浓香型烟叶浸膏分子蒸馏轻组分微波裂解产物分析研究

袁岐山，张东豫，朱 琦，赵 阔，张 博，李 皓，张峻松

（1.河南中烟工业有限责任公司技术中心，河南郑州 450000；2.郑州轻工业大学食品与生物工程学院，河南郑州 450002）

2003年，国家烟草局提出大力发展“高香气、低焦油、低危害”卷烟。“减害降焦”的同时势必会影响卷烟的香气浓度，从而影响卷烟整体的感官品质。卷烟加香加料可以增补卷烟香气、改善吸味、赋予卷烟特殊的风格特征。分子蒸馏技术主要利用分子自由程大小不同以达到分离的目的，适用于高沸点、热敏性、易氧化物料的分离[1-4]。

目前，关于烟用香料裂解产物的分析主要采用热裂解-气相色谱质谱联用技术（Py-GC-MS）[5-11]，但热裂解产物较少，无法批量研究，这也制约了进一步对裂解产物的探究。微波裂解技术是将材料中随机分布的带电粒子根据电场方向重新排序，使得这些粒子间相互产生剧烈的摩擦产生热能，具有加热速度快、加热均匀、批量生产等优点[12-13]。因此，采用微波裂解技术对白肋烟浸膏进行裂解，并利用气相色谱质谱联用技术（GC-MS）分析其产物，旨在明确白肋烟浸膏的裂解规律，为低焦油混合型卷烟的研发提供一定的数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

浓香型烟草浸膏河南许昌C076，河南中烟工业有限责任公司提供；无水乙醇（分析纯），天津市富宇精细化工有限公司提供；二氯甲烷（色谱纯），天津市富宇精细化工有限公司提供。

SHB-3型循环水多用真空泵，郑州杜甫仪器厂产品；旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂产品；低温冷却循环泵，郑州凯鹏实验仪器有限公司产品；KDL-5型分子蒸馏装置，德国UIC公司产品；CM-02S型微波裂解炉，南京策木微波科技有限公司产品；KQ5200DE型数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司产品；Agilent 7890B/5977A型气相色谱/质谱联用仪，美国Agilent公司产品。

1.2 方法

1.2.1 浓香型烟叶浸膏分子蒸馏轻组分的制备

将浓香型烟叶浸膏倒入分子蒸馏进料装置中，同时向冷阱中加入约2/3的液氮，打开真空阀，转子转速设定为180 r/min，加热温度设定为60℃，开始进料，同时调节进料流速。待料液分离完毕后，依次关闭进料阀、真空阀、真空表、转子等装置。取下轻组分收集装置，即得到烟草净油轻组分。

1.2.2 微波裂解处理

称取1.0 g（精确至0.000 1 g）分子蒸馏轻组分于50 mL三角瓶中，塞紧瓶塞置于微波裂解炉中，裂解后加入20 mL二氯甲烷，超声萃取30 min，经0.45 μm有机膜滤至浓缩瓶中，加入1 mL乙酸苯乙酯内标液（质量浓度为0.297 6 mg/mL），于60℃恒温水浴条件下浓缩至1 mL，进行GC-MS分析。

1.2.3 GC-MS分析条件

色谱柱：HP-5MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；升温程序：初温50℃，保持2 min，以4℃/min的速率升温至280℃，保持20 min，载气He，流速1.0 mL/min，进样口温度280℃，进样量1 μL，分流比5∶1。

质谱条件：电子轰击（EI）离子源；电子能量70 eV，传输线温度280℃，离子源温度230℃，四极杆温度150℃，电子倍增器电压1635 V，扫描方式全扫描，溶剂延迟6.5 min。

2 结果与分析

2.1 微波裂解时间对挥发性香味成分总量的影响

选择微波裂解功率为120 W，对微波裂解时间0，60，90，120，150，200 s进行考查。

不同微波裂解时间总离子流图见图1，微波裂解时间对轻组分挥发性香味成分的影响见图2。

由图2可以看出，随着裂解时间的延长，轻组分微波裂解挥发性香味物质的数量及含量均呈现出先增加后减少的趋势，在120 s时达到最高值，之后呈下降趋势。这可能由于随着微波裂解时间的延长，白肋烟浸膏中一些含量较低的成分发生了热聚合反应，导致挥发性成分数量及含量的减少。因此，综合考虑选择微波裂解时间120 s。

