（分析化学专业论文）再造烟叶生产过程中提取工艺技术研究.pdfVIP

撕要 摘要 本论文研究以水和低浓度乙醇为溶剂浸提烟叶中的挥发性、半挥发性香味成 分，研究了加入的丙二醇和非离子表面活性剂对浸提的影响，并采用高效液相法 同时测定了甲酸、乙酸和乳酸。论文共分四章，内容如下： 第一章对再造烟叶及其萃取工艺研究状况和待分析组分香味特征做了简要 介绍，综述了烟草中挥发性、半挥发性香味成分研究概况、挥发性物质前处理技 术进展、分析技术进展等。 第二章建立了以水和低浓度乙醇为溶剂浸提，用g c m s s i m 对浸提液中挥 发性、半挥发性香味成分进行检测的方法，共定性和定量了1 8 种中性香味成分。 通过对水和乙醇提取量的分析和比较，最后得出结论：提取物香味成分的分布与 烟叶相似。乙醇能提高中性香味成分的提取量，随着提取溶剂中乙醇浓度的增加， 大部分香味成分的提取量均有所提高，提取液在浓缩过程中有部分损失。 第三章通过正交实验对乙醇、丙二醇和表面活性剂协同提取开展了系统研 究，获得了优化的提取条件：乙醇浓度3 0 、丙二醇浓度o 8 、非离子表面活性 剂t w e e n 8 0 浓度0 0 5 ，提取时间2 0 i l l i n 、提取温度5 0 、料液比1 ：5 。 第四章以0 0 1m o 此n 抽p 0 4 h 3 p 0 4 ( p h = 1 2 0 ) 缓冲溶液作酸化剂，丙酮为 提取剂，对溴苯甲酰甲基溴为衍生化试剂，w a t e r sc 1 8 ( 3 9 硼1 5 0 嘞5m ) 作色谱柱( 柱温3 5 ) ，乙腈、甲醇和水为流动相( 梯度洗脱，流速1 o i l l l m i n ) ， 采用反相液相色谱法同时测定( 检测波长2 5 5 姗) 了烟叶中的甲酸、乙酸和乳酸。 结果表明，3 种有机酸的回收率为9 7 9 1 0 6 5 ；相对标准偏差5 1 7 7 3 3 ；检测限1 3 2 3 3 0 瞻札。 关键词：再造烟叶挥发性、半挥发性香味成分浸提气相色谱质谱联用 高效液相色谱 瓣纂 a b s 氛溢e c 糊1 e 觚澧蜮鹕o fv o l a t i l e 徽试s 烈n i v o l a ：t i i ea m ac 洲雌嘲女阴t s 执t 曲c ow 躺 蕊皈酝避啦磷辩躞溅逯l 程箨钱婚藤戚鼹歉瓣黼s 懑鬻撒t 酶i 羲嚣溅臻嚣醴 羰谬燃e 莲雉戚擞粉i 蕊e 翮蠛薹c 姗妻。眭| 瀚腩辆g 瓣鳓赫泌瓤碱l 。掰删茹 i d so ff o m l i c ，a c 舐ca n dl 魏撕ca c i di l l 协b a o c ow e r e 龇t e 嫩妇c ds m 似t 锄e o l l s l yb y 羚张髓划枇e 糕幽秘畦随热鑫秘牌l 嘲d 幽脚檄渤辫蜘獭s 粥i 髓c 重蜮】e s 撼v e 鲫 毽跫l o 锚芷 c h a p t e r l ：l 文e 8 e l r 魄s t l ：t u so fl 世e o n s t i 臼j t e dt o b 龇c oa n de x 韵恺i c ；t i v op r o c e 8 群v 计e r eb r i e n y i 蝴幽j d t 赫l 罄s e 巍勰囊o f 、的堇鑫塞i 酶锶撼测州蕊l e 掇蝴豁丑霪嬲e l 媳趣钧毫a 戳婚 鬻瑕霉翱糙蕊蕊麓藤，勤磁蛾怼辩黻攮翱帮掣糊蛾辨g 葑毒嚣滩鼹弱磷霉 脚a t m e n t 洲l d 期融蛳c a lt 。确n i q u c s e 歉鼗割自e 豫： 众矧觑如o d 至i o fd 醅献捐矗b 畦i a 鼹硝硼l a 娃l e 擞畦 s e 鞠蠢鼢l a 篷i 赫羽琏娥 羽燃p 镑毂黼臻运镪妇鼷漱鞴髂铡。爹聪蛾彘g 舔蟪髑漱器嚣薅影董熊黼 s p l 拳c n 诊s c o p y l e c t e di o nm 蝴i t o r ，l8n e 椭瞄糊m ac 棚嶝0 n e n t s 训融c 玎n 觚甜 删嗣l 兆簖v e l y 棚q 瑚删：i _ t ；斑砩l yi n 撼谢。也e 揩s u l t sl 蝴地b yw a t 燃删烈h a l l o l 辩镬斌镶臻隧稔露瓣a 嚣潮蜮撼谯黢鑫糕遮藏睽斑羽翰辫豁嬲瑟鲶掰鬻豁遮耗愚瓣 燃饿蛾gh 醛a 确谢l 黻d i s t r i b 诵o n 熊伍o s 鞯i nt o b a c e ol 黼贰h i 醢e re 瓣僦t i o 糕锄聪 c o u l do b 妇觚u g h 麝( h a n o le x 衄警l 撕o n ， 蚀ee x 奴l a c t i o 灶a l n o l l l l to fl 姐o s to fa r o l 】旺a 黼辫麟囊爨删鞣主氇翘麓隰磁撼巍匦瀚| 裁翱瀚豳溉瑟嫩鞠瀚掣蜮蝻获辩莲 糊隔雒l o s sd 峨氆e c o n i 。