輔材參數(shù)對(duì)酯類香料在卷煙中轉(zhuǎn)移行為的研究

郭鵬 單凱 鄒艷

摘要：為研究卷煙輔材參數(shù)對(duì)酯類香料在卷煙中轉(zhuǎn)移行為，采用同時(shí)蒸餾萃取及氣相色譜儀對(duì)酯類香料進(jìn)行分析，通過改變輔材參數(shù)研究酯類香料在煙絲及煙氣中分布影響。結(jié)果表明，①影響酯類散失率各因素的主次關(guān)系為接裝紙打孔排數(shù)>接裝紙打孔個(gè)數(shù)>成形紙透氣度>接裝紙打孔距離>接裝紙透氣度;②影響酯類香料轉(zhuǎn)移率各因素的主次關(guān)系為接裝紙打孔排數(shù)>接裝紙透氣度>成形紙透氣度>接裝紙打孔距離>接裝紙打孔個(gè)數(shù);③綜合酯類物質(zhì)在卷煙中分布情況，接裝紙打孔排數(shù)2排，接裝紙透氣度200 CU，接裝紙打孔個(gè)數(shù)8個(gè)，成型紙透氣度6 000 CU，接裝紙打孔距離18 mm，為外加酯類香料卷煙最佳輔材工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞：輔材參數(shù);酯類香料;同時(shí)蒸餾萃取;氣相色譜儀

中圖分類號(hào)：TS452.1 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ?doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2020.01.010

Abstract：In order to study the transfer behavior of cigarette auxiliary materials in cigarettes，the ester flavors were analyzed by simultaneous distillation extraction and gas chromatography. The influence of ester flavors on tobacco and smoke was studied by changing the parameters of auxiliary materials. The results showed that：①The primary and secondary relationships affecting the ester loss rate were：tipping paper punching number>tipping paper punching number>forming paper air permeability> tipping paper punching distance>tipping paper air permeability. ②The primary and secondary relationships affecting the factors of ester flavor transfer rate were：tipping paper punching number>tipping paper air permeability>forming paper air permeability>tipping paper punching distance> tipping paper punching number. ③Distribution of synthetic esters in cigarettes， 2 rows of tipping paper，200 CU for tipping paper，8 punching holes for forming paper，6 000 CU for forming paper，and punching for tipping paper The distance of 18 mm was the best auxiliary process parameter for the addition of ester flavored cigarettes.

Key words：auxiliary material parameters;ester perfume;simultaneous distillation extraction;GC

“降焦減害”已成為全世界煙草行業(yè)的共識(shí)，焦油量的降低直接影響卷煙的吸食舒適度和生理滿足感，難以被消費(fèi)者接受，通過外加一些香料可以彌補(bǔ)焦油量降低所引起煙氣不足等問題[1-2]。酯類物質(zhì)是煙草中常用的一類香料，可以賦予卷煙獨(dú)特的香味，使煙氣柔和細(xì)膩[3-4]。

卷煙輔材參數(shù)的不同會(huì)對(duì)煙用香料在煙絲、煙氣中分布情況有影響[5-8]。試驗(yàn)通過改變卷煙輔材參數(shù)對(duì)一些外加酯類香料在煙絲中分布情況及卷煙抽吸過程中遷移規(guī)律、截留情況，了解酯類香料的加香效果和低焦油卷煙的香味補(bǔ)償?shù)榷季哂兄匾饬x。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 材料與儀器

乙酸苯乙酯（內(nèi)標(biāo)）、異戊酸甲酯、異戊酸乙酯、異戊酸丁酯、異戊酸異戊酯、異戊酸己酯、2-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乙酰丙酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、壬酸乙酯、癸酸乙酯，乙酸異戊酯、乙酸戊酯、乙酸己酯、乙酸庚酯、乙酸辛酯、乙酸壬酯、乙酸癸酯，γ -戊內(nèi)酯、γ -己內(nèi)酯、桃醛、椰子醛，肉桂酸甲酯、肉桂酸乙酯、肉桂酸正丙酯、肉桂酸丁酯、肉桂酸芐酯，苯甲酸乙酯、苯甲酸異丁酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸異戊酯、苯甲酸芐酯，均為色譜級(jí)，北京市百靈威科技有限公司提供;二氯甲烷（色譜級(jí)），北京市迪馬科技有限公司提供;無(wú)水乙醇（色譜級(jí)），天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠提供;氯化鈉（分析級(jí)），天津市德恩化學(xué)試劑有限公司提供。

