煙草化學(xué)分析技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

莫敏 梁海玲 楊芳 滿(mǎn)杰 韓偉(貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550009)

0 引言

將煙草以及制品作為研究對(duì)象的煙草科學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科的理論以及方式，能夠?qū)⑵浞殖蓛蓚€(gè)方面，分別是煙草農(nóng)學(xué)與工程學(xué)。和煙草工程有關(guān)的科學(xué)范圍有煙草化學(xué)以及煙用香料和煙草信息、煙草機(jī)械等。香煙在點(diǎn)燃之后，煙草當(dāng)中含有的一些化學(xué)成分以及添加劑等要對(duì)齊進(jìn)行裂解以及蒸餾、聚合、合成、冷凝等一系列的過(guò)程。卷煙在燃燒過(guò)程中最重要的一個(gè)流程就是裂解，裂解期間，會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣。因?yàn)闊煵菥哂蟹爆嵭缘奶卣?，因?yàn)?，卷煙在被點(diǎn)燃之后，然后期間，其溫度分布也比較繁瑣化。現(xiàn)階段，深入研究了煙草熱解建模以及燃燒機(jī)理，并且將其作為了重點(diǎn)研究的范圍，這樣才能夠更加了解煙草成本和煙氣形成的原因以及規(guī)律等。本篇文章檢測(cè)分析了煙葉以及煙氣兩者的化學(xué)成分與特征等方面，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)分析，對(duì)煙草微觀世界的認(rèn)知程度也更為深入，分析煙草化學(xué)，然后通過(guò)有關(guān)檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)結(jié)合，給煙草制造企業(yè)中的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及工藝優(yōu)化和生產(chǎn)控制、卷煙安全穩(wěn)定性控制供給了可靠的參考依據(jù)。

1 煙草的化學(xué)成分分析及測(cè)量方式技術(shù)的概況

1.1 煙草的化學(xué)成分分析概述

煙草質(zhì)量概括煙草外觀的質(zhì)量以及煙草內(nèi)在的質(zhì)量和煙草化學(xué)成分、煙草安全性等多個(gè)方面，基于此，在評(píng)定煙草質(zhì)量的過(guò)程中，必須要深入分析上述所提到的幾個(gè)方面[1]。人們?cè)诔闊熎陂g，會(huì)有多種不同的煙草化學(xué)成分進(jìn)入到抽煙者的體內(nèi)，這些煙草化學(xué)成分會(huì)給抽煙者的身體健康帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。因此煙草化學(xué)成分和抽煙者對(duì)香煙制品的質(zhì)量認(rèn)知具備緊密型的關(guān)聯(lián)，所以，有必要仔細(xì)認(rèn)真的對(duì)其進(jìn)行分析，我國(guó)時(shí)代呈逐漸進(jìn)步的發(fā)展趨勢(shì)，不同類(lèi)型以及不同作用的分析設(shè)備也漸漸的步入市場(chǎng)中，這些分析設(shè)備的出現(xiàn)更加利于詳細(xì)分析煙草的化學(xué)成分。現(xiàn)階段，主要采用了裂解氣相色譜法以及近紅外光譜等技術(shù)來(lái)分析煙草的化學(xué)成分。下文主要分析了裂解氣相色譜法與近紅外光譜技術(shù)。

