氣相色譜法同時測定功能接裝紙13種酸味劑

＊倪和朋 張震 馮懂懂 鄒琦 王娜 郭丁榮

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠 云南 653100）

酸味添加劑在食品中可作為香味輔助劑，廣泛應(yīng)用于食品體系調(diào)香。許多酸味劑都能得益于特定的香味，如酒石酸可輔助葡萄的香味，磷酸可輔助可樂飲料香味等。酸味劑亦能平衡食品體系的風(fēng)味，修飾蔗糖或甜味劑的甜味。適宜的酸值可以抑制許多有害微生物的繁殖，抑制不良的發(fā)酵過程，并可達(dá)到酸型防腐劑的效果，減少高溫滅菌時間,避免高溫對食品風(fēng)味產(chǎn)生的不利影響[1]?，F(xiàn)行的酸味劑檢測標(biāo)準(zhǔn)有GB 5009.28-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉的測定》[2]，GB 5009.121-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脫氫乙酸的測定》[3]，GB 5009.157-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中有機(jī)酸的測定》規(guī)定了食品中酒石酸、乳酸、蘋果酸、丁二酸、富馬酸和己二酸的測定[4]。

在卷煙行業(yè)中，為提升卷煙的抽吸品質(zhì)和滿足消費者的感官需求，近年來在卷煙接裝紙上也逐漸添加一些酸味劑。但酸味劑的添加量和種類對感官品質(zhì)的穩(wěn)定性有較大影響，因此卷煙企業(yè)逐漸重視對接裝紙酸味劑的監(jiān)控。目前各企業(yè)煙用酸味接裝紙是采用人工味覺品嘗來實現(xiàn)對其質(zhì)量穩(wěn)定性的監(jiān)控，而這種方法帶有一定的主觀性，缺少量化標(biāo)準(zhǔn)，存在諸多弊端，整個煙草行業(yè)也亟需一種可量化、穩(wěn)定的檢測方法，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)方法。

隨著現(xiàn)代分析儀器的發(fā)展與應(yīng)用，多種檢測技術(shù)如分光光度法、氣相色譜法、高效液相色譜法、離子色譜、電泳法都被廣泛應(yīng)用到酸味劑的檢測[5-11]。氣相色譜法具有操作簡便、靈敏度高、分析時間短等優(yōu)點，在檢測時應(yīng)用較為廣泛[12]。本試驗對非揮發(fā)酸測定的前處理條件進(jìn)行優(yōu)化，建立了氣相色譜同時測定功能性接裝紙中13種非揮發(fā)酸的檢測方法，并對部分品牌接裝紙中酸味劑的種類及其含量進(jìn)行了檢測分析，為接裝紙中酸味特征成分的質(zhì)量監(jiān)測和品質(zhì)控制提供依據(jù)。

1.實驗部分

(1)儀器與設(shè)備

電子天平（EL-204，梅特勒-托利多儀器有限公司），電熱恒溫水浴鍋（HZ-2，北京市醫(yī)療設(shè)備總廠），低溫冷卻液循環(huán)泵（DLSB-10/25，鄭州凱鵬實驗儀器有限公司），循環(huán)水多用真空泵（SHB-3，鄭州杜甫儀器廠），氣相色譜儀（Agilent6890，安捷倫科技有限公司）。

(2)材料與試劑

接裝紙（（3.0）41.5g×76mm×2500m）（酸味功能性接裝紙，安徽集友紙業(yè)包裝有限公司玉溪接裝紙制造有限公 司）；無水乙醇（色譜級，天津市富宇精細(xì)化工有限公司）；甲醇（色譜級，天津市德恩化學(xué)試劑有限公司）；硫酸（AR，洛陽昊華試劑有限公司）；二氯甲烷（色譜級，天津市德恩化學(xué)試劑有限公司）；無水硫酸鈉（AR，天津市德恩化學(xué)試劑有限公司）；氯化鈉（AR，天津市德恩化學(xué)試劑有限公司）；己二酸（AR，鄭州派尼化學(xué)試劑廠）；草酸（AR，上海華彭實業(yè)有限公司）；丙二酸（＞98%，F(xiàn)LUKA公司）；丁二酸（＞98%，百靈威）；月桂酸（＞98%，F(xiàn)LUKA公司）；十三碳酸（＞98%，Sigma）；蘋果酸（＞98%，百靈威）；十五酸（＞99%，F(xiàn)LUKA公司）；棕櫚酸（＞98%，Sigma）；檸檬酸（＞99%，F(xiàn)LUKA公司）；硬脂酸（＞99%，F(xiàn)LUKA公司）；油酸（＞98%，百靈威）；亞油酸（＞98%，F(xiàn)LUKA公司）；亞麻酸（＞98%，F(xiàn)LUKA公司）。

