煙草化學分析技術的應用及發(fā)展

莫敏 梁海玲 楊芳 滿杰 韓偉(貴州中煙工業(yè)有限責任公司，貴州 貴陽 550009)

0 引言

將煙草以及制品作為研究對象的煙草科學應用基礎學科的理論以及方式，能夠將其分成兩個方面，分別是煙草農學與工程學。和煙草工程有關的科學范圍有煙草化學以及煙用香料和煙草信息、煙草機械等。香煙在點燃之后，煙草當中含有的一些化學成分以及添加劑等要對齊進行裂解以及蒸餾、聚合、合成、冷凝等一系列的過程。卷煙在燃燒過程中最重要的一個流程就是裂解，裂解期間，會產(chǎn)生大量的煙氣。因為煙草具有繁瑣性的特征，因為，卷煙在被點燃之后，然后期間，其溫度分布也比較繁瑣化。現(xiàn)階段，深入研究了煙草熱解建模以及燃燒機理，并且將其作為了重點研究的范圍，這樣才能夠更加了解煙草成本和煙氣形成的原因以及規(guī)律等。本篇文章檢測分析了煙葉以及煙氣兩者的化學成分與特征等方面，通過對其進行檢測分析，對煙草微觀世界的認知程度也更為深入，分析煙草化學，然后通過有關檢測結果的數(shù)據(jù)結合，給煙草制造企業(yè)中的產(chǎn)品開發(fā)以及工藝優(yōu)化和生產(chǎn)控制、卷煙安全穩(wěn)定性控制供給了可靠的參考依據(jù)。

1 煙草的化學成分分析及測量方式技術的概況

1.1 煙草的化學成分分析概述

煙草質量概括煙草外觀的質量以及煙草內在的質量和煙草化學成分、煙草安全性等多個方面，基于此，在評定煙草質量的過程中，必須要深入分析上述所提到的幾個方面[1]。人們在抽煙期間，會有多種不同的煙草化學成分進入到抽煙者的體內，這些煙草化學成分會給抽煙者的身體健康帶來嚴重的威脅。因此煙草化學成分和抽煙者對香煙制品的質量認知具備緊密型的關聯(lián)，所以，有必要仔細認真的對其進行分析，我國時代呈逐漸進步的發(fā)展趨勢，不同類型以及不同作用的分析設備也漸漸的步入市場中，這些分析設備的出現(xiàn)更加利于詳細分析煙草的化學成分。現(xiàn)階段，主要采用了裂解氣相色譜法以及近紅外光譜等技術來分析煙草的化學成分。下文主要分析了裂解氣相色譜法與近紅外光譜技術。

1.2 測量煙草化學成分的相關技術概況分析

(1)熱裂解技術分析。現(xiàn)階段，根據(jù)市面上售賣煙草種類在點燃之后散發(fā)的煙氣分析中，可以確認其中有較多種類的化合物存在，這些化合物當中部分的化學物會給人的身體健康帶來不可挽回的傷害，甚至于患肺癌等致命性的病癥[2]。通過對有關實驗進行研究發(fā)現(xiàn)，煙草溫度在六百度以下期間，裂解煙草產(chǎn)物會根據(jù)煙草溫度的上升變得逐漸復雜化，裂解的產(chǎn)物當中有濃度較高的果糖以及葡萄糖存在，在煙草溫度在七百度以上期間，煙草會有苯系化合物進入到人身體當中，這種化學物會給人體帶來一定的危害，并且這種化合物會根據(jù)煙草溫度的在不斷上身呈持續(xù)增加的趨勢。除此之外，實驗條件不一樣的情況下，對煙草進行裂解，能夠從煙草當中發(fā)現(xiàn)不一樣的化合物。不僅對單體化學成分當中實行了裂解分析技術，現(xiàn)在的研究當中，還在煙草香料當中進行了熱裂解分析技術，這樣更加利于篩選煙草的香料。通過對有關調查數(shù)據(jù)分析，能夠更高效率的將不同的產(chǎn)物分解出來，比如有琉拍酸以及薄荷醇和薄荷烯等產(chǎn)物。

