煙用接裝紙中蘋果酸含量的分析研究

馮懂懂，張賈寶，張 震，倪和朋，郭丁榮，朱鑫超，梁 淼，陶寅瑩，張峻松

（1. 紅塔煙草（集團） 有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653110；2. 鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450001）

0 引言

卷煙加香一直是改善卷煙抽吸品質(zhì)的重要手段之一，它能夠改善吃味，賦予卷煙獨特的風(fēng)味特征。卷煙加香技術(shù)主要包括濾嘴加香[1-3]、煙絲加香[4]、卷煙紙加香[5-7]、成型紙加香[8]、芯線加香[9]和爆珠加香[10-11]等，接裝紙加香也是一種重要的發(fā)展趨勢。

蘋果酸具有天然蘋果的酸味，酸味令人愉快、味道柔和，目前廣泛應(yīng)用于煙草行業(yè)[12-13]。蘋果酸作為一種非揮發(fā)酸，雖然不直接影響煙氣香味，但可以調(diào)節(jié)煙草的pH 值，在一定程度上改善煙草吃味，影響卷煙感官舒適度[14-16]，通過在卷煙接裝紙上添加蘋果酸等酸味劑，可以弱化卷煙煙氣的噪感，提升卷煙吸食品質(zhì)[12]。煙用接裝紙中蘋果酸等酸味劑的施加量對卷煙感官品質(zhì)的穩(wěn)定性具有極為重要的影響。目前，煙草行業(yè)并未建立煙用接裝紙中蘋果酸含量的檢測方法，主要依賴人工味覺、嗅覺評價來實現(xiàn)卷煙質(zhì)量穩(wěn)定性的監(jiān)控，該方法主觀性因素影響較大、檢測過程不衛(wèi)生。

對煙用接裝紙中蘋果酸測定的前處理條件進行了優(yōu)化，建立了氣相色譜法測定煙用接裝紙中蘋果酸的檢測方法，并對部分品牌接裝紙中蘋果酸的含量進行了檢測分析，為酸味型接裝紙中蘋果酸等酸味特征成分的質(zhì)量監(jiān)測和品質(zhì)控制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

試劑：甲醇、二氯甲烷（色譜級），迪科馬科技有限公司產(chǎn)提供；硫酸（AR），洛陽昊華試劑有限公司提供；無水硫酸鈉、氯化鈉、己二酸（AR），天津市德恩化學(xué)試劑有限公司提供；蘋果酸（＞98%），百靈威科技有限公司提供。

儀器：EL-204 型電子天平，梅特勒- 托利多儀器有限公司產(chǎn)品；HZ-2 型電熱恒溫水浴鍋，北京市醫(yī)療設(shè)備總廠產(chǎn)品；DLSB-10/25 型低溫冷卻液循環(huán)泵，鄭州凱鵬實驗儀器有限公司產(chǎn)品；Agilent 8890A（FID） 型氣相色譜儀，安捷倫科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗方法

1.2.1 溶液的配制

（1） 酯化劑的配制。在冰水浴攪拌的條件下，將適量濃硫酸緩慢加入一定量的甲醇中，攪拌均勻，配置成10%的H2SO4-CH3OH 溶液，備用。

（2） 內(nèi)標(biāo)溶液的配制。精確稱量0.600 0 g 己二酸至100 mL 容量瓶中，加入甲醇溶解并定容至刻度，得到質(zhì)量濃度為6.000 0 mg/mL 的己二酸- 甲醇內(nèi)標(biāo)溶液。

（3） 標(biāo)樣儲備液的配制。稱取0.800 0 g 蘋果酸至25 mL 的容量瓶中，加入甲醇溶解并定容至刻度。移取1.0mL 溶液于100 mL 圓底燒瓶中，加入己二酸- 甲醇內(nèi)標(biāo)溶液 1.0 mL 和 10% H2SO4-CH3OH 溶液40 mL，水浴90 ℃回流110 min。

（4） 空白加熱回流液的配制。移取己二酸- 甲醇內(nèi)標(biāo)溶液2.0 mL 和10% H2SO4-CH3OH 溶液82 mL于150 mL 圓底燒瓶中，水浴80 ℃回流2 h。

