烟用接装纸中苹果酸含量的分析研究

冯懂懂，张贾宝，张 震，倪和朋，郭丁荣，朱鑫超，梁 淼，陶寅莹，张峻松

（1. 红塔烟草（集团） 有限责任公司玉溪卷烟厂，云南 玉溪 653110；2. 郑州轻工业大学食品与生物工程学院，河南 郑州 450001）

0 引言

卷烟加香一直是改善卷烟抽吸品质的重要手段之一，它能够改善吃味，赋予卷烟独特的风味特征。卷烟加香技术主要包括滤嘴加香[1-3]、烟丝加香[4]、卷烟纸加香[5-7]、成型纸加香[8]、芯线加香[9]和爆珠加香[10-11]等，接装纸加香也是一种重要的发展趋势。

苹果酸具有天然苹果的酸味，酸味令人愉快、味道柔和，目前广泛应用于烟草行业[12-13]。苹果酸作为一种非挥发酸，虽然不直接影响烟气香味，但可以调节烟草的pH 值，在一定程度上改善烟草吃味，影响卷烟感官舒适度[14-16]，通过在卷烟接装纸上添加苹果酸等酸味剂，可以弱化卷烟烟气的噪感，提升卷烟吸食品质[12]。烟用接装纸中苹果酸等酸味剂的施加量对卷烟感官品质的稳定性具有极为重要的影响。目前，烟草行业并未建立烟用接装纸中苹果酸含量的检测方法，主要依赖人工味觉、嗅觉评价来实现卷烟质量稳定性的监控，该方法主观性因素影响较大、检测过程不卫生。

对烟用接装纸中苹果酸测定的前处理条件进行了优化，建立了气相色谱法测定烟用接装纸中苹果酸的检测方法，并对部分品牌接装纸中苹果酸的含量进行了检测分析，为酸味型接装纸中苹果酸等酸味特征成分的质量监测和品质控制提供依据。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

试剂：甲醇、二氯甲烷（色谱级），迪科马科技有限公司产提供；硫酸（AR），洛阳昊华试剂有限公司提供；无水硫酸钠、氯化钠、己二酸（AR），天津市德恩化学试剂有限公司提供；苹果酸（＞98%），百灵威科技有限公司提供。

仪器：EL-204 型电子天平，梅特勒- 托利多仪器有限公司产品；HZ-2 型电热恒温水浴锅，北京市医疗设备总厂产品；DLSB-10/25 型低温冷却液循环泵，郑州凯鹏实验仪器有限公司产品；Agilent 8890A（FID） 型气相色谱仪，安捷伦科技有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 溶液的配制

（1） 酯化剂的配制。在冰水浴搅拌的条件下，将适量浓硫酸缓慢加入一定量的甲醇中，搅拌均匀，配置成10%的H2SO4-CH3OH 溶液，备用。

（2） 内标溶液的配制。精确称量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，得到质量浓度为6.000 0 mg/mL 的己二酸- 甲醇内标溶液。

（3） 标样储备液的配制。称取0.800 0 g 苹果酸至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 圆底烧瓶中，加入己二酸- 甲醇内标溶液 1.0 mL 和 10% H2SO4-CH3OH 溶液40 mL，水浴90 ℃回流110 min。

（4） 空白加热回流液的配制。移取己二酸- 甲醇内标溶液2.0 mL 和10% H2SO4-CH3OH 溶液82 mL于150 mL 圆底烧瓶中，水浴80 ℃回流2 h。

（5） 标准工作溶液的配制。分别移取标样储备液 0.8，1.5，2.0，3.0，4.0，5.0，8.0 至 50.0 mL 锥形瓶中，再分别加入15.0，13.0，11.0，13.0，11.0，8.5，7.0 mL 空白加热回流液。分别从上述锥形瓶中取10 mL 溶液于100 mL 分液漏斗中，加入饱和食盐水20 mL 混匀，加入二氯甲烷萃取10 mL，重复萃取3 次，合并萃取液，加入3.5 g 无水硫酸钠干燥过夜后取适量萃取液经0.45 μm 有机滤膜过滤至色谱瓶，并利用气相色谱进样分析。