2.2 微波裂解功率对挥发性香味物质总含量的影响

选择微波裂解时间为120 s，对微波裂解功率500，600，700，800，900，1 000 W进行考查。

不同微波裂解功率总离子流图见图3，微波裂解功率对轻组分挥发性香味成分的影响见图4。

由图4可以看出，随着裂解功率的增加，轻组分微波裂解挥发性香味物质的含量呈现先增加后减少的趋势，在900 W时达到最高值，之后略微下降。轻组分微波裂解挥发性香味物质的数量呈现先增加后减少的趋势，在800，900 W时达到最高值。同时功率越高对实际分析结果也会造成负面影响，在1 000 W时轻组分产生焦煳样气味，结果不能反映出轻组分裂解的真实成分。因此综合考虑，选择微波裂解功率为900 W。

图1 不同微波裂解时间总离子流图

图2 微波裂解时间对轻组分挥发性香味成分的影响

2.3 方法的重复性

为了增加该方法的可靠性，微波裂解烟叶浸膏（900 W，120 s）进行5次重复试验，进行相对标准偏差分析。

微波裂解烟叶浸膏挥发性香味成分的分析结果见表1。

由表1可以看出，组分峰面积的相对标准偏差（RSD） 平均值为2.76%，表明该方法重复性良好，可以用来分析微波裂解轻组分发性香味成分。

浓香型烟叶浸膏分子蒸馏轻组分微波裂解后产生了许多挥发性香味成分，其中甲基麦芽酚、DDMP、2-甲基苯乙酮、α-乙酮吡咯、二氢猕猴桃内酯、4,7,9-巨豆三烯-3-酮均为卷烟重要香味物质。DDMP可能是烟气中麦芽酚的前体物，具有一定的烘烤香味，2-乙酰基呋喃具有强烈的焦香，可以增强烟草的烘烤香气，4-甲基苯乙酮具有焦糖香[14]。

图3 不同微波裂解功率总离子流图

图4 微波裂解功率对轻组分挥发性香味成分的影响

表1 微波裂解烟叶浸膏挥发性香味成分的分析结果

3 结论

建立了一种微波裂解浓香型烟叶浸膏分子蒸馏轻组分的方法，并利用该方法分析其裂解产物。结果表明，该方法前处理简便快捷、重复性较好，适用于批量生产，可以直观地反映出裂解过程中的变化规律，可为开发烟草本香味新型烟草制品提供一定的参考。

（接表1）

序号 保留时间t/min 中文名称 香味成分含量/mg·g-1RSD/%（n=5）35 36 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 38.10 39.74 40.52 41.46 41.75 41.96 42.58 43.02 43.35 43.58 45.09 45.39 46.01 46.50 46.75 46.95 47.37 47.85 49.05 50.01 50.20 50.59 50.66 50.83 51.30 52.30 52.90 55.07 55.43 56.36 56.54(6R,7E,9R)-9-羟基-4,7-巨豆二烯-3-酮4-(3-羟基丁基)-3,5,5-三甲基-2-环己烯-1-酮2-丙基呋喃9-十四碳烯酸乙酯肉豆蔻酸乙酯2,3,4-三甲基-3-戊醇螺岩兰草酮新植二烯(十)-γ- 古芸烯植醇棕榈酸甲酯4,8,12-三甲基十三烷酸甲酯棕榈酸莨菪亭棕榈酸乙酯3-甲基-癸酸β-桉叶油醇3-乙基-3-己醇十七酸乙酯亚油酸亚麻酸硬脂酸亚油酸乙酯亚麻酸乙酯硬脂酸乙酯DL-异柠檬酸内酯植酮(+)-异薄荷醇正二十烷亚麻酸甲酯9,12,15-十八碳三烯酸乙酯0.50 0.57 0.54 0.13 0.64 0.05 0.07 4.05 0.06 0.66 0.34 1.08 0.04 0.06 0.54 0.03 0.33 0.15 0.16 0.17 0.25 0.02 0.02 0.08 0.03 0.09 0.84 0.07 0.03 0.04 0.09 3.69 4.19 2.27 4.03 3.46 1.73 3.83 2.67 2.49 1.77 3.03 2.88 1.62 4.34 3.78 3.06 2.34 6.08 2.72 3.46 2.03 4.33 1.06 3.32 3.19 3.49 2.77 3.76 2.22 3.68 4.02