氣流吹掃微注射器萃取-氣相色譜/質(zhì)譜快速分析煙葉中致香成分

崔龍吉， 金玉善， 王 娟， 李東浩， 鄒依霖*

(1.長白山生物資源與功能分子教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(延邊大學(xué))，吉林延吉 133002;2.吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，吉林延吉 133000)

近年來對煙葉中致香成分帶來的煙葉內(nèi)在質(zhì)量問題引起廣泛關(guān)注[1 - 3]，目前為止煙草香氣質(zhì)量及香型的評價，大都采用感官檢驗(yàn)的方法，但是評吸人員的評吸結(jié)果受主觀因素影響很大，得到的數(shù)據(jù)往往是模糊的，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。而煙葉質(zhì)量往往取決于煙葉中化學(xué)物質(zhì)的相對含量，感官評價讓人難以信服，因此，煙草企業(yè)急需一種標(biāo)準(zhǔn)的快速檢測煙葉質(zhì)量的分析方法。所以研究煙草中致香成分，對于卷煙調(diào)香和新產(chǎn)品開發(fā)具有非常重要的意義[4]。

目前的致香成分的研究多采用索氏提取[5]、超聲萃取[6]、水蒸汽蒸餾法[7]，同時蒸餾萃取[8]和微波輔助萃取[9]等。然而這些方法存在溶劑耗量大，萃取時間長，操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)不同揮發(fā)性和半揮發(fā)性物質(zhì)的快速分離富集,本實(shí)驗(yàn)室將傳統(tǒng)微萃取技術(shù)的封閉體系設(shè)計(jì)為半開放體系，開發(fā)了氣流吹掃微注射器萃取(GP-MSE)技術(shù)[10]。

為研究煙葉的風(fēng)格特征特性，本文利用GP-MSE技術(shù)，結(jié)合氣相色譜/質(zhì)譜(GC/MS),建立穩(wěn)定、有效檢測煙草致香成分的分析方法，對不同產(chǎn)地具有代表性的煙葉樣品以及同產(chǎn)地?zé)熑~不同品種進(jìn)行分析，為煙草品質(zhì)評價提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

GC-MS-QP2010plus氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本，島津公司)；100 μL微型注射器(美國，HAMIL TON公司)；FW-100高速萬能粉碎機(jī)(天津泰斯特儀器有限公司)；AS20500AH型超聲波清洗器(天津AU-TO-SCIENCE)；VirTis型冷凍干燥機(jī)(造鑫企業(yè)有限公司)；氣流吹掃微注射器萃取儀。

正己烷、二氯甲烷、丙酮均為色譜級，購自于Caledon公司。純度99.999%的氮?dú)夂秃赓徲诖筮B大特氣體有限公司。實(shí)驗(yàn)用水為三次蒸餾水。

1.2 樣品采集與預(yù)處理

煙葉冷凍干燥后，用FW-100高速萬能粉碎機(jī)粉碎，裝在棕色樣品瓶中，于-4 ℃貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 煙葉萃取方法

(1)水蒸汽蒸餾萃?。簻?zhǔn)確稱取5 g煙葉樣品放入到1 000 mL的水蒸汽發(fā)生裝置中，向蒸餾裝置和水蒸汽發(fā)生裝置中分別加入二分之一和三分之一體積的三次蒸餾水，打開冷凝水，開始加熱。當(dāng)?shù)谝坏握麴s液進(jìn)入接收管內(nèi)萃取溶劑中開始計(jì)時，煙葉中致香成分慢慢通過水蒸汽分離出來，萃取時間為3.5 h。萃取結(jié)束冷卻后，萃取得到的致香成分收集在萃取溶劑正己烷層中。用滴管吸取出目標(biāo)物，加入適量的無水Na2SO4除水，定容至10 mL，從中取出100 mL，定容至1 mL，取2 μL用于GC/MS分析。(2) 超聲萃取[6]:準(zhǔn)確稱取1 g煙葉樣品放入到20 mL的小瓶中，向小瓶中加10 mL正己烷超聲萃取 15 min后，靜止12 h,過濾，并定容至10 mL，從中取出500 mL，定容至1 mL，取2 μL用于GC/MS分析。(3) GP-MSE步驟：準(zhǔn)確稱取5 mg煙葉樣品，放入樣品管中，將樣品管放入樣品池中，用隔墊將樣品池口密封，將100 μL微注射器順著冷凝器的支持架和密封墊插入樣品池中，至剛好穿過密封墊下部為止，在注射器中加入10 μL的萃取液，打開氮?dú)猓瑲饬魉俾蕿?.0 mL/min，吹掃5 s后開始萃取，設(shè)置萃取時間為4 min，樣品池的加熱溫度為250 ℃，萃取相的溫度為-4 ℃。萃取完成后，定容至100 μL，取2 μL用于進(jìn)GC/MS分析。

