HPLC法結合Hotelling T2應用于煙用甘草提取物的質量監控

摘要 ［目的］研究煙用甘草提取物質量監控評價方法。［方法］采用HPLC法定量分析煙用甘草提取物中的14種主要活性成分，應用基于主成分分析（PCA）的多元統計過程控制（MSPC）技術并結合常規理化指標分析和感官評價結果，計算統計量Hotelling T2，以3σ為控制上限繪制控制圖，對煙用甘草提取物進行質量評價。［結果］基于主要活性成分分析建立的質量監控模型，可以準確判定不同批次煙用甘草提取物質量情況，從客觀上反映了產品的內在質量。［結論］該研究可為煙用甘草提取物質量判定提供快速、準確的技術手段，有效保證產品質量穩定性。

關鍵詞 煙用甘草提取物；活性成分；HPLC法；Hotelling T2；質量監控

中圖分類號 TS 41+1" 文獻標識碼 A" 文章編號 0517-6611（2025）03-0177-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.03.037

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Application of HPLC Combined with Hotelling T2 for Quality Monitoring of Tobacco Licorice Extract

LI Xiao xiao， DU Guo rong， WANG Li da et al

（Beijing Research Station of Technical Center，Shanghai Tobacco Group Co.， Ltd.， Beijing 101121）

Abstract ［Objective］ To study the quality monitoring and evaluation method of tobacco licorice extract. ［Method］Quantitative analysis of 14 main active constituents in tobacco licorice extract was conducted by using HPLC method， statistic Hotelling T2 was calculated by a PCA based MSPC method combining with the conventional physicochemical index analysis and sensory evaluation results， a control chart was drawn by taking 3σ as the upper control limit to assess the quality of tobacco licorice extract. ［Result］ The quality monitoring model established based on the analysis of main active constituents could accurately determine the quality of tobacco licorice extract from different batches， objectively reflecting the intrinsic quality of the product. ［Conclusion］ This research can provide a fast and accurate technical means for the quality assessment of tobacco licorice extract， effectively ensuring the stability of product quality.

Key words Tobacco licorice extract;Active constituent;HPLC method;Hotelling T2;Quality monitoring

基金項目 上海煙草集團有限責任公司科技項目（K2022-2-006P）。

作者簡介 李虓虓（1998—），女，北京人，助理工程師，碩士，從事煙草化學研究。*通信作者，工程師，碩士，從事煙草化學和香精香料研究。

收稿日期 2024-05-28

卷煙中添加甘草提取物可以改善煙草的風味和色澤，提升卷煙香氣質和香氣量，同時能夠降低煙氣對鼻腔、口腔、咽喉部黏膜的刺激，掩蓋雜氣，改善卷煙抽吸舒適性^［1-5］。但是不同的產地、種植方式以及提取、純化工藝等均會造成甘草提取物品質的明顯差異，甘草提取物的品質好壞也直接影響卷煙的感官質量、特征香氣及風格特征^［6-11］。因此，掌握各批次間甘草提取物質量波動情況，提高其質量穩定性，有助于穩定卷煙產品質量。

常規理化指標（折光指數、相對密度、酸值等）及安全性指標監控均不能從化學組成的角度解釋甘草提取物中活性成分的差異，也不能準確反映甘草提取物的內在質量及其波動，因此，將監控活性成分含量引入煙用甘草提取物進貨質量監控中來，對于保障卷煙產品質量的穩定具有相當重要的應用意義。多元統計過程控制（MSPC）方法已在藥物制造、食品與飼料生產、煙用香精質量監控等領域得到廣泛應用^［12-13］，該方法主要是利用樣品測量信息建立多元統計模型，通過計算各樣品的統計量（如Hotelling T2）并建立控制圖，使過程監控、質量檢測及相應研究得到簡化^［14］。該研究采用HPLC法定量分析甘草提取物中的14種主要活性成分，結合常規理化指標分析和感官評價結果，利用MSPC技術，建立甘草提取物質量監控方法，為進一步研究卷煙加料工藝、產品質量監控提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1

試材。煙用甘草提取物樣品取自北京卷煙廠有限公司化材庫；甲醇、乙腈，色譜純，美國Fisher公司；磷酸，純度≥99%，德國Merck公司。標準品：芹糖甘草苷、芹糖異甘草苷，純度≥96%，上海詩丹德生物技術有限公司；甘草苷、異甘草苷、甘草查爾酮B、甘草素、刺甘草查爾酮、異甘草素、甘草查爾酮A、光甘草定、甘草次酸，純度≥98%，薩恩化學技術（上海）有限公司；甘草酸，純度gt;93%，梯希愛（上海）化成工業發展有限公司；新異甘草苷、甘草香豆素，純度≥97%，上海源葉生物科技有限公司。

1.1.2

儀器。Thermo Accela HPLC（配置PDA檢測器，美國Thermo Fisher公司）；D-78224型超聲波清洗儀（德國Elma公司）；電子天平（感量0.01 mg，美國OHAUS公司）；Milli-Q超純水儀（美國Millipore公司）；數字式折光密度儀（奧地利Anton Paar公司）；酸值儀（瑞士Metrohm公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1

主要活性成分分析。準確稱取0.1 g（精確至0.1 mg）甘草提取物于25 mL錐形瓶中，加入10 mL 80%甲醇-水萃取液，超聲萃取30 min后靜置30 min，取上清液經0.45 μm濾膜過濾后進行HPLC分析，具體分析方法見參考文獻^［15］。

1.2.2

常規理化指標測定。按照行業標準YC/T 145.1—2012、YC/T 145.2—2012、YC/T 145.3—2012分別測定甘草提取物的酸值、折光指數和相對密度3項常規理化指標。

