基于靜態(tài)頂空-GC/MS的加熱卷煙用濾嘴載香顆粒評(píng)價(jià)研究

尤曉娟，何紅梅，劉獻(xiàn)軍，王明輝，朱鮮艷，石懷彬，高鑫，羅亮，徐如彥*

基于靜態(tài)頂空-GC/MS的加熱卷煙用濾嘴載香顆粒評(píng)價(jià)研究

尤曉娟1，何紅梅1，劉獻(xiàn)軍1，王明輝2，朱鮮艷2，石懷彬1，高鑫2，羅亮2，徐如彥1*

1江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，技術(shù)中心，南京市興隆大街29號(hào) 210019；2南通煙濾嘴有限責(zé)任公司，研發(fā)中心，江蘇省南通市勝利路6號(hào) 226014

【目的】建立一種基于靜態(tài)頂空-GC/MS的加熱卷煙用濾嘴載香顆粒評(píng)價(jià)方法。【方法】采用靜態(tài)頂空-GC/MS考察不同溫度下4種載香顆粒中12種香味成分的釋放行為，通過(guò)CH2Cl2萃取和GC/MS分析添加4種載香顆粒的加熱卷煙主流煙氣中香味成分釋放量驗(yàn)證靜態(tài)頂空-GC/MS評(píng)價(jià)結(jié)果?！窘Y(jié)果】載香顆粒在加熱卷煙實(shí)際抽吸降溫段可達(dá)的溫度范圍內(nèi)，有10種香味成分靜態(tài)頂空中釋放規(guī)律與加熱卷煙主流煙氣中釋放規(guī)律完全一致，香茅醇和庚酸在60℃～120℃下靜態(tài)頂空中釋放規(guī)律與主流煙氣釋放規(guī)律完全一致；通過(guò)靜態(tài)頂空-GC/MS方法優(yōu)選適用于加熱卷煙載香顆粒結(jié)果與測(cè)定主流煙氣中香味成分優(yōu)選載香顆粒結(jié)果一致?！窘Y(jié)論】在降溫段實(shí)際溫度范圍內(nèi)，采用靜態(tài)頂空-GC/MS考察載香顆粒中香味成分釋放行為，可有效表征和評(píng)價(jià)不同顆粒載香賦香能力，實(shí)現(xiàn)加熱卷煙用濾嘴載香顆粒的快速質(zhì)量評(píng)價(jià)。

加熱卷煙；載香顆粒；主流煙氣；評(píng)價(jià)方法；香味成分；靜態(tài)頂空-GC/MS

目前，加熱卷煙煙芯材料主要由稠漿法、造紙法等工藝改良制得的煙草薄片組成，這類(lèi)煙芯材料在加熱抽吸時(shí)，能釋放一定量的香氣，但也存在香氣量不足、煙香豐富性欠缺、抽吸前后一致性不高等問(wèn)題，因此，利用調(diào)香技術(shù)彌補(bǔ)加熱卷煙的香味不足也成為加熱卷煙的研發(fā)熱點(diǎn)。

頂空技術(shù)是指在封閉體系中對(duì)樣品進(jìn)行加熱，達(dá)到相平衡后取其頂空空間（氣相部分）樣品進(jìn)行分析的化學(xué)技術(shù)。氣相色譜因其具有較高的靈敏度和較好的分離性能，是與頂空取樣結(jié)合進(jìn)行揮發(fā)性組分分析的較理想的檢測(cè)儀器[1-2]。目前頂空較廣泛地應(yīng)用于各行業(yè)揮發(fā)性物質(zhì)和半揮發(fā)性物質(zhì)的分析[3-6]，在建立評(píng)價(jià)方法方面，賴(lài)燕華[7]開(kāi)展了基于煙絲動(dòng)態(tài)頂空香氣成分的卷煙品牌分析研究，采用吹掃捕集-氣相色譜/質(zhì)譜法對(duì)16種卷煙樣品的頂空香氣成分進(jìn)行了分析，應(yīng)用聚類(lèi)分析和主成分分析法對(duì)兩個(gè)不同品牌卷煙的頂空香氣成分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。李夢(mèng)輝[8]利用靜態(tài)頂空分析枝術(shù)建立了評(píng)價(jià)天然產(chǎn)物活性的新方法。謝麗源等[9]采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)不同品種羊肚菌揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析，并通過(guò)主成分對(duì)其進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。王丹鋒等[10]基于頂空氣相色譜技術(shù)，建立了一種快速評(píng)價(jià)一次性衛(wèi)生材料抗菌及降解性能的方法。

