GC-FID 法和HPLC-ELSD 法分析爆珠溶劑辛癸酸甘油酯的主要化學(xué)成分

羅力文，付英杰，姬凌波，史清照，席 輝*，孫世豪，宗永立，王丁眾，申屠洪釬

1. 中國煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2 號 450001

2. 四川中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，成都市錦江區(qū)成龍大道一段56 號 610066

爆珠加香是一種重要的卷煙加香方式［1-5］，卷煙爆珠中通常使用凝固點低、沸點高且無色無味的食品添加劑辛癸酸甘油酯作為爆珠溶劑［6-8］。商品化辛癸酸甘油酯通常由辛酸、癸酸與甘油的酯化反應(yīng)合成［9-10］，其中含有三辛酸甘油酯、二辛酸一癸酸甘油酯、一辛酸二癸酸甘油酯和三癸酸甘油酯4 種主要化學(xué)成分。由于生產(chǎn)條件的差異［11-12］，不同辛癸酸甘油酯中4 種主要化學(xué)成分的相對比例也有所區(qū)別，導(dǎo)致爆珠溶劑組成的一致性受到影響。研究表明，溶劑組成的變化可以影響香氣化合物的釋放［13-14］，對爆珠卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性也有重要影響；此外，爆珠溶劑的組成也可能對卷煙爆珠的生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生不可預(yù)知的影響［15-16］。因此，準確測定爆珠溶劑辛癸酸甘油酯的組成，對維護卷煙產(chǎn)品風格、穩(wěn)定爆珠質(zhì)量具有十分重要的意義。GB 28302—2012［17］中只規(guī)定了食品用辛癸酸甘油酯的感官要求和理化指標，未對辛癸酸甘油酯中主要化學(xué)成分的檢測方法進行規(guī)范。目前，辛癸酸甘油酯的主要檢測方法是氣相色譜法和液相色譜法。由于二辛酸一癸酸甘油酯和一辛酸二癸酸甘油酯的標準品不易獲得，現(xiàn)有方法只能對樣品中辛癸酸甘油酯的總量［18-19］或不同成分的相對比例進行間接檢測［20-23］，無法對不同成分的濃度進行直接定量。為此，基于市售三辛酸甘油酯和三癸酸甘油酯的標準品以及實驗室自制的二辛酸一癸酸甘油酯、一辛酸二癸酸甘油酯標準品，建立了辛癸酸甘油酯中4 種不同成分的氣相色譜-氫火焰離子化（Gas chromatography-flame ionization detector，GC-FID）和高效液相色譜-蒸發(fā)光散射（High-performance liquid chromatography-evaporative light scattering detector，HPLC-ELSD）兩種直接分析方法，測定了9 種市售卷煙爆珠中辛癸酸甘油酯的組成，并且比較了兩種分析方法的性能，旨在為辛癸酸甘油酯主要成分的檢測分析提供方法參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

9 種不同規(guī)格的單一爆珠卷煙樣品（A～I），具體參數(shù)見表1。

表1 爆珠卷煙樣品信息Tab.1 Information on cigarette samples with breakable capsules

3 種市售辛癸酸甘油酯產(chǎn)品EA、EB、EC［EA，＞90%，道勤生物科技（上海）有限公司；EB，＞90%，杭州恒諾科技有限公司；EC，＞90%，阿胡卡斯爾斯油脂（上海）有限公司］；ODS 層析用反相硅膠（硅膠粒徑50 μm，硅膠孔徑12 nm，日本YMC 公司）；乙腈、甲醇、乙醇、二氯甲烷（色譜純，德國CNW Technologies 公司）；三辛酸甘油酯、三癸酸甘油酯（＞99%，美國Sigma Aldrich 公司）；三己酸甘油酯［＞95%，梯希愛（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司］。