1.4 儀器分析條件

1.4.1色譜條件色譜柱：DB-5 MS毛細(xì)石英柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);載氣:氦氣，流速：0.98 mL/min;進(jìn)樣口溫度:280 ℃，程序升溫由45 ℃開始，保持3 min，以5 ℃ /min的速率升至250 ℃，保持4 min，再以9 ℃ /min的速率升至280 ℃，保持14 min；進(jìn)樣量:2 μL;不分流進(jìn)樣。

1.4.2質(zhì)譜條件離子源溫度200 ℃；接口溫度280 ℃；離子化模式EI；電子能量：70 eV。

2 結(jié)果與討論

2.1 GP-MSE條件的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)對GP-MSE條件進(jìn)行了優(yōu)化，分別測試了萃取溶劑(正己烷、二氯甲烷、丙酮)，萃取溫度(200 ℃、250 ℃、270 ℃)，萃取時間(3 min、4 min、5 min)。結(jié)果表明，二氯甲烷和丙酮萃取到的尼古丁含量過高，掩蓋其他色譜峰，不利于致香成分的分析，而正己烷在不影響其他致香成分的前提下，有效消除了尼古丁的干擾。因此，確定最佳GP-MSE條件為用正己烷，250 ℃、4 min。

2.2 不同萃取方法對比

不同方法萃取煙葉中致香成分的比較見表1。圖1為利用水蒸汽蒸餾、超聲萃取和GP-MSE得到的吉林延邊煙葉中致香成分的GC/MS總離子流色譜圖。由圖可知，利用GP-MSE得到的致香成分的個數(shù)明顯多于水蒸汽蒸餾和超聲萃取。烷烴類化合物只在超聲萃取和GP-MSE方法中檢出，并且GP-MSE方法得到的烷烴類化合物個數(shù)和含量均高于超聲萃取，而糠醛、糠醇、5-甲基呋喃醛等易揮發(fā)性化合物只在GP-MSE方法中檢出。GP-MSE得到的所有致香成分含量明顯高于水蒸氣蒸餾和超聲萃取，即GP-MSE比水蒸汽蒸餾和超聲萃取更適用于分析煙葉中致香成分。

表1 煙葉中致香成分萃取條件比較

圖1 煙葉中致香成分的總離子流色譜圖Fig.1 TIC chromatograms of aroma components in tobaccoA:steam distillation;B:extraction ultrasound;C:GP-MSE.

2.3 不同地區(qū)煙葉致香成分差異

不同地區(qū)煙葉中致香成分的總離子流色譜圖如圖2，各個色譜峰通過NIST 08和NISTS 08質(zhì)譜庫檢索、定性。致香成分主要為含氧雜環(huán)化合物，其中醛類和醇類相對含量最多。在福建煙葉中共分析出93種致香成分，定性72種；在吉林煙葉中共分析出95種致香成分，定性75種。比較發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)煙葉中致香成分種類基本一致，主要成分相差不大，但是各致香成分之間比例大不相同。地域氣候條件以及栽培管理措施等不同，可能致香成分含量存在顯著差異。

2.4 相同地區(qū)不同煙葉致香成分分析

在吉林地區(qū)分別選取了A和B兩種煙葉，并分析煙葉中致香成分種類及其含量，如圖 3 所示。比較發(fā)現(xiàn)，相同地區(qū)不同煙葉中致香成分種類基本一致，含量相差不大。其中含量最多的均為新植二烯、呋喃甲醇、糠醇和巨豆三烯酮。但是樣品A在呋喃甲醇的含量上要明顯高于樣品B(2倍左右)，吉林 A 中尼古丁和茄酮比例約為2∶1，而在吉林 B 中二者比例約為1∶1。

圖2 不同地區(qū)煙葉致香成分的總離子流色譜圖Fig.2 TIC chromatograms of aroma components in tobacco from different area1:nicotine,2:solanone.

圖3 相同地區(qū)煙葉致香成分的總離子流色譜圖Fig.3 GC/MS chromatograms of aroma components in different tobacco from same area1:nicotine,2:solanone.

3 結(jié)論

本文利用氣流吹掃微注射器萃取技術(shù)(GP-MSE)，結(jié)合GC/MS建立了一種簡單、快速、有效分析煙葉中致香成分的方法。該方法與水蒸汽蒸餾和超聲萃取相比，具有操作簡單，消耗溶劑樣品少等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確地分析煙葉中的致香成分。