在顆粒物質(zhì)方面，近年來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)者在利用顆粒降低卷煙主流煙氣中有害成分方面做了研究[11-13]，針對(duì)載香顆粒，李河霖等[14]通過(guò)控制變量法探討不同的儲(chǔ)存條件對(duì)處理后的植物載香顆粒、賦香后的植物載香顆粒的吸附量影響，趙瑞峰[15]、王猛[16-17]分別探討了熱敏型薄荷油加香顆粒、多孔葛根顆粒和復(fù)合香料植物顆粒的制備工藝，整體來(lái)說(shuō)載香顆粒方面開(kāi)展的研究還較少，加熱卷煙用濾嘴載香顆粒的評(píng)價(jià)方法更是尚未見(jiàn)報(bào)道。本文在選定的4種加熱卷煙用濾嘴載香顆粒中負(fù)載實(shí)驗(yàn)室調(diào)配的香精香料，采用優(yōu)化的靜態(tài)頂空-GC/MS聯(lián)用技術(shù)測(cè)定載香顆粒中香味成分釋放量以評(píng)估不同溫度下載香顆粒的載香賦香能力，同時(shí)結(jié)合不同載香顆粒制成實(shí)驗(yàn)加熱卷煙主流煙氣中香味成分釋放量，探索利用靜態(tài)頂空-GC/MS實(shí)現(xiàn)加熱卷煙用濾嘴載香顆粒評(píng)價(jià)的可行性。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

4種加熱卷煙用濾嘴載香顆粒（核桃殼顆粒、玉米芯顆粒、微晶纖維素顆粒、葛根粉顆粒）；實(shí)驗(yàn)室復(fù)配香精香料；二氯甲烷（HPLC，美國(guó)TEDIA）；乙醇（AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；不同載香顆粒制備的實(shí)驗(yàn)加熱卷煙；加熱卷煙配套煙具。

LM4E模塊化吸煙機(jī)（德國(guó)Borgwaldt公司）；7890A/7697A氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent公司）；7697A/7890A/7697A頂空氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent公司）；AL204電子天平（感量：0.0001 g，瑞士Mettler Toledo公司）；HY-5A回旋振蕩器（江蘇省金壇市訊生儀器廠）；加熱卷煙溫度測(cè)量?jī)x（自主設(shè)計(jì)）。

1.2 方法

1.2.1 空白顆粒加香及實(shí)驗(yàn)卷煙制備

混合香精香料的調(diào)配：以乙醇為溶劑，調(diào)配了含12種組分的混合香精香料，其中，12種組分分別為-丁內(nèi)酯、檸檬醛、茶香酮、乙酸橙花酯、香茅醇、-二氫紫羅蘭酮、苯乙醇、庚酸、肉桂醛、二氫茉莉酮酸甲酯、金合歡基丙酮、香草醛。

空白顆粒的加香及實(shí)驗(yàn)卷煙的制備：將調(diào)配的混合香精香料按一定添加量均勻施加于4種加熱卷煙用濾嘴空白顆粒。加香后的顆粒一部分用于靜態(tài)頂空-GC/MS下不同溫度香味成分釋放特性分析；一部分用于加熱卷煙樣品制備，在卷制煙支時(shí)，采用相同的煙芯薄片，除加香顆粒不同外，其他輔材參數(shù)保持一致。為區(qū)別未施加和已施加混合香精香料的載香顆粒，將未施加香精香料的載香顆粒定義為空白顆粒，已施加混合香精香料的載香顆粒定義為加香顆粒。

1.2.2 加香顆粒中香味成分釋放行為表征的靜態(tài)頂空-GC/MS方法

稱(chēng)取3 g加香顆粒置于20 mL頂空瓶中，加熱平衡30 min后取1 mL頂空氣體注入氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)樣口進(jìn)行分析。

頂空條件：頂空瓶體積20 mL；頂空瓶加熱溫度在60℃～140℃之間取60℃、80℃、100℃、120℃、140℃五個(gè)點(diǎn)；平衡時(shí)間30 min；頂空瓶壓力103 kPa；定量環(huán)體積1 mL；定量環(huán)溫度180℃；傳輸線溫度200℃。

