高效液相色譜法同時測定爆珠壁材中8種水溶性著色劑

劉秀明 張健 劉亞 馬明 段焰青 何靚

摘要：建立高效液相色譜-二極管陣列檢測器（HPLC-PDA）同時快速測定卷煙爆珠壁材中8種水溶性著色劑（檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍、酸性紅、赤蘚紅）的方法。以熱水為溶劑將煙用爆珠壁材置于恒溫水浴中超聲提取，提取液離心后用0.45μm的水相濾膜過濾制得待測溶液。采用優(yōu)化后的色譜條件對待測溶液進行分析，色譜柱為zorbax SB-C18色譜柱（150mmx4.6mm，5μm），甲醇/乙酸銨水溶液為流動相進行梯度洗脫，12min內(nèi)即可完成檢測，根據(jù)標準曲線即可計算爆珠壁材中著色劑的含量。通過考察，該方法的回收率（n=5）為82.8%～101.4%，相對標準偏差（RSD）為0.3%～9.7%，定量限為3.0～41.0mg/kg，方法簡單，能同時、快速檢測出煙用爆珠壁材中8種水溶性著色劑，該方法的建立可為卷煙開發(fā)及安全評價提供參考。

關鍵詞：高效液相色譜；煙用爆珠；壁材；水溶性著色劑

0引言

爆珠添加是一種卷煙賦香的創(chuàng)新技術，在過濾嘴的生產(chǎn)過程中植入一粒或者多粒易捏破的香味膠囊，實現(xiàn)在卷煙吸食過程中人為可控的特色香味釋放，以達到增加煙氣濕度、提高濾棒截留香氣效果的作用。同時，膠囊內(nèi)香氣成分揮發(fā)，可以實現(xiàn)卷煙增香、豐富口感層次的功用。為彌補卷煙減害降焦過程中煙氣香味的損失，爆珠添加技術作為一種有效賦香手段獲得越來越多卷煙品牌的青睞，其安全性也受到社會的關注和質(zhì)疑。目前，國家及煙草行業(yè)針對卷煙爆珠的安全性指標專屬檢測設備及方法屬相對空白，安全性體系支撐不足，難以滿足對卷煙爆珠產(chǎn)品的安全性管控，亟待完善。

目前卷煙濾嘴爆珠壁材普遍著色，所使用的水溶性著色劑多為GB 2760——2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》所許可使用的著色劑，包括檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍、酸性紅、赤蘚紅等。依據(jù)GB 2760——2014食品添加劑最大使用量的最高限量要求，部分爆珠產(chǎn)品壁材中水溶性著色劑存在超量使用的風險，迫切需要對其含量進行控制?，F(xiàn)已有的對不同物質(zhì)中水溶性著色劑的測定方法有薄層色譜法、極譜法、分光光度法、毛細管電泳法、HPLC法、液相色譜一質(zhì)譜法等，其中HPLC對合成水溶性著色劑的檢測簡單快速，最小檢出量可達納克水平，該方法已成為水溶性著色劑分析測定的主要方法。本文通過優(yōu)化樣品前處理及色譜條件建立了HPLC-PDA法同時快速測定卷煙爆珠壁材中8種水溶性著色劑（檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍、酸性紅、赤蘚紅）含量的方法，以熱水為溶劑將煙用爆珠壁材置于恒溫水浴中超聲提取，提取液離心過濾后進行分析，12 min內(nèi)即可完成檢測，該檢測方法的建立可為煙用爆珠安全性管控提供參考。

1材料與方法

1.1材料和儀器

Waters Acquity高效液相系統(tǒng)（美國Waters公司），配有二極管陣列檢測器；Zorbax SB-C18色譜柱（150 mmx4.6 mm，5 μm）；Milli-Q50超純水儀（美國Millipore公司，R>18 MΩ）；AB204-S電子分析天平（精確至0.000 1 g，瑞士Mettler-Toledo公司）；超聲波水浴鍋（英國GRANT公司）；小型高速離心機（德國Eppendoff）；0.45μm水相針式過濾器。

