張 蓉，伊奧爾，向能軍，孟昭宇

(1.云南大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院，云南昆明650500;2.紅塔煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南玉溪653100)

煙草保潤劑具有保持煙葉水分，增加柔韌性，減少造碎、降低刺激性和改善吃味的作用。卷煙中常用作保潤成分的主要有以下幾類:1)多元醇類。主要有甘油、丙二醇［1］、木糖醇、山梨醇等，通過羥基與水分子形成氫鍵來吸收水分，是最為常用的煙草保潤劑;2)植物提取物。以天然植物為原料，通過提取其中的吡咯烷酮羧酸類組分，利用先進(jìn)工藝合成的新型保潤劑已在個(gè)人護(hù)理品、食品、工業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用;3)天然多糖［2，3］。有植物多糖(尤其是中草藥資源)、海藻多糖和真菌多糖，以加香加料的形式加到煙絲中來改善卷煙吸味，起到增香保潤功效;4)改性淀粉［4］。通過化學(xué)反應(yīng)將強(qiáng)親水性基團(tuán)引入淀粉分子內(nèi)，可以大幅度提高其吸水和保水能力;5)新型保潤劑［5］。如麥芽低聚糖醇、D－吡喃半乳糖醛酸、殼聚糖衍生物、NCS［6］、PDS［7］、PCA［8］、仿生保潤劑(FSB)等等。對(duì)這些成分的準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)提高卷煙的品質(zhì)及輔助配方研究和工藝生產(chǎn)都具有十分重要的意義。王華［9］等曾就煙用保潤劑的種類、對(duì)卷煙的影響及其發(fā)展前景做過綜述，本文主要針對(duì)煙用保潤劑的分析方法進(jìn)行評(píng)述。

煙草保潤劑成分分析方法包括了滴定法，比重法，旋光度法或比色法，但這些方法常常因相互干擾而不能準(zhǔn)確測(cè)定。隨著現(xiàn)代分析儀器和方法的研究進(jìn)展，煙草保潤成分的分析手段得到了很大的提高，檢測(cè)效率也是之前的方法不可比的。其中色譜分析方法和光譜分析方法能把不同的保潤劑成分與煙草中其他共存組分分離開來，并準(zhǔn)確快速的定性、定量。本文主要針對(duì)近幾年來煙草保潤劑成分的色譜和光譜分析進(jìn)行綜述。

1 液相色譜法

1.1 高效液相色譜法

高效液相色譜法是流動(dòng)相為液體的一類色譜分離法，其主要特點(diǎn)為高壓、高速、高效、高靈敏度及寬的適用范圍，主要適合于分析沸點(diǎn)高、相對(duì)分子質(zhì)量大、離子型和熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)?，F(xiàn)在高效液相色譜法已在生物化學(xué)和生物工程研究、制藥工業(yè)研究和生產(chǎn)、食品工業(yè)分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、石油化工產(chǎn)品分析中獲得廣泛應(yīng)用。

標(biāo)準(zhǔn)YC/T 244－2008煙草及煙草制品中1，2－丙二醇、丙三醇和山梨醇的高效液相色譜法［10］為醇類保潤成分的分析檢測(cè)提供了一定的依據(jù)。除此之外，王嵐［11］等用高效液相色譜建立了同時(shí)測(cè)定煙草中的糖和保潤劑的方法，采用示差折光檢測(cè)器(RID，可用于檢測(cè)在紫外光范圍內(nèi)吸光度不高的化合物，如聚合物、糖、有機(jī)酸和甘油三酸酯等)，先用超純水對(duì)煙草樣品進(jìn)行萃取，Water－sep－park C18固相萃取小柱進(jìn)行預(yù)分離，Phenomenex Rezex鈣型陽離子交換柱為分離柱，超純水為流動(dòng)相來測(cè)定其保潤成分(甘油、丙二醇和山梨醇)。所得結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.91% ～1.54%，回收率為92% ～106%，線性范圍為0.05～5 g/L，檢出限在1.5～3.0 mg/L之間。陳章玉［12］等以0.05 g/L EDTA為流動(dòng)相，10 g/L甘露醇為內(nèi)標(biāo)物液，Waters－sugar－pak－1鈣型陽離子交換柱(6.5 mm ×300 mm，8 μm)，同樣以示差折光檢測(cè)器分離測(cè)定煙草料液中的甘油、丙二醇、木糖醇。其檢出限為2.0 mg/L，相關(guān)系數(shù)可達(dá)到0.999 9，標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.68% ～0.76%之間，回收率在98% ～102%之間。李忠［13］等同樣以sep－park C18固相萃取小柱預(yù)分離Waters－sugar－pak－1鈣型陽離子交換柱，0.05 g/L EDTA鈣鈉水溶液為流動(dòng)相，示差折光儀為檢測(cè)器，一次進(jìn)樣測(cè)定煙草料液中的糖、甘油和丙二醇。其線性范圍為0.005～5 g/L，檢測(cè)限在1.5～2.5 mg/L之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0.89% ～1.3%，回收率在 96.0% ～103%之間。黃非［14］等用超純水作流動(dòng)相，以等梯度洗脫方式用Varian Metacarb 67C色譜柱實(shí)現(xiàn)了1，2－丙二醇、丙三醇及山梨醇的高效液相色譜分離，3組分的定量限和檢出限分別為1.01～1.89 μg/mL和0.30～ 0.57 μg/mL。