色譜條件：HP-Innowax色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：高純氦氣；載氣流量：1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度：230℃；分流比：10:1；程序升溫：起始溫度70℃（保持5 min），以5℃/min升至230 ℃（保持8 min）。

質(zhì)譜條件：電子轟擊（EI）離子源；電子能量70 eV；離子源溫度：230℃；質(zhì)量范圍：m/z 33～300 amu。

表1 不同香味成分ΜS參數(shù)

Tab.1 MS parameters of different flavor components

香味成分保留時(shí)間/min定量離子定性離子起始時(shí)間/min γ-丁內(nèi)酯15.1654286，5614.9 檸檬醛16.46769109，4116.2 茶香酮16.76896，15216.58 乙酸橙花酯17.626993，12117.1 香茅醇18.546995，4118.2 β-二氫紫羅蘭酮19.83121161，17619.5 苯乙醇21.6089192，12221.2 庚酸22.516073，8722.1 肉桂醛23.543131132，10323.8 二氫茉莉酮酸甲酯28.74583153，15628.3 金合歡基丙酮29.046981，13528.9 香草醛33.413152151，8133

1.2.3 加熱卷煙主流煙氣中香味成分的GC/MS分析方法

抽吸方法：在溫度（22±2）℃，相對(duì)濕度（50±5）%大氣環(huán)境下，采用加熱卷煙配套煙具按《ISO/FDIS 20768：2018霧化制品常規(guī)分析用電子煙吸煙機(jī)定義和標(biāo)準(zhǔn)條件》[18]抽吸，抽吸容量55 mL、抽吸時(shí)間3 s、抽吸間隔30 s。每4支卷煙主流煙氣捕集在一張44 mm劍橋?yàn)V片上。每個(gè)樣品抽吸8支卷煙，捕集在兩張濾片上。

提取方法：抽吸結(jié)束后，將兩張濾片置于100 mL錐形瓶中，加入32 mL含內(nèi)標(biāo)的二氯甲烷溶液振蕩萃取30 min，轉(zhuǎn)速160 r/min，準(zhǔn)確移取萃取液25 mL于濃縮瓶，通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀常壓濃縮至0.8 mL左右，過(guò)0.22 μm有機(jī)濾膜后上氣質(zhì)聯(lián)用儀檢測(cè)。

色譜條件、質(zhì)譜條件同上。

1.2.4 加熱卷煙濾嘴降溫段煙氣溫度的檢測(cè)方法

自主設(shè)計(jì)的煙氣溫度測(cè)量系統(tǒng)由主體結(jié)構(gòu)、抽吸系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)4部分組成。實(shí)驗(yàn)前，將測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫探頭插入加熱卷煙濾嘴降溫段兩端（圖1的A、B兩點(diǎn)），使測(cè)溫探頭與待測(cè)點(diǎn)充分接觸，將煙支插入煙具，此時(shí)啟動(dòng)抽吸系統(tǒng)，同時(shí)，電氣控制系統(tǒng)完成測(cè)量動(dòng)作以及測(cè)量結(jié)果的輸出。圖1的A點(diǎn)為緊靠煙芯材料段顆粒，B點(diǎn)為緊靠濾嘴醋纖段顆粒，濾嘴降溫段顆粒溫度處于兩點(diǎn)溫度之間的范圍。

圖1 濾嘴降溫段測(cè)溫探頭位置示意圖

2 結(jié)果與討論

2.1 靜態(tài)頂空-GC/MS方法的工作曲線、精密度

工作曲線：分別移取100 μL不同濃度的含有12種組分的混合香味成分標(biāo)樣于20 mL頂空瓶中，設(shè)定加熱溫度140℃，加熱平衡30 min后取1 mL頂空氣體注入氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行分析，以各類(lèi)香味成分的峰面積與對(duì)應(yīng)濃度作圖，得到工作曲線，結(jié)果見(jiàn)表2。可見(jiàn)，在所測(cè)定的含量范圍內(nèi)，工作曲線的峰面積與濃度的線性關(guān)系良好，回歸方程的相關(guān)系數(shù)范圍在0.995～0.999之間。本實(shí)驗(yàn)利用此工作曲線對(duì)4種加香顆粒在不同加熱溫度下香味成分的釋放量進(jìn)行定量，以考察其香味成分釋放行為的差異。

