離子色譜法測定煙葉中游離氨基酸

李輝 岳先領 李皓 侯鵬娟 張峻松

摘要：為了研究離子色譜法測定煙葉中游離氨基酸含量，以游離氨基酸測定總量為指標，考察了萃取所用的溶劑、溫度、時間以及料液比等因素對游離氨基酸測定量的影響。結果表明，煙草中游離氨基酸的最優檢測條件為：萃取溶劑為0.1 mol/L鹽酸、萃取時間為30 min、萃取溫度為30 ℃、煙葉與鹽酸的比例為1∶40（w/v）。測定方法的氨基酸檢出限為2.76～22.36 ng/mL，定量限為9.57～102.13 ng/mL，試驗的RSD為1.26%～4.96%，氨基酸的加標回收率為83.51%～106.78%，說明該優化方法可行，利用確定的最佳條件測定了國內主產區的10種烤煙型煙葉。

關鍵詞：煙草;游離氨基酸;離子色譜;測定

中圖分類號：O656.3 ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：0439-8114（2015）23-6023-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.23.058

Determination of Free Amino Acids in Tobacco by Ion Chromatography Method

LI Hui1，YUE Xian-ling1，LI Hao2，HOU Peng-juan2，ZHANG Jun-song2

（1.Technology Center of Heilongjiang Tobacco Industry Co.，Ltd.， Harbin 150001， China;

2.College of Food and Bioengineering Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou 450002， China）

Abstract： In order to study the effect of ion chromatography method for the determination of free amino acids in tobacco， the optimization of the experimental conditions were studied， the value of free amino acids used as a response value. The experimental results showed that the best experimental conditions were as follows： the extract solvent was 0.1 mol/L hydrochloric acid; the temperature of experiment was 30 ℃; the extract time was 30 min; the solid to liquid ratio was 1∶40（w/v）. The detection limit of the method was 2.76～22.36 ng/mL，limit of quantitation was 9.57～102.13 ng/mL， the method has high recovery（83.51%～106.78%）and good repeatability （RSD<5%）， these results demonstrate that this method is feasible. The contents of free amino acids in 10 flue-cured tobaccos were determined.

Key words：tobacco;free amino acids;ion chromatography;determination

游離氨基酸是煙草中的一類重要化合物，約占煙葉重量的0.5%～2.1%[1]，在煙草生長、烘烤、陳化、工藝加工以及燃燒的過程中參與化學反應，并生成許多種具有不同香味特征的化合物，與煙葉內或外加的還原糖發生縮合以及縮合物的進一步降解，生成一系列的吡咯、吡嗪和呋喃類等堿性香味化合物，這些堿性香味成分對煙草的香氣、吸味等感官質量產生顯著影響[2，3]。某些氨基酸也可以自身分解，生成具有香味的化合物，因此煙葉中游離氨基酸的種類數量以及煙葉中各種氨基酸的含量的多少與煙葉品質的好壞有著重要的相關性[4，5]。

研究發現，煙葉中適量的氨基酸可有助于提高相應卷煙煙氣勁頭以及增加其煙氣的豐滿度，但是若煙葉中氨基酸含量過于偏高，會使相應卷煙煙氣產生過于辛辣的口感，并且味苦、刺激性強烈，含量過低則會使煙氣趨于平淡無味，豐滿程度變差，因此煙草中氨基酸含量的多少對其感官質量有重要的影響[6-8]。為此利用離子色譜測定煙草中游離氨基酸，以期為卷煙工業合理利用煙葉原料提供科學依據。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料與儀器

試驗所用煙葉均為黑龍江煙草工業有限責任公司技術中心提供;17種氨基酸標樣（>99%，百靈威公司）;無水醋酸鈉（>99.9%， Dionex公司）;氫氧化鈉和氨水（AR，中國醫藥集團上海化學試劑公司）;37%鹽酸（ACROS公司）;SPE SCX 4 mL/200 mg強陽離子交換固相萃取小柱;0.45 μm水相濾膜（津騰）。