EL 204型電子天平，美國(guó)Mettler Toledo公司產(chǎn)品;CIJECTOR型香精注射機(jī)，瑞士Burghart公司產(chǎn)品;7890B型氣相色譜儀，美國(guó)Agilent公司產(chǎn)品;RM20H型轉(zhuǎn)盤型吸煙機(jī)，德國(guó)Borgwalt KC公司產(chǎn)品。

空白卷煙[（64 mm煙支+ 20 mm醋纖濾嘴）×圓周24.5 mm]，紅塔遼寧煙草集團(tuán)公司提供產(chǎn)品。

1.2 ? 試驗(yàn)方法

1.2.1 ? 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配置

精準(zhǔn)稱取0.05 g乙酸苯乙酯于100 mL的容量瓶中用乙醇定容至刻度線，搖勻后得到質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL的內(nèi)標(biāo)溶液。

稱取34種酯類香料0.04 g于50 mL的容量瓶中，用內(nèi)標(biāo)溶液定容至刻度線，搖勻后得到質(zhì)量濃度為0.8 mg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。

準(zhǔn)確吸取100，200，400，1 000，4 000，8 000 μL混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，分別置于10 mL的容量瓶中，用內(nèi)標(biāo)溶液稀釋定容，得到質(zhì)量濃度為0.008，0.016，0.032，0.080，0.320，0.640，0.800 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.2.2 ? 酯類香料的添加

準(zhǔn)確稱取一定量的各香料標(biāo)準(zhǔn)樣品，用無(wú)水乙醇將各酯類香料稀釋配制成質(zhì)量濃度為10 mg/mL的混合香料溶液。按5 μL /支的用量將混合香料溶液注射到空白卷煙樣品中。注射完畢在ISO3402 標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕條件下（22±2 ℃，RH60±5%）密封保存48 h[9-10]。

1.2.3 ? 樣品的前處理

迅速將加香煙絲和濾嘴分開，稱取10 g煙絲放入同時(shí)蒸餾萃取裝置一端的1 000 mL圓底燒瓶中，依次加入300 mL蒸餾水和60 g氯化鈉，用控溫電熱套加熱，裝置的另一端盛有60 mL二氯甲烷的濃縮瓶，于60 ℃下水浴加熱提取3 h，蒸餾萃取結(jié)束后，加入1 mL質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL的乙酸苯乙酯溶液，濃縮至1 mL，待上樣分析。按照GB/T 16450標(biāo)準(zhǔn)要求，利用吸煙機(jī)抽吸，92 mm劍橋?yàn)V片捕集主流煙氣，保留煙蒂。抽吸結(jié)束后，按照上述的方法對(duì)煙氣中酯類物質(zhì)進(jìn)行萃取[11-12]。

1.2.4 ? GC條件

色譜柱：HP-5（60 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣為氦氣，柱流速0.8 mL/min（恒流模式），進(jìn)樣口溫度280 ℃，分流比10∶1;程序升溫：色譜柱初始溫度45 ℃（保持2 min）以2 ℃ / min升溫至280 ℃（保持20 min），進(jìn)樣量1.0 μL。

檢測(cè)器FID，檢測(cè)器溫度280 ℃，氫氣40 mL/min，空氣450 mL/min，尾吹20 mL/min。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

2.1.1 ? 蒸餾水的用量比對(duì)酯類物質(zhì)提取效果的影響

保持其他條件一定，研究煙絲質(zhì)量與蒸餾水用量對(duì)酯類物質(zhì)提取效果的影響。分別取煙絲質(zhì)量與蒸餾水質(zhì)量比1∶20，1∶25，1∶30，1∶35，1∶40考查對(duì)萃取效果的影響。