精密度：日內(nèi)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)：將核桃加香顆粒分別稱(chēng)取相同量置于6個(gè)20 mL頂空瓶中，100℃加熱平衡30 min后進(jìn)行分析，考察方法的日內(nèi)重復(fù)性。日間重復(fù)性實(shí)驗(yàn)：將核桃加香顆粒分別于d1、d2、d3、d4、d5、d6稱(chēng)取相同量置于20 mL頂空瓶中，100℃加熱平衡30 min后進(jìn)行分析，考察方法的日間重復(fù)性。表2中日內(nèi)和日間重復(fù)性結(jié)果表明，使用靜態(tài)頂空-GC/MS方法分析12種香味成分相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%，符合方法的要求。

表2 靜態(tài)頂空-GC/MS分析香味成分的線性方程、相關(guān)系數(shù)和精密度

Tab.2 Linear equations, correlation coefficient and precision of flavor components by static headspace GC/MS method

香味成分線性方程相關(guān)系數(shù)日內(nèi)重復(fù)性（RSD）/%日間重復(fù)性（RSD）/% γ-丁內(nèi)酯y=5.035×103x－3.266×1020.9993.744.87 檸檬醛y= 1.592×103x＋2.192×1020.9992.894.10 茶香酮y=8.827×103x－5.594×1040.9961.962.70 乙酸橙花酯y=2.580×103x＋6.690×1040.9952.482.32 香茅醇y=5.983×103x－4.71×1040.9952.482.33 β-二氫紫羅蘭酮y=1.425×104x－4.485×1050.9974.652.32 苯乙醇y=2.031×104x－4.819×1040.9994.174.96 庚酸y=7.746×103x－5.092×1040.9974.264.97 肉桂醛y=8.010×103x－4.210×1040.9984.854.21 二氫茉莉酮酸甲酯y=3.989×103x－8.42×1040.9953.534.37 金合歡基丙酮y=4.786×102x－1.281×1040.9963.354.93 香草醛y=2.147×103x－1.353×1040.9994.334.53

2.2 靜態(tài)頂空-GC/MS方法評(píng)價(jià)不同溫度下4種加香顆粒香味成分釋放行為

加熱溫度顯著影響加香顆粒中香味物質(zhì)的釋放行為。采用實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)的溫度測(cè)量?jī)x測(cè)定加熱卷煙濾嘴降溫段煙氣溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明（圖2），抽吸時(shí)，降溫段緊靠煙芯材料的（圖1A點(diǎn)）最高溫度達(dá)到137℃，降溫段緊靠醋纖的最低溫度為60℃（圖1B點(diǎn)），因此，判斷在煙支抽吸過(guò)程中，加熱卷煙濾嘴降溫段顆粒溫度在60℃～140℃之間?；谏鲜鰧?shí)驗(yàn)結(jié)論，固定平衡時(shí)間30 min，分別設(shè)定頂空加熱溫度為60℃，80℃，100℃，120℃，140℃。

圖2 加熱卷煙濾嘴降溫段內(nèi)部溫度

圖3反映了靜態(tài)頂空-GC/MS下不同溫度加香顆粒中香味成分釋放量的差異性。實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，僅核桃殼顆粒中的檸檬醛、乙酸橙花酯和微晶纖維素顆粒中的肉桂醛釋放量隨著加熱溫度的升高呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)（轉(zhuǎn)折點(diǎn)均出現(xiàn)在140℃），4種加香顆粒中其它香味成分釋放量均隨著加熱溫度的升高而升高。核桃殼顆粒中的檸檬醛、乙酸橙花酯和微晶纖維素顆粒中的肉桂醛釋放量在140℃下降，這可能是因?yàn)樵?40℃溫度下，核桃殼顆粒和微晶纖維素顆粒發(fā)生脫水及物理結(jié)構(gòu)變化等，導(dǎo)致吸附性能改變，從而導(dǎo)致香味釋放性能發(fā)生改變，原因有待進(jìn)一步考察。

實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，乙酸橙花酯、-二氫紫羅蘭酮、肉桂醛、二氫茉莉酮酸甲酯、金合歡基丙酮、香草醛這6種香味成分在核桃殼顆粒中的釋放量最高，玉米芯顆粒次之，微晶纖維素顆粒第三，葛根粉顆粒最低；檸檬醛在核桃殼顆粒中的釋放量最高，玉米芯顆粒次之，葛根粉顆粒第三，微晶纖維素顆粒最低；茶香酮在核桃殼顆粒中的釋放量最高，微晶纖維素顆粒次之，玉米芯顆粒第三，葛根粉顆粒最低；-丁內(nèi)酯、苯乙醇在微晶纖維素顆粒中的釋放量最高，核桃殼顆粒次之，葛根粉顆粒和玉米芯顆粒分別位于第三或第四。

