高效液相色谱法同时测定爆珠壁材中8种水溶性着色剂

刘秀明 张健 刘亚 马明 段焰青 何靓

摘要：建立高效液相色谱-二极管阵列检测器（HPLC-PDA）同时快速测定卷烟爆珠壁材中8种水溶性着色剂（柠檬黄、苋菜红、胭脂红、日落黄、诱惑红、亮蓝、酸性红、赤藓红）的方法。以热水为溶剂将烟用爆珠壁材置于恒温水浴中超声提取，提取液离心后用0.45μm的水相滤膜过滤制得待测溶液。采用优化后的色谱条件对待测溶液进行分析，色谱柱为zorbax SB-C18色谱柱（150mmx4.6mm，5μm），甲醇/乙酸铵水溶液为流动相进行梯度洗脱，12min内即可完成检测，根据标准曲线即可计算爆珠壁材中着色剂的含量。通过考察，该方法的回收率（n=5）为82.8%～101.4%，相对标准偏差（RSD）为0.3%～9.7%，定量限为3.0～41.0mg/kg，方法简单，能同时、快速检测出烟用爆珠壁材中8种水溶性着色剂，该方法的建立可为卷烟开发及安全评价提供参考。

关键词：高效液相色谱；烟用爆珠；壁材；水溶性着色剂

0引言

爆珠添加是一种卷烟赋香的创新技术，在过滤嘴的生产过程中植入一粒或者多粒易捏破的香味胶囊，实现在卷烟吸食过程中人为可控的特色香味释放，以达到增加烟气湿度、提高滤棒截留香气效果的作用。同时，胶囊内香气成分挥发，可以实现卷烟增香、丰富口感层次的功用。为弥补卷烟减害降焦过程中烟气香味的损失，爆珠添加技术作为一种有效赋香手段获得越来越多卷烟品牌的青睐，其安全性也受到社会的关注和质疑。目前，国家及烟草行业针对卷烟爆珠的安全性指标专属检测设备及方法属相对空白，安全性体系支撑不足，难以满足对卷烟爆珠产品的安全性管控，亟待完善。

目前卷烟滤嘴爆珠壁材普遍着色，所使用的水溶性着色剂多为GB 2760——2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》所许可使用的着色剂，包括柠檬黄、苋菜红、胭脂红、日落黄、诱惑红、亮蓝、酸性红、赤藓红等。依据GB 2760——2014食品添加剂最大使用量的最高限量要求，部分爆珠产品壁材中水溶性着色剂存在超量使用的风险，迫切需要对其含量进行控制。现已有的对不同物质中水溶性着色剂的测定方法有薄层色谱法、极谱法、分光光度法、毛细管电泳法、HPLC法、液相色谱一质谱法等，其中HPLC对合成水溶性着色剂的检测简单快速，最小检出量可达纳克水平，该方法已成为水溶性着色剂分析测定的主要方法。本文通过优化样品前处理及色谱条件建立了HPLC-PDA法同时快速测定卷烟爆珠壁材中8种水溶性着色剂（柠檬黄、苋菜红、胭脂红、日落黄、诱惑红、亮蓝、酸性红、赤藓红）含量的方法，以热水为溶剂将烟用爆珠壁材置于恒温水浴中超声提取，提取液离心过滤后进行分析，12 min内即可完成檢测，该检测方法的建立可为烟用爆珠安全性管控提供参考。

1材料与方法

1.1材料和仪器

Waters Acquity高效液相系统（美国Waters公司），配有二极管阵列检测器；Zorbax SB-C18色谱柱（150 mmx4.6 mm，5 μm）；Milli-Q50超纯水仪（美国Millipore公司，R>18 MΩ）；AB204-S电子分析天平（精确至0.000 1 g，瑞士Mettler-Toledo公司）；超声波水浴锅（英国GRANT公司）；小型高速离心机（德国Eppendoff）；0.45μm水相针式过滤器。

甲醇（色谱纯，Fisher，美国）；乙酸铵（分析纯，广东汕头市西陇化工厂）：8种水溶性着色剂标准品：柠檬黄（≥90.0%，0.25 g）、苋菜红（≥93.3%，0.25 g）、胭脂红（≥98.2%，0.1 g）、日落黄（≥87.0%，0.1 g）、诱惑红（≥83%，0.1 g）、亮蓝（≥93.4%，0.25 g）、酸性红（≥91.7%，0.1 g）、赤藓红（≥91.0%，0.25 g），全部购自德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。

1.2溶液配制

1.2.1标准工作溶液配制

准确称取柠檬黄、苋菜红、胭脂红、日落黄、诱惑红、亮蓝、酸I生红、赤藓红8种水溶性着色剂各25 mg（精确至0.1 mg）于25 mL的容量瓶中，用超纯水定容，得到质量浓度为1 mg/mL的单一标准储备液：取各单一标准储备液0.5 mL于10 mL容量瓶中混合后，用水稀释制得水溶性着色剂质量浓度为50μg/mL的混合标准溶液，准确移取0.1，0.2，1，2，5mL的混合标准溶液分别至10mL的容量瓶中，超纯水定容分别制得质量浓度为0.50，1.0，5，10，25 μg/mL的水溶性着色剂的系列标准工作溶液。以上单一标准储备液、混合标准溶液及系列标准工作溶液均密封保存在2～8℃冰箱中。