7890A 氣相色譜儀（配 FID 檢測器）（美國Agilent 公司）；100cc 型氫氣發(fā)生器（英國 Peak Scientific 公司）；UltiMate3000 型液相色譜儀（美國Thermo Fisher Scientific 公司）；2000ES 型 ELSD 檢測器（美國Alltech 公司）；CP224S 型電子天平（感量0.000 1 g，德國Sartorius 公司）；R-210 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士Büchi 公司）；Lab dancer 渦旋振蕩器（德國IKA 公司）；有機濾膜（ 0.45 μm，上海安譜實驗科技股份有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 二辛酸一癸酸甘油酯和一辛酸二癸酸甘油酯的分離制備

參考本課題組已報道的方法［24］，利用中壓制備液相色譜（反相硅膠層析柱，紫外檢測器波長210 nm，乙腈流動相等度洗脫）對EA、EB 和EC 中的不同成分進行分離，分別收集二辛酸一癸酸甘油酯的單組分洗脫液和一辛酸二癸酸甘油酯的單組分洗脫液，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去洗脫液中的乙腈，分別得到二辛酸一癸酸甘油酯樣品和一辛酸二癸酸甘油酯樣品，并對樣品的純度進行檢驗。

1.2.2 GC-FID 法分析辛癸酸甘油酯的組成

1.2.2.1 GC-FID 檢測條件

色譜柱：DB-35 MS毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；進樣口溫度：250 ℃；進樣模式：10 ∶1分流進樣；載氣：He（99.999%）；升溫程序：50 ℃（1 min）20 ℃/min 300 ℃（10 min）；后運行溫度：300 ℃（10 min）；進樣量：1 μL。FID 檢測器溫度：275 ℃；氫氣流速：30 mL/min；空氣流速：400 mL/min。

1.2.2.2 標準曲線

在5 個25 mL 容量瓶中分別加入5.4 mg 三己酸甘油酯（內(nèi)標），隨后分別稱取13.7、27.4、68.5、137.0 和274.1 mg 辛癸酸甘油酯樣品，分別加入至不同容量瓶中，用乙腈定容，配制成5 級標準溶液。以目標化合物與內(nèi)標的濃度比作為橫坐標，峰面積的比值作為縱坐標，進行線性分析，繪制標準曲線。

1.2.2.3 加標回收實驗

分別稱取116.4 mg 三辛酸甘油酯、211.5 mg 二辛酸一癸酸甘油酯、133.3 mg 一辛酸二癸酸甘油酯、27.4 mg 三癸酸甘油酯和43.4 mg 三己酸甘油酯（內(nèi)標），混合后用乙腈定容至1 mL，作為加標母液。分別轉(zhuǎn)移 50、100 和 200 μL 加標母液于不同的10 mL 容量瓶中，用一級標準溶液定容，每個添加水平平行測定3 次。計算4 種辛癸酸甘油酯的加標回收率。

1.2.2.4 爆珠樣品的測定

從常規(guī)卷煙樣品的濾嘴中取出爆珠；將3 顆常規(guī)卷煙爆珠置于20 mL 離心管中，加入15 mL 乙醇，在乙醇液面下用玻璃棒壓破爆珠；將離心管置于渦旋振蕩儀中振蕩提取25 min；取1 mL 上清液，經(jīng)有機濾膜過濾后進行GC-FID 分析。從細支卷煙樣品的濾嘴中取出爆珠，將4 顆細支卷煙爆珠置于20 mL 離心管中，同前處理后，進行GC-FID分析。

1.2.3 HPLC-ELSD 法分析辛癸酸甘油酯的組成

1.2.3.1 HPLC-ELSD 檢測條件

色譜柱：ZORBAX SB-C18色譜柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；柱溫：25 ℃；流動相：乙腈；流速：1 mL/min；進樣量：10 μL。ELSD 檢測器漂移管溫度：80 ℃；氮氣流速：2.2 mL/min。