1.2 測(cè)量煙草化學(xué)成分的相關(guān)技術(shù)概況分析

(1)熱裂解技術(shù)分析?，F(xiàn)階段，根據(jù)市面上售賣(mài)煙草種類(lèi)在點(diǎn)燃之后散發(fā)的煙氣分析中，可以確認(rèn)其中有較多種類(lèi)的化合物存在，這些化合物當(dāng)中部分的化學(xué)物會(huì)給人的身體健康帶來(lái)不可挽回的傷害，甚至于患肺癌等致命性的病癥[2]。通過(guò)對(duì)有關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，煙草溫度在六百度以下期間，裂解煙草產(chǎn)物會(huì)根據(jù)煙草溫度的上升變得逐漸復(fù)雜化，裂解的產(chǎn)物當(dāng)中有濃度較高的果糖以及葡萄糖存在，在煙草溫度在七百度以上期間，煙草會(huì)有苯系化合物進(jìn)入到人身體當(dāng)中，這種化學(xué)物會(huì)給人體帶來(lái)一定的危害，并且這種化合物會(huì)根據(jù)煙草溫度的在不斷上身呈持續(xù)增加的趨勢(shì)。除此之外，實(shí)驗(yàn)條件不一樣的情況下，對(duì)煙草進(jìn)行裂解，能夠從煙草當(dāng)中發(fā)現(xiàn)不一樣的化合物。不僅對(duì)單體化學(xué)成分當(dāng)中實(shí)行了裂解分析技術(shù)，現(xiàn)在的研究當(dāng)中，還在煙草香料當(dāng)中進(jìn)行了熱裂解分析技術(shù)，這樣更加利于篩選煙草的香料。通過(guò)對(duì)有關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)分析，能夠更高效率的將不同的產(chǎn)物分解出來(lái)，比如有琉拍酸以及薄荷醇和薄荷烯等產(chǎn)物。

(2)近紅外光譜分析技術(shù)分析。除上面所講述的方式以外，煙草化學(xué)成分檢測(cè)中比較主要的工具還有近紅外光譜分析技術(shù)，通過(guò)對(duì)有關(guān)研究結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，煙草化學(xué)成分分析的時(shí)候采用近紅外光譜分析技術(shù)，可以更加高效率的鑒定出煙草樣品的總生物堿，并且還可以高效率的分析出煙草當(dāng)中含有的多種礦物質(zhì)，通過(guò)近紅外光譜分析技術(shù)對(duì)煙草化學(xué)成分的分析，能夠給煙草配方的鑒定工作提供了更堅(jiān)固的基礎(chǔ)。

2 測(cè)試煙草化學(xué)成分的有關(guān)技術(shù)分析

2.1 裂解反應(yīng)

(1)煙草樣品進(jìn)樣的量以及進(jìn)樣的方式。挑選煙草樣品進(jìn)樣量的時(shí)候，為了能夠使煙草樣品可以進(jìn)行快速的裂解，則需要選擇質(zhì)量合適的煙草樣品。在裂解的過(guò)程中，如果產(chǎn)生的氣味比較濃烈的情況下，就有可能增加二次反應(yīng)，這種情況極有可能給影響到質(zhì)譜離子源。取樣液體樣品是，為了可以讓其發(fā)揮出固定的作用，則需要將少量的石英棉加入在石英玻璃管內(nèi)。將少量的石英棉填塞在石英玻璃管的兩側(cè)，并且將其放置于裂解儀器當(dāng)中，使其能夠進(jìn)行反應(yīng)裂解。

(2)構(gòu)建裂解反應(yīng)環(huán)境。能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)影響的主要因素之一還包括裂解反應(yīng)的環(huán)境，所以，又必須要打造完善的裂解反應(yīng)的氛圍[3]。通過(guò)對(duì)有關(guān)調(diào)查結(jié)果的分析可知，裂解期間，產(chǎn)物會(huì)根據(jù)溫度的轉(zhuǎn)變出現(xiàn)不一樣的變化，這樣可以更加高效率的分解出來(lái)對(duì)應(yīng)動(dòng)力學(xué)的條件?；诖?，要重點(diǎn)考慮化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境氛圍。

(3)裂解方式的選擇。通過(guò)對(duì)有關(guān)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析之后可知，溫度不一樣的情況下，選用的裂解方式也要不一樣[4]。有關(guān)研究的工作人員在進(jìn)行煙堿裂解產(chǎn)物研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在不一樣溫度的情況下進(jìn)行裂解，在七百度左右的煙堿下進(jìn)行裂解，煙堿的裂解狀況已經(jīng)超過(guò)了百分之八十。在煙草點(diǎn)燃的過(guò)程中，通過(guò)非裂解會(huì)有量的蒸餾原型會(huì)釋放出來(lái)。