1.2.2流动相溶液配制

称取1.54 g乙酸铵于烧杯中，加超纯水溶解并定容至1000mL容量瓶中，密封保存，用0.45μm滤膜超声脱气后使用。

1.3样品前处理

从烟支滤嘴中取出爆珠，将爆珠挤破用吸油纸吸干香精，称取0.15 g爆珠壁材于50mL三角瓶中，加入20 mL 70～80℃的热水，在超声波水浴锅中恒温超声提取20min，取2mL提取液，5 000r/min离心5 min，用0.45μm的水相滤膜过滤制得待测液。

1.4HPLC分析条件

采用HPLC-PDA对待测液进行分析，外标法定量。色谱柱为Zorbax SB-C18色谱柱（150mmx4.6mm，5 μm），柱温30℃，进样量10μL，流量为1.0mL/min，甲醇（A）/乙酸铵水溶液（B，摩尔浓度为0.02 mol/L）为流动相进行梯度洗脱，梯度洗脱程序见表1。

PDA检测的波长采用3D全扫描，选取各物质的最大吸收波长作为定性定量波长，分别为柠檬黄/429 nm、苋菜红/521 nm、胭脂红/512 nm、日落黄/487 nm、诱惑红/507 nnl、亮蓝/630 nm、酸性红/561 nm、赤藓红/531 nm，标准工作溶液的色谱图如图1所示。

1.5水溶性着色剂含量计算

以柠檬黄、苋菜红、胭脂红、日落黄、诱惑红、亮蓝、酸性红、赤藓红的质量浓度（范围0.50～25.μg/mL）为横坐标，HPLC分析的水溶性着色剂峰面积为纵坐标绘制标准曲线，将样品峰面积代入标准曲线计算得到水溶性着色剂质量分数：

2结果与讨论

2.1液相色谱条件优化

柠檬黄、苋菜红、胭脂红、日落黄、诱惑红、亮蓝、酸性红、赤藓红8种水溶性着色剂都是水溶性的钠盐化合物，以甲醇一乙酸铵水溶液（0.02 mol/L）作流动相，可避免色素的构型变化，获得良好的分离效果。

2.2样品处理条件优化

2.2.1爆珠预处理

为避免爆珠包含的香精对检测造成影响，预先将爆珠挤破，用吸油纸将香精吸干后备用。

2.2.2溶剂及溶剂温度选择

目前常用的爆珠壁材为明胶及海藻酸钠两种基质，明胶是一种天然生物高分子材料，可溶于热水，不溶于冷水，海藻酸钠是一种高粘性的高分子化合物，亲水性强，在冷水和温水中都能溶解，形成非常粘稠的均匀溶液。根据两种基质的性质，实验选择热水作为萃取溶剂。

称取两种基质的爆珠壁材各3份，对比50，70，90℃3种温度的热水提取效果，根据壁材溶解状态进行选择，结果显示50℃很难溶解，70℃及90℃时，壁材溶解状态比较好，结合实际实验选择70～80℃的热水作为溶剂，提取过程在超声波水浴锅中恒温进行。

2.2.3超声提取时间选择

称取两种基质的爆珠壁材各一份，对比10，20，30 min不同时间溶液情况，根据壁材溶解状态进行选择，明胶基质爆珠壁材在恒温水浴中超声提取10 min即可完全溶解，提取液为清亮溶液：海藻酸钠基质爆珠壁材在20，30min時，基质均匀分散在溶液中，提取液为粘稠的均匀溶液。测定结果见图2，两种基质的爆珠壁材均选择恒温水浴超声提取20 min。

2.2.4溶剂量选择

称取两种基质的爆珠壁材各3份，每份0.15 g（精确至0.000 1 g），分别加入20，50，100mL的热水，70～80℃恒温水浴超声提取20min.检测结果发现3份样品结果的RSD小于3%，即20mL即可将水溶性着色剂全部提取出来。

2.3方法的线性关系和检出限

配制柠檬黄、苋菜红、胭脂红、日落黄、诱惑红、亮蓝、酸性红、赤藓红的混合标准溶液（范围0.50～25.μg/mL），以各合成着色剂的质量浓度（μg/mL）为横坐标，对应的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，然后进行回归分析得到上述8种合成着色剂对应的线性回归方程、相关系数，将最低浓度的标准溶液连续测定6次，3倍标准偏差（S/N=3）作为检出限，10倍标准偏差（S/N=10）作为定量限，8种合成着色剂的定量限（LOQ）在3-41 mg/kg之间，具体如表2所示。

2.4精密度与回收率

采用典型检出样品，以3水平加标方法进行回收率和精密度实验，结果如表3所示，回收率在82.8%-101.4%之间，相对标准偏差（RSD）在0.3%～9.7%之间。

2.5实际样品分析

采用本方法对8个爆珠烟样品进行分析，其中样品S1、S2、S3、S4为明胶基质，样品S5、S6、S7、S8为海藻酸钠基质，检测结果如表4所示。典型的明胶基质及海藻酸钠基质爆珠壁材样品的HPLC色谱图如图3所示。从表中可以看出所检测的8个样品爆珠壁材中均含有合成水溶性着色剂，有单个也有复配的水溶性着色剂，最低含量的诱惑红0.51 mg/g，最高亮蓝达4.40mg/g。

3结束语

本文建立了烟用爆珠壁材中8种水溶性着色剂同时测定的HPLC方法。通过对实验条件进行选择和优化，在12min内8种目标物即可完全达到基线分离。方法的线性相关系数、回收率、相对标准偏差等各项参数表明，方法的灵敏度和精确度均满足实际样品检测的需要，可采用该方法对不同基质、不同品牌的烟用爆珠壁材进行检测并进行定量，该方法的建立可为卷烟开发及安全评价提供参考。