不同涂布率再造煙葉熱裂解產(chǎn)物比較分析

盧嵐 嚴新龍 李新生 臧福坤 張鈺

摘要 [目的]研究分析不同涂布率下再造煙葉的裂解產(chǎn)物。[方法] 采用在線熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜（Py-GC/MS）聯(lián)用技術(shù)，在模擬卷煙燃燒的狀態(tài)下，對涂布率為29.05%、33.64%、37.19%、41.69%、45.26%、48.54%的再造煙葉進行了熱裂解研究，并對裂解產(chǎn)物的定性和半定量結(jié)果進行了比較分析。[結(jié)果]試驗表明，不同涂布率再造煙葉熱裂解產(chǎn)物種類是一致的，主要裂解產(chǎn)物均為煙堿、羥基丙酮、乙酸、羥基乙醛、糠醛等;不同涂布率下同一裂解產(chǎn)物的相對百分含量具有一定差異，其中差異較為明顯的有煙堿、羥基丙酮、乙酸、羥基乙醛等。[結(jié)論]該研究可為再造煙葉生產(chǎn)過程中選取合適的涂布率提供理論參考。

關(guān)鍵詞 再造煙葉;涂布率;熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜;裂解產(chǎn)物

中圖分類號 S572 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）33-11875-04

Comparative Analysis of Pyrolysates of Reconstituted Tobacco under Different Coatings Coverage Rate

LU Lan， YAN Xin-long， LI Xin-sheng et al （Taicang Haiyan Tobacco Sheet Co. Ltd.， Shanghai Tobacco Group， Taicang， Jiangsu 215433）

Abstract [Objective] To analyze pyrolysates of reconstituted tobacco under different coatings coverage rate. [Method] Reconstituted tobacco under different coatings coverage rate of 29.05%， 33.64%， 37.19%， 41.69%， 45.26%， 48.54% was studied by on-line pyrolysis-gas chromatography mass spectrometry （Py-GC/MS） under the conditions of simulating cigarette burning， and the qualitative and semi-quantitative results of pyrolysates were comparative analyzed. [Result] The results indicated that： types of pyrolysates were the same under different coatings coverage rate of reconstituted tobacco and the main products included nicotine， hydroxy acetone， acetic acid， hydroxy aldehyde， furfural and so on; Relative percentage of one pyrolysate was different in a certain extent under different coatings coverage rate， and the differences were especially obvious in the certain of nicotine， hydroxy acetone， acetic acid， hydroxy aldehyde and so on. [Conclusion] The study provided a theoretical reference for selecting suitable coatings coverage rate in the process of reconstituted tobacco.

Key words Reconstituted tobacco; Coatings coverage rate; Pyrolysis-gas chromatography /mass spectrometry; Pyrolysates

作者簡介 盧嵐（1985- ），女，浙江長興人，助理工程師，碩士，從事煙草薄片化學研究。

收稿日期 2014-09-30

熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜（Py-GC/MS）聯(lián)用技術(shù)具有進樣量少、可直接進樣、分析速度快、重現(xiàn)性好、信息量大及樣品物理狀態(tài)不限等優(yōu)點[1]，因而在諸多領(lǐng)域，尤其是煙草化學、天然產(chǎn)物分析、聚合物研究等領(lǐng)域得到廣泛應用。

再造煙葉是一種以煙梗、煙末等煙草物質(zhì)為主體原料，經(jīng)過重新組合加工而成的產(chǎn)品，也叫煙草薄片或重組煙草[2]。再造煙葉涂布率是以再造煙葉絕干定量減去基片絕干定量后重量與再造煙葉絕干定量之比的表示形式，主要表現(xiàn)為涂布到基片上水溶性成分量占再造煙葉質(zhì)量的多少。涂布率即是造紙法再造煙葉生產(chǎn)制造一個關(guān)鍵的過程質(zhì)量參數(shù)，也是一個非常重要的生產(chǎn)線經(jīng)濟運行指標。涂布率代表了煙草萃取物的還原量，它與再造煙葉的吸味相關(guān)，也影響再造煙葉的化學指標控制與卷煙的煙氣變化。筆者通過對不同涂布率下再造煙葉的裂解產(chǎn)物進行研究，旨在為選取合適的再造煙葉涂布率指標提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料。煙梗、煙末和碎煙片由上海煙草集團太倉海煙煙草薄片有限公司提供。