料液比對(duì)酯類物質(zhì)提取效果的影響見圖1。

由圖1可知，當(dāng)煙絲和蒸餾水的質(zhì)量比為1∶30時(shí)，萃取效果最佳。

2.1.2 ? 蒸餾時(shí)間對(duì)酯類物質(zhì)提取效果的影響

保持其他條件一定，分別選取蒸餾時(shí)間1.5，2.0，2.5，3.0，3.5 h考查蒸餾時(shí)間對(duì)萃取效果的影響。

蒸餾時(shí)間對(duì)酯類物質(zhì)提取效果的影響見2。

由圖2可知，最佳的蒸餾時(shí)間為3 h。

2.1.3 ? 氯化鈉用量與煙支用量之比對(duì)酯類物質(zhì)提取效果的影響

保持其他因素一定，考查氯化鈉用量對(duì)提取香味物質(zhì)的影響。分別取氯化鈉與煙絲質(zhì)量比0，1∶1，1∶3，1∶6，1∶9進(jìn)行試驗(yàn)。

氯化鈉用量與煙支用量之比對(duì)酯類物質(zhì)萃取效果的影響見圖3。

由圖3可知，隨著氯化鈉與煙絲質(zhì)量比逐漸增大，香味物質(zhì)的提取量增加，氯化鈉用量超過一定范圍后，香味物質(zhì)的提取量反而下降，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，NaCl與煙絲質(zhì)量比為1∶6時(shí)萃取效果最佳。

2.1.4 ? 二氯甲烷與煙支用量之比對(duì)酯類物質(zhì)提取效果的影響

保持其他因素一定，試驗(yàn)選取了二氯甲烷與煙樣用量之比分別為3∶1，4∶1，5∶1，6∶1，7∶1（mL∶g），考查二氯甲烷與煙支用量之比對(duì)萃取效果的影響。

二氯甲烷與煙支用量之比對(duì)萃取效果的影響見圖4。

由圖2 ～圖4可知，二氯甲烷與煙支用量之比6∶1（mL∶g）時(shí)，酯類物質(zhì)提取量最大。

2.1.5 ? 蒸餾溫度對(duì)酯類物質(zhì)提取效果的影響

保持其他因素一定，分別取水浴溫度50，55，60，65，70 ℃進(jìn)行試驗(yàn)，考查水浴溫度對(duì)酯類味物質(zhì)提取效果的影響。

蒸餾溫度對(duì)酯類物質(zhì)提取效果的影響見圖5。

由圖5可知，當(dāng)蒸餾溫度為60 ℃時(shí)，萃取效果最佳。

2.2 ? 方法學(xué)驗(yàn)證

2.2.1 ? 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線、檢出限和定量限

酯類物質(zhì)與內(nèi)標(biāo)的峰面積比和酯類物質(zhì)與內(nèi)標(biāo)的濃度比建立線性回歸方程，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線最低質(zhì)量濃度重復(fù)測(cè)定10次，并求其標(biāo)準(zhǔn)差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)差為檢出限，以10倍標(biāo)準(zhǔn)差為定量限。

各酯類物質(zhì)的線性方程、定量限和檢出限見表1。

由表1可知，35種酯類香料在0.008～0.800 mg/mL內(nèi)線性良好（決定系數(shù)R2>0.999），檢出限在0.005 2～ 0.019 0 μg/mL。

2.2.2 ? 重復(fù)性和回收率

按照1.2.3的條件和1.2.5的條件進(jìn)行處理分析，做5次重復(fù)試驗(yàn)，并計(jì)算其各種外加酯類的回收率和變異系數(shù)。

各酯類香料回收率及變異系數(shù)的測(cè)定結(jié)果見表2。

由表2可知，酯類物質(zhì)回收率在70.74%～105.50%，5次重復(fù)試驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在5%以內(nèi)，說明該方法重復(fù)性較好，適合酯類香料的定量分析。

2.3 ? 輔材參數(shù)對(duì)酯類香料在卷煙中轉(zhuǎn)移情況的影響

按照1.2.2～1.2.4的方法，對(duì)添加酯類香料的卷煙進(jìn)行前處理，考查輔材參數(shù)對(duì)酯類香料在卷煙中的分布情況的影響。

不同濾嘴參數(shù)對(duì)酯類物質(zhì)在卷煙中分布情況的影響見表3，正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析見表4。

