18.3 mg/kg,誘惑紅最高含量為56.6 mg/kg,莧菜紅最高含量為66.8 mg/kg,赤蘚紅最高含量為16.9 mg/kg。
通過建立高效液相色譜-光電二極管陣列檢測器快速檢測卷煙產(chǎn)品爆珠壁材中11種合成著色劑的測定方法,并對檢測樣品的提取條件以及色譜條件進行優(yōu)化。結(jié)果表明該方法具有操作簡單、靈敏度高、快速準確等優(yōu)點,適用于卷煙產(chǎn)品爆珠壁材中多種合成著色劑的定性和定量分析。本方法的建立可為卷煙產(chǎn)品爆珠壁材中合成著色劑的監(jiān)控、為卷煙產(chǎn)品的開發(fā)及質(zhì)量安全控制提供參考。