1.2.3.2 標準曲線

稱取60.6 mg 三辛酸甘油酯、63.1 mg 二辛酸一癸酸甘油酯、62.6 mg 一辛酸二癸酸甘油酯和17.0 mg 三癸酸甘油酯，加入100 mL 容量瓶中，用乙腈定容，作為標準溶液母液A。用乙腈將標準溶液母液A 分別稀釋至原濃度的10%、20%、30%、40%和50%，配制5 級標準溶液。以目標化合物質(zhì)量濃度的自然對數(shù)為橫坐標，峰面積的自然對數(shù)為縱坐標，進行線性分析，繪制標準曲線。

1.2.3.3 加標回收實驗

稱取16.0 mg 三辛酸甘油酯，23.5 mg 二辛酸一癸酸甘油酯，14.0 mg 一辛酸二癸酸甘油酯，3.1 mg三癸酸甘油酯，用乙腈定容至5 mL，作為標準曲線母液 B。分別取 50、100、200 μL 標準曲線母液 B加入10 mL 容量瓶中，用標準曲線母液A 定容，每個添加水平平行測定3 次。計算4 種辛癸酸甘油酯的加標回收率。

1.2.3.4 爆珠樣品的測定

將30 顆常規(guī)卷煙爆珠置于20 mL 離心管中，后處理同1.2.2.4 節(jié)；取1 mL 上清液經(jīng)有機濾膜過濾后進行HPLC-ELSD 分析。將8 顆細支卷煙爆珠置于20 mL 離心管中，同前處理后，進行HPLCELSD 分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 二辛酸一癸酸甘油酯和一辛酸二癸酸甘油酯樣品的鑒定

參考本課題組已報道的方法［24］，對分離得到的二辛酸一癸酸甘油酯和一辛酸二癸酸甘油酯樣品進行GC-MS 分析，結(jié)果如圖1 所示?？芍?，該方法制備的二辛酸一癸酸甘油酯和一辛酸二癸酸甘油酯標準品的純度滿足后續(xù)實驗要求。

圖1 二辛酸一癸酸甘油酯和一辛酸二癸酸甘油酯樣品的GC-MS譜圖Fig.1 GC-MS chromatograms of glyceryl dicaprylate monocaprate and glyceryl dicaprate monocaprylate

2.2 GC-FID 法和HPLC-ELSD 法對辛癸酸甘油酯中不同成分的分離

卷煙爆珠樣品A 經(jīng)前處理后，進行GC-FID 和HPLC-ELSD 分析，結(jié)果見圖 2。可知，GC-FID 法和HPLC-ELSD 法對辛癸酸甘油酯中4 種不同的成分均有良好的分離效果。相同濃度的辛癸酸甘油酯樣品在兩種分析方法中的響應(yīng)情況有所不同，三癸酸甘油酯在GC-FID 譜圖中的色譜峰峰型優(yōu)于 HPLC-ELSD 譜圖，此結(jié)果與劉蔓蔓等［25］利用GC-FID 法和HPLC-ELSD 法間接測定辛癸酸甘油酯和大豆油的酯交換反應(yīng)產(chǎn)物中中長鏈甘油酯（Medium and long chain triacylglycerol，MLCT）的質(zhì)量濃度時報道的結(jié)果一致。

圖2 辛癸酸甘油酯的GC-FID譜圖和HPLC-ELSD譜圖Fig.2 GC-FID and HPLC-ELSD chromatograms of caprylic capric triglyceride

2.3 GC-FID 法的性能參數(shù)

2.3.1 工作曲線、檢出限和定量限

GC-FID 法中采用內(nèi)標法對目標物進行定量分析，得到該法的線性范圍、回歸方程及線性決定系數(shù)R2。分別按照3 倍和10 倍信噪比（S/N）計算辛癸酸甘油酯中4 種主要成分的檢出限（LOD）和定量限（LOQ），結(jié)果見表2。