铡翩蕊o np e e s 摹 c h 窘p t e 婚：t h e 雌憾姒嘲e 淞a c t 瓤gc 眦l d i t i o 觳so f 、婚l a 娥ea 苴l ds e m i * v o l a t i l ea r o n 燃 铡鞠耀露戳髓鳓镬程，墨聚粥瘫舔惑耀撼渤耋虢罐溉瓣鞭蛙瓣l 蕊娥 荆徽饿嚣嘲如硒d l ，粥e 蠢谳铡融n 鞠- i 砸es 积黜翔徽摭辩 c o n c e 姗僦0 n3 0 ，o 8 a n d 0 + 0 5 辨s p e c t i v e l y ，e 灿粥如gt 衲e2 0 m 氓撇n p e 帆5 0 ， 懿笺e 渔秘i 建汹| ￥罄懋主龆i ：5 。 c h a p t e r 4 ：am e t h o df o rs 讪l 伽e o u sd e t | m 山【瓜i o nf 0 m i c ，a c e t i c 锄dl a c t i ca c i di n t o b 犹c 0w i m 珊l c 麟d e v e l o p e d u s 吨0 0 1 m o 此n 灿p 0 4 - h 3 p 0 4 ( p h 5 1 2 0 ) b l 近e rs o l u t i o n 嬲a c i d i l l 锄t ，a c e t o n e 弱e 羽瑚枷n gr e a g e n t ，p _ b r o l m o p h m a c y lb r o m i d e 勰 d e r i v a t i z 啦a g e n t 肿l cw a sp e 墒m e d 0 naw a l e r sc 1 8c o l u 砌( 3 9 1 5 0 锄n ，5 p m ) a t3 5 ，u s 魄c h 3 0 h c h 3 c n h 2 0 嬲m o b i l ep h 鹤ea tn l en o wr a t eo f1 0m l m i l la n d 廿l ed e t e c t i o nw a v e l e n g mo f2 5 5 姗1 1 l er e c o v 耐e so f 廿1 eo 增a n i ca c i d sr 趾g e d 矗o m 9 7 8 t 01 0 6 5 w 池r e l 撕v es t a 嘎池r dd c v i a t i o n so f 5 1 7 7 3 3 ，锄dt h e1 i l i l i t s0 f d e t e c t i o nw e r e1 3 2 3 3 0 p 咖儿( s n = 3 ) k q 唧o r d s ：r e c o n s t i t u t e dt o b a c c o ；v o l a t i l e 锄ds e m i - v o l a t i l ea r o m ac o m p o n e n t s ； g a sc h m a t o 粤a p h y m a s ss p e c 仃o s c o p y ；1 1 i g hp e r f o n n a n c el i q u i d c h r o m a t o 孕i a l ) h y 关于学位论文独立完成和内容创新的声明 本人向河南大学提出硕士学住中请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是 本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除 文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而 段保存、+ 汇编学位论文( 甄质文本和电子文本) 。 ( 涉及保密内容的学位论文在解窑后适用本授权书) 学位获得者( 学位论文作者) 签名：王 辱 2 0 口髫年月 日 学位论文指导教师签名： 2 0 口 到透军 方年占月日 前富 2 0 世纪5 0 年代以来，吸烟与健康的研究不断深入，提高吸烟的安全性已成为 烟革行业的共识。医药界提逝吸烟危害健蔗的主要理毂悬卷烟烟气的焦油中含有 少量危害毽康酶褥震。卷然潮气孛酶煮漆主要是壶灞支中酶有援耪不完全燃烧窝 缺氧热解的产物，它的产生和递送量与卷烟烟丝原料缀成、燃烧条件、时间和燃 烧物数量以及过滤条件、烟气稀释比例等因素有关。势了降低卷烟烟气孛的焦油 含量，提高卷烟翡安全性，串签烟草研究入受送行了大量靛科学霹究，广泛应震 新技术、新工艺、新材料和新设备，在研制和生产低焦油卷烟方面做了一系列工 作，取得了很大懿成绩。其中在卷耀孛加入烟草薄片就是非常行之有效的措旄之 o 烟草薄片的生产和应用魁= 十世纪孤六十年代发展起来的，该技术是将整个 卷烟生产过程中疲骞鳃魉梗寝烟米以及部分低次烟时经过不忍搬工方法鲢处理， 制成性状挨近甚至优予天然耀时躲薄片，褥焉予卷烟生产。 目前世界上开发利用烟蕈薄片方法主要育：辊压法、稠浆法和造纸法三种工 艺，宅袋各具特点。奏予造缓法啜羲了铡浆造纸工艺过程戆特点，制褥照烟草薄 片在结构强度、燃烧性能、焦油释放量、卷烟填充度戳及外观色泽等方面具有辊 压法和稠浆法薄片无法比拟的优点，使得造纸法烟草薄片的应用日益广泛。 造羝法烟孳薄片又拣斋簿造燧孽，其焦漉量一般低予8 。麓客支，遗低予2 就 年垒国卷烟焦油量加权平均值1 4 6 m g ，支。主要基于以下原因：再造烟叶在生产 过程中使混合烟革的不溶性纤维帚化分丝成细小的纤维束丽非单根纤维，控制浆 料打浆度在较低窳平，巯较多孔蕊绪耨，使冀具有较高的填充藿。