但是該法所用示差折光檢測(cè)器為通用型檢測(cè)器，雖然檢測(cè)物質(zhì)很多，但對(duì)多數(shù)物質(zhì)的靈敏度低(約10－5g/mL)，通常不用于痕量分析;受環(huán)境溫度、流動(dòng)相組成等波動(dòng)的影響較大，不適合梯度洗脫，所以會(huì)影響測(cè)定的準(zhǔn)確度。

1.2 液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用

液質(zhì)聯(lián)用又叫液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，液質(zhì)聯(lián)用體現(xiàn)了色譜和質(zhì)譜優(yōu)勢(shì)的互補(bǔ)，將色譜對(duì)復(fù)雜樣品的高分離能力，與質(zhì)譜的高靈敏度、高選擇性結(jié)合起來，在生化分析、天然產(chǎn)物分析、藥物和保健食品分析以及環(huán)境污染物分析等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

Holcapek［15］等采用酰氯把醇類(乙二醇、1，2－丙二醇、1，3－丙二醇和2，3－丁二醇等)進(jìn)行衍生化，衍生化產(chǎn)物經(jīng)反相液相色譜微型柱分離后，通過電噴霧電離質(zhì)譜(ESI－MS)分析檢測(cè)。醇類的檢測(cè)限在10～25 μg/L，定量限在20～50 μg/L。相比之下，比單純的液相色譜檢出限降低了2－3個(gè)數(shù)量級(jí)。馬書明［16］等建立了用水超聲提取，固相萃取柱凈化洗脫，外標(biāo)法定量的液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用方法，測(cè)定了食品中的甘露糖醋、麥芽糖、木糖醇和山梨糖醇，其最低檢出限、線性范圍和方法回收率分別為:0.10 mg/kg、0.100～100 0.0 mg/kg 和 89.0% ～ 94.9%。Clarke［17］等利用陰離子電噴霧與內(nèi)標(biāo)校正技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了煙草產(chǎn)品(鼻煙、嚼煙、雪茄和卷煙)中多糖類物質(zhì)的LC－MS/MS定量分析，所得結(jié)果更為準(zhǔn)確，選擇性和專一性更強(qiáng)。

1.3 離子色譜法

離子色譜是液相色譜的一種，用離子交換樹脂為固定相，電解質(zhì)溶液為流動(dòng)相。以電導(dǎo)檢測(cè)器為通用檢測(cè)器，為消除流動(dòng)相中強(qiáng)電解質(zhì)背景離子對(duì)電導(dǎo)檢測(cè)器的干擾，還設(shè)置了抑制住，可消除本底電導(dǎo)的影響，達(dá)到高的靈敏度，所以是溶液中陰離子分析的最佳方法(也可用于陽離子分析)。離子色譜法經(jīng)過近三十年的應(yīng)用和發(fā)展，在分析無機(jī)陰陽離子方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能將一些非離子型物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子型物質(zhì)后進(jìn)行分析。鑒于煙草中的糖類、醇類以及糖醇類物質(zhì)為離解常數(shù)很大，且具有電化學(xué)活潑性及在強(qiáng)堿溶液中呈離子化狀態(tài)，Rocklin等于1983年首先報(bào)道了用陰離子交換色譜柱分離，脈沖安培檢測(cè)器測(cè)定糖的新方法(HPAEC)。HPAEC－PAD法對(duì)保潤劑的分離其固定相主要是陰離子交換樹脂(典型的固定相有以乙基乙烯基苯－二乙烯基苯聚合物為基核，外表面覆蓋一層有季銨功能基的乳膠顆粒)，且測(cè)定需在強(qiáng)堿性介質(zhì)中進(jìn)行。