而香茅醇和庚酸兩種香味成分在60℃～120℃溫度范圍內(nèi)，在核桃殼顆粒中的釋放量最高，玉米芯顆粒次之，微晶纖維素顆粒第三，葛根粉顆粒最低；當(dāng)加熱溫度達(dá)到140℃時(shí)，玉米芯顆粒和微晶纖維素顆粒中香茅醇和庚酸釋放量顯著增加，其中微晶纖維素顆粒增速更快，此時(shí)香茅醇、庚酸在微晶纖維素顆粒中釋放量最高，玉米芯顆粒次之，核桃殼顆粒第三，葛根粉顆粒最低，這可能是由于不同顆粒對(duì)香茅醇和庚酸兩種香味成分的持香能力不同所致，即微晶纖維素顆粒對(duì)香茅醇和庚酸兩種香味成分的持香能力最強(qiáng)，高溫環(huán)境才能使微晶纖維素顆粒中香茅醇和庚酸充分釋放。

綜上，60℃～140℃溫度范圍內(nèi)，4種加香顆粒中的檸檬醛、乙酸橙花酯、-二氫紫羅蘭酮、苯乙醇、肉桂醛、二氫茉莉酮酸甲酯、金合歡基丙酮、香草醛、茶香酮和-丁內(nèi)酯10種香味成分的釋放量在5個(gè)溫度點(diǎn)下表現(xiàn)一致，香茅醇和庚酸釋放量在140℃與其它4個(gè)溫度點(diǎn)略有差異。

圖3 靜態(tài)頂空-GC/MS下不同溫度加香顆粒香味成分釋放量比較

分別對(duì)4種加香顆粒中12種香味成分在5個(gè)加熱溫度點(diǎn)下的釋放量進(jìn)行加和，結(jié)果見(jiàn)表3所示。結(jié)果可知，乙酸橙花酯、香茅醇、-二氫紫羅蘭酮、肉桂醛、二氫茉莉酮酸甲酯、金合歡基丙酮、香草醛7種香味成分在核桃殼顆粒中的釋放量總和最高，玉米芯顆粒次之，微晶纖維素顆粒第三，葛根顆粒最低；檸檬醛在核桃殼顆粒中的釋放量總和最高，玉米芯顆粒次之，葛根顆粒第三，微晶纖維素顆粒最低；茶香酮、庚酸在核桃殼顆粒中的釋放量總和最高，微晶纖維素顆粒次之，玉米芯顆粒第三，葛根顆粒最低；-丁內(nèi)酯在微晶纖維素顆粒中的釋放量總和最高，葛根粉顆粒次之，核桃殼顆粒第三，玉米芯顆粒最低；苯乙醇在微晶纖維素顆粒中的釋放量總和最高，核桃殼顆粒次之，玉米芯顆粒第三，葛根顆粒最低。

表3 60℃～140℃溫度范圍內(nèi)加香顆粒中香味成分釋放量總和

Tab.3 Total release amount of flavor components from flavored granules in the temperature range of 60℃ to 140℃

香味成分釋放量總和/（μg/g） 核桃殼顆粒玉米芯顆粒微晶纖維素顆粒葛根粉顆粒 γ-丁內(nèi)酯61.1452.70102.9475.24 檸檬醛209.74158.4138.8780.31 茶香酮327.68154.97206.60140.34 乙酸橙花酯550.60403.15307.47189.26 香茅醇304.17286.74263.9152.61 β-二氫紫羅蘭酮381.60318.32241.04153.48 苯乙醇85.0477.28131.0563.10 庚酸146.04134.91142.6966.51 肉桂醛257.70214.4169.3553.48 二氫茉莉酮酸甲酯231.09178.39135.4389.69 金合歡基丙酮472.64447.42124.8989.52 香草醛35.0224.8219.7717.43

在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，12種香味成分在不同顆粒中的釋放行為有明顯差異，說(shuō)明靜態(tài)頂空-GC/MS方法可以很好地表征不同加香顆粒中香味成分釋放行為。同時(shí)，由于60℃～140℃溫度范圍內(nèi)有10種香味成分在核桃殼顆粒中釋放量最高，可見(jiàn)通過(guò)靜態(tài)頂空-GC/MS方法能判斷出核桃殼顆粒更適用于加熱卷煙濾嘴降溫段的增香補(bǔ)香。