遴遵涂泰藏 对萃取浓缩液的处理( 如添加有机钾盐等) 可有效控制褥造烟叶的燃烧速度。 褥造烟叶可塑性强，可根据实际需要对其物理和化学指标进擘亍人工调控。 将烟莩骞效裁分提取窭= 塞再霞涂瑟薄片魏片基上，对改善薄片香气莓重要箨 1 用。因此，我们要将它们最大限度的提取出来，回加到薄片上，这样在后续工序 中它们不会自叁流失，既提高了薄片盼晶震，又减轻了废水处理的难度。 许多厂家和研究单位相继对薄片的工艺设备、原辅材料、纤维、粘合剂、加 香加料、薄片质量等开展了大量卓有成效的研究和改进工作，有些已应用于游片 生产，璃曼改善了薄片的赫质。 本文以烤烟烟叶碎片为研究对象，挥发性、半挥发性香味成分的提取量为指 标，对再造烟时生产的萃取工序开展进步的研究，为生产高晶质的薄片产品提 供参考数据。 2 第一章概述 烟草薄片的生产始予雪茄工鲎的机械化，雪茄工业需要一种烟叶状的物品作 为雪茄烟外包皮，为了满足这种需要，第一次研制出了烟草薄片。卷烟工业也试 图将烟草薄片用于卷烟，目前世界卷烟工业对烟草薄片的使用越来越普遍。 耀草薄片豹生产和应用方面可戳使烟叶原料最大限度地得到利用，有效降 低卷烟成本，同时，在卷烟中添加适量的烟草薄片，可以在一定程度上使卷烟的 物理性能和化学成分按人们的意愿或要求得到调整和改善，从而有助于卷烟内在 品质的提高，是减少和改善卷烟中不良成分的一项重要技术措施。另一方面，大 力发展薄片的生产和应用，符合国家的产业政策。我国人口众多，随着经济的迅 速发展和工业化水平的不断提高以及人蜀压力的增大，粮食供求矛盾目益突出。 烟叶原料的充分利用，相应减少了烟叶种植面积，减少粮、烟争地，节省宝贵的 土地资源。 作为回收烟末和烟梗等废料的一种方法。从二十世纪五十年代以来，烟草薄 片生产技术迅速发展，至今主要有辊压法、稠浆法霹造纸法三种，健在降焦减害 和改善薄片质量上，造纸法的优势远高于另两种，可以说，在今后段时间内， 造纸法是烟草薄片发展的主要潮流。它在实际生产应用中的优势在予： ( 1 ) 在卷烟中加入再造烟叶，不仅可以充分利用烟叶资源，降低生产成本，还能有效 降低卷烟焦油量，是提高卷烟安全性的有效途径。 ( 2 ) 再造烟叶的常规化学组成含量低于烟叶，加入卷烟骺，总糖、还原糖、烟碱、 总氮等有不同程度的下降，有较强的可人为干预性，可通过改变薄片的成分( 如烟 碱含量、糖含量等) 来调节卷烟中的某些成分，也可根据不同产品的需要，通过加 香加料来弥补或部分弥补其瓣卷烟内在晶质的影响。 ( 3 ) 再造烟叶燃烧性较好，减少抽吸口数；密度较小、填充性好，便于储存和运输； 3 典型的造纸法也叫两步造纸法【l 】，它是借用造纸技术和设备发展而成的薄片制 造技术。用造纸法加工烟草薄片的主要原料为烟末、碎烟片、烟梗和质量较差的 烟叶；辅料主要有木浆纤维、增香剂和调味剂；其生产过程主要包括浸取浓缩、 制浆抄造、涂布干燥3 大部分，造纸法制薄片的原理如图1 1 所示： 阿溯一椭由甲料 原料一提取一固液分离 l 侵涂被 唑制浆一摊苎如烘干一再谢 图1 1 造纸法薄片工艺原理图 造纸法生产技术初始主要用于美国、西欧、日本等国，我国对造纸法烟草薄 片的研究应用起步较晚，在工艺技术和产品质量上远落后于以上诸国。薄片为各 国主要高档次卷烟如万宝路、健牌、云丝顿、骆驼等卷烟广泛采用，并且运用的 比例高，约占烟丝原料的2 0 2 5 ，而在美国使用量甚至高达3 0 3 5 。我国薄 片的生产与应用要想取得历史性的突破，就必须采用高新技术，高度重视国内技 术与引进技术的有机结合，因此造纸法烟草薄片就是今后发展的重点，造纸法薄 片生产技术研究，已被列为我国烟草行业“十五 规划中的四大工程之一。 1 2 萃取工艺研究现状 造纸法烟草薄片的生产过程中，浸取是第一道工序，浸取条件的控制直接影 响到后续的生产过程，包括能耗、薄片得率、生产成本、薄片香气质量和污水处 理等。对烟料( 烟梗、碎烟叶及烟末等) 进行提取，目的是提取其中的有效成分， 以便进行再回收利用。 天然植物提取常用的方法就是浸提，这种方法也较适合于大工业生产中。浸 提过程有以下三个阶段： 一 4 浸润、渗透阶段； 解吸、溶解阶段；， 扩散、置换阶段。一 浸提烟料的方法可有多种，如添加适宜的化学药赫法或热水【2 习】直接法等，为 了保证烟草有效成分的品质少受破坏以及实现尽可能多地回收利用，提取工艺参 数的选择应符合料液比合适、提取率较高以及提取液浓度较高的原则，以便提高 烟草有效成分的回用率以及降低在后续蒸发浓缩过程中的热能消耗【4 】。提高提取物 的得率，对于实现在薄片赣| 造过程孛尽可能多地回用提取液有效成分以保证成品 烟片的得率及品质具有重要的意义。 对萃取工艺进行评价的方法一般为两种： 烟料的浸提液浓缩得到浸膏，将浸膏涂布到抄造的基片上，进行感官评吸。 烟料的浸提液经过预处理，利用精密仪器测定其致香成分或致香前体，从化学 成分的角度进行评价。 1 。3 烟草挥发性成分分析研究概况 2 0 世纪7 0 年代以来，由予分析测试技术的发展，烟叶和烟气中的化学成分不 断被发现，1 9 8 8 年，r c 眈豳报道嘲，烟叶和烟气中化学成分的总数达到5 8 6 8 种，其 中烟叶中专有的成分1 8 7 2 种，烟气中专有的成分2 8 2 4 种，烟叶和烟气共有的成分 1 1 7 2 种。