胡靜［18］等采用陰離子交換色譜—脈沖安培檢測(cè)法分離檢測(cè)了煙草料液中的山梨醇及其糖類物質(zhì)(葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖)。CarboPac-PA10陰離子分離柱(2 mmi.d.×50 mm)和保護(hù)柱PA10(2 mmi.d.×250 mm)，電化學(xué)檢測(cè)器(積分脈沖安培檢測(cè)，金工作電極，Ag－AgCl為參比電極，鈦對(duì)電極)，超純水和250 mmol/L NaOH為淋洗液以梯度淋洗方式進(jìn)行，用C18小柱對(duì)料液進(jìn)行預(yù)處理是方法準(zhǔn)確度更高。其各組分的線性關(guān)系很好，線性范圍在0.005～20 mg/L之間，檢出限為0.2～1.0 μg/mL，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～1.8%，加標(biāo)回收率在95.1% ～102.4%之間。由于分離柱的限制，只能把山梨醇分離并檢測(cè)出來，而其他的醇類，如甘油、丙二醇、木糖醇并沒有得到進(jìn)一步的分離。唐坤甜［19］等以480 mmol/L NaoH為淋洗液，以CarboPacMA1陰離子交換柱作分離柱，在30℃的柱溫下，建立了陰離子交換色譜分離一脈沖安培檢測(cè)同時(shí)分析煙草料液中糖及多種糖醇的方法。由于MA型柱子的柱容量比較大，能很好地把肌醇、甘油、丙二醇、半乳糖醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇及其他糖類分離開來。肌醇、甘油、半乳糖醇和木糖醇的檢出限為2.0～7.6 μg/mL，線性范圍為 1 ～5 mg/L，1 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)7次進(jìn)樣的RSD為0.7% ～4.3%;丙二醇、山梨醇、甘露醇、葡萄糖、甘露糖和半乳糖的檢出限為9.0～11.9 μg/mL，線性范圍為1～50 mg/L，2 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液的 RSD為 1.8% ～3.3%(n=7)。曹紅云［20］等建立了以基質(zhì)固相分散法提取凈化，離子色譜法測(cè)定卷煙中的多元醇和糖的方法，將樣品與石墨化碳黑球(質(zhì)量比為1∶4)，經(jīng)過充分研磨混勻后裝柱，用大于80℃的熱水洗脫，洗脫液用CarboPacMA1(4×250 mm，5 μm)分離柱分離，0.5 mol/L NaoH為流動(dòng)相分離，脈沖安培檢測(cè)器檢測(cè)。方法加標(biāo)回收率在94.6%～105.7%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.0%，檢出限均小于 50 μg/L。除此之外，周帥［21］等以480 mmol/L NaoH為流動(dòng)相對(duì)食用菌中的海藻糖、甘露醇、阿糖醇進(jìn)行了檢測(cè)。劉玉峰［22］等建立了離子色譜法定量測(cè)定食品中糖和糖醇的方法，同樣表現(xiàn)了較好的重現(xiàn)性和較高的準(zhǔn)確，及較高的檢出限。

2 氣相色譜法

2.1 填充柱氣相色譜法

填充柱氣相色譜是指將固定相填充在內(nèi)徑約為4～8 mm，柱長通常在50～250 mm的柱管內(nèi)制成，利用各物質(zhì)在固定相和氣體流動(dòng)相兩相間分配系數(shù)的不同而進(jìn)行分離的色譜柱。填充的固定相種類很多，按操作條件下固定相的物理狀態(tài).可分為液體固定相和固體固定相兩大類。填充柱由于制備簡串，可供選擇的吸附剖、固定液和載體種類很多，因而具有廣泛的適用性，能解決很多混合樣品的分離分析問題。

Friedman［23］等建立了用丙酮做溶劑提取六種香煙品牌的煙支，再減壓蒸餾去除溶劑使殘留物溶解在甲醇中的氣液色譜法，分析了丙二醇、二甘醇以及甘油的含量。結(jié)果相對(duì)誤差小于5%，RSD在0.8%～3.2%之間。

