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顶空固相微萃取-气相色谱/飞行时间质谱法分析再造烟叶提取液中的中性挥发性成分

范文

李晓瑜雷文莲薛建中张利涛许红涛

摘要：[目的]分析再造烟叶提取液中的中性挥发性成分。[方法]通过考察SPME萃取头类型、样品体积、萃取时间等因素，建立顶空固相微萃取（HS-SPME）与气相色谱/飞行时间质谱（GC/TOFMS）联用的方法，对再造烟叶提取液中的中性挥发性成分进行测定。[结果]确定了HS-SPME的最优参数为PDMS/DVB固相微萃取头、样品用量2mL、萃取温度75℃、萃取时间40min、解吸时间3min。该方法相关线性关系良好、重现性较好，平均加标回收率在80%～120%。[结论]该方法操作方便、简单，可满足再造烟叶提取液中中性挥发性成分的测定要求。

关键词：顶空固相微萃取;气相色谱/飞行时间质谱联用;再造烟叶;提取液;中性挥发性成分

中图分类号TS41+1文献标识码A

文章编号0517-6611（2021）08-0191-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.08.050

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

AnalysisofNeutralVolatileComponentsintheExtractofReconstitutedTobaccoLeavesbyHS-SPME-GC/TOFMS

LIXiao-yu，LEIWen-lian，XUEJian-zhongetal（HenanCigaretteIndustrialReconstitutedTobaccoSheetCo.，Ltd.，Xuchang，Henan461000）

Abstract[Objective]Toanalyzetheneutralvolatilecomponentsintheextractofreconstitutedtobacco.[Method]Amethodofheadspacesolid-phasemicroextraction（HS-SPME）combinedwithgaschromatography/time-of-flightmassspectrometrymass（GC/TOFMS）wasestablishedbyinvestigatingtheSPMEextractortype，samplevolume，extractiontimeandotherfactors.Theneutralvolatilecomponentsinthereconstitutedtobaccoextractweremeasured.[Result]TheoptimumparametersofHS-SPMEweredeterminedasfollows：PDMS/DVBsolidphasemicroextractionhead，2mLsamplevolume，extractiontemperature75℃，extractiontime40min，desorptiontime3min.Themethodhadgoodcorrelationlinearrelationshipandgoodreproducibility，andtheaveragerecoveryrateofstandardadditionwas80%-120%.[Conclusion]Themethodisconvenientandsimple，andcouldmeettherequirementsofdeterminationofneutralvolatilecomponentsintheextractofreconstitutedtobacco.

KeywordsHeadspacesolidphasemicroextraction;Gaschromatography/time-of-flightmassspectrometrymass;Reconstitutedtobaccoleaves;Extract;Neutralvolatilecomponents

造紙法再造烟叶的生产工艺主要包括提取、浓缩、制浆、抄造等步骤，其中，提取的主要目的是将烟草原料中对产品品质有利的成分尽可能地溶出，为提高再造烟叶的抽吸品质及适用性提供保障[1]。中性挥发性成分作为提取液的重要组成成分，也是产品中致香成分的主要来源，其含量高低直接决定了提取液的内在品质[2]。目前，提取液的中性挥发性成分的测定通常采用气相色谱/飞行时间-质谱联用法（GC/TOF-MS），其前处理主要有溶剂萃取法、固相萃取法、同时蒸馏萃取法等[3-5]，这些方法均需要大量的有机溶剂，试验周期长且样品耗费量多。固相微萃取方法（SPME）集采样、萃取、浓缩、进样为一体，方法简单且自动化程度高，在食品、中药、环境等领域已有广泛应用[6-10]。笔者对固相微萃取头类型、进样体积、萃取温度等因素进行了优化，旨在建立一种快速、准确的再造烟叶提取液中的中性挥发性成分测定方法，为再造烟叶生产工艺优化和质量稳定提供保障。

1材料与方法

1.1试材样品提取液由河南卷烟工业烟草薄片有限公司提供。

2-庚酮、2-乙酰基呋喃、6-甲基-2-庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-醇、2，3-二氢苯并呋喃（标准品，J﹠KscientificLTD公司）;芳樟醇、2，6-二甲基苯酚、2，6，6-三甲基-2-环己烯-1，4二酮（标准品，英国AlfaAesar公司）;藏红花醛（标准品，美国SAFC公司）;香茅醇、邻叔丁基苯酚、吲哚、茄尼酮、β-大马酮（标准品，美国Sigma公司）;香叶基丙酮（标准品，瑞士Adamas公司）。

1.2仪器

Agilent7890A气相色谱-飞行时间质谱联用仪（美国Agilent公司）;自动进样器（美国Gerstel公司）;固相微萃取手柄（美国Supelco公司）;聚二甲基硅氧烷（100μm，PDMS）、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯（65μm，PDMS/DVB）、碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（85μm，CAR/PDMS）、二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（50/30μm，DVB/CAR/PDMS）4种固相微萃取头（美国Supelco公司）;电子天平（感量0.1mg，梅特勒托利多）。