2.2 近紅外光譜常規(guī)分析技術(shù)

近紅外光譜常規(guī)分析技術(shù)主要包括兩種狀況，分別是透射光譜法以及漫反射光譜法，通常狀況下，有關(guān)的測(cè)試工作者一般選用透射光譜法，并且借助于透射光譜法分析水溶性總糖以及氮提取物和煙堿提取物、還原糖、總氮等樣品。

(1)反應(yīng)環(huán)境的選擇。在錐形瓶?jī)?nèi)放入煙草樣品，并且將其放置于合適溫度的室內(nèi)當(dāng)中，還需要將十毫升左右的正己烷振蕩萃取加入其中，然后對(duì)其進(jìn)行靜止分層。分層之后，開(kāi)始測(cè)定分析煙草的非揮發(fā)酸以及揮發(fā)酸。

(2)分析條件的選擇。打造完善的裂解反應(yīng)環(huán)境氛圍，進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)候，通常在常溫下進(jìn)行，選用的進(jìn)樣口溫度建議在二百五十度左右，要維持其溫度可以持續(xù)上升，每分鐘升溫六度的速度，溫度升到二百八十度左右的時(shí)候，停留四秒到五秒左右的時(shí)間，對(duì)其進(jìn)行觀察。

3 煙草化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)的發(fā)展及實(shí)驗(yàn)條件

3.1 煙草化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)的發(fā)展

實(shí)驗(yàn)期間，由于人們對(duì)煙草燃燒過(guò)程觀察的實(shí)驗(yàn)條件有所不同，所以并沒(méi)有一定的嚴(yán)謹(jǐn)性以及統(tǒng)一性，這也給最后的調(diào)查結(jié)果帶來(lái)較大的差距[5]。多部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)其實(shí)并沒(méi)有重復(fù)的，不同實(shí)驗(yàn)過(guò)程中檢驗(yàn)數(shù)據(jù)以及結(jié)果之間也會(huì)存在較大的差距，這樣也會(huì)易于導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)矛盾的狀況，基于此，探索煙草化學(xué)成分分析的過(guò)程中需要采用更加先進(jìn)化并且合適的方式進(jìn)行。

現(xiàn)階段，在定性轉(zhuǎn)變定量方面，探索煙草化學(xué)成分的方式還比較粗放，針對(duì)多數(shù)煙草當(dāng)中含有的成分分析并沒(méi)有特別全面化，比如，測(cè)評(píng)煙草中含有的纖維素以及半纖維素和膠質(zhì)、木質(zhì)素等多個(gè)方面的探索，雖然多數(shù)煙草樣品在鑒定以及歸類(lèi)和分析等方面較為全面化，但是并沒(méi)有對(duì)煙草分解的氛圍以及時(shí)間和加熱速度等多個(gè)方面極有可能會(huì)影響到煙氣物質(zhì)進(jìn)行深入探索。但是我國(guó)社會(huì)發(fā)展速度較快，為了讓煙草在制作期間可以得到更全面化的建立，則需要保障全面化探索以及分析煙草成分。