这些成分有三分之一与烟草和烟气的香味有不同程度的关系。进一步研 究说明，烟叶挥发性物质的含量与烟叶香味状况呈襄显的相关性，一些特定的挥 发性物质可用于评判烟草和烟气的质量。随着分析鉴定手段的发展，新发现的成 分还在逐年增加，此外，烟草成分不仅种类多，而且很多成分含量很低，不少成 分含量仅在m 眯g 数量级以下，要从这样复杂系统中把各种成分分离、鉴定是较为 困难的，加之烟草各种成分还有互相影响的协合作用，这就更增加了分析与研究 的困难。国际许多大的烟草公司都在烟草化学成分分析方面进行了大量的科研投 入。2 0 世纪8 0 年代初，多维气相色谱，质谱( 凇( 芯舷s ) 己应用于烟草中挥发性成分 河阳k 捌啊乞掣啊艺工学j 完二啤j 夏习【士学位论文互宁 分析【6 】。 烟叶香味物质的组成对卷烟的感官评吸质量有重要的影响，研究烟草香味的 物质组成对提高烟草及卷烟质量、对卷烟的原料选择、叶组配方、加香加料可提 供重要信息和理论依据。 1 3 1 挥发性物质前处理技术进展 通过分析烟草的挥发性化学成分，我们可以了解它们对卷烟产品风格的影响， 可以为卷烟的配方设计人员和调香技术人员提供技术依据和参考信息。本小节综 述了近年来烟草行业分析挥发性物质常用的前处理方法( 溶剂提取、水蒸气蒸馏、 同时蒸馏萃取、顶空分析法、超临界萃取、固相微萃取、吸附热脱附等) 的应用 原理，并简要论述了各种方法的应用进展。 1 3 1 1 溶剂提取法 溶剂提取法是一种常用的方法。是化学实验中用来提取或提纯有机化合物的 常用操作之一。对固体物质的提取，通常采用冷浸法或热浸法( 索氏提取器) 。使用 溶剂提取得到的溶液通常需要将使用的溶剂蒸发浓缩，在溶剂的蒸发浓缩过程不 可避免会出现部分易挥发成分的损失，所以溶剂的选择通常应根据样品和希望得 到样品的挥发性来决定。在溶剂提取中，通常使用沸点较低的溶剂，其优点是保 证目标产物的化学成分更具“天然”原始状态。 索氏提取器是利用溶剂回流及虹吸原理，使固体物质每一次都能被纯的溶剂 所萃取。通常采用石油醚作溶剂提取得到烟草石油醚提取物，然后再用石油醚萃 取分离为酸性、中性、碱性组分，分离得到的组分具有较好的致香特征，能显著 增加烟香，使烟气细腻、口感舒适。冼可法等【7 提取烟草中性物质时，每公斤烟粉 用乙醚3 5 0 0 m 1 ，陈章玉【明对云南上四等级的烟叶用石油醚提取，对其香味成分进 行了g c m s 分析，共鉴定出5 0 多种成分。但这种方法溶剂需要量大、萃取时间长， 为后续工作的处理带来极大的不便。 微波辅助溶剂萃取【9 1 0 洒c r 0 撇l v e a s s i s t e ds o l v e n te x 柏c t i o n 简称m a s e ) ，是 6 第擎概遣 在溶剂萃取的慕础上，采用微波辅助加热的方式进行萃取，o l 眦曲i 【1 0 】等采用该技 术进行了萃取条件酶饶纯，的l 题z 蠹0 h j 等也研究应用微波辅韵溶裁萃取潮草孛 肖机酸的效果，并与热回流和超声提取进行了比较。 1 3 1 2 水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏法撇s 潮md i 姬l l 撕熊简称w s d 法) 楚一种传统常用的分析烟 萆及其它农作物中挥发性、半挥发性成分的方法，较适宜分析沸点较低的挥发性、 半挥发性串性成分，但操箨繁琰，楚理壁比较大，妾| 予受趣热电源稠生汽瓶的水 量变化的影响，蒸馏过程较滩控制，水蒸气流量不稳定，使结采酶夔现性有一些 波动。李炎强【1 2 】等人采用s d e 法与w s d 法分离分析了烟草中的挥发性、半挥发性 中性成分，并进行瓮帮乏鼢雠s 鉴定。 1 3 1 3 同时蒸馏溶剂萃取法 同时蒸馏萃取法( s 缅u l t 铡凇d i s t i h 嬲渊。l v e n te x 姚c t i o n 简称s 龇法) 是 和殛矗躐粥i n 1 3 l 于l9 繇年首次提出的，同时蒸键萃取是在露时蒸馏萃取装震 上同时进行，将蒸馏和萃取变成一个步骤，挥发性物质和萃取剂在螺旋形冷凝管 上完成萃取这一步，然后根据萃取剂的比重与水有差距的原理，收集萃取液。它 使得分析步骤简健，前处理的王俸量赞显减少，它融水蒸气蒸馏法分析烟草样品 中挥发性、半挥发性中性成分的应用范围广，特别是分析烟草中沸点较高的挥发 性、半挥发性中性成分更为有效，分析步骤简单、省时、省工、节约溶剂，可以 说阏时蒸馏萃取法是在蒸馏和溶蔫提取韵基磁上结合菰生酶。它综合了两者的优 点，因此，该法应用越来越广泛【1 4 以9 】。 7 1 0 0 0 i 以烧瓶 电热套加热 一 水浴加热 i 0o ，i 正烧瓶 图1 - 2 同时蒸馏萃取装置示意图 李炎强、冼可法【1 2 】等采用同时蒸馏萃取装置，苯取剂使用二氯甲烷，从烟叶 萃取出挥发性酸性成分、半挥发成分，不经衍生化进彳亍g c 和g c 触s 分析鉴定，从 一种烤烟中共鉴定出1 9 种酸性成分，并对这些酸性成分进行了定量测试。 