2.3 靜態(tài)頂空-GC/MS評(píng)價(jià)方法的驗(yàn)證

為驗(yàn)證靜態(tài)頂空-GC/MS評(píng)價(jià)載香顆粒的判斷結(jié)果，將不同加香顆粒加工進(jìn)加熱卷煙濾嘴降溫段，并采用1.2.3分析方法對(duì)添加4種加香顆粒的加熱卷煙樣品主流煙氣中12種香味成分釋放量進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)圖4。

在4種加香顆粒制成的實(shí)驗(yàn)卷煙主流煙氣中，乙酸橙花酯、-二氫紫羅蘭酮、肉桂醛、二氫茉莉酮酸甲酯、金合歡基丙酮、香草醛、檸檬醛、茶香酮、-丁內(nèi)酯、苯乙醇10種香味成分釋放量規(guī)律與其在60℃～140℃溫度范圍內(nèi)靜態(tài)頂空下4種加香顆粒中的釋放規(guī)律一致，即：以乙酸橙花酯為例，乙酸橙花酯在核桃殼顆粒制成的實(shí)驗(yàn)卷煙主流煙氣中釋放量最高，玉米芯顆粒次之，微晶纖維素顆粒第三，葛根顆粒最低，這與乙酸橙花酯在60℃～140℃溫度范圍內(nèi)靜態(tài)頂空下4種顆粒中的釋放規(guī)律一致。

值得指出的是，香茅醇、庚酸在核桃殼顆粒制成的實(shí)驗(yàn)卷煙主流煙氣中釋放量最高，玉米芯顆粒次之，微晶纖維素顆粒第三，葛根粉顆粒最低，這與60℃～120℃溫度范圍內(nèi)這兩種香味成分靜態(tài)頂空下在4種顆粒中釋放規(guī)律一致。推測(cè)由于加熱卷煙濾嘴降溫段內(nèi)140℃左右的高溫點(diǎn)分布較少，因此整體上卷煙樣品主流煙氣中香茅醇、庚酸釋放與60℃～120℃溫度范圍內(nèi)靜態(tài)頂空中釋放規(guī)律一致。

12種香味成分在4種加香顆粒制成實(shí)驗(yàn)卷煙煙氣中的釋放行為有明顯差異，核桃殼顆粒中制成的實(shí)驗(yàn)卷煙主流煙氣中有10種香味成分釋放量最高，-丁內(nèi)酯、苯乙醇在核桃殼顆粒制成實(shí)驗(yàn)卷煙主流煙氣中的釋放量與最高釋放量差異也不顯著。經(jīng)驗(yàn)證，核桃殼加香顆粒在加熱卷煙中的應(yīng)用效果更好，這與靜態(tài)頂空-GC/MS方法分析得出的結(jié)果一致。

圖4 實(shí)驗(yàn)卷煙主流煙氣中香味成分釋放量比較

根據(jù)加熱卷煙抽吸過(guò)程中濾嘴降溫段顆粒實(shí)際溫度范圍測(cè)量結(jié)果，設(shè)置靜態(tài)頂空平衡溫度。平衡溫度下，頂空瓶底部加香顆粒香味成分從顆粒中釋放到上部空間，經(jīng)過(guò)一定的平衡時(shí)間，釋放出的香味成分和仍保留在顆粒中的香味成分達(dá)到平衡狀態(tài)，隨后氣相部分被取樣。被卷制進(jìn)煙支濾嘴的加香顆粒香味成分，在卷煙抽吸時(shí)隨大量被加熱的煙氣一起被捕集。盡管是兩種實(shí)驗(yàn)方法，但在相同溫度氣體的作用下，顆粒中容易釋放的香味成分都更易被檢測(cè)到。因此，通過(guò)檢測(cè)不同加香顆粒香味成分在靜態(tài)頂空平衡或卷煙加熱條件下的釋放量，都可以成為評(píng)價(jià)加熱卷煙用濾嘴載香顆粒的手段。上述實(shí)驗(yàn)也證明，采用靜態(tài)頂空-GC/MS方法直接考察加香顆粒結(jié)果與分析不同加香顆粒加熱卷煙主流煙氣中香味成分釋放量評(píng)價(jià)結(jié)果一致。