(2)近紅外光譜分析技術分析。除上面所講述的方式以外，煙草化學成分檢測中比較主要的工具還有近紅外光譜分析技術，通過對有關研究結果的數(shù)據(jù)進行分析可知，煙草化學成分分析的時候采用近紅外光譜分析技術，可以更加高效率的鑒定出煙草樣品的總生物堿，并且還可以高效率的分析出煙草當中含有的多種礦物質，通過近紅外光譜分析技術對煙草化學成分的分析，能夠給煙草配方的鑒定工作提供了更堅固的基礎。

2 測試煙草化學成分的有關技術分析

2.1 裂解反應

(1)煙草樣品進樣的量以及進樣的方式。挑選煙草樣品進樣量的時候，為了能夠使煙草樣品可以進行快速的裂解，則需要選擇質量合適的煙草樣品。在裂解的過程中，如果產(chǎn)生的氣味比較濃烈的情況下，就有可能增加二次反應，這種情況極有可能給影響到質譜離子源。取樣液體樣品是，為了可以讓其發(fā)揮出固定的作用，則需要將少量的石英棉加入在石英玻璃管內。將少量的石英棉填塞在石英玻璃管的兩側，并且將其放置于裂解儀器當中，使其能夠進行反應裂解。

(2)構建裂解反應環(huán)境。能夠對實驗結果帶來影響的主要因素之一還包括裂解反應的環(huán)境，所以，又必須要打造完善的裂解反應的氛圍[3]。通過對有關調查結果的分析可知，裂解期間，產(chǎn)物會根據(jù)溫度的轉變出現(xiàn)不一樣的變化，這樣可以更加高效率的分解出來對應動力學的條件。基于此，要重點考慮化學反應的環(huán)境氛圍。

(3)裂解方式的選擇。通過對有關調查結果進行分析之后可知，溫度不一樣的情況下，選用的裂解方式也要不一樣[4]。有關研究的工作人員在進行煙堿裂解產(chǎn)物研究的過程中發(fā)現(xiàn)，在不一樣溫度的情況下進行裂解，在七百度左右的煙堿下進行裂解，煙堿的裂解狀況已經(jīng)超過了百分之八十。在煙草點燃的過程中，通過非裂解會有量的蒸餾原型會釋放出來。

2.2 近紅外光譜常規(guī)分析技術

近紅外光譜常規(guī)分析技術主要包括兩種狀況，分別是透射光譜法以及漫反射光譜法，通常狀況下，有關的測試工作者一般選用透射光譜法，并且借助于透射光譜法分析水溶性總糖以及氮提取物和煙堿提取物、還原糖、總氮等樣品。

(1)反應環(huán)境的選擇。在錐形瓶內放入煙草樣品，并且將其放置于合適溫度的室內當中，還需要將十毫升左右的正己烷振蕩萃取加入其中，然后對其進行靜止分層。分層之后，開始測定分析煙草的非揮發(fā)酸以及揮發(fā)酸。

(2)分析條件的選擇。打造完善的裂解反應環(huán)境氛圍，進行反應的時候，通常在常溫下進行，選用的進樣口溫度建議在二百五十度左右，要維持其溫度可以持續(xù)上升，每分鐘升溫六度的速度，溫度升到二百八十度左右的時候，停留四秒到五秒左右的時間，對其進行觀察。

3 煙草化學分析實驗的發(fā)展及實驗條件

3.1 煙草化學分析實驗的發(fā)展

實驗期間，由于人們對煙草燃燒過程觀察的實驗條件有所不同，所以并沒有一定的嚴謹性以及統(tǒng)一性，這也給最后的調查結果帶來較大的差距[5]。多部分實驗過程中的檢驗數(shù)據(jù)其實并沒有重復的，不同實驗過程中檢驗數(shù)據(jù)以及結果之間也會存在較大的差距，這樣也會易于導致實驗結果出現(xiàn)矛盾的狀況，基于此，探索煙草化學成分分析的過程中需要采用更加先進化并且合適的方式進行。