同时蒸馏萃取装置是一个敞开体系，在空气环境和大气压下长时间高温加热 蒸馏，没有任何惰性气体僳护，从而可能会导致一些挥发性物质的分解或与氧气 发生反应。有的研究人员【2 0 】认识到同时蒸馏萃取法存在一些不可克服的缺点，即 一些高挥发性物质的低回收率和氧化、热降解、衍生物的生成等造成的挥发性物 质损失等问题。当然，在某些方面同时蒸馏萃取法仍是其它方法所无法取代的剐。 1 3 1 4 项空分析法 项空分析法岱e 越印斛愈癌y s i s 筒称嚣s 法) 是指对液体或重体中挥发性成分的 蒸汽相进行分析的一种间接测定方法，它是在热力学平衡的蒸汽相与被分析样品 共存于同一密闭系统中进行的。顶空分析分为静态顶空和动态顶空，静态项空法 童接抽取样器顶空气体进行分析，动态顶空又称为吹拯一捕集法，吹撼法剩震载 气尽量吹出待测物后用冷冻捕集或吸附剂捕集法收集待测物。该分析与传统的顶 空分析法相比，缩短了分析时间，与水蒸气蒸馏等分析相比，减少了热解、氧化 等反应的发生。渤y a 勺嘲嚣渊等人研究了两种独特的静态项空成分分析方法。董永 r 第章瓤麓 智【2 3 】采用项空气相色谱厂质谱法分析了1 2 种卷烟商标纸的残留成分，所测定的挥发 性有祝溶裁成分靛标准编差均 d f e a b ，其中c 具有显著性差异，表明r 旧e n 8 0 对醛类的提取影 响显著，综合考虑，最终确定的最佳提取条件为a 3 胁c 3 d l e 2 f 2 ，即在5 0 ，以4 0 乙醇、g ，8 翁二酵、0 。0 8 8 0 为溶剂5 倍提取，每次2 妇妇。 表3 - 3 方差分析表 3 3 2 醇类最佳提取条件的确定 通过直观分析( 表3 q 和方差分析g 获3 - 5 ) 可以着缝，影响醇类挺取的因素顺序 为：d 耀 嚣a f e ，各因素均不具有显著性差异，综合考瘩，最终确定熬最 佳提取条件为a 3 8 3 c 3 d l e l 地，即在4 0 ，以4 0 乙醇、o 8 丙二酵、0 0 8 t w e e n 8 0 为溶裁5 倍提取，每次2 铀趣。 4 2 第黧章乙i 、丙二i 和表面潴饿潮对鲁嘛成分撬取的优栈耕竞 表3 0l l 霸正交设计表及实验绫聚 醇类提 序号 abcdef 空列 取量 ll1l11l1 5 9 8 1 2 毒5 1 9 35 9 3 6 3 4 7 6 9 l 5 。l 酾 2 6 1 2 9 3 ， 6 0 2 5 l 5 鳓o 2 5 。9 7 6 l 4 8 7 0 2 4 6 2 3 3 5 3 氍 2 4 4 5 7 3 4 8 0 l l 5 。0 1 6 2 4 7 0 7 3 5 1 9 4 1 5 3 6 7 5 。2 j 嘶5 ，1 3 55 2 秘5 4 8 85 4 毒幸5 31 35 3 2 3 】j = = 舛3 8 5 0 4 64 9 7 45 1 3 04 9 8 65 0 5 05 2 9 2 5 0 6 9 5 4 7 85 6 2 l5 3 4 05 2 5 65 2 3 65 1 2 55 3 3 8 0 。垂3 20 1 5 4 72 1 0e 5 i 豫9 3 4o 。1 8 8 0 。2 6 爹 4 3 2 3 3 l 2 2 3 l 2 3 l 3 l 2 、l 2 3 2 3 2 3 l 3 1 2 2 3 l l 2 3 3 l 2 2 3 2 3 l l 2 3 3 l 2 3 l 2 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 l 3 1 2 2 3 l 3 l 2 2 3 l 2 3 l 2 3 l 2 3 l 2 3 l 2 3 l l 2 2 2 3 3 3 l l l 2 2 2 3 3 3 2 3 4 5 6 7 8 9 m 圪 b 拶 聪 ” 撼 酶磁毯 爻 河南大学j f i ：掌1 屯工学院= 零零童“致硕士粤喇既幸l 抛定王宁 表3 - 5 方蓑努折表 3 3 。3 囊类最佳撇条件的确定 通过直观分析( 表3 6 ) 和方差分析( 表3 7 ) 可以看出，影响酮类提取的因素顺序 势：胁d _ e b c ，其中a 具有显著性差异，表明乙醇浓度对酮类的提取影响 显著，综合考虑，最终确定的最佳提取条件为a 3 8 2 c 3 d l e 2 f 2 ，即在5 0 ，以4 0 乙醇、0 5 丙二醇、o 0 8 t w e e n 8 0 为溶剂5 倍提取，每次2 0 m i n 。 第蔫章乙i 、w 篇尊和表面渚蛾期对鲁嘛成分提取的优代崭冀， 表3 b 鼬正交设计表及实验续果 酮类提 序号 abcdef 空列取量 l 11l，l1ll5 9 9 3 6 2 7 6 6 2 0 3 6 3 6 l 6 3 7 3 6 6 2 0 7 3 6 7 6 。6 6 7 7 。1 0 7 6 0 7 7 6 0 8 9 5 。9 5 7 2 6 6 2 1 6 。2 5 0 6 8 6 3 7 1 7 l 6 。9 8 9 6 。0 9 眩6 3 9 76 。4 9 5 6 。6 1 36 3 4 56 毒7 s 6 。3 9 l i i - l1 6 。