高效液相色譜法同時測定卷煙產品爆珠壁材中11種合成著色劑

包 亮 黃婉玉

(1.貴州中煙工業有限責任公司技術中心，貴陽 550009；2.貴州省環境科學研究設計院，貴陽 550081)

近年來，爆珠作為卷煙產品的特色功能，深受消費者的青眛，尤其是年輕消費群體。在過濾嘴生產過程中植入一顆或者多顆不同香味的爆珠膠囊，實現在卷煙品吸過程中不同特色香味釋放[1]。消費者在品吸過程中可手動捏爆，煙氣經過濾嘴和爆珠料液釋放的特色香味混合后，可以實現卷煙增香、豐富煙氣感官層次的功用[2-5]。爆珠在補充、完善、協調卷煙吸食品質和提升、改變卷煙產品風格等方面的功能越來越突出[6]，但其使用的安全性問題也受到消費者的普遍關注。目前國內對于卷煙爆珠的評測標準和體系中安全性指標及限量標準相對空白[7]，難以滿足卷煙爆珠產品的安全管控。

卷煙爆珠主要由壁材和芯材兩部分構成。卷煙爆珠壁材要求材料性能穩定、無毒害、無副作用、不影響香料的作用、有一定的強度和可塑性等。壁材常用明膠或海藻酸鈉作為基質[8]，芯材多為辛、癸酸甘油酯為溶劑溶解致香成分而成。卷煙爆珠壁材顏色多為鮮艷，其著色劑大多為從煤焦油中分離出來的苯、甲苯、萘經一系列有機反應化合而成[9]，具有一定致畸致癌危害[10]。因此著色劑具有一定的安全風險，需要對其使用量進行監測控制。國內對于著色劑允許使用的添加劑名單及其限量一般遵照GB 9685-2016[11]和GB 2760-2014[12]中規定，目前常見的食品、包裝材料中合成著色劑的檢測方法有氣相色譜-質譜聯用法、高效液相色譜法、液相色譜-串聯質譜法等，其中高效液相色譜法的檢測簡單快速，該方法被廣泛用于著色劑的分析測定[13-15]。李響麗等[16]建立了卷煙爆珠中檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍、酸性紅、赤蘚紅、靛藍、喹啉黃 10 種合成著色劑同時檢測的高效液相色譜-二極管陣列法，劉秀明等[17]利用高效液相色譜測定 8 種檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、亮藍、酸性紅、赤蘚紅合成著色劑。但對去二甲基姜黃素、去甲基姜黃素、姜黃素同時測定鮮少報道，本文通過建立了高效液相色譜-光電二極管陣列檢測器快速檢測卷煙產品爆珠壁材中11種合成著色劑(檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、酸性紅、亮藍、赤蘚紅、去二甲基姜黃素、去甲基姜黃素、姜黃素)含量的方法，檢測得到不同顏色爆珠壁材中合成著色劑的使用情況，旨在為煙用爆珠的質量安全控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

材料：國內外不同牌號的爆珠卷煙。

試劑：乙腈(色譜純，TEDIA，美國)；甲醇(色譜純，SIGMA，美國)；乙酸銨(分析純，天津科密歐化學試劑)；11種合成著色劑標準品：檸檬黃(CAS：1934-21-0)、莧菜紅(CAS：915-67-3)、胭脂紅(CAS：2611-82-7)、日落黃(CAS：2783-94-0)、誘惑紅(CAS：25956-17-6)、酸性紅(CAS：3567-69-9)、亮藍(CAS：3844-45-9)、赤蘚紅(CAS：16423-68-0)、去二甲基姜黃素(CAS：24939-16-0)、去甲基姜黃素(CAS：24939-17-1)、姜黃素(CAS：458-37-7)，全部采購于美國ALADDIN公司，純度≥98%。

儀器：Waters e2695(高效液相色譜，配PDA檢測器)；ML204電子天平(梅特勒-托利多公司，精確至0.1 mg)；MIKRO 220R高速離心機(萊比信中國，最高15000轉/分鐘)；超聲波水浴鍋ELMA E300H(德國艾爾瑪)；Milli-Q15超純水儀(美國Millipore公司)。

