一种烟叶中挥发性成分的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及烟叶分析检测领域，具体涉及一种烟叶中挥发性成分的检测方法。
【背景技术】
[0002] 烟草的香味是多种具有特定香味特征的香气成分共同作用的结果，不同烟草类型 的品种，或相同烟草类型的品种在不同的生态环境和栽培条件下，其香气成分的组成、含量 和比例都不尽相同，因此表现出不同的香气类型。通过定性定量分析，不但可以了解香气成 分对卷烟产品风格的影响，也可为卷烟配方设计人员和调香技术人员提供技术依据和参考 信息。
[0003]目前在国内外有关烟叶挥发性香气成分的前处理及检测方法较多，较为常见的前 处理有水蒸气蒸馏法、同时蒸馏萃取法、超声提取法、微波提取法、加速溶剂萃取法等，这些 前处理技术有的花费时间较长，效率较差，如水蒸气蒸馏法、同时蒸馏萃取法；有的需要使 用较多的有机溶剂，如超声提取法、微波提取法、加速溶剂萃取法，容易造成环境污染。
[0004] 在现有的烟叶前处理过程中难以保证烟叶原有的风格特征，容易造成部分挥发性 成分的损失或分解变化，因此，发展烟叶挥发性成分的快速分析、绿色环保技术是很有必要 的。
[0005] 近年来，因微波辅助萃取技术（MAE)具有加热均匀、选择性好、萃取效率高、不破 坏被测物质、消耗溶剂少及无污染等特点，在固体样品的预处理中得到广泛的应用。
[0006] 顶空固相微萃取技术（HS-SPME)集样品采集、萃取、浓缩、进样和分析于一体，操 作简便，准确度高，特别适合于水相基体中有机物的萃取分离。在顶空固相微萃取中，萃取 过程可以分为两个步骤：（1)被分析组分从液相扩散到气相；（2)被分析组分由气相转移到 萃取固定相中，步骤（2)的萃取速度总体上远大于步骤（1)，因此，挥发性组分比半挥发性 组分的萃取速度快得多，对于挥发性组分而言，在相同的样品混匀条件下，顶空萃取的平衡 时间远小于直接萃取的平衡时间。
[0007]目前，HS-SPME已被广泛应用于萃取各种样品中的极性或非极性、挥发或半挥发有 机化合物。将MAE的高效和HS-SPME的富集作用联合起来，不仅可以提高分析的速度和灵 敏度，而且还可以避免使用有机溶剂带来的污染。
[0008] 将MAE-HS-SPME用于烟叶中挥发性成分的检测，目前国内外尚未见到文献报道。
【发明内容】
[0009] 本发明提供了一种烟叶中挥发性成分的检测方法，利用微波辅助的顶空固相微萃 取技术分析不同产地烟叶中的挥发性化学成分，快速、高效、灵敏度高，且分析检测结果全 面。
[0010] 一种烟叶中挥发性成分的检测方法，包括以下步骤：
[0011] (1)将烟叶与水混合，得到混合液。
[0012] 利用水作为吸收微波能量的介质，优选地，将烟叶与水混合后，在室温下静置至少 6小时，得到混合液。
[0013] 烟叶在水中浸泡一定时间有利于烟叶中可溶物的溶出，同时，水中的溶解物能够 帮助能量扩散，使混合液能够更好地吸收微波能量。为了增加烟叶中挥发性成分的扩散速 度，将烟叶切成烟丝或者烟末后，与水混合。
[0014] 顶空固相微萃取所需的样品量很少，优选地，混合液中，烟叶与水的用量比为1~ 1. 5g :100mL。在该烟叶与水的用量比范围内，既可以保证烟叶中的挥发性物质在微波条件 下快速扩散至气相中，也能够使挥发性物质的获取量满足气相色谱-质谱分析的需要。
[0015] (2)将固相微萃取装置悬于混合液上方，进行顶空固相微萃取，得到萃取液；
[0016] 在顶空固相微萃取的过程中，对混合液进行微波处理，微波功率为500~700W。
[0017] 微波功率的高低直接影响吸附的效果，功率过低，吸附达到平衡所需时间很长，且 吸附的挥发性成分的含量以及种类都较少；功率过高，吸附和解吸的速度都会增加，虽然能 够缩短吸附时间，但是由于平衡蒸汽压的增加，分子热运动加快，降低了吸附平衡系数，导 致吸附量减小，优选地，微波功率为550~650W。最优选，微波功率为600W。
[0018] 在进行顶空固相微萃取的过程中，不同的萃取时间，会导致烟叶中挥发性成分在 气相色谱分析下的峰面积不同，而色谱的峰面积可以反映被分析物的含量，优选地，顶空固 相微萃取的萃取时间为8~12min。