甲醇（色譜純，F(xiàn)isher，美國）；乙酸銨（分析純，廣東汕頭市西隴化工廠）：8種水溶性著色劑標準品：檸檬黃（≥90.0%，0.25 g）、莧菜紅（≥93.3%，0.25 g）、胭脂紅（≥98.2%，0.1 g）、日落黃（≥87.0%，0.1 g）、誘惑紅（≥83%，0.1 g）、亮藍（≥93.4%，0.25 g）、酸性紅（≥91.7%，0.1 g）、赤蘚紅（≥91.0%，0.25 g），全部購自德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。

1.2溶液配制

1.2.1標準工作溶液配制

準確稱取檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍、酸I生紅、赤蘚紅8種水溶性著色劑各25 mg（精確至0.1 mg）于25 mL的容量瓶中，用超純水定容，得到質(zhì)量濃度為1 mg/mL的單一標準儲備液：取各單一標準儲備液0.5 mL于10 mL容量瓶中混合后，用水稀釋制得水溶性著色劑質(zhì)量濃度為50μg/mL的混合標準溶液，準確移取0.1，0.2，1，2，5mL的混合標準溶液分別至10mL的容量瓶中，超純水定容分別制得質(zhì)量濃度為0.50，1.0，5，10，25 μg/mL的水溶性著色劑的系列標準工作溶液。以上單一標準儲備液、混合標準溶液及系列標準工作溶液均密封保存在2～8℃冰箱中。

1.2.2流動相溶液配制

稱取1.54 g乙酸銨于燒杯中，加超純水溶解并定容至1000mL容量瓶中，密封保存，用0.45μm濾膜超聲脫氣后使用。

1.3樣品前處理

從煙支濾嘴中取出爆珠，將爆珠擠破用吸油紙吸干香精，稱取0.15 g爆珠壁材于50mL三角瓶中，加入20 mL 70～80℃的熱水，在超聲波水浴鍋中恒溫超聲提取20min，取2mL提取液，5 000r/min離心5 min，用0.45μm的水相濾膜過濾制得待測液。

1.4HPLC分析條件

采用HPLC-PDA對待測液進行分析，外標法定量。色譜柱為Zorbax SB-C18色譜柱（150mmx4.6mm，5 μm），柱溫30℃，進樣量10μL，流量為1.0mL/min，甲醇（A）/乙酸銨水溶液（B，摩爾濃度為0.02 mol/L）為流動相進行梯度洗脫，梯度洗脫程序見表1。

PDA檢測的波長采用3D全掃描，選取各物質(zhì)的最大吸收波長作為定性定量波長，分別為檸檬黃/429 nm、莧菜紅/521 nm、胭脂紅/512 nm、日落黃/487 nm、誘惑紅/507 nnl、亮藍/630 nm、酸性紅/561 nm、赤蘚紅/531 nm，標準工作溶液的色譜圖如圖1所示。

1.5水溶性著色劑含量計算

以檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍、酸性紅、赤蘚紅的質(zhì)量濃度（范圍0.50～25.μg/mL）為橫坐標，HPLC分析的水溶性著色劑峰面積為縱坐標繪制標準曲線，將樣品峰面積代入標準曲線計算得到水溶性著色劑質(zhì)量分數(shù)：

2結果與討論

2.1液相色譜條件優(yōu)化

檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍、酸性紅、赤蘚紅8種水溶性著色劑都是水溶性的鈉鹽化合物，以甲醇一乙酸銨水溶液（0.02 mol/L）作流動相，可避免色素的構型變化，獲得良好的分離效果。