1.2.2 样品前处理

用粉碎机将接装纸粉碎，准确称取3.00 g 粉碎后的接装纸，置于100 mL 圆底烧瓶，准确加入一定体积的10% H2SO4-CH3OH 溶液，加入己二酸内标溶液1 mL，在一定温度下进行水浴回流，冷却至室温后取回流液体10 mL 于100 mL 分液漏斗，加入20 mL 饱和食盐水混匀，加入10 mL 二氯甲烷萃取，重复萃取一定次数，合并萃取液，并加入3.5 g 无水硫酸钠干燥过夜。取适量萃取液经0.45 μm 有机滤膜过滤至色谱瓶，待气相色谱进样分析。

1.2.3 定性定量分析

采用气相色谱法对接装纸中非挥发酸的衍生物进行分析，根据样品中色谱峰与标样物相对保留值的比较，鉴定各非挥发酸的成分；并采用内标标准曲线法对非挥发酸进行定量分析。

1.2.4 气相色谱进样条件

HP-INNOWAX 型色谱柱 （30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气为氦气；柱流速1.2 mL/min（恒流模式）；平均线速度29.134 cm/sec；进样口温度280 ℃；分流比5∶1；程序升温：色谱柱初始温度50 ℃（保持 2 min），以 5 ℃/min 升温至 180 ℃ （保持 10 min），进样量1.0 μL；检测器：FID；检测温度280 ℃；氢气40 mL/min；空气410 mL/min；尾吹15 mL/min。

2 结果与分析

2.1 前处理条件优化

2.1.1 料液比的选择

为了确定样品与酯化剂的最佳料液比，按1.2.2样品前处理方法，改变H2SO4-CH3OH 酯化剂的体积，考查不同料液比 （1∶8，1∶10，1∶12，1∶14，1∶16） 对接装纸中苹果酸酯化程度的影响。

料液比对接装纸中苹果酸酯化程度的影响见图1。

图1 料液比对接装纸中苹果酸酯化程度的影响

由图1 可知，随着料液比的增大，测得的苹果酸含量呈现先升高后趋于稳定的趋势。料液比从1∶8 增加到1∶12 的过程中，随着料液比的增大，样品中苹果酸的甲酯化程度越大，测定出的苹果酸含量越高。当料液比大于1∶12 后，样品中苹果酸的甲酯化程度已基本达到最大，测定含量基本保持不变。因此，确定样品与酯化剂的最佳料液比为1∶12。

温度是影响苹果酸酯化的关键因素，温度过低酯化反应较慢且不完全。为了确定最佳酯化温度，按1.2.2 方法，改变酯化温度，考查酯化温度（75，80，85，90，95 ℃） 对接装纸中苹果酸酯化程度的影响。

酯化温度对接装纸中苹果酸酯化程度的影响见图2。

图2 酯化温度对接装纸中苹果酸酯化程度的影响

由图2 可知，酯化温度从75 ℃升至90 ℃的过程中，苹果酸含量随着温度的升高逐渐增大，当酯化温度达到90 ℃时，测得的苹果酸含量最高，温度继续升高后，苹果酸含量不再增大，主要原因是温度的升高会加快酯化反应的进行，但是温度过高可能会导致衍生物分解或挥发导致测定结果偏低。因此，确定90 ℃为最佳酯化温度。

2.1.3 酯化时间的选择

为了确定最佳酯化时间，按1.2.2 方法，改变酯化时间，考查酯化时间（100，110，120，130，140 min）对接装纸中苹果酸酯化程度的影响。

酯化时间对接装纸中苹果酸酯化程度的影响见图3。

图3 酯化时间对接装纸中苹果酸酯化程度的影响

由图3 可知，随着酯化时间的增加，苹果酸含量呈现先增加后略有下降的趋势，产生原因可能是反应时间过长会导致高级脂肪酸破坏，使测定值偏低，且时间过长也会增加试验成本。因此，确定最佳酯化时间为110 min。