由表3和4可知，①影響散失率各因素的主次關(guān)系為接裝紙打孔排數(shù)>接裝紙打孔個(gè)數(shù)>成形紙透氣度>接裝紙打孔距離>接裝紙透氣度;②影響遷移率各因素的主次關(guān)系為接裝紙打孔排數(shù)>接裝紙透氣度>成型紙透氣度>接裝紙打孔距離>接裝紙打孔個(gè)數(shù)。③打孔排數(shù)、打孔個(gè)數(shù)、成型紙透氣度對(duì)持留率的影響顯著;④接裝紙打孔排數(shù)是影響散失率的極度顯著因素，接裝紙打孔個(gè)數(shù)是影響散失率的顯著因素;⑤接裝紙打孔排數(shù)、接裝紙透氣度是影響轉(zhuǎn)移率的顯著因素;⑥成型紙透氣度是影響截留率的極度顯著因素，打孔排數(shù)、距離和接裝紙透氣度對(duì)截留率的影響顯著。

綜合酯類物質(zhì)在卷煙中分布情況，接裝紙打孔排數(shù)2排，接裝紙透氣度200 CU，接裝紙打孔個(gè)數(shù)8個(gè)，成型紙透氣度6 000 CU，接裝紙打孔距離 ?18 mm，為外加酯類香料卷煙最佳輔材工藝參數(shù)。

3 ? 結(jié)論

采用同時(shí)蒸餾萃取及氣相色譜儀對(duì)酯類香料進(jìn)行分析，研究了輔材參數(shù)對(duì)酯類香料在卷煙中分布情況。結(jié)果表明，①打孔排數(shù)、打孔個(gè)數(shù)、成型紙透氣度對(duì)持留率的影響顯著;②接裝紙打孔排數(shù)是影響散失率的極度顯著因素，接裝紙打孔個(gè)數(shù)是影響散失率的顯著因素;③接裝紙打孔排數(shù)、接裝紙透氣度是影響轉(zhuǎn)移率的顯著因素;④成型紙透氣度是影響截留率的極度顯著因素，打孔排數(shù)、距離和接裝紙透氣度對(duì)截留率的影響顯著;⑤綜合酯類物質(zhì)在卷煙中分布情況，接裝紙打孔排數(shù)2排，接裝紙透氣度200 CU，接裝紙打孔個(gè)數(shù)8個(gè)，成型紙透氣度6 000 CU，接裝紙打孔距離18 mm，為外加酯類香料卷煙最佳輔材工藝參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

惠非瓊，姬厚偉，劉劍，等. 頂空-氣相色譜-質(zhì)譜指紋圖譜應(yīng)用于煙用香精中主成分測(cè)定[J]. 理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊(cè)），2018，54（10）：1 138-1 141.

高海有，劉秀明，高莉，等. 煙用香精香料研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 香料香精化妝品，2019（2）：70-73.

宋瑜冰，宗永立，謝劍平，等. 一些酯類香料在卷煙中的轉(zhuǎn)移研究[J]. 煙草科技，2005（6）：22-25，48.

宋瑜冰，宗永立，謝劍平，等. 一些酯類香料單體在卷煙中轉(zhuǎn)移率的測(cè)定[J]. 中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2005（3）：17-22.

李春，向能軍，王濤，等. 卷煙輔料設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)一些醛、酯類香料單體遷移率的影響研究[J]. 化工技術(shù)與開發(fā)，2010，39（6）：11-15.

姜興益，羅彥波，朱風(fēng)鵬，等. 濾棒吸阻和濾嘴長(zhǎng)度對(duì)卷煙煙氣中6種元素遷移率的影響[J]. 煙草科技，2015，48（8）：51-54.

戴莉，邱寶平，梁婭，等. 濾嘴稀釋度對(duì)卷煙主流煙氣香味成分釋放量影響研究述評(píng)[J]. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，29（4）：33-38.

劉強(qiáng)，候春，李海濤，等. 低焦油卷煙加香后一些醛酮類香料轉(zhuǎn)移行為[J]. 中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2008（3）：1-7.

張杰，宗永立，周會(huì)舜，等. 一些醛酮類香料在卷煙煙絲和濾嘴中的轉(zhuǎn)移行為[J]. 煙草科技，2011（7）：60-63.

羅海濤，張峻松. 5種烯酮類香料單體在卷煙煙氣中的轉(zhuǎn)移行為分析[J].食品工業(yè)，2012，33（3）：136-138.

龍園園，楊秀芳，吳妍，等. 同時(shí)蒸餾萃取法提取花椒揮發(fā)油工藝的優(yōu)化[J]. 中成藥，2018，40（9）：2 076- ? 2 079.

李彬，王龍. 同時(shí)蒸餾萃取刺玫果揮發(fā)性香味成分分析[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，22（3）：78-82. ◇