(3)試驗方法

①溶液的配制

酯化劑：在冰水浴攪拌的條件下，將適量濃硫酸緩慢加入一定量的無水甲醇中，攪拌均勻，配置成10%的H2SO4-CH3OH溶液，保存?zhèn)溆谩?/p>

內(nèi)標(biāo)溶液：精確稱量0.6000g己二酸至100mL容量瓶中，加入甲醇溶解，并定容至刻度，得到濃度為6.0000mg/mL的己二酸-甲醇內(nèi)標(biāo)溶液。

標(biāo)樣儲備液：分別稱取草酸0.5000g，丙二醇0.1142g，丁二醇0.0172g，十三碳酸0.0173g，蘋果酸1.8043g，十五酸0.0122g，棕櫚酸0.1457g，檸檬酸0.4071g，硬脂酸0.0565g，油酸0.0457g，亞油酸0.1085g，亞麻酸0.1100g至50mL的容量瓶中，加入甲醇溶解，并定容至刻度。

②樣品前處理

用粉碎機(jī)將接裝紙粉碎，準(zhǔn)確稱取3.00g粉碎后接裝紙，置于100mL圓底燒瓶，準(zhǔn)確加入一定體積的10% H2SO4-CH3OH溶液，加入1mL己二酸內(nèi)標(biāo)溶液，在一定溫度下進(jìn)行水浴回流，冷卻至室溫后取回流液體10mL于100mL分液漏斗，加入20mL飽和食鹽水混勻，加入10mL二氯甲烷萃取，重復(fù)萃取一定次數(shù)，合并萃取液，并加入3.5g無水硫酸鈉干燥過夜。取適量萃取液經(jīng)0.45μm有機(jī)濾膜過濾至色譜瓶，待氣相色譜進(jìn)樣分析。

③氣相色譜進(jìn)樣條件

色譜柱：HP-INNOWAX（30m×0.25mm×0.25μm）；載氣：氦氣；柱流速：1.2mL/min（恒流模式）；平均線速度：29.134cm/sec；進(jìn)樣口溫度：280℃；分流比：5:1；程序升溫：色譜柱初始溫度50℃（保持2min）以5℃/min升溫至180℃（保持10min），再以6℃/min升至220℃（保持10min）；進(jìn)樣量：1.0μL；檢測器：FID；檢測溫度：280℃；氫氣：40mL/min；空氣：450mL/min；尾吹：15mL/min。

2.結(jié)果與討論

(1)非揮發(fā)酸的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

分別取多元酸標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液0.2mL、0.5mL、2mL、4mL、5mL、8mL、10mL于100mL圓底燒瓶中，各加入1.0mL己二酸內(nèi)標(biāo)溶液和40mL 10% H2SO4-CH3OH溶液，水浴80℃回流2h。取回流液體10mL于100mL分液漏斗中，加入20mL飽和食鹽水混勻，加入10mL二氯甲烷萃取，重復(fù)萃取3次，合并萃取液，加入3.5g無水硫酸鈉干燥過夜后取適量萃取液經(jīng)0.45μm有機(jī)濾膜過濾至色譜瓶，并利用氣相色譜進(jìn)樣分析。

以各多元酸峰面積與內(nèi)標(biāo)（己二酸）峰面積之比為橫坐標(biāo)，以各多元酸濃度與內(nèi)標(biāo)（己二酸）濃度之比為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)保留時間定性、內(nèi)標(biāo)法定量原理得到各種酸的回歸方程及其相關(guān)參數(shù)如表1所示。結(jié)果表明，13種非揮發(fā)酸的線性良好，相關(guān)系數(shù)均在0.999以上，檢出限為0.10～0.16mg/mL，定量限為0.32～0.53mg/mL，達(dá)到檢測標(biāo)準(zhǔn)。

表1 13種非揮發(fā)酸的回歸方程、決定系數(shù)

(2)單因素試驗分析結(jié)果

①酯化溫度的影響

酯化溫度對接裝紙中非揮發(fā)酸含量測定的影響：固定酯化時間為120min，料液比（樣品:酯化劑）為1:12，二氯甲烷萃取次數(shù)為3次，分別設(shè)置酯化溫度為60℃、70℃、80℃、90℃、95℃進(jìn)行試驗。

實驗結(jié)果如表2所示，隨著酯化溫度的升高，非揮發(fā)性酸的測定值先增高再降低。溫度在一定程度上升高，提高了反應(yīng)的進(jìn)行，當(dāng)酯化溫度為90℃時，非揮發(fā)酸總量最高，溫度繼續(xù)升高后，非揮發(fā)酸總量會有所下降，這可能是酯化溫度過高導(dǎo)致酯化后非揮發(fā)酸的衍生物揮發(fā)程度變高，因此確定90℃為最佳酯化溫度。

