離子色譜法測煙草中的水溶性糖

摘要：研究了用離子色譜分離安培檢測器測定煙草及煙草制品中的水溶性糖（主要指葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖）的檢測方法。通過煙草粉末用去離子水超聲萃取后在強堿性介質(zhì)中，用高效陰離子交換柱分離糖類，然后對糖分子結(jié)構中的羥基在金電極表面發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生的電流用金電極安培檢測器進行檢測。該方法快速，靈敏度高。

關鍵詞：煙草；水溶性糖；離子色譜法

中圖分類號 S572 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）17-117-03

煙草中的水溶性糖（主要是指煙草及煙草制品中相對含量較大的葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖）具有重要作用，一方面卷煙燃吸時它們能產(chǎn)生酸性物質(zhì)，抑制煙氣中的堿性物質(zhì)，使煙氣的酸堿平衡適度，降低刺激性，產(chǎn)生令人滿意的吃味；另一方面糖類是形成香氣物質(zhì)的重要前體[1-2]，當溫度在300℃左右時可熱解形成各種香氣物質(zhì)，其中重要的有簡單酮類、呋喃衍生物和醛類等羰基化合物，也可通過與氨基酸經(jīng)過美拉德反應形成多種香氣物質(zhì)，諸如吡啶、吡咯、吡嗪及其烷基衍生物等，產(chǎn)生令人愉快的香氣，掩蓋其它物質(zhì)產(chǎn)生的雜氣。另外，水溶性糖含量高的煙葉比較柔軟，富有彈性，耐壓，不易破碎，色澤鮮亮。一定范圍內(nèi)煙葉中含糖量越高，煙葉品質(zhì)越好。但煙葉中糖含量并不是越高越好，必須和其它的各種化學成分保持適當?shù)谋壤?，如含糖量過高，會使煙氣吃味平淡，濃度和香氣不足，勁頭和強度減弱，對卷煙的燃燒性也產(chǎn)生不良影響，使陰燃性變差，燃燒不完全，產(chǎn)生的焦油增加[3]。

因此建立煙草中糖類物質(zhì)含量的測定方法對改善工藝，提高我國卷煙品質(zhì)具有重要理論和實踐意義。

目前，國內(nèi)分析糖類的方法主要有銅-還原滴定法[4-5]、3，5-二硝基水楊酸（DNS）法[6-7]、近紅外光譜法[8-9]、流動分析法[10-11]、高效液相色譜[12-13]、氣相色譜法[14]、離子色譜法法[15-16]等。前4種方法均只能檢測到水溶性總糖含量，無法具體到某一種糖；而高效液相色譜一般采用示差折光檢測，選擇性稍差，靈敏度較低；氣相色譜法需要借助衍生化反應來進行檢測，衍生化反應操作起來比較復雜繁瑣；離子色譜法近幾年在煙草行業(yè)迅速發(fā)展，具有不用衍生、操作方便、靈敏度高和不使用有毒化學試劑等優(yōu)點。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑 ICS-3000多功能離子色譜儀（Dionex公司），配有梯度泵模塊、安培檢測器、AS自動進樣器，Chromeleon6.8色譜工作站。安培檢測器用金工作電極，pH/Ag/AgCl參比電極，鈦對電極。KQ3200型超聲波清洗器（昆山超聲儀器有限公司）。

葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖（AR，上海國藥集團）；無水乙酸鈉（AR，廣東汕頭市西隴化工廠）；50%NaOH w/w（Fisher Scientific公司，美國）。

實驗用水均為電阻率不低于18.2MΩ/cm的去離子水，由Milli-Q超純水儀制備。

1.2 色譜條件 色譜柱：Dionex AminoPac PA10陰離子分離柱（2mm i.d.×50mm）和保護柱AminoPac GA10（2mm i.d.×250mm）；柱溫：30℃；淋洗液：A—純水，B—NaOH溶液（250mmol/L），C—醋酸鈉（NaAc）水溶液（1mol/L）；流速：0.25mL/min；進樣體積：10μL。