6 6 3 2 46 5 3 36 4 3 86 3 8 66 5 7 26 6 2 76 4 4 6 7 0 2 76 51l6 5 0 96 4 4 2 6 5 2 46 3 3 86 6 0 4 0 。9 3 7o ，耋3 6g 0 7 lo 2 2 70 2 2 7o 2 8 9 o + 2 1 3 4 5 2 3 3 l 2 3 l 2 l 2 3 2 3 l 2 3 l 2 3 3 l 2 2 3 l 2 3 l 3 1 2 l 2 3 2 3 2 3 l 3 l 2 2 3 l l 2 3 3 l 2 2 3 2 3 l l 2 3 3 1 2 3 1 2 2 3 l 2 3 l 2 3 2 3 l 3 l 2 2 3 l 3 1 2 2 3 l 2 3 1 2 3 1 2 3 l 2 3 l 2 3 l 1 2 2 2 3 3 3 l 1 l 2 2 2 3 3 3 2 3 4 5 6 7 8 多 m n 轮 b h 搭 撼 ” 撼 磁 磁 蝎 爻 河南大掌化掌化工学裴= 翻摊三“及硕士掌t 她锻昭王争 表3 弗方差分析表 3 。3 。4 新植二烯最佳专嗽条件的确定 通过直观分析( 表3 - 8 ) 和方差分析( 表3 9 ) 可以看出，影响新植二烯提取的因素 顺序为：胁f d c 8 ，其中a 具有显著性差异，表明乙醇浓度对新植二烯 的提取影响显著，综合考虑，最终确定的最佳提取条件为a l b 3 c l d l e l f l ，静在4 0 ，以2 0 乙醇、o 8 丙二醇、o 0 2 t 、e e i l 8 0 为溶剂4 倍提取，每次2 0 i n i n 。 第三章乙i 、丙二尊和表面活性剂对味成分提取的优化研究 表3 - 8l 1 8 ( 3 7 ) 正交设计表及实验结果 序号a bcd ef 空列提取量 l 1l11 111 4 甚l u 2l 31 222 222 3 0 0 6 333 333 4 1 4 3 42l l2233 1 2 5 0 52 2233 ll 1 3 8 0 623 3ll 22 1 4 5 6 73l2l3 23 1 1 7 3 83232 l3l 0 9 3 7 933l 3212 1 0 1 1 1 0l13 322l 2 6 9 6 1 1l2 ll33 2 3 8 2 4 1 2l3 22l l3 3 9 5 7 1 32l23 l32 1 9 9 7 1 42231 2l3 2 5 0 4 1 5231 232l 1 9 7 0 1 6313 231 2 o 9 6 0 1 73 2l312 3 1 3 9 9 1 83321 231 o 7 1 4 k l 3 6 3 42 0 4 32 2 7 22 3 0 9 2 3 2 12 3 3 21 9 8 0 t _ 3 9 1 9 k 1 7 6 02 1 7 52 0 3 82 0 1 3 1 8 6 41 9 5 0 2 0 4 2 k 1 0 3 22 2 0 92 1 1 62 1 0 4 2 2 4 22 1 4 4。2 4 0 4 r 2 6 0 2o 1 6 6o 2 3 4o 2 9 6 0 4 5 7o 3 8 20 4 2 4 4 7 河南大掌化搿珥匕工攀院二硝秘五级硕士攀位能吁王争 表3 穆方差分析表 3 囊本章小鳍 通过正交实验对在选定条件下烟叶中香味成分醛类、醇类、酮类和新植二烯 的最佳提取条件进行了研究，分析结果表明； 1 加入丙二醇和翔e e n 8 0 的乙醇溶液做提取剂时，于单独用乙醇溶液相比， 醚类、醇类、酮类提取量大幅度提高，新植二烯的提取量降低。 2 。确定磺5 倍于烟末量的3 0 乙酵、o 8 丙二酵和o 。0 5 钕e e n 8 0 的混合溶 剂，5 0 提取2 次，每次2 0 m i i l 为最佳提取条件。 3 低浓度乙醇溶液中加入少量t w e e n 8 0 和丙二醇，可以减少溶剂使用量，缩 短浸取时阉，降低热能消耗，为一种浸取烟叶中香味成分的好方法。 参考文献 【l 】锋静芬表孬活性裁在药学审鲍应震【谰蠢艺褒：天民_ 翌生赶皈社，1 9 鳄。 f 2 】王月侠，屈展，率燕丽烟草薄片的加料研究【j 】镅埠勿笼1 9 9 8 ，( 3 ) ：5 - 6 【3 】张效康保润剂保润性能及过程的实验田镅牮硼q 髦1 9 9 4 ，( 4 ) ：1 1 - 1 2 h 】陈亚申液体本糖醇在卷烟生产中的应用分绥p 】。魍事群髭1 9 9 5 ，( 2 ) ：2 5 第四章反相h p l c 法胄时舅定蛔叶中的甲t ，撕乳t 第四章反相h p l c 法同时测定烟叶中的甲酸、乙酸和乳酸 4 1 引言 烟叶在生长发育和代谢期间可产生近百种有机酸，不同类型烟草所含有机酸 的种类基本相同，但各种酸的含量相差很大【1 1 。这些有机酸大体上可分为挥发、半 挥发和不挥发性酸。其中1 0 个碳原子以下的一元酸都具有挥发性，6 个碳以下的 一元酸挥发性较强，烟草中所含的挥发酸主要就是指这些酸。出u r a l 【i 等【2 】发现在 各种类型烟叶中烤烟和香料烟中的挥发性有机酸含量最高，尤其是甲酸和乙酸， 含量适宜时烟气吸味醇和，香气量大，乳酸能有效地降低卷烟烟气的p h 值【3 】，提 高凝聚性【4 】，改善吸味【5 】。因此，分析挥发酸的含量对于了解烟叶内在质量具有重 要作用【6 】。 