HZ-F185型旋轉恒溫震蕩器（太倉試驗設備廠）;ICS-5000+型分析型多功能離子色譜（美國戴安公司）;RE-52AA型旋轉蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠）。

1.2 ?試驗方法

1.2.1 ?煙葉樣品的制備

根據中國煙草行業標準[9]，對煙葉樣品進行了制備，并根據國家標準對其含水量進行測定。將煙葉自然風干后粉碎，過0.5 mm篩網后置于廣口瓶中保存。

1.2.2 ?氨基酸標準溶液的配制

混合氨基酸標準儲備液（2.5 μmol/mL）用電子天平準確稱取賴氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、精氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、纈氨酸、谷氨酸、胱氨酸、絲氨酸、脯氨酸、組氨酸、亮氨酸、天冬氨酸和酪氨酸等樣品（精確至0.1 mg）置于小燒杯中，加入少許0.1 mol/L鹽酸使其完全溶解，然后將燒杯中的混合氨基酸溶液轉移至100 mL容量瓶，用0.1 mol/L稀鹽酸定容至刻度線，即配成混合氨基酸儲備液，其濃度為2.5 μmol/mL。

氨基酸標準溶液的配制：用鹽酸萃取溶劑對上述配置好的17種2.5 μmol/mL的氨基酸儲備液進行逐級稀釋，所得到的標準溶液的濃度分別為4、20、50、125、250、2 500 nmol/mL。

1.2.3 ?煙葉樣品的前處理方法

準確稱取1.0 g煙草粉末樣品（精確至0.1 mg）置于100 mL錐形瓶中，加入一定體積鹽酸提取溶液，具塞后放置于恒溫震蕩培養箱中進行振蕩萃取，震蕩完成后將萃取液經濾紙過濾，除去煙草樣品粉末，再準確移取2 mL濾液，混合均勻，離心30 min，然后過陽離子固相萃取小柱，對萃取溶液進行純化。

1.3 ?離子色譜分析條件

色譜柱：氨基酸陰離子交換柱（250 mm×2 mm）;柱溫為32 ℃;流速為0.25 mL/min;進樣量為25 μL;

流動相A為水;流動相B為250 mmol/L氫氧化鈉溶液;流動相C為1 mol/L醋酸鈉溶液;梯度洗脫程序如表1所示。

1.4 ?游離氨基酸的定性、定量方法

采用與標準樣品相對保留時間比較對各游離氨基酸進行定性，采用外標工作曲線法定量。

2 ?結果與分析

2.1 ?氨基酸的工作曲線

對上述所制得的17種氨基酸標準工作溶液用離子色譜脈沖安培法進行測定，分別得到不同種類氨基酸相應的積分峰面積，然后以不同種類氨基酸相應的峰面積為縱坐標（y），以17種氨基酸的濃度為橫坐標（x）建立校正曲線。得到各游離氨基酸線性方程及相關系數，各成分的R2為0.995 2～0.999 9，表明工作曲線線性關系良好，適用于游離氨基酸的定量計算。

2.2 ?試驗條件對氨基酸測定結果的影響

2.2.1 ?萃取溶劑對測定結果的影響

大部分的氨基酸可在水中溶解，僅有幾種在水中的溶解度稍差，可用稀鹽酸溶液振搖萃取。因此對煙葉中氨基酸的萃取采用稀鹽酸溶液，分別選用0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12 mol/L鹽酸溶液和0.1 mol/L的鹽酸-乙醇溶液（50∶50，V/V），結果表明，0.1 mol/L的鹽酸-乙醇（50∶70，V/V）萃取溶液由于含有一定量的乙醇，而乙醇在脈沖安培檢測器上有一定的響應值，從而干擾氨基酸的定量檢測結果;利用不同濃度的鹽酸溶液對煙草樣品中的游離氨基酸的萃取效果有較大影響，試驗結果如圖1所示。

由圖1可知，隨著鹽酸濃度的增加煙葉中游離氨基酸總量測定值也隨之增加，當鹽酸溶液濃度大于0.08 mol/L時，萃取煙草和煙草樣品中游離氨基酸的穩定性和萃取效率均好，當濃度達到0.10 mol/L時游離氨基酸總量最大，因此從萃取效率和穩定性最佳角度考慮，試驗選擇0.10 mol/L鹽酸溶液作為萃取溶劑。

