頂空固相微萃取-氣相色譜/飛行時(shí)間質(zhì)譜法分析再造煙葉提取液中的中性揮發(fā)性成分

李曉瑜 雷文蓮 薛建中 張利濤 許紅濤

摘要：[目的]分析再造煙葉提取液中的中性揮發(fā)性成分。[方法]通過考察SPME萃取頭類型、樣品體積、萃取時(shí)間等因素，建立頂空固相微萃?。℉S-SPME）與氣相色譜/飛行時(shí)間質(zhì)譜（GC/TOFMS）聯(lián)用的方法，對(duì)再造煙葉提取液中的中性揮發(fā)性成分進(jìn)行測(cè)定。[結(jié)果]確定了HS-SPME的最優(yōu)參數(shù)為PDMS/DVB固相微萃取頭、樣品用量2mL、萃取溫度75℃、萃取時(shí)間40min、解吸時(shí)間3min。該方法相關(guān)線性關(guān)系良好、重現(xiàn)性較好，平均加標(biāo)回收率在80%～120%。[結(jié)論]該方法操作方便、簡(jiǎn)單，可滿足再造煙葉提取液中中性揮發(fā)性成分的測(cè)定要求。

關(guān)鍵詞：頂空固相微萃取;氣相色譜/飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用;再造煙葉;提取液;中性揮發(fā)性成分

中圖分類號(hào)TS41+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611（2021）08-0191-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.08.050

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

AnalysisofNeutralVolatileComponentsintheExtractofReconstitutedTobaccoLeavesbyHS-SPME-GC/TOFMS

LIXiao-yu，LEIWen-lian，XUEJian-zhongetal（HenanCigaretteIndustrialReconstitutedTobaccoSheetCo.，Ltd.，Xuchang，Henan461000）

Abstract[Objective]Toanalyzetheneutralvolatilecomponentsintheextractofreconstitutedtobacco.[Method]Amethodofheadspacesolid-phasemicroextraction（HS-SPME）combinedwithgaschromatography/time-of-flightmassspectrometrymass（GC/TOFMS）wasestablishedbyinvestigatingtheSPMEextractortype，samplevolume，extractiontimeandotherfactors.Theneutralvolatilecomponentsinthereconstitutedtobaccoextractweremeasured.[Result]TheoptimumparametersofHS-SPMEweredeterminedasfollows：PDMS/DVBsolidphasemicroextractionhead，2mLsamplevolume，extractiontemperature75℃，extractiontime40min，desorptiontime3min.Themethodhadgoodcorrelationlinearrelationshipandgoodreproducibility，andtheaveragerecoveryrateofstandardadditionwas80%-120%.[Conclusion]Themethodisconvenientandsimple，andcouldmeettherequirementsofdeterminationofneutralvolatilecomponentsintheextractofreconstitutedtobacco.

KeywordsHeadspacesolidphasemicroextraction;Gaschromatography/time-of-flightmassspectrometrymass;Reconstitutedtobaccoleaves;Extract;Neutralvolatilecomponents

造紙法再造煙葉的生產(chǎn)工藝主要包括提取、濃縮、制漿、抄造等步驟，其中，提取的主要目的是將煙草原料中對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)有利的成分盡可能地溶出，為提高再造煙葉的抽吸品質(zhì)及適用性提供保障[1]。中性揮發(fā)性成分作為提取液的重要組成成分，也是產(chǎn)品中致香成分的主要來源，其含量高低直接決定了提取液的內(nèi)在品質(zhì)[2]。目前，提取液的中性揮發(fā)性成分的測(cè)定通常采用氣相色譜/飛行時(shí)間-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC/TOF-MS），其前處理主要有溶劑萃取法、固相萃取法、同時(shí)蒸餾萃取法等[3-5]，這些方法均需要大量的有機(jī)溶劑，試驗(yàn)周期長(zhǎng)且樣品耗費(fèi)量多。固相微萃取方法（SPME）集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣為一體，方法簡(jiǎn)單且自動(dòng)化程度高，在食品、中藥、環(huán)境等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用[6-10]。筆者對(duì)固相微萃取頭類型、進(jìn)樣體積、萃取溫度等因素進(jìn)行了優(yōu)化，旨在建立一種快速、準(zhǔn)確的再造煙葉提取液中的中性揮發(fā)性成分測(cè)定方法，為再造煙葉生產(chǎn)工藝優(yōu)化和質(zhì)量穩(wěn)定提供保障。