采用3種淋洗液以梯度淋洗方式進行，詳細梯度淋洗程序見表1。分析物的檢測采用四電位波型以積分脈沖安培檢測方式進行。

1.3 實驗方法 將煙草樣品于40℃下烘干，粉碎，過40目篩，置于樣品瓶中備用；稱取0.5g煙末，置于250mL三角瓶中，加入50mL去離子水，超聲萃取30min，移取5mL萃取液于100mL容量瓶中，用去離子水定容，搖勻，用0.45μm水系濾膜過濾后直接進樣。同時測定煙草樣品中的含水率。

2 結(jié)果與討論

2.1 工作曲線和線性范圍 用去離子水配制葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖的混合標準溶液，按上述條件進行離子色譜分析。由保留時間定性，根據(jù)峰面積采用外標法定量，計算出回歸方程。其回歸方程、相關系數(shù)等見表2。其煙草樣品提取液的離子色譜圖見圖1。

以上回歸方程自由度k為4，查相關系數(shù)顯著性檢驗表格：rak=0.974 1，r>rak。表明回歸方程在顯著水平0.01下，變量間的線性關系是顯著的。

2.2 色譜條件的選擇

2.2.1 檢測器及淋洗液的選擇 糖類分子具有電化學活潑性及在強堿溶液中呈離子化狀態(tài)，可以用脈沖安培檢測器檢測。考慮到半乳糖醛酸上的羧基對酸性單糖在陰離子分析柱上的洗脫，因此采取了淋洗強度大的氫氧化鈉/醋酸鈉淋洗液體系[17-18]。

2.2.2 電位波形的選擇 四電位脈沖安培檢測具有靈敏度高、重現(xiàn)性好的優(yōu)點，基本上消除了電化學腐蝕和金電極表面的凹陷現(xiàn)象[19]。

2.2.3 色譜柱的選擇 Dionex AminoPac PA10柱無需柱前衍生就可以分離單糖、寡糖、多聚糖，能很好的分離糖類，符合本實驗的要求。

2.2.4 淋洗液濃度的選擇 對淋洗液氫氧化鈉的濃度進行了優(yōu)化選擇，最后采用250mmol/L的氫氧化鈉溶液為淋洗液，并加入了1mol/L的醋酸鈉溶液，梯度淋洗，加大了淋洗強度。

2.2.5 淋洗液流速的選擇 流速的增大可以加快洗脫速度，但過大易造成分離不完全，流速小分離度好，但洗脫變慢，分析時間延長、峰形變寬。且流速變大時系統(tǒng)壓力也會增大，流速過大會超出系統(tǒng)壓力所能承受的范圍，經(jīng)過優(yōu)化，最終選擇0.25mL/min作為淋洗流速。

2.2.6 溫度的選擇 分別在24℃、26℃、28℃、30℃、32℃的情況下對同一樣品進行分析，發(fā)現(xiàn)區(qū)別不大，因此選用了戴安推薦的30℃[20]作為工作溫度。在此溫度下，儀器系統(tǒng)穩(wěn)定。

2.3 重復性 采用上述的樣品處理方法，對某產(chǎn)地的烤煙樣品進行了葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖含量的測定，每個樣品平行測定5次，結(jié)果見表3。結(jié)果表明，葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖的含量分別為9.78%，8.52%、2.71%和1.41%；除麥芽糖RSD略大于5%外，其他結(jié)果的RSD均在5%以下。

2.4 加標回收率 本文采用標準加入法測量回收率，即稱取3份相同品種的樣品，分別加入低于、約等于、高于樣品含量的糖類，測定加和未加標樣品的果膠含量，并根據(jù)二者測定值的差異計算回收率，結(jié)果該方法的回收率在95.0%～101.7%。

3 小結(jié)

本文建立了一次進樣同時檢測4種煙草中水溶性糖的方法，解決了麥芽糖出峰小，峰形差的問題，并且該方法安全可靠，可以用于大批量測樣。

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