2.2.2 ?萃取時間對氨基酸測定結果的影響

為選擇合適的萃取時間，準確稱取1.0 g煙末樣品，保持其他測試條件不變，分別選擇振蕩萃取為5、10、20、30、40、50 min進行試驗，結果見圖2。

由圖2可知，隨著萃取時間的增加，在20 min之前游離氨基酸總量測定值也隨之增加，在20 min以后萃取時間對萃取的效率影響不大，由于考慮到不同的煙葉樣品之間存在差異性，本試驗選擇游離氨基酸的最佳萃取時間為30 min。

2.2.3 ?萃取溫度對測定結果的影響

為選擇合適的萃取溫度，準確稱取1.0 g樣品各6份，保持其他條件不變，分別設定萃取溫度為20、25、30、35和40 ℃進行試驗，結果如圖3所示。

由圖3可知，隨著萃取溫度的升高游離氨基酸的測定值也隨之增加，當溫度達到30 ℃時測定值達到最大，之后游離氨基酸的總量有所下降。主要原因是隨著溫度的增加會促進煙葉的美拉德反應，而導致氨基酸的測定結果偏低。

2.2.4 ?料液比對測定結果的影響

為選擇合適的料液比，準確稱取1.0 g樣品各6份，保持其他因素不變，分別選取煙末和0.10 mol/L鹽酸的比例為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60（w/v）進行試驗，結果如圖4所示。

由圖4所知，隨著料液比的升高游離氨基酸的測定值也隨之增加，當料液比為1∶40（w/v）時測定值達到最大，之后游離氨基酸測定值有所下降。主要原因是因為反應時間過長高級脂肪酸會破壞，導致測定值偏低。

2.3 ?方法的檢測限

本試驗選取標準曲線中的最低濃度進行連續重復10次進樣，將10次進樣測定結果的峰面積代入相應標準曲線的線性回歸方程中，求出對應的濃度值，再對其10次測定計算得出的濃度值進行標準偏差（SD）的計算，分別以3倍標準標準偏差和10倍標準標準偏差計算得到的值為本方法的檢出限和定量限，結果見表2。

2.4 ?方法的重復性

試驗選擇同一煙末樣品，按照前述優化后的方法進行6次平行前處理，結果表明各游離氨基酸的RSD為4.96%～1.26%，表明該方法的重復性較好，可滿足氨基酸的定量分析。

2.5 ?樣品的加樣回收率

選用標準品溶液對樣本進行不同濃度水平的加標后，依照前面所確定的前處理方法，最終根據加標回收試驗計算其加標回收率，加標回收率為83.51%～106.78%，滿足定量分析要求。

2.6 ?樣品的測定結果

利用優化后的離子色譜法測定游離氨基酸的試驗條件，分別對國內云南、河南、四川、貴州等10個烤煙型葉中的游離氨基酸進行了測定。試驗結果表明，在所分析的煙葉中，氨基酸總量分布范圍為8.75～15.35 mg/g，其中煙葉中所含脯氨酸、天冬氨酸和谷氨酸的含量相對較高。

3 ?小結與討論

1）以游離氨基酸總量為考察指標，明確了離子色譜法測定煙草中游離氨基酸的最優試驗條件為：萃取用溶劑為0.10 mol/L的鹽酸、萃取時間為30 min、萃取溫度為30 ℃、煙葉于鹽酸的比例為1∶40。

2）對試驗方法的準確性進行了研究，結果表明，測定方法的氨基酸檢出限為2.76～22.36 ng/mL，定量限為9.57～102.13 ng/mL，試驗的RSD為1.26%～4.96%，氨基酸的加標回收率為83.51%～106.78%，說明該方法可滿足對煙葉中游離氨基酸的分析，并利用該方法對國內主產區的10種煙葉中的游離氨基酸進行了分析，結果表明，煙葉中所含脯氨酸、天冬氨酸和谷氨酸等氨基酸含量較高。

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