1材料與方法

1.1試材樣品提取液由河南卷煙工業(yè)煙草薄片有限公司提供。

2-庚酮、2-乙酰基呋喃、6-甲基-2-庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-醇、2，3-二氫苯并呋喃（標(biāo)準(zhǔn)品，J﹠KscientificLTD公司）;芳樟醇、2，6-二甲基苯酚、2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1，4二酮（標(biāo)準(zhǔn)品，英國(guó)AlfaAesar公司）;藏紅花醛（標(biāo)準(zhǔn)品，美國(guó)SAFC公司）;香茅醇、鄰叔丁基苯酚、吲哚、茄尼酮、β-大馬酮（標(biāo)準(zhǔn)品，美國(guó)Sigma公司）;香葉基丙酮（標(biāo)準(zhǔn)品，瑞士Adamas公司）。

1.2儀器

Agilent7890A氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent公司）;自動(dòng)進(jìn)樣器（美國(guó)Gerstel公司）;固相微萃取手柄（美國(guó)Supelco公司）;聚二甲基硅氧烷（100μm，PDMS）、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯（65μm，PDMS/DVB）、碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（85μm，CAR/PDMS）、二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（50/30μm，DVB/CAR/PDMS）4種固相微萃取頭（美國(guó)Supelco公司）;電子天平（感量0.1mg，梅特勒托利多）。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。

單標(biāo)儲(chǔ)備液：取適量“1.1”標(biāo)準(zhǔn)品，精確至0.1mg，用乙醇作溶劑，配成約100mg/mL的單標(biāo)儲(chǔ)備液。混合標(biāo)準(zhǔn)液：以乙醇為稀釋溶劑，用標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制成混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，濃度為10mg/mL，置于4℃冰箱中保存。

1.3.2GC/TOF-MS條件。色譜柱為Rxi-5silMS毛細(xì)管色譜柱（30m×0.25mm×0.25μm）;進(jìn)樣口溫度250℃;載氣為高純氦氣;載氣流速1.0mL/min;爐溫平衡時(shí)間1min;進(jìn)樣方式為不分流進(jìn)樣;程序升溫：初始溫度50℃，初始時(shí)間0.2min，以4℃/min速率由50℃升至250℃，保持4min。

1.3.3自動(dòng)進(jìn)樣器設(shè)定。孵化溫度75℃，萃取時(shí)間40min，萃取深度38mm，解吸時(shí)間180s，解吸深度54mm，振蕩速度250r/s，振蕩方式間隔30s振蕩10s。

1.4數(shù)據(jù)處理

1.4.1定性。利用GC/TOF-MS的ChromaTOF分析軟件完成，未知化合物經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索的同時(shí)與NIST08譜庫(kù)相匹配，只有當(dāng)匹配度大于800的鑒定結(jié)果才予以確認(rèn)。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)樣品的GC保留時(shí)間和煙草中化學(xué)成分的相關(guān)文獻(xiàn)[11-14]進(jìn)行定性分析。

1.4.2定量。將配制好的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液按需要稀釋成一定梯度的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在優(yōu)化后的條件下進(jìn)行分析，以其峰面積與濃度的關(guān)系進(jìn)行線性回歸，并定量樣品中的未知化合物。

2結(jié)果與分析

2.1SPME萃取頭的篩選不同的萃取頭涂層類型不同，涂層的性質(zhì)能夠影響特定極性和揮發(fā)性目標(biāo)分析物的萃取效率[15]。

分別選取4種適合不同類型揮發(fā)性成分的自動(dòng)固相微萃取頭，即100μmPDMS、65μmPDMS/DVB、85μmCAR/PDMS、50/30μmDVB/CAR/PDMS，在同樣的條件下對(duì)同一個(gè)樣品萃取效果進(jìn)行對(duì)比分析，

結(jié)果如圖1所示。對(duì)于提取液來說，65μmPDMS/DVB萃取頭對(duì)提取液中揮發(fā)性成

分的萃取靈敏度最高，檢測(cè)出的化合物數(shù)量及峰面積總和遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他3種。

2.2樣品體積的優(yōu)化分別取提取液1、2、3、4mL，用65μmPDMS/DVB萃取頭在75℃條件下自動(dòng)進(jìn)樣，結(jié)果如圖2所示。3和4mL的提取液中部分含量高的成分有過載現(xiàn)象;1mL的提取液中出峰較早，沸點(diǎn)低的成分含量過低;2mL的提取液體積為最佳。