[0019] 在该萃取时间下，能够引进更多的分析物，获得更全面的挥发性成分的分析结果， 进一步优选，顶空固相微萃取的萃取时间为l〇min。
[0020] 萃取头上的固相涂层的性质对于分析灵敏度影响很大，固相涂层的性质依据被分 析物的性质确定，选择具有合适极性的萃取头能够获取更多种类的挥发性组分检测结果， 优选地，固相微萃取装置采用DVB/CAR/PDMS萃取头（二乙烯苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧 烷萃取头）。DVB/CAR/PDMS萃取头对C 3~C 2(|的的有机化合物都具有很好的吸附作用。
[0021] 萃取头上固相涂层的厚度归于萃取/解吸过程中被分析物的选择性、萃取时间、 样品容量、解吸时间，以及被分析物的贮存均有影响，本发明中采用50 ym/30ym的DVB/ CAR/PDMS萃取头。
[0022] (3)对萃取液进行气相色谱和质谱联用分析，得到烟叶中挥发性成分的检测结果。
[0023] 进行气相色谱和质谱联用分析时，气相色谱的条件如下：
[0024] 30mX0. 25mmX0. 25 ym 的 RTX-5 石英毛细管柱；进样 口温度：25(TC ;解吸 5min ; 载气：纯度为99. 999%的氦气；载气流速：0. 8mL/min ;进样方式：不分流进样；气相色谱程 序升温过程如下：
[0025]初始柱温箱温度为40 ± 5°C，在该温度（即40 ± 5°C )下恒温4~6min ;
[0026] 然后以5±2°C/min的速度升温至90±10°C，在该温度（即90±10°C)下恒温1~ 2min ；
[0027] 最后以3±1°C/min的速度升温至250±10°C，在该温度（即250±10°C )下恒温 4 ~6min〇
[0028] 气相色谱程序升温过程对于获得的挥发性成分的检测结果有重要影响，色谱柱的 温度依据设定的程序变化，使低沸点组分和高沸点组分都能够在色谱柱中有适宜的保留、 色谱峰分布均匀且峰形对称。
[0029] 进行气相色谱和质谱联用分析时，质谱条件如下：
[0030]离子源：电子轰击式离子源（EI源）；电子能量：70eV;离子阱温度：180±5°C;歧管温度：50±5°C ;传输线温度：250±10°C。质量扫描范围为45~550m/z，扫描速度是 3scan/s，溶剂延迟 5min。
[0031] 本发明利用化学工作站NIST和WILEY质谱库串联检索，采用保留指数和参考文献 辅助质谱检索定性，确认烟叶中挥发性成分，用于测定保留指数的正构烷烃系列标准样品 为c8~C 4(|。利用化学工作站数据处理系统，按峰面积归一化法进行计算，求出烟叶中各挥 发性成分的相对百分含量。
[0032] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0033] (1)本发明首次采用微波辅助顶空固相微萃取技术结合气相色谱-质谱联用法对 烟叶中挥发性成分进行提取与分析，样品前处理简单快速，避免了繁琐的预处理过程，无需 有机溶剂，环保安全，且样品用量少。
[0034] (2)本发明具有高效和浓缩富集的优势，灵敏度高，特别适合于烟叶中一些痕量挥 发性成分的萃取分离，有助于对烟叶中挥发性成分进行全面的分析。
【附图说明】
[0035]图1为进行本发明所述的微波辅助顶空固相微萃取的装置示意图；
[0036] 图2为总峰面积与萃取时间的关系图；
[0037] 图3为湖南的烟叶挥发性成分的总离子流图；
[0038] 图4为贵州的烟叶挥发性成分的总离子流图；
[0039] 图5为云南的烟叶挥发性成分的总离子流图；
[0040] 图6为津巴布韦的烟叶挥发性成分的总离子流图；
[0041] 图7为对比例得到的烟叶挥发性成分的总离子图；
[0042] 图8为MAE-HS-SPME和HS-SPME两种方法得到不同类别化合物的百分含量。
【具体实施方式】
[0043] 如图1所示，进行本发明所述的微波辅助顶空固相微萃取的装置包括：微波反应 器6,位于微波反应器中的烧瓶4,与烧瓶4相连接的温度传感器3、冷凝装置1以及固相微 萃取装置2,烟叶5置于烧瓶4中