2.1.4 萃取次数的选择

从文中分析可知，商业银行零售网点的转型有着重要的意义。虽然在现阶段当中，我国在转型的过程当中还存在着许多问题，但要采取合理有效的措施，相关单位有较好的耐心，不断明确管理目标，改变创新策略，加强重视客户体验就能有效加快零售网点的转型。

为了确定二氯甲烷的最佳萃取次数，按1.2.2 方法，改变萃取次数，考查萃取次数（1，2，3，4，5 次） 对接装纸中非挥发酸萃取效果的影响。

萃取次数对接装纸中苹果酸萃取效果的影响见图4。

图4 萃取次数对接装纸中苹果酸萃取效果的影响

由图4 可知，随着萃取次数的增加，苹果酸含量呈现先升高后趋于稳定的趋势，这是因为萃取次数可直接影响萃取效率，萃取次数越多，酯化后非挥发酸衍生物萃取的越彻底，当萃取次数达到3 次后，溶液中的非挥发酸衍生物已基本被萃取完全。因此确定萃取次数3 次为最佳萃取次数。

2.2 方法的验证

2.2.1 标准曲线、检出限和定量限

以苹果酸峰面积与内标（己二酸） 峰面积之比为横坐标，以苹果酸质量浓度与内标（己二酸） 质量浓度之比为纵坐标绘制标准曲线，根据保留时间定性、内标法定量原理得到非挥发酸的回归方程及其相关参数。

苹果酸的回归方程、决定系数见表1。

表1 苹果酸的回归方程、决定系数

由表 1 可知，苹果酸在 12.9～135.4 μg/mL 的质量浓度范围内线性良好（决定系数R＞0.999），检出限为 0.47 μg/mL，定量限为 1.56 μg/mL。

2.2.2 加标回收率与精密度

用粉碎机将接装纸粉碎，准确称取3.00 g 粉碎后的接装纸，置于100 mL 圆底烧瓶，添加已知量的苹果酸- 甲醇溶液，按照1.2.2 和1.2.4 中方法进行分析，平行测定5 次。

苹果酸的回收率与精密度见表2。

表2 苹果酸的回收率与精密度

由表2 可知，苹果酸的回收率为86.64%～92.41%，精密度为2.70%～4.04%（n=5），回收率较高，重复性好，表明该方法适用于接装纸中苹果酸含量的测定。

2.3 样品分析

采用优化后的样品前处理方法，对某烟厂提供的酸味型烟用接装纸中苹果酸进行测定分析.

烟用接装纸中苹果酸检测结果见表3。

表3 烟用接装纸中苹果酸检测结果/mg·g-1

由表3 可知，接装纸1 中苹果酸含量为0.58 mg/g，接装纸2 中苹果酸含量为0.36 mg/g，接装纸3 中苹果酸含量为0.45 mg/g。

3 结论

以烟用接装纸中的苹果酸含量为考查指标，优化接装纸中苹果酸测定的酯化及萃取条件，通过单因素试验并结合气相色谱法建立了接装纸中苹果酸含量的测定方法，得到以下结论：

（1） 苹果酸的线性方程良好，决定系数R＞0.999，检出限为0.47 μg/mL，定量限为1.56 μg/mL。烟用接装纸中测出的苹果酸的回收率在86.64%～92.41%之间，精密度为2.70%～4.04%（n=5），回收率较高，重复性好，表明该方法适用于烟用接装纸中苹果酸含量的测定。

（2） 烟用接装纸中苹果酸含量测定的最佳前处理条件为酯化温度90 ℃，料液比（样品∶酯化剂）1∶12，酯化时间110 min，二氯甲烷萃取次数3 次。

研究可为烟用接装纸中苹果酸的含量监测和质量控制提供技术支撑。