1.2 實驗方法

1.2.1 水溶性合成著色劑混合溶液配制

分別準確稱取25 mg的檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、酸性紅、亮藍標準品至不同的50 mL容量瓶中，精確至0.1 mg，溶解并分別定容，配制成濃度為0.5 mg/mL的單一標準品儲備水溶液。逐一準確移取5 mL各單一標準品儲備水溶液于50 mL容量瓶中，用10%乙腈溶液定容，配制成濃度為50 μg/mL的7種著色劑混合標準溶液。準確移取0.1、0.2、0.4、1.0、2.0 mL的混合標準溶液分別至10 mL的容量瓶中，10%乙腈水溶液定容分別制得質量濃度為0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 μg/mL的著色劑系列標準工作溶液。在4 ℃條件下密封避光貯存，有效期3個月。

1.2.2 脂溶性合成著色劑混合標準甲醇溶液

分別準確稱取25 mg的赤蘚紅、去二甲氧基姜黃素、去甲氧基姜黃素、姜黃素標準品至不同的50 mL容量瓶中，精確至0.1 mg，用甲醇溶解并分別定容，配制成濃度為0.5 mg/mL的單一標準品儲備甲醇溶液。逐一準確移取5 mL各單一標準品儲備甲醇溶液于50 mL容量瓶中，用甲醇定容，配制成濃度為50 μg/mL的4種著色劑混合標準溶液。準確移取0.1、0.2、0.4、1.0、2.0 mL的混合標準溶液分別至10 mL的容量瓶中，用甲醇定容分別制得質量濃度為0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 μg/mL的著色劑系列標準工作溶液。在4℃條件下密封避光貯存，有效期3個月。

1.2.3 樣品處理與分析

1.2.3.1 水溶性合成著色劑樣品處理

從煙支濾嘴中取出爆珠，準確稱取0.15 g爆珠，精確至0.1 mg，置于離心管中，準確加入20 mL的10%乙腈-水溶液，加蓋密封后置于離心管內，70℃下微波萃取15 min，移取提取液于2 mL離心管中，以12 000 r/min轉速離心10 min，取適量上清液經0.45 μm水相濾膜過濾后，待高效液相色譜分析。

1.2.3.2 脂溶性合成著色劑的提取

從煙支濾嘴中取出爆珠，準確稱取0.15 g爆珠，精確至0.1 mg，置于離心管中，準確加入20 mL的10%水-甲醇溶液，加蓋密封后置于離心管內，50℃下微波萃取15 min，移取提取液于2 mL離心管中，以12 000 r/min轉速離心10 min，取適量上清液，待高效液相色譜分析。

1.3 儀器分析條件

色譜柱為Agilent 5 HC-C18(150 mm×4.6 mm，5 μm)，柱溫30℃，流量為1 mL/min，進樣量10 μL，乙腈(A)/乙酸銨溶液(B，濃度0.02 mol/L)進行梯度洗脫。檢測波長：檸檬黃427 nm，亮藍625 nm，莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、酸性紅、赤蘚紅511 nm，去二甲氧基姜黃素、去甲氧基姜黃素、姜黃素430 nm。

1.4 合成著色劑含量計算

樣品中合成著色劑的含量按式(1)進行計算：

X=(C-C0)V/m

(1)

式中：

X——試樣中合成著色劑的含量，mg/kg；

C——由標準工作曲線得出的合成著色劑濃度，μg/mL；

C0——由標準工作曲線得出的合成著色劑空白值，μg/mL；

V——萃取液體積，mL；

m——試料質量，g；

以兩次平行測定結果的算術平均值為最終測定結果，精確至0.1 mg/kg。

2 結果與分析

2.1 樣品前處理方法優化

2.1.1 提取條件選擇

分別將檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、日落黃、誘惑紅、酸性紅、亮藍7種水溶性合成著色劑和赤蘚紅、去二甲氧基姜黃素、去甲氧基姜黃素、姜黃素4種脂溶性合成著色劑分開提取，以乙腈-乙酸銨水溶液作為流動相，經上機檢測證明可以達到良好的分離效果。