現(xiàn)階段，在定性轉變定量方面，探索煙草化學成分的方式還比較粗放，針對多數(shù)煙草當中含有的成分分析并沒有特別全面化，比如，測評煙草中含有的纖維素以及半纖維素和膠質、木質素等多個方面的探索，雖然多數(shù)煙草樣品在鑒定以及歸類和分析等方面較為全面化，但是并沒有對煙草分解的氛圍以及時間和加熱速度等多個方面極有可能會影響到煙氣物質進行深入探索。但是我國社會發(fā)展速度較快，為了讓煙草在制作期間可以得到更全面化的建立，則需要保障全面化探索以及分析煙草成分。

3.2 煙草化學分析實驗的條件

(1)樣品進樣量和進樣方式。經(jīng)過對煙草成分分析進行實驗之后可知，煙草碳水化物進行熱裂解的過程中，溫度在六百度以下的情況下，裂解產(chǎn)物會根據(jù)溫度的上升轉變的更加繁瑣化，但是溫度在七百度左右的情況下，就會給人們身體健康帶來一定的危害，溫度在八百度的情況下，環(huán)類的化學物出現(xiàn)比較明顯的增加現(xiàn)象[6]。隨著熱裂解溫度樣品的不斷轉換，最關鍵的就是選擇進樣品以及進樣量，如果進樣量偏大且樣品比較厚的情況下，不但會造成熱傳遞緩慢的狀況發(fā)生，還會導致裂解產(chǎn)物的氣體濃度偏大。因此，樣品量必須要進行控制，液體樣品選擇建議在一毫升到兩毫升之間，并且將適量的石英棉填入石英玻璃管內，這樣還可以使進樣品更加固定，固體樣品就應該將樣品放在石英玻璃管內中間的位置，然后將適量的石英棉填入石英玻璃管兩端進行熱裂解。

(2)熱裂解的方面。卷煙的質量如果不過關，則會影響到人們在抽煙過程中對煙氣的品質感受，并且卷煙的質量還會受到煙葉組配方案的影響，必須要精準化且客觀化的對煙葉質量進行評價，還需要切實際的給卷煙配方供給技術方面的參考依據(jù)，這樣可以給卷煙加工技術工藝和卷煙新品的擴展帶來更大的意義[7]。現(xiàn)階段，評價煙葉的質量，一般都是通過部分經(jīng)驗豐富的專業(yè)進行的，但是人工品析出來的結果極有可能會導致部分主觀性的影響，因此，需要引進一些先進化的技術來完成，然而裂解氣相色譜技術可以更加有效的給卷煙組配方案帶來堅實可靠的依據(jù)，為了可以更加深入的明確煙絲在卷煙葉組配方案中實際的應用影響，則需要將烤煙葉片以及煙梗的實際化學成分的組成以及在不同溫度的情況下熱裂解的產(chǎn)物進行分析對比，這樣還可以更深入的了解到熱裂解的實際狀況。

(3)香料方面的熱裂解。制造卷煙的過程中，最不能缺少的主要材料就是香精和香料，通過探索香精以及香料在煙氣中的裂解行為和對卷煙然后郭恒中分解出來的產(chǎn)物，可以更加高效率的認知到卷煙在燃燒期間香精以及香料的主要化學成分，裂解期間必須要及時的對其加熱以及對樣品進行干燥處理，這樣才可以避免煙草樣品裂解后經(jīng)氣相色譜柱分離，并且還可以避免因氣相色譜柱導致較為嚴重的損壞，從而對實驗的結果帶來影響，通過熱解單體的銷量可知，在普及裂解產(chǎn)物期間，將無水硫酸鈉加入其中，可以將裂解產(chǎn)物中的部分水分進行高效率的消除。

4 結語

現(xiàn)階段，我國人民群眾最為關注的話題就是煙草化學成分的管理以及抽煙的問題，怎樣將煙草產(chǎn)品給人體帶來的危害降低，還需有關的工作人員對煙草方面進行更深入的管理以及調查。本篇文章對兩種不同的煙草化學分析方式進行了論述，希望以后能夠更好的解決煙草給人體帶來的危害問題。