2.2樣品處理條件優(yōu)化

2.2.1爆珠預處理

為避免爆珠包含的香精對檢測造成影響，預先將爆珠擠破，用吸油紙將香精吸干后備用。

2.2.2溶劑及溶劑溫度選擇

目前常用的爆珠壁材為明膠及海藻酸鈉兩種基質(zhì)，明膠是一種天然生物高分子材料，可溶于熱水，不溶于冷水，海藻酸鈉是一種高粘性的高分子化合物，親水性強，在冷水和溫水中都能溶解，形成非常粘稠的均勻溶液。根據(jù)兩種基質(zhì)的性質(zhì)，實驗選擇熱水作為萃取溶劑。

稱取兩種基質(zhì)的爆珠壁材各3份，對比50，70，90℃3種溫度的熱水提取效果，根據(jù)壁材溶解狀態(tài)進行選擇，結果顯示50℃很難溶解，70℃及90℃時，壁材溶解狀態(tài)比較好，結合實際實驗選擇70～80℃的熱水作為溶劑，提取過程在超聲波水浴鍋中恒溫進行。

2.2.3超聲提取時間選擇

稱取兩種基質(zhì)的爆珠壁材各一份，對比10，20，30 min不同時間溶液情況，根據(jù)壁材溶解狀態(tài)進行選擇，明膠基質(zhì)爆珠壁材在恒溫水浴中超聲提取10 min即可完全溶解，提取液為清亮溶液：海藻酸鈉基質(zhì)爆珠壁材在20，30min時，基質(zhì)均勻分散在溶液中，提取液為粘稠的均勻溶液。測定結果見圖2，兩種基質(zhì)的爆珠壁材均選擇恒溫水浴超聲提取20 min。

2.2.4溶劑量選擇

稱取兩種基質(zhì)的爆珠壁材各3份，每份0.15 g（精確至0.000 1 g），分別加入20，50，100mL的熱水，70～80℃恒溫水浴超聲提取20min.檢測結果發(fā)現(xiàn)3份樣品結果的RSD小于3%，即20mL即可將水溶性著色劑全部提取出來。

2.3方法的線性關系和檢出限

配制檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍、酸性紅、赤蘚紅的混合標準溶液（范圍0.50～25.μg/mL），以各合成著色劑的質(zhì)量濃度（μg/mL）為橫坐標，對應的峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，然后進行回歸分析得到上述8種合成著色劑對應的線性回歸方程、相關系數(shù)，將最低濃度的標準溶液連續(xù)測定6次，3倍標準偏差（S/N=3）作為檢出限，10倍標準偏差（S/N=10）作為定量限，8種合成著色劑的定量限（LOQ）在3-41 mg/kg之間，具體如表2所示。

2.4精密度與回收率

采用典型檢出樣品，以3水平加標方法進行回收率和精密度實驗，結果如表3所示，回收率在82.8%-101.4%之間，相對標準偏差（RSD）在0.3%～9.7%之間。

2.5實際樣品分析

采用本方法對8個爆珠煙樣品進行分析，其中樣品S1、S2、S3、S4為明膠基質(zhì)，樣品S5、S6、S7、S8為海藻酸鈉基質(zhì)，檢測結果如表4所示。典型的明膠基質(zhì)及海藻酸鈉基質(zhì)爆珠壁材樣品的HPLC色譜圖如圖3所示。從表中可以看出所檢測的8個樣品爆珠壁材中均含有合成水溶性著色劑，有單個也有復配的水溶性著色劑，最低含量的誘惑紅0.51 mg/g，最高亮藍達4.40mg/g。

3結束語

本文建立了煙用爆珠壁材中8種水溶性著色劑同時測定的HPLC方法。通過對實驗條件進行選擇和優(yōu)化，在12min內(nèi)8種目標物即可完全達到基線分離。方法的線性相關系數(shù)、回收率、相對標準偏差等各項參數(shù)表明，方法的靈敏度和精確度均滿足實際樣品檢測的需要，可采用該方法對不同基質(zhì)、不同品牌的煙用爆珠壁材進行檢測并進行定量，該方法的建立可為卷煙開發(fā)及安全評價提供參考。