濃香型煙葉浸膏分子蒸餾輕組分微波裂解產(chǎn)物分析研究

袁岐山，張東豫，朱 琦，趙 闊，張 博，李 皓，張峻松

（1.河南中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，河南鄭州 450000；2.鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院，河南鄭州 450002）

0 引言

2003年，國家局提出大力發(fā)展“高香氣、低焦油、低危害”卷煙。“減害降焦”的同時勢必會影響卷煙的香氣濃度，從而影響卷煙整體的感官品質(zhì)。卷煙加香加料可以增補卷煙香氣，改善吸味，賦予卷煙特殊的風格特征。分子蒸餾技術(shù)主要利用分子自由程不同以達到分離的目的，適用于高沸點、熱敏性及易氧化物料的分離[1-4]。

目前，關(guān)于煙用香料裂解產(chǎn)物的分析主要采用熱裂解-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Py-GC-MS）[5-11]，但熱裂解產(chǎn)物較少，無法批量進行研究，這也制約了人們進一步對裂解產(chǎn)物的探究。微波裂解技術(shù)是將材料中隨機分布的帶電粒子根據(jù)電場方向重新排序，使得這些粒子間相互產(chǎn)生劇烈的摩擦產(chǎn)生熱能，具有加熱速度快、加熱均勻、批量生產(chǎn)等優(yōu)點。因此，試驗采用微波裂解技術(shù)對白肋煙浸膏進行裂解，并利用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS） 分析其產(chǎn)物，旨在明確白肋煙浸膏的裂解規(guī)律，為低焦油混合型卷煙的研發(fā)提供一定的數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

濃香型煙草浸膏（河南許昌C076），河南中煙工業(yè)有限責任公司提供。

無水乙醇（分析純）、二氯甲烷（色譜純），天津市富宇精細化工有限公司提供。

SHB-3型循環(huán)水多用真空泵，鄭州杜甫儀器廠產(chǎn)品；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品；低溫冷卻循環(huán)泵，鄭州凱鵬實驗儀器有限公司產(chǎn)品；KDL-5型分子蒸餾裝置，德國UIC公司產(chǎn)品；CM-02S型微波裂解爐，南京策木微波科技有限公司產(chǎn)品；KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司產(chǎn)品；Agilent 7890B/5977A型氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Agilent公司產(chǎn)品。

1.2 方法

1.2.1 濃香型煙葉浸膏分子蒸餾輕組分的制備

將濃香型煙葉浸膏倒入分子蒸餾進料裝置中，同時向冷阱中加入約2/3的液氮，打開真空閥，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)定為180 r/min，加熱溫度設(shè)定為60℃，開始進料，同時調(diào)節(jié)進料流速。待料液分離完畢后，依次關(guān)閉進料閥、真空閥、真空表和轉(zhuǎn)子等裝置。取下輕組分收集裝置，即得到煙草凈油輕組分。

1.2.2 微波裂解處理

稱取1.0 g（精確至0.000 1 g） 分子蒸餾輕組分于50 mL三角瓶中，塞緊瓶塞置于微波裂解爐中，裂解后加入20 mL二氯甲烷，超聲萃取30 min，經(jīng)0.45 μm有機膜濾至濃縮瓶中，加入1 mL乙酸苯乙酯內(nèi)標液（質(zhì)量濃度為0.297 6 mg/mL），于60℃恒溫水浴條件下濃縮至1 mL，進行GC-MS分析。

1.2.3 GC-MS分析條件

HP-5MS型色譜柱 （60 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：初溫50℃，保持2 min，以4℃/min的速率升溫至280℃，保持20 min；載氣：He，流速1.0 mL/min，進樣口溫度280℃，進樣量1 μL，分流比5∶1。

質(zhì)譜條件：電子轟擊（EI）離子源，電子能量70 eV，傳輸線溫度280℃，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，電子倍增器電壓1 635 V，掃描方式：全掃描，溶劑延遲6.5 min。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波裂解時間對揮發(fā)性香味成分總量的影響

試驗選擇微波裂解功率為120 W，對微波裂解時間0，60，90，120，150，200 s進行考查。

微波裂解時間對輕組分揮發(fā)性香味成分的影響見圖1。

圖1 微波裂解時間對輕組分揮發(fā)性香味成分的影響

由圖1可以看出，隨著裂解時間的延長，輕組分微波裂解揮發(fā)性香味物質(zhì)的數(shù)量及含量均呈先增加后減少的趨勢，在120 s時達到最高值，之后呈下降趨勢。這可能由于隨著微波裂解時間的延長，白肋煙浸膏中一些含量較低的成分發(fā)生了熱聚合反應(yīng)，導(dǎo)致?lián)]發(fā)性成分數(shù)量及含量的減少。因此，綜合考慮選擇微波裂解時間120 s。

2.2 微波裂解功率對揮發(fā)性香味物質(zhì)總含量的影響

試驗選擇微波裂解功率為120 s，對微波裂解功率500，600，700，800，900，1 000 W進行考查。

微波裂解功率對輕組分揮發(fā)性香味成分的影響見圖2。

圖2 微波裂解功率對輕組分揮發(fā)性香味成分的影響

由圖2可以看出，隨著裂解功率的增加，輕組分微波裂解揮發(fā)性香味物質(zhì)的含量呈先增加后減少的趨勢，在900 W時達到最高值，之后略微下降。輕組分微波裂解揮發(fā)性香味物質(zhì)的數(shù)量呈先增加后減少的趨勢，在800，900 W時達到最高值。同時功率的越高對實際分析結(jié)果也可造成負面影響，在1 000 W時輕組分產(chǎn)生焦煳樣氣味，試驗結(jié)果不能反映出輕組分裂解的真實成分。因此綜合考慮，選擇微波裂解功率為900 W。

2.3 方法的重復(fù)性

為了增加該方法的可靠性，微波裂解煙葉浸膏（900 W，120 s）進行5次重復(fù)試驗，進行相對標準偏差分析。

微波裂解煙葉浸膏揮發(fā)性香味成分的分析結(jié)果見表1。

由表1可以看出，組分峰面積的相對標準偏差（RSD） 平均值為2.76%，表明該方法重復(fù)性良好，可以用來分析微波裂解輕組分發(fā)性香味成分。

表1 微波裂解煙葉浸膏揮發(fā)性香味成分的分析結(jié)果

濃香型煙葉浸膏分子蒸餾輕組分微波裂解后產(chǎn)生了許多揮發(fā)性香味成分，其中甲基麥芽酚、DDMP、2-甲基苯乙酮、α-乙酮吡咯、二氫獼猴桃內(nèi)酯、4,7,9-巨豆三烯-3-酮均為卷煙重要香味物質(zhì)。DDMP可能是煙氣中麥芽酚的前體物，具有一定的烘烤香味，2-乙酰基呋喃具有強烈的焦香，可以增強煙草的烘烤香氣，4-甲基苯乙酮具有焦糖香。

3 結(jié)論

研究并建立了一種微波裂解濃香型煙葉浸膏分子蒸餾輕組分的方法，并利用該方法分析其裂解產(chǎn)物。結(jié)果表明，該方法前處理簡便快捷、重復(fù)性較好，適用于批量生產(chǎn)，可以直觀地反映出裂解過程中的變化規(guī)律，可為開發(fā)煙草本香味新型煙草制品提供一定的參考。