1.1.2 主要儀器。CDS5250T熱裂解儀，美國CDS公司;GC7890A/5975C氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀、HP-5MS毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），美國安捷倫科技有限公司; XP205分析天平（感量0.01 mg），瑞士METTLER TOLEDO;KSW-4D-11電阻爐溫度控制器，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;VENTICELL鼓風干燥箱，德國MMM公司;PTI Rapid-kothen紙頁成型器，奧地利;高濃實驗盤磨機（轉(zhuǎn)速2 700 r/min，盤磨直徑300 mm），吉林市晨鳴機械制造有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備。取一定量煙梗按1∶3.4（質(zhì)量比）加入蒸餾水，70 ℃浸泡30 min，過濾后用高濃實驗盤磨機疏解;將疏解后的煙梗與煙末和碎煙片均勻混合，按1∶4.5（質(zhì)量比）加入蒸餾水，70 ℃萃取20 min;分離得到的萃取液于70 ℃下真空濃縮，同時漿料經(jīng)打漿、抄造過程得到基片，最后將調(diào)制液與濃縮液混合后涂布到基片制得再造煙葉。再造煙葉經(jīng)磨粉后，置于棕色色譜瓶中，待檢測。

1.2.2 熱裂解方法。

稱取1 mg待測樣品于裂解管上端，待測樣品兩端塞填適量石英玻璃棉以防樣品被氣流帶出，將裂解管置于熱裂解儀自帶的自動進樣盤中，在含氧10%的氮氣氛圍下進行熱裂解。采用的熱裂解條件為：裂解器附件初始溫度為300 ℃，保持5 s，以30 ℃/s升溫至900 ℃，保持5 s，爐溫箱溫度為280 ℃，傳輸線溫度為280 ℃，吸附肼條件：吸附溫度為50 ℃，在2 min內(nèi)由50 ℃升溫至280 ℃，進行脫附，裂解產(chǎn)物被載氣帶入GC-MS進行分析，采用WILEY和NIST11標準譜庫檢索定性。

1.2.3 GC-MS工作條件。進樣口溫度：250 ℃;載氣流量：1.0 ml/min;分流比：100∶1，升溫程序：40 ℃（保持3 min），以10 ℃/min 升溫至240 ℃（保持0 min），再以20 ℃/min升溫至280 ℃（保持15 min）;傳輸線溫度：280 ℃，電子轟擊離子源（EI）溫度：230 ℃，電離能量：70 eV，四級桿溫度：150 ℃，溶劑延遲2 min，質(zhì)譜掃描范圍：29～450 u。

2 結(jié)果與分析

該試驗選用了Baker R R等的熱裂解條件[3]，即在含氧10%的氮氣氛圍以及900 ℃溫度下，來模擬卷煙的燃燒狀態(tài)，并在此條件下對涂布率為29.05%、33.64%、37.19%、41.69%、45.26%、48.54%的再造煙葉進行了熱裂解試驗，采用NIST 2011和WILEY 07標準譜庫，對6個涂布率下的裂解產(chǎn)物進行了定性分析，并用峰面積歸一化法計算各裂解產(chǎn)物的相對百分含量，主要裂解產(chǎn)物如表1所示，

表1 不同涂布率再造煙葉熱裂解產(chǎn)物

接下表

續(xù)表1

由表1中數(shù)據(jù)可以看出，涂布率為29.05%、33.64%、37.19%、41.69%、45.26%、48.54%的再造煙葉熱裂解產(chǎn)物種類幾乎一致，主要裂解產(chǎn)物均為煙堿、羥基丙酮、乙酸、羥基乙醛、糠醛、2-羥基-3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、苯酚、1，2-苯二酚、1，2-丙二醇、丁二醛等，但不同涂布率下同一裂解產(chǎn)物的相對百分含量具有一定差異，其中差異較為明顯的有煙堿、羥基丙酮、乙酸、羥基乙醛、1，2-丙二醇、丁二醛、2-羥基-3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮等，如當涂布率分別為29.05%、33.64%、37.19%、41.69%、45.26%、48.54%時，對應的煙堿相對百分含量分別為12.11%、13.16%、14.63%、18.00%、19.10%、21.13%，對應的羥基丙酮的相對百分含量分別為9.34%、7.88%、7.74%、6.90%、6.56%、6.11%，對應的乙酸的相對百分含量分別為7.92%、7.04%、6.31%、6.19%、6.08%、5.67%。