3 結(jié)論與討論

結(jié)合加熱卷煙抽吸過(guò)程中濾嘴降溫段顆粒實(shí)際溫度范圍測(cè)量結(jié)果，采用靜態(tài)頂空-GC/MS方法考察了不同加熱溫度下4種載香顆粒中12種香味成分的釋放行為，該方法可以很好地表征不同載香顆粒中香味成分釋放行為，初步判斷核桃殼顆粒更適宜用于加熱卷煙的增香補(bǔ)香。為驗(yàn)證靜態(tài)頂空-GC/MS的判斷結(jié)果，對(duì)分別添加4種載香顆粒的加熱卷煙主流煙氣中香味成分釋放量進(jìn)行分析，結(jié)果表明核桃殼載香顆粒在加熱卷煙中的應(yīng)用效果更好，與靜態(tài)頂空-GC/MS方法判斷的結(jié)果一致。因此，在加熱卷煙煙支抽吸過(guò)程中濾嘴降溫段顆粒實(shí)際溫度范圍內(nèi)，采用靜態(tài)頂空-GC/MS直接考察載香顆粒中香味成分釋放行為，可以有效表征和區(qū)分不同顆粒載香賦香能力，從而實(shí)現(xiàn)加熱卷煙用濾嘴載香顆粒的快速質(zhì)量評(píng)價(jià)。

脫附和吸附是一對(duì)矛盾，脫附易通常意味著吸附性能差。載香顆粒吸附性過(guò)小，香味成分容易揮發(fā)，但吸附性過(guò)強(qiáng)，香味成分不容易隨煙氣脫附釋放。本文只考察了載香顆粒的脫附釋放情況，今后還將繼續(xù)探討顆粒吸附穩(wěn)定性的問(wèn)題。

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Evaluation of flavored granules in electrical heated cigarette filters based on static headspace GC/MS method

YOU Xiaojuan1, HE Hongmei1, LIU Xianjun1, WANG Minghui2, ZHU Xianyan2, SHI Huaibin1, GAO Xin2, LUO Liang2, XU Ruyan1*

1 Technology Center, China Tobacco Jiangsu Industrial Co., Ltd., Nanjing 210019, China;2 Research and Development Center, Nantong Cigarette Filter Co., Ltd., Nantong 226014, China

[Objective] This study aims to establish an evaluation method for the quality of flavored granules in electrical heated cigarette filters based on static headspace GC/MS method. [Methods] The release characteristics of twelve kinds of flavor components in four kinds of flavored granules under the different temperatures were determined by static headspace GC/MS method. The flavor components delivery in mainstream smoke of electrical heated cigarettes added with four kinds of flavored granules were determined by CH2Cl2and GC/MS method, respectively.[Results] The results showed that the release patterns of ten kinds of flavor components in flavored granules by static headspace GC/MS method were consistent with that in the mainstream smoke. In addition, the release patterns of citronellol and heptanoic acid in flavored granules under static headspace at 60℃～120℃ were consistent with that in mainstream smoke. The flavored granule that was more applicable for electrical heating cigarette was selected by static headspace GC/MS method, and the selected flavored granule was consistent with the selected one by detecting the flavor components in mainstream smoke. [Conclusion] Within the actual temperature range of electrical heated cigarette cooling section, flavored granules could be evaluated by investigating the release pattern of flavor components delivery based on static headspace GC/MS method so as to realize the rapid quality evaluation of flavored granules in electrical heating cigarette filters.

electrical heated cigarettes; flavored granules; mainstream smoke; evaluation method; flavor components; static headspace GC/MS method

Corresponding author. Email：xury@jszygs.com

中國(guó)煙草總公司科技重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目（110201901008（XX-08））

尤曉娟（1983—），碩士，工程師，主要從事煙草化學(xué)研究，Email: youxj@jszygs.com

徐如彥，Email: xury@jszygs.com

2021-05-12；

2022-01-06

尤曉娟，何紅梅，劉獻(xiàn)軍，等. 基于靜態(tài)頂空-GC/MS的加熱卷煙用濾嘴載香顆粒評(píng)價(jià)研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2022，28（1）.YOU Xiaojuan, HE Hongmei, LIU Xianjun, et al. Evaluation of flavored granules in electrical heated cigarette filters based on static headspace GC/MS method[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2022, 28(1). doi: 10.16472/j.chinatobacco.2021.092