1.2.3

感官評價。以混合型無添加中南海卷煙產品作為參比卷煙（未加香加料），分別添加配方推薦施加量的各批次煙用甘草提取物制作待測樣品卷煙；按照行業標準YC/T 138—1998《煙草及煙草制品 感官評價方法》對樣品進行感官評價；采用三點檢驗法評估待測樣品與對照樣之間差異顯著性。

1.3 數據分析

采用HPLC法對正常進貨批次的煙用甘草提取物中14種主要活性成分進行定量分析，結合常規理化指標和感官評價結果，利用MATLAB數據分析軟件，應用基于PCA的MSPC方法，計算統計量Hotelling T2，以3σ為控制上限，繪制控制圖。

2 結果與分析

2.1 主要活性成分和常規理化指標分析

選擇連續8個批次煙用甘草提取物，每個批次樣品抽樣測定5次，定量分析甘草提取物中主要活性成分的含量及常規理化指標（相對密度、折光指數、酸值），結果如表1所示。

從表1可以看出，不同批次煙用甘草提取物主要活性成分含量與常規理化指標并無明顯的相關性，原因可能是甘草提取物含有大量溶劑及小分子揮發性成分，其中也含有一定量的小分子有機酸及長鏈脂肪酸，由于受產地、種植方式以及提取、純化工藝差異的影響，造成這些成分的含量差異較大，導致其理化指標差異較為明顯，這也是采用常規理化指標進行質量監控不夠準確和穩定的原因。

另外，煙用甘草提取物14種主要活性成分中，甘草酸含量最大，占比超過活性成分總量的80%，而在《中華人民共和國藥典》中對于甘草提取物也明確規定了甘草酸含量不得少于1.8%^［16］，說明甘草酸含量對于甘草提取物的品質具有重要意義。

2.2 活性成分含量與常規理化指標相關性分析

由于甘草酸含量較高且容易施加，因此該研究選擇同一批次甘草提取物樣品，通過增加甘草酸研究其對常規理化指標的影響，結果如圖1所示。從圖1可以看出，隨著甘草酸含量的增加，酸值、相對密度、折光指數均呈現線性增加趨勢，尤其是酸值增加幅度已經超出質量合格判定范圍（±2.0），說明甘草酸含量對酸值影響較為明顯。另外，14種活性成分均為大分子有機化合物，由于密度較大且分子結構多樣，對相對密度和折光指數的影響也不可忽視。因此，甘草提取物中活性成分含量將直接影響常規理化指標的波動，進而影響甘草提取物的質量判定。

2.3 甘草提取物對卷煙感官品質的影響

由于不同批次間甘草提取物中活性成分含量差異較大，該研究對每一批次甘草提取物進行卷煙加料感官評價。結果表明，8批次樣品活性成分總量在24.06～38.49 mg/g，感官評價結果均可以滿足卷煙產品設計要求。

另外，為了將活性成分含量的波動對感官質量的影響引入質量監控模型中，該研究采用調整加料比例的方式制作卷煙樣品進行感官評吸。具體地，將活性成分含量最低的甘草提取物批次加料比例分別減少20%、10%、5%，活性成分含量最高的甘草提取物批次加料比例分別增加20%、10%、5%，制作樣品卷煙后進行感官質量評價。結果表明，活性成分含量最低批次減少10%以內和含量最高批次增加5%加料比例，感官質量無明顯差異，其余加料比例則出現不同程度的感官質量差異。但是，實際加料過程中發現，隨著活性成分含量的增加，甘草提取物起泡效應明顯且不容易消除，嚴重影響正常的生產加料，所以為了保證甘草提取物質量的同時而不影響正常的生產應用，該研究僅將減少10%加料比例的樣品作為建模樣本數據。

2.4 甘草提取物質量評價模型的建立

采用上述8批次40個樣本數和減少10%加料比例的5個樣品分析結果，進行主成分分析（PCA）和Hotelling T2 計算。采用累計方差貢獻率對不同主成分數進行分析，結果表明（圖2），主成分數為5時，累計貢獻率達到了90%，可以滿足建模需求（一般要求主成分的累計貢獻率大于85%），因此該研究中采用5個主成分數進行Hotelling T2計算。

甘草提取物的質量監控模型控制圖以3σ為控制上限，圖3為甘草提取物質量監控模型控制圖（1～45號為建模樣本），圖中各批次質量雖略有波動但總體穩定，T2基本都在3σ控制上限以內。

2.5 模型的應用

為了檢驗MSPC方法的分析和監測效果，采用甘草提取物質量監控模型控制圖（圖3）對待測樣品進行質量驗證。圖3所示46～50號樣品為正常進貨樣品，Hotelling T2值均處于3σ質量控制限以內，說明質量穩定；51和52號為增加20%加料比例的樣品，53和54號為增加10%加料比例的樣品，55和56號為減少20%加料比例的樣品；57～60號為存放時間超過5年的樣品，Hotelling T2計算結果均超出3σ控制上限。

結果表明甘草提取物主要活性成分含量發生改變，完全可以通過該模型進行直觀呈現，并且預測結果與感官質量評價結果一致。另外，存放時間延長可能會導致煙用甘草提取物內在活性成分發生化學變化，從而影響其整體質量，該結果可為過期樣品的質量判定提供技術保障。

3 結論與討論

采用HPLC法定量分析了甘草提取物中的14種主要活性成分，結合常規理化指標分析和感官評價結果，利用基于主成分分析的MSPC技術，建立了煙用甘草提取物質量監控評價方法。該方法從客觀上反映了煙用甘草提取物的內在質量波動，適用于煙用甘草提取物質量的快速、準確判定，有利于保證卷煙產品質量穩定，為進一步研究卷煙加料工藝、產品質量監控提供技術支持。

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