2.1.2 萃取溶劑以及萃取溫度選擇

本實驗分別用純水、10%乙腈-水溶液和20%乙腈-水溶液對樣品的7種水溶性合成著色劑和純甲醇、10%水-甲醇溶液和20%水-甲醇溶液對樣品的4種脂溶性合成著色劑進行萃取，通過高效液相色譜譜圖結果分析，10%乙腈-水溶液和10%水-甲醇溶液提取的色譜圖結果分離效果更好，色譜峰強度更高，沒有拖尾，故采用10%乙腈水溶液和10%水-甲醇溶液作為萃取溶劑。

本實驗分別在30℃、50℃和70℃下進行超聲水浴萃取，70℃下爆珠壁材在10%的乙腈-水溶液為萃取劑下溶解均勻，最終確定70℃進行超聲水浴萃取7種水溶性合成著色劑。50℃下爆珠壁材在10%水-甲醇溶液為萃取劑下顏色部分脫落，最終確定50℃下進行超聲水浴萃取4種脂溶性合成著色劑。

2.1.3 萃取溶劑量選擇

稱取相同顏色的爆珠壁材各三份，精確至0.1 mg，分別加入20 mL、40 mL、60 mL的10%乙腈-水溶液和10%水-甲醇溶液在相同的提取條件下，經高效液相色譜上機檢測結果表明，20 mL下即可將11種合成著色劑提取完全，其相對標準偏差RSD小于5%。

2.1.4 超聲萃取時間選擇

實驗結果表明，爆珠壁材在超聲萃取過程中起主導關鍵因素的是萃取溫度，在70 ℃下爆珠壁材在10%乙腈-水溶液超聲萃取10 min顏色完全脫落，萃取15 min爆珠基本溶解。在50 ℃下爆珠壁材在10%水-甲醇溶液超聲萃取10 min爆珠完全脫落，萃取15 min爆珠部分溶解，20 min后無變化。綜合考慮，確定超聲萃取時間為15 min。

2.2 方法與討論

2.2.1 方法線性方程與檢出限

分別配制0.5～10.0 μg/mL系列濃度的7種水溶性合成著色劑標準溶液和4種脂溶性合成著色劑標準溶液，以各組分的質量濃度為橫坐標，對應的峰面積為縱坐標，繪制標準曲線(表1)。11種合成著色劑均具有良好的線性關系，相關系數均大于0.99。以最低濃度的標準溶液連續測定6次，3倍相對標準偏差為儀器檢出限，10倍相對標準偏差為儀器定量限。

表1 方法的線性方程和檢出限

2.2.2 方法的回收率和精密度

根據樣品檢測情況，采用無色煙用爆珠作為空白實驗樣品，以三個添加水平進行回收率和精密度實驗，結果如表2所示，在三個添加水平上，11種合成著色劑平均回收率在94.1%～101.4%，相對標準偏差(RSD)在1.1%～5.5%，說明本方法對11種合成著色劑有較高的回收率，平均相對標準偏差在合理范圍內，能夠滿足日常檢測要求。

2.3 樣品檢測結果

通過對市場不同顏色爆珠卷煙樣品進行11種合成著色劑檢測，結果如表3所示。從表3可以看出不同顏色的爆珠壁材均使用了不同種類的合成著色劑，有單一合成著色劑使用，也有復配合成著色劑使用。其中亮藍含量最高為220.5 mg/kg，檸檬黃含量最高為1099.8 mg/kg，胭脂紅含量最高為185.2 mg/kg，酸性紅含量最高為18.3 mg/kg，誘惑紅最高含量為56.6 mg/kg，莧菜紅最高含量為66.8 mg/kg，赤蘚紅最高含量為16.9 mg/kg。

3 結論

通過建立高效液相色譜-光電二極管陣列檢測器快速檢測卷煙產品爆珠壁材中11種合成著色劑的測定方法，并對檢測樣品的提取條件以及色譜條件進行優化。結果表明該方法具有操作簡單、靈敏度高、快速準確等優點，適用于卷煙產品爆珠壁材中多種合成著色劑的定性和定量分析。本方法的建立可為卷煙產品爆珠壁材中合成著色劑的監控、為卷煙產品的開發及質量安全控制提供參考。