氣相色譜填充柱的制備比較簡單、進(jìn)樣量大，在氣體分析、痕量水分析方面有獨(dú)特用途。但是相對(duì)于毛細(xì)管柱來說填充柱柱效低、分離度差，柱壓比較高，分析時(shí)間較長等。不過，盡管毛細(xì)管柱有逐步取代填充柱的趨勢(shì)，但至少在目前一段時(shí)間內(nèi)，填充柱在日常分析中仍是一種十分有價(jià)值的分析分離手段

2.2 毛細(xì)管氣相色譜法

毛細(xì)管氣相色譜法主要用于復(fù)雜樣品、理化性質(zhì)相近組分和多組分樣品的分析。特別是毛細(xì)管氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC－MS)，使之成為現(xiàn)代分析方法中最有效的分析手段之一。

煙草標(biāo)準(zhǔn) YC/T 243－2008［24］和 YC/T 242－2008［25］丙三醇、1，2 丙二醇的氣相色譜法也為今后煙草制品及煙用香精的測(cè)定提供了一定的依據(jù)。用加有內(nèi)標(biāo)的甲醇溶液(50 mL)在250 r/min的頻率下振蕩萃取試樣(2 g)中1，2－丙二醇和丙三醇，萃取時(shí)間2 h，后將萃取液靜置10～15 min，取上清液用氣相色譜氫火焰檢測(cè)器分析。袁行思［26］等開發(fā)了一種采用蠟像(聚二醇)毛細(xì)管束柱同時(shí)分析煙草中薄荷醇、丙二醇和甘油的方法，可在2.8 min內(nèi)對(duì)煙草萃取物中的物質(zhì)達(dá)到完全基線分離。重復(fù)分析所得的標(biāo)準(zhǔn)偏差為:薄荷醇 0.7%;丙二醇 1.9%;甘油 2.2%。劉敬蘭［27］等采用乙酸酐為衍生化試劑，吡啶為催化劑和溶劑，把山梨醇和甘露醇轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的糖醇乙酰酯，用BPX－70(苯基氰丙基聚硅氧烷)毛細(xì)管色譜柱程序升溫法進(jìn)行分析，內(nèi)標(biāo)法定量，得到很好的效果，甘露醇和山梨醇的檢出限都在2.50～12.5 g/L之間，檢測(cè)限分別為0.60 ng和0.80 ng，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.79% ～0.91%。此法除了可以用于甘露醇和山梨醇的分離分析外，還可以用于糖類還原反應(yīng)的中控分析。杜啟云［28］等采用羥胺吡啶和BSTFA+1%TMCS為衍生化劑，山梨醇為內(nèi)標(biāo)物，毛細(xì)管氣相色譜法同時(shí)測(cè)定了國內(nèi)外21中牌號(hào)卷煙產(chǎn)品中的丙二醇、丙三醇、甘露糖、果糖等非揮發(fā)性物質(zhì)，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0% ～10%之間，回收率大于70%。

相對(duì)于液相色譜來說，毛細(xì)管氣相色譜由于載氣的相對(duì)分析量較低，分子間隙大，故粘度低，流動(dòng)性好，組分在氣相中流動(dòng)速度快，因此可以增加柱長，提高柱效。但是由于毛細(xì)管內(nèi)徑很小，允許進(jìn)樣量小，對(duì)固定相、進(jìn)樣技術(shù)、檢測(cè)器和操作條件要求都很高，且需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，降低其處理效率。

2.3 氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用

氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用分析法是將分析能力很強(qiáng)的色譜儀與定性能力很強(qiáng)的質(zhì)譜通過適當(dāng)?shù)慕涌谙嘟Y(jié)合成完整的分析儀器。兩譜有機(jī)的結(jié)合起來而實(shí)現(xiàn)在線聯(lián)用，相互取長補(bǔ)短，獲得兩種儀器單獨(dú)使用所不具備的更快、更有效的分析功能。