（5） 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制。分別移取標(biāo)樣儲備液 0.8，1.5，2.0，3.0，4.0，5.0，8.0 至 50.0 mL 錐形瓶中，再分別加入15.0，13.0，11.0，13.0，11.0，8.5，7.0 mL 空白加熱回流液。分別從上述錐形瓶中取10 mL 溶液于100 mL 分液漏斗中，加入飽和食鹽水20 mL 混勻，加入二氯甲烷萃取10 mL，重復(fù)萃取3 次，合并萃取液，加入3.5 g 無水硫酸鈉干燥過夜后取適量萃取液經(jīng)0.45 μm 有機濾膜過濾至色譜瓶，并利用氣相色譜進樣分析。

1.2.2 樣品前處理

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

1.2.3 定性定量分析

采用氣相色譜法對接裝紙中非揮發(fā)酸的衍生物進行分析，根據(jù)樣品中色譜峰與標(biāo)樣物相對保留值的比較，鑒定各非揮發(fā)酸的成分；并采用內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法對非揮發(fā)酸進行定量分析。

1.2.4 氣相色譜進樣條件

HP-INNOWAX 型色譜柱 （30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為氦氣；柱流速1.2 mL/min（恒流模式）；平均線速度29.134 cm/sec；進樣口溫度280 ℃；分流比5∶1；程序升溫：色譜柱初始溫度50 ℃（保持 2 min），以 5 ℃/min 升溫至 180 ℃ （保持 10 min），進樣量1.0 μL；檢測器：FID；檢測溫度280 ℃；氫氣40 mL/min；空氣410 mL/min；尾吹15 mL/min。

2 結(jié)果與分析

2.1 前處理條件優(yōu)化

2.1.1 料液比的選擇

為了確定樣品與酯化劑的最佳料液比，按1.2.2樣品前處理方法，改變H2SO4-CH3OH 酯化劑的體積，考查不同料液比 （1∶8，1∶10，1∶12，1∶14，1∶16） 對接裝紙中蘋果酸酯化程度的影響。

料液比對接裝紙中蘋果酸酯化程度的影響見圖1。

圖1 料液比對接裝紙中蘋果酸酯化程度的影響

由圖1 可知，隨著料液比的增大，測得的蘋果酸含量呈現(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，隨著料液比的增大，樣品中蘋果酸的甲酯化程度越大，測定出的蘋果酸含量越高。當(dāng)料液比大于1∶12 后，樣品中蘋果酸的甲酯化程度已基本達到最大，測定含量基本保持不變。因此，確定樣品與酯化劑的最佳料液比為1∶12。

溫度是影響蘋果酸酯化的關(guān)鍵因素，溫度過低酯化反應(yīng)較慢且不完全。為了確定最佳酯化溫度，按1.2.2 方法，改變酯化溫度，考查酯化溫度（75，80，85，90，95 ℃） 對接裝紙中蘋果酸酯化程度的影響。

酯化溫度對接裝紙中蘋果酸酯化程度的影響見圖2。

圖2 酯化溫度對接裝紙中蘋果酸酯化程度的影響

由圖2 可知，酯化溫度從75 ℃升至90 ℃的過程中，蘋果酸含量隨著溫度的升高逐漸增大，當(dāng)酯化溫度達到90 ℃時，測得的蘋果酸含量最高，溫度繼續(xù)升高后，蘋果酸含量不再增大，主要原因是溫度的升高會加快酯化反應(yīng)的進行，但是溫度過高可能會導(dǎo)致衍生物分解或揮發(fā)導(dǎo)致測定結(jié)果偏低。因此，確定90 ℃為最佳酯化溫度。

2.1.3 酯化時間的選擇

為了確定最佳酯化時間，按1.2.2 方法，改變酯化時間，考查酯化時間（100，110，120，130，140 min）對接裝紙中蘋果酸酯化程度的影響。

酯化時間對接裝紙中蘋果酸酯化程度的影響見圖3。

圖3 酯化時間對接裝紙中蘋果酸酯化程度的影響

由圖3 可知，隨著酯化時間的增加，蘋果酸含量呈現(xiàn)先增加后略有下降的趨勢，產(chǎn)生原因可能是反應(yīng)時間過長會導(dǎo)致高級脂肪酸破壞，使測定值偏低，且時間過長也會增加試驗成本。因此，確定最佳酯化時間為110 min。