隨著涂布率的升高，相對百分含量呈整體上升趨勢的有煙堿、1，2-丙二醇、苯酚等，呈整體下降趨勢的有羥基丙酮、乙酸、羥基乙醛、丁二醛、2-羥基-3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、1，2-苯二酚等。其中，煙堿的含量隨著涂布率的遞增而遞增，據(jù)文獻報道[3]，煙堿在熱裂解過程中有97.7%直接轉(zhuǎn)移至煙氣而不參與熱裂解反應的，進一步說明，隨著涂布率的升高，薄片中煙堿的含量是遞增的，這與文獻報道的結(jié)果一致[4]。

隨著涂布率的逐漸升高，裂解產(chǎn)物中糠醛對應的峰面積百分含量為2.67%、2.40%、2.13%、2.09%、2.03%、2.15%，除當涂布率為48.54%時，整體呈現(xiàn)下降的趨勢，糠醛具有甜香、烤香堅果、焦糖香氣，賦予煙氣淡淡焦甜的香氣[5];2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮的峰面積相對百分含量隨著涂布率的逐步升高而升高，依次為0.99%、1.22%、1.34%、1.86%、2.05%、2.17%，2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮是焦糖類香味化合物，具有焦甜和熔融黃油的香味[6-7];5-甲基糠醛對應的峰面積相對百分含量為1.36%、1.36%、1.43%、1.55%、1.51%、1.61%，除涂布率為45.26%下的百分含量外，整體呈逐漸升高趨勢，但變化不是很明顯，5-甲基糠醛具有焦糖香、甜香、花香、烤煙香，賦予卷煙甜香，使煙氣飄逸[5];糠醇對應的峰面積百分含量為1.65%、1.48%、1.51%、1.42%、1.41%、1.42%，當涂布率為29.05%時的相對百分含量最高，其余涂布率下糠醇的百分含量變化不明顯，糠醇具有霉香、甜香、面包香、焦甜香、咖啡香[8];另外，5-羥甲基糠醛、2-羥基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2（5H）-呋喃酮等均為煙草自身含有的致香成分[5]，隨著涂布率的升高，對應2（5H）-呋喃酮的百分比為0.66%、0.66%、0.64%、0.65%、0.57%、0.56%，對應5-羥甲基糠醛的百分比為0.71%、0.79%、0.88%、0.83%、0.83%、0.78%，對應2-羥基-2-環(huán)戊烯-1-酮的百分比為1.64%、1.63%、1.59%、1.53%、1.41%、1.41%，可以看出2（5H）-呋喃酮、5-羥甲基糠醛的百分比隨著涂布率的變化基本沒變化，而2-羥基-2-環(huán)戊烯-1-酮則呈整體略下降的趨勢。

另外，裂解產(chǎn)物中還檢測到了種類較多的有害物質(zhì)，如：苯酚，隨著涂布率的升高，對應的百分比為1.41%、1.43%、1.43%、1.58%、1.57%、1.62%;4-乙基苯酚，對應的百分比為0.61%、0.60%、0.57%、0.70%、0.75%、0.79%;1，2-苯二酚，對應的百分比為1.60%、1.48%、1.47%、1.42%、1.42%、1.39%;對苯二酚，對應的百分比為0.49%、0.63%、0.68%、0.76%、0.80%、0.82%等，但各物質(zhì)百分比整體變化均不是很明顯。

3 結(jié)論

該試驗采用熱裂解模擬卷煙燃燒的方法，對涂布率分別為29.05%、33.64%、37.19%、41.69%、45.26%、48.54%的再造煙葉進行分析，結(jié)果顯示，不同涂布率下再造煙葉熱裂解產(chǎn)物種類是一致的，主要裂解產(chǎn)物均為煙堿、羥基丙酮、乙酸等;不同涂布率下同一裂解產(chǎn)物的相對百分含量除煙堿、羥基丙酮、乙酸、羥基乙醛等的差異較為大外，其余大部分裂解產(chǎn)物相對百分含量差別不大;裂解產(chǎn)物中生成了較多的致香物質(zhì)，除2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮的相對百分含量隨著涂布率的變化相對較為明顯外，其余變化均不明顯。該研究可為再造煙葉選取合適的涂布率提供一定理論依據(jù)。

參考文獻

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