3.2 煙草化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)的條件

(1)樣品進(jìn)樣量和進(jìn)樣方式。經(jīng)過(guò)對(duì)煙草成分分析進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后可知，煙草碳水化物進(jìn)行熱裂解的過(guò)程中，溫度在六百度以下的情況下，裂解產(chǎn)物會(huì)根據(jù)溫度的上升轉(zhuǎn)變的更加繁瑣化，但是溫度在七百度左右的情況下，就會(huì)給人們身體健康帶來(lái)一定的危害，溫度在八百度的情況下，環(huán)類(lèi)的化學(xué)物出現(xiàn)比較明顯的增加現(xiàn)象[6]。隨著熱裂解溫度樣品的不斷轉(zhuǎn)換，最關(guān)鍵的就是選擇進(jìn)樣品以及進(jìn)樣量，如果進(jìn)樣量偏大且樣品比較厚的情況下，不但會(huì)造成熱傳遞緩慢的狀況發(fā)生，還會(huì)導(dǎo)致裂解產(chǎn)物的氣體濃度偏大。因此，樣品量必須要進(jìn)行控制，液體樣品選擇建議在一毫升到兩毫升之間，并且將適量的石英棉填入石英玻璃管內(nèi)，這樣還可以使進(jìn)樣品更加固定，固體樣品就應(yīng)該將樣品放在石英玻璃管內(nèi)中間的位置，然后將適量的石英棉填入石英玻璃管兩端進(jìn)行熱裂解。

(2)熱裂解的方面。卷煙的質(zhì)量如果不過(guò)關(guān)，則會(huì)影響到人們?cè)诔闊熯^(guò)程中對(duì)煙氣的品質(zhì)感受，并且卷煙的質(zhì)量還會(huì)受到煙葉組配方案的影響，必須要精準(zhǔn)化且客觀化的對(duì)煙葉質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，還需要切實(shí)際的給卷煙配方供給技術(shù)方面的參考依據(jù)，這樣可以給卷煙加工技術(shù)工藝和卷煙新品的擴(kuò)展帶來(lái)更大的意義[7]。現(xiàn)階段，評(píng)價(jià)煙葉的質(zhì)量，一般都是通過(guò)部分經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)業(yè)進(jìn)行的，但是人工品析出來(lái)的結(jié)果極有可能會(huì)導(dǎo)致部分主觀性的影響，因此，需要引進(jìn)一些先進(jìn)化的技術(shù)來(lái)完成，然而裂解氣相色譜技術(shù)可以更加有效的給卷煙組配方案帶來(lái)堅(jiān)實(shí)可靠的依據(jù)，為了可以更加深入的明確煙絲在卷煙葉組配方案中實(shí)際的應(yīng)用影響，則需要將烤煙葉片以及煙梗的實(shí)際化學(xué)成分的組成以及在不同溫度的情況下熱裂解的產(chǎn)物進(jìn)行分析對(duì)比，這樣還可以更深入的了解到熱裂解的實(shí)際狀況。

(3)香料方面的熱裂解。制造卷煙的過(guò)程中，最不能缺少的主要材料就是香精和香料，通過(guò)探索香精以及香料在煙氣中的裂解行為和對(duì)卷煙然后郭恒中分解出來(lái)的產(chǎn)物，可以更加高效率的認(rèn)知到卷煙在燃燒期間香精以及香料的主要化學(xué)成分，裂解期間必須要及時(shí)的對(duì)其加熱以及對(duì)樣品進(jìn)行干燥處理，這樣才可以避免煙草樣品裂解后經(jīng)氣相色譜柱分離，并且還可以避免因氣相色譜柱導(dǎo)致較為嚴(yán)重的損壞，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果帶來(lái)影響，通過(guò)熱解單體的銷(xiāo)量可知，在普及裂解產(chǎn)物期間，將無(wú)水硫酸鈉加入其中，可以將裂解產(chǎn)物中的部分水分進(jìn)行高效率的消除。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，我國(guó)人民群眾最為關(guān)注的話(huà)題就是煙草化學(xué)成分的管理以及抽煙的問(wèn)題，怎樣將煙草產(chǎn)品給人體帶來(lái)的危害降低，還需有關(guān)的工作人員對(duì)煙草方面進(jìn)行更深入的管理以及調(diào)查。本篇文章對(duì)兩種不同的煙草化學(xué)分析方式進(jìn)行了論述，希望以后能夠更好的解決煙草給人體帶來(lái)的危害問(wèn)題。