濃香型煙葉浸膏分子蒸餾輕組分微波裂解產物分析研究

袁岐山，張東豫，朱 琦，趙 闊，張 博，李 皓，張峻松

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

2003年，國家煙草局提出大力發展“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。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。分子蒸餾技術主要利用分子自由程大小不同以達到分離的目的，適用于高沸點、熱敏性、易氧化物料的分離[1-4]。

目前，關于煙用香料裂解產物的分析主要采用熱裂解-氣相色譜質譜聯用技術（Py-GC-MS）[5-11]，但熱裂解產物較少，無法批量研究，這也制約了進一步對裂解產物的探究。微波裂解技術是將材料中隨機分布的帶電粒子根據電場方向重新排序，使得這些粒子間相互產生劇烈的摩擦產生熱能，具有加熱速度快、加熱均勻、批量生產等優點[12-13]。因此，采用微波裂解技術對白肋煙浸膏進行裂解，并利用氣相色譜質譜聯用技術（GC-MS）分析其產物，旨在明確白肋煙浸膏的裂解規律，為低焦油混合型卷煙的研發提供一定的數據支撐。

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，河南中煙工業有限責任公司提供；無水乙醇（分析純），天津市富宇精細化工有限公司提供；二氯甲烷（色譜純），天津市富宇精細化工有限公司提供。

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

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，轉子轉速設定為180 r/min，加熱溫度設定為60℃，開始進料，同時調節進料流速。待料液分離完畢后，依次關閉進料閥、真空閥、真空表、轉子等裝置。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0.45 μm有機膜濾至濃縮瓶中，加入1 mL乙酸苯乙酯內標液（質量濃度為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

色譜柱：HP-5MS（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1635 V，掃描方式全掃描，溶劑延遲6.5 min。

2 結果與分析

2.1 微波裂解時間對揮發性香味成分總量的影響

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。

不同微波裂解時間總離子流圖見圖1，微波裂解時間對輕組分揮發性香味成分的影響見圖2。

由圖2可以看出，隨著裂解時間的延長，輕組分微波裂解揮發性香味物質的數量及含量均呈現出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生了熱聚合反應，導致揮發性成分數量及含量的減少。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性香味物質總含量的影響

選擇微波裂解時間為120 s，對微波裂解功率500，600，700，800，900，1 000 W進行考查。

不同微波裂解功率總離子流圖見圖3，微波裂解功率對輕組分揮發性香味成分的影響見圖4。

由圖4可以看出，隨著裂解功率的增加，輕組分微波裂解揮發性香味物質的含量呈現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性香味物質的數量呈現先增加后減少的趨勢，在800，900 W時達到最高值。同時功率越高對實際分析結果也會造成負面影響，在1 000 W時輕組分產生焦煳樣氣味，結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。

圖1 不同微波裂解時間總離子流圖

圖2 微波裂解時間對輕組分揮發性香味成分的影響

2.3 方法的重復性

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次重復試驗，進行相對標準偏差分析。

微波裂解煙葉浸膏揮發性香味成分的分析結果見表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%，表明該方法重復性良好，可以用來分析微波裂解輕組分發性香味成分。

濃香型煙葉浸膏分子蒸餾輕組分微波裂解后產生了許多揮發性香味成分，其中甲基麥芽酚、DDMP、2-甲基苯乙酮、α-乙酮吡咯、二氫獼猴桃內酯、4,7,9-巨豆三烯-3-酮均為卷煙重要香味物質。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[14]。

圖3 不同微波裂解功率總離子流圖

圖4 微波裂解功率對輕組分揮發性香味成分的影響

表1 微波裂解煙葉浸膏揮發性香味成分的分析結果

3 結論

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物。結果表明，該方法前處理簡便快捷、重復性較好，適用于批量生產，可以直觀地反映出裂解過程中的變化規律，可為開發煙草本香味新型煙草制品提供一定的參考。

（接表1）

序號 保留時間t/min 中文名稱 香味成分含量/mg·g-1RSD/%（n=5）35 36 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 38.10 39.74 40.52 41.46 41.75 41.96 42.58 43.02 43.35 43.58 45.09 45.39 46.01 46.50 46.75 46.95 47.37 47.85 49.05 50.01 50.20 50.59 50.66 50.83 51.30 52.30 52.90 55.07 55.43 56.36 56.54(6R,7E,9R)-9-羥基-4,7-巨豆二烯-3-酮4-(3-羥基丁基)-3,5,5-三甲基-2-環己烯-1-酮2-丙基呋喃9-十四碳烯酸乙酯肉豆蔻酸乙酯2,3,4-三甲基-3-戊醇螺巖蘭草酮新植二烯(十)-γ- 古蕓烯植醇棕櫚酸甲酯4,8,12-三甲基十三烷酸甲酯棕櫚酸莨菪亭棕櫚酸乙酯3-甲基-癸酸β-桉葉油醇3-乙基-3-己醇十七酸乙酯亞油酸亞麻酸硬脂酸亞油酸乙酯亞麻酸乙酯硬脂酸乙酯DL-異檸檬酸內酯植酮(+)-異薄荷醇正二十烷亞麻酸甲酯9,12,15-十八碳三烯酸乙酯0.50 0.57 0.54 0.13 0.64 0.05 0.07 4.05 0.06 0.66 0.34 1.08 0.04 0.06 0.54 0.03 0.33 0.15 0.16 0.17 0.25 0.02 0.02 0.08 0.03 0.09 0.84 0.07 0.03 0.04 0.09 3.69 4.19 2.27 4.03 3.46 1.73 3.83 2.67 2.49 1.77 3.03 2.88 1.62 4.34 3.78 3.06 2.34 6.08 2.72 3.46 2.03 4.33 1.06 3.32 3.19 3.49 2.77 3.76 2.22 3.68 4.02