張杰［29］等利用1，4－丁二醇為內(nèi)標(biāo)實(shí)現(xiàn)了無煙氣煙草制品中1，2－丙二醇、丙三醇和三甘醇的氣相色譜/質(zhì)譜/離子監(jiān)測(cè)方法對(duì)30個(gè)無煙氣煙草制品進(jìn)行進(jìn)行檢測(cè)，所得定量限和檢出限分別為4.10 ～9.05 μg/mL/和 1.25 ～2.75 μg/g，回收率在89.3% ～100.3%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.16% ～4.37%。并且還跟GC/FID檢出無煙氣煙草制品做了比較，得到兩種方法的定量結(jié)果一致，但GC/MS/SIM法靈敏度更高，定性更準(zhǔn)確，GC/MS/SIM法更適合無煙氣煙草制品中1，2－丙二醇、丙三醇、三甘醇的定性定量分析的結(jié)論。胡磊［30］等采用鹽酸羥胺和乙酸酐為肟化和乙?；噭?，一甲基咪唑?yàn)槿軇┖痛呋瘎瑢?duì)植物樣品中的糖和糖醇物質(zhì)乙?；苌笥肎C－MS檢測(cè)。結(jié)果表明先對(duì)糖和糖醇衍生化，再用毛細(xì)管氣相色譜法分離，質(zhì)譜鑒定，能得到很好的分離效果。韓書磊［31］等公開發(fā)明了以SPE分散固相萃取煙絲樣品萃取液，1，3－丁二醇或1，4丁二醇為內(nèi)標(biāo)定量的GC/MS檢測(cè)卷煙保潤劑的專利。所測(cè)1，2－丙二醇、丙三醇、三甘醇線性相關(guān)系數(shù)都在99.9%以上，檢測(cè)限在0.005 87～0.137 mg/g之間，定量限為0.018 7～0.462 mg/g。王軍［32］等利用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，運(yùn)用內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法，對(duì)料液及加料葉片中丙二醇進(jìn)行定量分析。方法回收率在95.99% ～100.06%之間，6次測(cè)定的變異系數(shù)為3.40%。

GC－MS聯(lián)用技術(shù)分析復(fù)雜未知混合物準(zhǔn)確、靈敏、快速，且操作簡便，已經(jīng)成為分析復(fù)雜未知混合物最有效的手段之一。但GC－MS技術(shù)還有其自身的缺點(diǎn)，要求其所分析的氣體、液體、固體物在操作溫度下是穩(wěn)定的，且要求所分析的液體、固體氣化溫度不高于操作溫度上限，是GCMS聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用范圍受到一定的限制，還有許多技術(shù)問題仍需進(jìn)一步解決。

3 光譜檢測(cè)法—近紅外光譜技術(shù)

近紅外是指波長介于可見光(VIS)與中紅外(MIR)之間，主要由分子振動(dòng)的非諧性使分子振動(dòng)從基態(tài)向高能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的電磁波。由于煙草中含有大量對(duì)NIR敏感的基團(tuán)，如O－H、NH和C=O等，因此近紅外技術(shù)用于對(duì)煙草的分析已近半世紀(jì)。

薛訓(xùn)明［33］等運(yùn)用均勻設(shè)計(jì)方法確定校正集樣品，應(yīng)用近紅外光譜儀采集含l，2－丙二醇的樣品光譜，利用PLS算法建立了卷煙加料中1，2－丙二醇近紅外快速測(cè)定模型，模型的決定系數(shù)R2＞0.95。經(jīng)近紅外分析，測(cè)得煙末1，2－丙二醇含量，相對(duì)誤差小于5%，重復(fù)6次近紅外掃描其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.37%;片煙中1，2－丙二醇測(cè)定，其相對(duì)誤差均小于5.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.49%。李政軍［34］等采用了傅里葉變換紅外光譜(FTIR)測(cè)定丙二醇水溶液中丙二醇的含量。此法無需樣品前處理，且結(jié)果線性關(guān)系良好，回收率為100% ～101.4%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.146%。

然而，現(xiàn)代近紅外光譜也有其固有的缺點(diǎn):一是譜帶強(qiáng)度是基頻吸收的1/0～1/10 000，躍遷幾率低，所以相應(yīng)的靈敏度低;二是作為一種間接技術(shù)，其分析結(jié)果準(zhǔn)確度與模型的建立及使用有著密不可分的關(guān)系，這點(diǎn)是分析成敗的關(guān)鍵。

4 展望

卷煙的制絲加工過程、煙草產(chǎn)品的感官舒適度等都離不開保潤劑，因此快速、準(zhǔn)確、有效地分析檢測(cè)煙草制品中保潤成分的含量，對(duì)評(píng)價(jià)其質(zhì)量的高低有著至關(guān)重要的作用。除此之外，目前所用的保潤劑主要通過氫鍵的鎖水作用，但保持水分的能力有限，同時(shí)也會(huì)由于氣候、地區(qū)的因素對(duì)煙草品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，所以性能更優(yōu)越的新型保潤劑會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。而針對(duì)新型保潤劑開發(fā)相應(yīng)的分析方法，將會(huì)是煙草保潤劑測(cè)定的一個(gè)趨勢(shì)。

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