前些年大多采用g c 、m 、g c m s 等方法定性、定量分析烟草中的挥发性有 机酸，因为一些低分子量的脂肪酸如甲酸、乙酸和丙酸等的水溶性和挥发性都很 强，这些方法回收率低、重复性差【7 】o 近年来，又采用离子色谱法( i c ) 【8 叫和高效液 相色谱法( h p l c ) 【1 0 。1 1 1 测定烟草有机酸，但i c 法采用稀的强酸如稀硫酸和稀盐酸作 为淋洗液，对设备有一定腐蚀作用。因此考察了利用h p l c 法同时测定烟叶中甲 酸、乙酸和乳酸的方法。 4 2 实验部分 4 2 1 样品、试剂与仪器 烟叶样品( 许昌卷烟厂提供) 。 对溴苯甲酰甲基溴、二环己基并一1 8 - 冠- 6 、1 8 - 冠一6 ，美国s i 舯a _ a l 埘c h 公司) ；碳酸氢钠( a r ，上海虹光化工厂) ，丙酮0 蛾，天津市德恩化学试剂有限公 司) ；磷酸( a r ，上海建新试剂厂) ；磷酸二氢钠( a r ，天津市津东天正精细化学试 剂厂) ；乙腈( 色谱纯，天津市四友生物医学技术有限公司) ；甲醇( 色谱纯，天津市 标准科技有限公司) ；甲酸( a r ，天津市化学试剂一厂) ；乙酸( a r ，天津市泰兴试 4 9 捐厂) ；乳酸( a r ，天津市科密欧化学试翻开发中心) ；超纯水。 6 嚣型液穗色谱役，带有7 董7 囊自动进榉器和2 9 鲻型光毫二极管矩阵捡溅器 ( 美国w 激。瑙公司) ；s 翻强瘁i c 姆型纯水仪( 法国太佃点撑o r e 公司) ；2 5 l o b m 瑙 型超声波发生器( 美国b 黜悄s o n 公司) ；1 0 9 3c y c l 傩沁型粉碎机( 瑞士f o s s 公 司) ；1 0 l a 艺型烘箱( 上海实验仪器有限公霹) ；张眨4 a 电子分析天平( 感量 o 0 0 0 l g ，上海精密科学仪器有限公司) 。 4 2 。2 实验方法 烟时于4 5 下烘l 巍，粉碎，过鼬爨筛。称取差9 键潮寒，置于2 5 越容器 中，依次加入l m l o o i 池n 龋p 0 4 一h 3 p 。4 q 瞰2 0 ) 缓冲溶液和2 0 强玉丙酮，低 于5 下超声3 娩妇，5 下静置过夜。加入毒+ og 无水硫酸钠，5 下再放置过夜， 过滤。取6 0 0 旺丙酮滤液，依次加入o 2 0 g 碳酸氢镳、l p l8 璎j 沮对溴 苯甲酰甲基溴的乙腈溶液、1 0 0p l 斑醚( 8m 酌虬二环己基并一1 8 - 冠一6 和8m 咖l 1 8 冠6 ) 的乙膪溶液，8 0 下反应l 瓤，用o 。4 5 弘搬滤膜过滤1 5 1 ，滤液取样进行h p l c 分析。分析条件力： 色谱桂：懒c 1 8 分析柱( 3 9 蝴1 5m m 5 “m ) ；柱温：3 5 ；流动相：甲 醇+ 乙腈专水滚| ) ，流量董搓薹抽哦撵度洗脱：洗脱条襻见表5 1 ；检测波长：2 5 5 斌；进样量：2 e 拜l 。 表4 1 流动捆及洗脱梯度 采闺与标样的衍生物比对保留时闻法定性，外标法定量。 第四章反相聃l c 法罔时潮魁魍叶中的甲藏、乙t 和曩碱 4 3 结果与讨论 毒3 薹前处理方法的确定 研究所采用方法的原理是将烟末中的有机酸和碳酸氢钠反应生成盐，再和衍 生化试剂反应生成酯，然后进行h p l c 分析，而烟末中的有机酸大部分以碱金属 或有机碱的盐或酯的形式存在，因此考察了不进行烟末中的有机酸提取，直接取 o 2 0 0 0g 烟末加入o 2 0 0 0 9 碳酸氢钠，然后进行衍生化处理和唧l c 分析。结果( 图 5 一1 ) 显示：由于烟末中其它物质的干扰致使分离困难，基线不稳，因此这种前处理 方法不行。 “封a 棚l 戳祷册z l 硼蚤瑶w孵霍 时阊：努钟 图夺l 烟末直接衍生化后的l 删l c 图 因而参照参考文献h 2 】，将烟末中的有机酸提取出来，进行初步分离，然后进行衍 生化处理和肼l c 分析。结果( 图4 - 2 ) 表明：这3 种酸能够很好地分离，且基线稳 定。 毒3 2 提取条传的优纯 针对甲酸、乙酸的水溶性和挥发性太强而导致回收率较低的问题【9 j 进行了改 进： ( 1 ) 根据甲酸、乙酸水溶性太强的特点，考虑用丙酮提取，僵为了使烟叶中以盐形 式存在的有机酸游离出来，需要加入酸调节p h 值，这样就不可避免地引入水。 啜瓷爰：埘 辩寓杈臻喇；攀髓麓臻，毙篇叫舅溅i 蕊耐酝b 攀镧渖色炎善母 鬻露毒烟幕提取露衍生纯髓弱c 分祈 舞了避免因警蔑、乙酸溶予泰，褥黧提取不宠全导致霾收率镰低，考虑鲻酸性 溶液调第砖差蘧提取磊再勉入无泰硫酸镑于爨滁去承分。如累调节辩差篷时辘入戆 酸液过多，无水硫酸钠的用量就会根大，不剩于下一步试验，霹此，在其德提取 条件不变的情况下，考察了酸液用量的影响。即在4 圣敝1 o o 份烟末母分别加 入董o 、2 0 、3 o 、4 o 眦o o ln l o 溉n 舶p 0 4 - 璃p 0 4 q h l 2 缓冲溶液、2 0m l 丙 酮，5 下超声3 锄溆，静薰过夜后过滤，测定烟宋的p 联值。结果发现，加入1 o 疵缓冲溶液藉烟末的磷毽在2 3 之蠲，可戮绦涯零酸霸乙酸充分游离斑来。 