表2 GC-FID法對各目標物的工作曲線、線性相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限Tab.2 Calibration curves, correlation coefficients, LODs, and LOQs for analytes obtained by GC-FID

GC-FID 法線性回歸方程的R2均大于0.999，表明在對應(yīng)的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，該方法對辛癸酸甘油酯中4 種主要成分均有較好的定量分析能力。

2.3.2 回收率、重復(fù)性和相對標準偏差

對6 份卷煙爆珠樣品A 中辛癸酸甘油酯濃度的測定結(jié)果見表3?？芍?，該方法對目標化合物有較好的分析性能，RSD＜5%。

表3 GC-FID法測定爆珠A萃取液中辛癸酸甘油酯不同成分的濃度Tab.3 Component concentrations in caprylic capric triglyceride in Capsule A extract determined by GC-FID

3 個水平的加標回收率實驗結(jié)果如表4 所示。三辛酸甘油酯、二辛酸一癸酸甘油酯、一辛酸二癸酸甘油酯和三癸酸甘油酯的平均加標回收率范圍為（90.8±1.8）%～（98.3±3.7）%。加標回收率和RSD 數(shù)據(jù)表明：GC-FID 法對辛癸酸甘油酯中各個組分的精密度良好。

表4 GC-FID法對爆珠樣品A中各組分的加標回收率Tab.4 Spiked recoveries of components in Capsule A determined by GC-FID

2.4 HPLC-ELSD 法的性能參數(shù)

2.4.1 工作曲線、檢出限和定量限

HPLC-ELSD 法中采用外標法對目標物進行定量分析，得到該法的線性范圍、回歸方程及線性決定系數(shù)R2。從表5 可知，線性回歸方程的R2大于0.999。分別按照3 倍和10 倍信噪比計算三辛酸甘油酯、二辛酸一癸酸甘油酯、一辛酸二癸酸甘油酯和三癸酸甘油酯的檢出限（LODs）和定量限（LOQs），結(jié)果見表5。

表5 HPLC-ELSD方法對各目標物的工作曲線、線性相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限Tab.5 Calibration curves, correlation coefficients, LODs, and LOQs for analytes obtained by HPLC-ELSD

2.4.2 回收率、重復(fù)性和相對標準偏差

將辛癸酸甘油酯的一級標準溶液作為分析目標物，按照HPLC-ELSD 法的測定條件平行測試6次。結(jié)果（表6）表明，該方法的RSD 均小于1%。

加標回收率實驗結(jié)果如表7 所示。三辛酸甘油酯、二辛酸一癸酸甘油酯、一辛酸二癸酸甘油酯和三癸酸甘油酯的平均加標回收率范圍為（81.6±0.5）%～（98.3±2.2）%。加標回收率和RSD 的數(shù)據(jù)表明：HPLC-ELSD 法對辛癸酸甘油酯中各組分的精密度良好。

表7 HPLC-ELSD法對一級標準溶液中各組分的加標回收率Tab.7 Spiked recoveries of components in first level standard solutions of caprylic capric triglyceride determined by HPLC-ELSD

2.5 兩種辛癸酸甘油酯分析方法的性能評價

對比GC-FID 法和HPLC-ELSD 法分析辛癸酸甘油酯不同組分的性能參數(shù)可知，GC-FID 法和HPLC-ELSD 法分別在各自的測量濃度范圍內(nèi)的線性相關(guān)性良好（R2＞0.999），RSD 均低于5%，檢測限和定量限均較低，加標回收率穩(wěn)定。表明GC-FID 法和HPLC-ELSD 法均可用于辛癸酸甘油酯中各組分的分析。