2.1.4 萃取次數(shù)的選擇

從文中分析可知，商業(yè)銀行零售網(wǎng)點的轉(zhuǎn)型有著重要的意義。雖然在現(xiàn)階段當(dāng)中，我國在轉(zhuǎn)型的過程當(dāng)中還存在著許多問題，但要采取合理有效的措施，相關(guān)單位有較好的耐心，不斷明確管理目標(biāo)，改變創(chuàng)新策略，加強重視客戶體驗就能有效加快零售網(wǎng)點的轉(zhuǎn)型。

為了確定二氯甲烷的最佳萃取次數(shù)，按1.2.2 方法，改變萃取次數(shù)，考查萃取次數(shù)（1，2，3，4，5 次） 對接裝紙中非揮發(fā)酸萃取效果的影響。

萃取次數(shù)對接裝紙中蘋果酸萃取效果的影響見圖4。

圖4 萃取次數(shù)對接裝紙中蘋果酸萃取效果的影響

由圖4 可知，隨著萃取次數(shù)的增加，蘋果酸含量呈現(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，酯化后非揮發(fā)酸衍生物萃取的越徹底，當(dāng)萃取次數(shù)達到3 次后，溶液中的非揮發(fā)酸衍生物已基本被萃取完全。因此確定萃取次數(shù)3 次為最佳萃取次數(shù)。

2.2 方法的驗證

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和定量限

以蘋果酸峰面積與內(nèi)標(biāo)（己二酸） 峰面積之比為橫坐標(biāo)，以蘋果酸質(zhì)量濃度與內(nèi)標(biāo)（己二酸） 質(zhì)量濃度之比為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)保留時間定性、內(nèi)標(biāo)法定量原理得到非揮發(fā)酸的回歸方程及其相關(guān)參數(shù)。

蘋果酸的回歸方程、決定系數(shù)見表1。

表1 蘋果酸的回歸方程、決定系數(shù)

由表 1 可知，蘋果酸在 12.9～135.4 μg/mL 的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性良好（決定系數(shù)R＞0.999），檢出限為 0.47 μg/mL，定量限為 1.56 μg/mL。

2.2.2 加標(biāo)回收率與精密度

用粉碎機將接裝紙粉碎，準(zhǔn)確稱取3.00 g 粉碎后的接裝紙，置于100 mL 圓底燒瓶，添加已知量的蘋果酸- 甲醇溶液，按照1.2.2 和1.2.4 中方法進行分析，平行測定5 次。

蘋果酸的回收率與精密度見表2。

表2 蘋果酸的回收率與精密度

由表2 可知，蘋果酸的回收率為86.64%～92.41%，精密度為2.70%～4.04%（n=5），回收率較高，重復(fù)性好，表明該方法適用于接裝紙中蘋果酸含量的測定。

2.3 樣品分析

采用優(yōu)化后的樣品前處理方法，對某煙廠提供的酸味型煙用接裝紙中蘋果酸進行測定分析.

煙用接裝紙中蘋果酸檢測結(jié)果見表3。

表3 煙用接裝紙中蘋果酸檢測結(jié)果/mg·g-1

由表3 可知，接裝紙1 中蘋果酸含量為0.58 mg/g，接裝紙2 中蘋果酸含量為0.36 mg/g，接裝紙3 中蘋果酸含量為0.45 mg/g。

3 結(jié)論

以煙用接裝紙中的蘋果酸含量為考查指標(biāo)，優(yōu)化接裝紙中蘋果酸測定的酯化及萃取條件，通過單因素試驗并結(jié)合氣相色譜法建立了接裝紙中蘋果酸含量的測定方法，得到以下結(jié)論：

（1） 蘋果酸的線性方程良好，決定系數(shù)R＞0.999，檢出限為0.47 μg/mL，定量限為1.56 μg/mL。煙用接裝紙中測出的蘋果酸的回收率在86.64%～92.41%之間，精密度為2.70%～4.04%（n=5），回收率較高，重復(fù)性好，表明該方法適用于煙用接裝紙中蘋果酸含量的測定。

（2） 煙用接裝紙中蘋果酸含量測定的最佳前處理條件為酯化溫度90 ℃，料液比（樣品∶酯化劑）1∶12，酯化時間110 min，二氯甲烷萃取次數(shù)3 次。

研究可為煙用接裝紙中蘋果酸的含量監(jiān)測和質(zhì)量控制提供技術(shù)支撐。