表2 不同酯化溫度下接裝紙中非揮發(fā)酸含量的測定分析結(jié)果

②料液比的確定

料液比對接裝紙中非揮發(fā)酸含量測定的影響：固定酯化時間為120min，酯化溫度為80℃，二氯甲烷萃取次數(shù)為3次，分別按照樣品：酯化劑=1:8、1:10、1:12、1:14、1:16的比例進(jìn)行實驗（即分別取酯化劑24mL、30mL、36mL、42mL、48mL進(jìn)行酯化實驗。

實驗結(jié)果如表3所示，隨著料液比的增大，非揮發(fā)酸總量呈現(xiàn)先升高后趨于穩(wěn)定的趨勢。料液比從1:8增加到1:12的過程中，隨著酯化劑用量的增加，樣品的甲酯化程度越完全，非揮發(fā)酸總量越高。料液比大于1:12后，樣品中非揮發(fā)酸的甲酯化程度已基本達(dá)到最大，非揮發(fā)酸總量也基本保持不變，因此確定實驗的最佳料液比為1:12。

表3 不同料液比下接裝紙中非揮發(fā)酸含量的測定分析結(jié)果

③酯化時間的確定

酯化時間對接裝紙中非揮發(fā)酸含量測定的影響：固定酯化溫度為80℃，料液比（樣品:酯化劑）為1:12，二氯甲烷萃取次數(shù)為3次，分別設(shè)置酯化時間為100min、110min、120min、130min、140min，5個時間進(jìn)行試驗。

實驗結(jié)果如表4所示，隨著酯化時間的增加，非揮發(fā)酸的總量呈現(xiàn)先增加后略有下降的趨勢，這是因為隨著酯化時間的增加，甲酯化過程進(jìn)行的越徹底，當(dāng)樣品完全酯化（酯化時間為110min）后，酯化時間的增加，反而會影響非揮發(fā)酸甲酯化的過程，增加實驗成本。因此，實驗的最佳酯化時間為110min。

表4 不同酯化時間下接裝紙中非揮發(fā)酸含量的測定分析結(jié)果

④萃取次數(shù)的確定

萃取次數(shù)對接裝紙中非揮發(fā)酸含量測定的影響：固定酯化時間為120min，料液比（樣品:酯化劑）為1:12，酯化溫度為80℃，分別設(shè)置二氯甲烷萃取次數(shù)為1次、2次、3次、4次、5次進(jìn)行試驗。

結(jié)果如表5所示，隨著萃取次數(shù)的增加，非揮發(fā)酸總量呈現(xiàn)先升高后趨于穩(wěn)定的趨勢，這是因為萃取次數(shù)可直接影響萃取效率，萃取次數(shù)越多，即萃取液體積越多，酯化后非揮發(fā)酸衍生物萃取的越徹底，當(dāng)萃取次數(shù)達(dá)到3次后，溶液中的非揮發(fā)酸已基本被萃取完全。因此確定萃取次數(shù)3次為最佳萃取次數(shù)。

表5 不同萃取次數(shù)下接裝紙中非揮發(fā)酸含量的測定分析結(jié)果

(3)加標(biāo)回收率

用粉碎機(jī)將接裝紙粉碎，準(zhǔn)確稱取3.00g粉碎后接裝紙，置于100mL圓底燒瓶，添加已知量的混合非揮發(fā)酸溶液，按照2.1節(jié)方法進(jìn)行分析。結(jié)果如表6所示，8種非揮發(fā)酸的回收率在81.10%～118.54%之間，回收率較高，表明該方法適用于接裝紙中非揮發(fā)酸含量的測定。

表6 8種非揮發(fā)酸的加標(biāo)回收率

(4)實際樣品接裝紙中非揮發(fā)酸測定結(jié)果

通過變量控制法分別對單因素進(jìn)行考察，最終確定前處理最優(yōu)化方案，即酯化溫度為90℃，料液比為1:12，酯化時間為110min，萃取次數(shù)為3次。并以此做樣品前處理，對樣品中非揮發(fā)酸進(jìn)行測定分析，結(jié)果如表7、圖1所示，結(jié)果表明，樣品中共檢測出6種非揮發(fā)酸，其中丁二酸含量為0.1mg/g，蘋果酸含量為2.25mg/g，棕櫚酸含量為0.12mg/g，檸檬酸含量為0.40mg/g，硬脂酸含量為0.13mg/g，亞油酸含量為0.36mg/g。試驗表明，優(yōu)化后比前處理方法適合實際樣品的檢測。

表7 紅塔山（細(xì)支傳奇）接裝紙中非揮發(fā)酸含量的測定分析結(jié)果

圖1 18紅塔山（細(xì)支傳奇）接裝紙中非揮發(fā)酸總離子流圖