兩種分析方法的性能參數(shù)也有一定的差異。GC-FID 法對辛癸酸甘油酯中各組分的檢測限和定量限更低、線性范圍更寬，表明GC-FID 法對辛癸酸甘油酯中各成分的檢測靈敏度高于HPLC-ELSD 法。GC-FID 法的加標回收率范圍優(yōu)于HPLC-ELSD 法，可能是三癸酸甘油酯在液相色譜圖中峰型較差，增大了三癸酸甘油酯加標回收率的偏差。HPLC-ELSD 法的RSD 更小，表明該方法的穩(wěn)定性優(yōu)于GC-FID 法。此外，GC-FID 法的進樣量（1 μL）低于 HPLC-ELSD 法（10 μL），表明GC-FID 法更適用于少量或微量辛癸酸甘油酯樣品的分析。上述結(jié)果表明，GC-FID 法和HPLCELSD 法分析辛癸酸甘油酯各組分的性能有所區(qū)別，在應(yīng)用中需要結(jié)合分析需求，選擇合適的分析方法。

2.6 爆珠樣品中辛癸酸甘油酯各組分的濃度

為了檢測兩種方法對實際卷煙爆珠溶劑的分離分析能力，分別測定9 種卷煙爆珠樣品中辛癸酸甘油酯各組分的濃度，結(jié)果如表8 所示。

表8 GC-FID法和HPLC-ELSD法檢測爆珠樣品中辛癸酸甘油酯各組分的濃度Tab.8 Component concentrations in caprylic capric triglyceride in breakable capsule samples determined by GC-FID and HPLC-ELSD （mg·支-1）

為比較不同爆珠中辛癸酸甘油酯總質(zhì)量分數(shù)的差異，同一爆珠樣品經(jīng)GC-FID 和HPLC-ELSD方法分析后，計算辛癸酸甘油酯總量的幾何平均值和標準偏差。所測爆珠樣品中，常規(guī)卷煙爆珠（爆珠外徑3.4～3.6 mm）中辛癸酸甘油酯的量大于16 mg 的樣品有4 個，分別為樣品A［（17.34±0.96）mg/支］、樣品 D［（19.38±1.28）mg/支］、樣品 E［（22.21±0.34）mg/支］和樣品 F［（22.57±1.50）mg/支］，辛癸酸甘油酯的質(zhì)量分數(shù)小于14 mg 的樣品有2 個，分別為樣品B［（13.58±0.13）mg/支］和樣品C［（5.61±0.33）mg/支］；細支卷煙爆珠（爆珠外徑2.6～2.8 mm）樣品有3 個，其中，樣品G 中每支卷煙爆珠中辛癸酸甘油酯的質(zhì)量分數(shù)為（9.87±0.62）mg，而樣品H 和樣品I 中分別只有（6.12±0.45）mg和（4.68±0.13）mg。

從定性結(jié)果可知，所測9 種爆珠樣品中均含有辛癸酸甘油酯的4 個組分。從各組分的定量結(jié)果分析，不同品牌爆珠所用辛癸酸甘油酯中各組分的質(zhì)量百分比有所不同，表明不同卷煙品牌所用辛癸酸甘油酯原料有一定的差異；同時，不同品牌卷煙的爆珠中含有的辛癸酸甘油酯的總量差異較大。

3 結(jié)論

①建立了基于對應(yīng)標準品的卷煙爆珠溶劑中辛癸酸甘油酯各組分的GC-FID 和HPLC-ELSD直接定量分析方法。其中，GC-FID 法的靈敏度更好、檢測限和定量限更低、線性范圍更寬、加標回收率更穩(wěn)定；HPLC-ELSD 法的重復(fù)性和穩(wěn)定性更好。兩種方法均適用于卷煙爆珠中辛癸酸甘油酯各組分的定量分析。②所測市售卷煙爆珠的溶劑主要為辛癸酸甘油酯，并且均含有4 個主要組分：三辛酸甘油酯、二辛酸一癸酸甘油酯、一辛酸二癸酸甘油酯和三癸酸甘油酯。③不同品牌卷煙爆珠中辛癸酸甘油酯的總量及各組成的濃度均存在一定差異。