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） 有限責任公司玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653110；2. 鄭州輕工業大學食品與生物工程學院，河南 鄭州 450001）

0 引言

卷煙加香一直是改善卷煙抽吸品質的重要手段之一，它能夠改善吃味，賦予卷煙獨特的風味特征。卷煙加香技術主要包括濾嘴加香[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，目前廣泛應用于煙草行業[12-13]。蘋果酸作為一種非揮發酸，雖然不直接影響煙氣香味，但可以調節煙草的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[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的穩定性具有極為重要的影響。目前，煙草行業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、嗅覺評價來實現卷煙質量穩定性的監控，該方法主觀性因素影響較大、檢測過程不衛生。

對煙用接裝紙中蘋果酸測定的前處理條件進行了優化，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量監測和品質控制提供依據。

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品；HZ-2 型電熱恒溫水浴鍋，北京市醫療設備總廠產品；DLSB-10/25 型低溫冷卻液循環泵，鄭州凱鵬實驗儀器有限公司產品；Agilent 8890A（FID） 型氣相色譜儀，安捷倫科技有限公司產品。

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） 內標溶液的配制。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，得到質量濃度為6.000 0 mg/mL 的己二酸- 甲醇內標溶液。

（3） 標樣儲備液的配制。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- 甲醇內標溶液 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- 甲醇內標溶液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） 標準工作溶液的配制。分別移取標樣儲備液 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，準確稱取3.00 g 粉碎后的接裝紙，置于100 mL 圓底燒瓶，準確加入一定體積的10% H2SO4-CH3OH 溶液，加入己二酸內標溶液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，重復萃取一定次數，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酸的衍生物進行分析，根據樣品中色譜峰與標樣物相對保留值的比較，鑒定各非揮發酸的成分；并采用內標標準曲線法對非揮發酸進行定量分析。

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 結果與分析

2.1 前處理條件優化

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先升高后趨于穩定的趨勢。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鍵因素，溫度過低酯化反應較慢且不完全。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，當酯化溫度達到90 ℃時，測得的蘋果酸含量最高，溫度繼續升高后，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的進行，但是溫度過高可能會導致衍生物分解或揮發導致測定結果偏低。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，蘋果酸含量呈現先增加后略有下降的趨勢，產生原因可能是反應時間過長會導致高級脂肪酸破壞，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 萃取次數的選擇

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

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

萃取次數對接裝紙中蘋果酸萃取效果的影響見圖4。

圖4 萃取次數對接裝紙中蘋果酸萃取效果的影響

由圖4 可知，隨著萃取次數的增加，蘋果酸含量呈現先升高后趨于穩定的趨勢，這是因為萃取次數可直接影響萃取效率，萃取次數越多，酯化后非揮發酸衍生物萃取的越徹底，當萃取次數達到3 次后，溶液中的非揮發酸衍生物已基本被萃取完全。因此確定萃取次數3 次為最佳萃取次數。

2.2 方法的驗證

2.2.1 標準曲線、檢出限和定量限

以蘋果酸峰面積與內標（己二酸） 峰面積之比為橫坐標，以蘋果酸質量濃度與內標（己二酸） 質量濃度之比為縱坐標繪制標準曲線，根據保留時間定性、內標法定量原理得到非揮發酸的回歸方程及其相關參數。

蘋果酸的回歸方程、決定系數見表1。

表1 蘋果酸的回歸方程、決定系數

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

2.2.2 加標回收率與精密度

用粉碎機將接裝紙粉碎，準確稱取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果見表3。

表3 煙用接裝紙中蘋果酸檢測結果/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 結論

以煙用接裝紙中的蘋果酸含量為考查指標，優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，得到以下結論：

（1） 蘋果酸的線性方程良好，決定系數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3 次。

研究可為煙用接裝紙中蘋果酸的含量監測和質量控制提供技術支撐。