2.3萃取溫度的優(yōu)化取提取液2mL，分別在75、85、95℃孵化溫度下，用65μmPDMS/DVB萃取頭在設(shè)定條件下自動(dòng)進(jìn)樣，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，化合物數(shù)量與峰面積總和變化趨勢(shì)并不一致。但對(duì)于煙堿、苯甲醛、薄荷醇、二氫-5-戊基-2（3H）-呋喃酮等低沸點(diǎn)易揮發(fā)成分，75℃萃取峰面積總和比95℃高（圖4）。因?yàn)闇囟壬邥?huì)增加萃取頭固有組分的解吸，從而降低萃取頭萃取分析組分的能力[16]，故最佳萃取溫度為75℃。

2.4萃取時(shí)間的優(yōu)化取提取液2mL，用65μmPDMS/DVB萃取頭在75℃條件下自動(dòng)進(jìn)樣，萃取時(shí)間分別為20、30、40、50min，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，萃取時(shí)間為40min時(shí)，峰面積總和及化合物數(shù)量均達(dá)到最大，隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng)，一些低沸點(diǎn)組分可能會(huì)脫附分解，二者均呈下降趨勢(shì)。因此對(duì)于提取液來說，最佳的萃取時(shí)間為40min。

2.5解吸時(shí)間的優(yōu)化取提取液2mL，用65μmPDMS/DVB萃取頭在75℃條件下自動(dòng)進(jìn)樣，解吸時(shí)間分別為2、3、4、5min，結(jié)果如圖6所示。由圖6可知，解吸時(shí)間的變化對(duì)化合物數(shù)量影響并不大，但解吸時(shí)間為3min時(shí)，峰面積總和達(dá)到最大值，隨著解吸時(shí)間的延長(zhǎng)，峰面積總和有下降趨勢(shì)。因此對(duì)于提取液來說，最佳解吸時(shí)間為3min。

49卷8期李曉瑜等頂空固相微萃取-氣相色譜/飛行時(shí)間質(zhì)譜法分析再造煙葉提取液中的中性揮發(fā)性成分

2.6方法的驗(yàn)證

2.6.1重復(fù)性驗(yàn)證。取提取液2mL，用65μmPDMS/DVB萃取頭在75℃條件下自動(dòng)進(jìn)樣，GC/TOF-MS條件不變，重復(fù)試驗(yàn)6次，以1#樣品為參照，對(duì)峰面積總和進(jìn)行歸一化處理，結(jié)果如表1所示。6個(gè)樣品的峰面積總和RSD在10%

以內(nèi)，樣品間峰面積總和的重復(fù)性較好。選取煙草中比較常見的38種中性揮發(fā)性成分在6個(gè)樣品中的峰面積總和RSD如表2所示，大部分成分的偏差都在10%以內(nèi)。樣品中物質(zhì)的種類及峰面積總和重復(fù)性較好。

2.6.2加標(biāo)回收率的驗(yàn)證。取提取液2mL于20mL頂空瓶中，并加入300μL已知濃度的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)3次取平均值。加標(biāo)回收率結(jié)果如表3所示，共定量出16種化合物，R2值在0.9901以上，加標(biāo)回收率在80%～120%。

3結(jié)論

SPME-GC/TOF-MS法測(cè)定再造煙葉提取液中揮發(fā)性成分的方法具有樣品用量少、方法簡(jiǎn)單快速的優(yōu)點(diǎn)，能有效地萃取出樣品中的醇類、酮類、酯類、醛類、含氮化合物等揮發(fā)性成分。優(yōu)化后的SPME條件為PDMS/DVB固相微萃取頭、樣品用量2mL、萃取溫度75℃、萃取時(shí)間40min、解吸時(shí)間3min。用該方法對(duì)揮發(fā)性成分的峰面積總和及其中的38種典型物質(zhì)進(jìn)行重復(fù)性驗(yàn)證，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于20%，重復(fù)性較好。煙草中常見的16種揮發(fā)性物質(zhì)的回收率均在80%～120%。說明該法能較準(zhǔn)確地用于煙葉提取液中揮發(fā)性成分的定性與定量分析，能夠?yàn)榉治鲈僭鞜熑~提取液中的揮發(fā)性成分、改善再造煙葉品質(zhì)提供依據(jù)。

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