渤铮对警酸、己羧挥发整太强斡特点，对试验温度弱试验器材进行了控割： 燕冰拳孛密闭容器孛进行超声提取，避免了因趣声过程中溢度舞离零l 起酌警酸、 乙酸的挥发；提取液在5 下干燥( 静置) ，爨样避免了温度过高导致鲍酸类物廪 的挥发；用密闭良好的2 5 斌容器作为提取设备，尽量减少了容器的剩余空间， 从而减少了分析的甲黻和匕酸挥发到剩余空间的量；在2 0m l 色谱瓶中密闭条 件下进行衍垒纯，同样避免了攀酸和乙羧的挥发。 遥过以上改进，解决了甲酸、乙羧拳溶缝秘挥发链太强导致熙回收率鞍低豹阕 题。 羲鲻糖溢瓣邋潜 参照参考文献蠲柱溢选择在室滠复，舞莱发现存在2 个阕麓：固浆罴嵩， 接近泵所能承受照最离题力，澍泵姆骞螽不裂；虫子掇，王柱溢控露是通过嬲 滤囊：辩 第四章反相胛l c 法罔时测定烟叶中的甲t 、乙t 和曩t 热和停止加热来保持恒温，若室温高于2 2 ，则柱温不能保证恒定在2 2 ，结果 导致峰漂移，影响分离效果，无法定量。因此，选择柱温高于室温1 0 左右，即 3 5 下能够保证较低的压力和稳定的分离。因此选择流速1 om i 腼毗柱温3 5 。 4 3 4 标准曲线、检测限、回收率及精密度 准确称取0 0 2 3 豫甲酸、o 0 3 5 豫乙酸、0 0 1 1 9 9 乳酸，置于5 n 1 l 容量瓶中， 用丙酮稀释并定容，摇匀，得标准贮备液。取1 0 0 肛l 贮备液，用丙酮稀释并定容 到5i i l l ，摇匀，得标准溶液。移取6 0 0 旺标准溶液进行衍生化处理、o 4 5 “m 滤 膜过滤和，l c 分析，按照不同体积进样进行各种有机酸的标准曲线的绘制，并 进行有机酸进样质量和峰面积的回归分析，得回归方程( 表5 2 ) 。 取同一烟末7 份( 1 o 0 0 0 份) ，一份作空白，其余6 份加入等量的有机酸混合 标样，分别进行丙酮提取、衍生化处理和h p l c 分析，并根据加标量和测定量( 根 据回归方程由加标的峰面积与空白的峰面积之差计算得) 计算回收率。结果( 表4 2 ) 显示，本方法具有较好的重复性和较高的回收率，适用于定量分析。 表4 - 2 有机酸的回归方程、回收率、重复性和检测限( n = 6 ) 注：，乙有机酸的质量( g ) 一峰面积( i n a u ) ：按信噪比( s = 3 计算。 5 3 4 3 5 烟叶中三种有机酸含量 对烟叶三种有机酸进行了测定，结果见表4 3 ，检测结果与其它分析结果1 0 1 比较一致，不存在显著差异。 表们烟叶中3 种有机酸的含量( ) 4 4 本章小结 建立了采用反相明，l c 法在波长2 5 5i l i n 下同时测定烟叶中的甲酸、乙酸和乳 酸含量的方法。本法以o 0 1m o l l n a h 2 p 0 4 - h 3 p 0 4 ( p h = 1 2 0 ) 缓冲溶液作酸化剂， 丙酮为提取剂，对溴苯甲酰甲基溴为衍生化试剂，w a t e r sc 1 8 ( 3 9 咖1 5 0 姗5 胁) 作色谱柱( 柱温3 5 ) ，乙腈、甲醇和水为流动相( 梯度洗脱，流速1 0 i i l l m i n ) 。 结果表明，3 种有机酸的回收率为9 7 9 1 0 6 5 ；相对标准偏差5 1 7 7 3 3 ；检测限1 3 2 3 3 0 垤l l 。本方法具有较好的重复性和较高的回收率，适用 于定量分析。 第四幸反相h p l ，( ：法_ 时铡定魍叶中的甲蕞、乙嚷和更硪 参考文献 【l 】dl a y t e i ld a v i s ，m a 出tn i e l s 锄烟草一生产，化学和技术【m 】国家烟草专卖局科技教育司，中 国烟草科技信息中心组织翻译北京：化学工业出版社，2 0 0 2 ：2 6 6 - 2 6 7 【2 】幽哦l l 【iy s a l 0y g 豳c h r 0 嘁岫g r a p l l i c 觚a l y s i so f v o l 撕l eo 曙a n i c i d si nt o b c 0l e a v e s 叨， 船c 而绷勋c 蚴，1 9 6 2 ，3 6 ：8 6 5 - 9 【3 】刘百战，舒俊生，王素芳，等烟叶类型和外加成分对卷烟烟气粒相物p h 值的影响阴焰牮群 乏毛2 0 0 3 ，( 3 ) ：2 4 2 7 1 【4 】宗永立，张晓兵，屈展，等混合型卷烟加料加香技术研究阴烟覃猗2 笔2 0 0 4 ，3 【5 】王月侠糖和酸在卷烟加料中的作用研究进展阴魉覃鹁饯1 9 9 8 ，( 4 ) ：1 1 - 1 3 1 【6 】左天觉烟草的生产、生理和生物化学m 朱尊权等译上海：上海远东出版社，1 9 9 3 ： 3 7 9 - 3 8 4 【7 】申进朝，冼可法烟草中有机酸分析研究进展【j 烟覃群莸2 0 0 3 ( 3 ) ：2 9 - 3 2 【8 】c l l r i s t i l l em z 0 0 k c h 觚娥e r i z a t i o no f 纠) a c c op r o d u c t sb yh i g h p e r ：f o 咖锄c ea i l i o ne x c h 锄g e c h r 0 i n 螂h ) ，2 p u l s e