1.3试验方法

1.3.1标准溶液的配制。

单标储备液：取适量“1.1”标准品，精确至0.1mg，用乙醇作溶剂，配成约100mg/mL的单标储备液。混合标准液：以乙醇为稀释溶剂，用标准储备液配制成混合标准储备液，浓度为10mg/mL，置于4℃冰箱中保存。

1.3.2GC/TOF-MS条件。色谱柱为Rxi-5silMS毛细管色谱柱（30m×0.25mm×0.25μm）;进样口温度250℃;载气为高纯氦气;载气流速1.0mL/min;炉温平衡时间1min;进样方式为不分流进样;程序升温：初始温度50℃，初始时间0.2min，以4℃/min速率由50℃升至250℃，保持4min。

1.3.3自动进样器设定。孵化温度75℃，萃取时间40min，萃取深度38mm，解吸时间180s，解吸深度54mm，振荡速度250r/s，振荡方式间隔30s振荡10s。

1.4数据处理

1.4.1定性。利用GC/TOF-MS的ChromaTOF分析软件完成，未知化合物经计算机检索的同时与NIST08谱库相匹配，只有当匹配度大于800的鉴定结果才予以确认。结合标准样品的GC保留时间和烟草中化学成分的相关文献[11-14]进行定性分析。

1.4.2定量。将配制好的混合标准溶液按需要稀释成一定梯度的系列标准溶液，在优化后的条件下进行分析，以其峰面积与浓度的关系进行线性回归，并定量样品中的未知化合物。

2结果与分析

2.1SPME萃取头的筛选不同的萃取头涂层类型不同，涂层的性质能够影响特定极性和挥发性目标分析物的萃取效率[15]。

分别选取4种适合不同类型挥发性成分的自动固相微萃取头，即100μmPDMS、65μmPDMS/DVB、85μmCAR/PDMS、50/30μmDVB/CAR/PDMS，在同样的条件下对同一个样品萃取效果进行对比分析，

结果如图1所示。对于提取液来说，65μmPDMS/DVB萃取头对提取液中挥发性成

分的萃取灵敏度最高，检测出的化合物数量及峰面积总和远远高于其他3种。

2.2样品体积的优化分别取提取液1、2、3、4mL，用65μmPDMS/DVB萃取头在75℃条件下自动进样，结果如图2所示。3和4mL的提取液中部分含量高的成分有过载现象;1mL的提取液中出峰较早，沸点低的成分含量过低;2mL的提取液体积为最佳。

2.3萃取温度的优化取提取液2mL，分别在75、85、95℃孵化温度下，用65μmPDMS/DVB萃取头在设定条件下自动进样，结果如图3所示。由图3可知，化合物数量与峰面积总和变化趋势并不一致。但对于烟碱、苯甲醛、薄荷醇、二氢-5-戊基-2（3H）-呋喃酮等低沸点易挥发成分，75℃萃取峰面积总和比95℃高（图4）。因为温度升高会增加萃取头固有组分的解吸，从而降低萃取头萃取分析组分的能力[16]，故最佳萃取温度为75℃。

2.4萃取时间的优化取提取液2mL，用65μmPDMS/DVB萃取头在75℃条件下自动进样，萃取时间分别为20、30、40、50min，结果如图5所示。由图5可知，萃取时间为40min时，峰面积总和及化合物数量均达到最大，随着萃取时间的延长，一些低沸点组分可能会脱附分解，二者均呈下降趋势。因此对于提取液来说，最佳的萃取时间为40min。

2.5解吸时间的优化取提取液2mL，用65μmPDMS/DVB萃取头在75℃条件下自动进样，解吸时间分别为2、3、4、5min，结果如图6所示。由图6可知，解吸时间的变化对化合物数量影响并不大，但解吸时间为3min时，峰面积总和达到最大值，随着解吸时间的延长，峰面积总和有下降趋势。因此对于提取液来说，最佳解吸时间为3min。

49卷8期李晓瑜等顶空固相微萃取-气相色谱/飞行时间质谱法分析再造烟叶提取液中的中性挥发性成分

2.6方法的验证

2.6.1重复性验证。取提取液2mL，用65μmPDMS/DVB萃取头在75℃条件下自动进样，GC/TOF-MS条件不变，重复试验6次，以1#样品为参照，对峰面积总和进行归一化处理，结果如表1所示。6个样品的峰面积总和RSD在10%

以内，样品间峰面积总和的重复性较好。选取烟草中比较常见的38种中性挥发性成分在6个样品中的峰面积总和RSD如表2所示，大部分成分的偏差都在10%以内。样品中物质的种类及峰面积总和重复性较好。

2.6.2加标回收率的验证。取提取液2mL于20mL顶空瓶中，并加入300μL已知浓度的系列标准溶液，重复3次取平均值。加标回收率结果如表3所示，共定量出16种化合物，R2值在0.9901以上，加标回收率在80%～120%。

3结论

SPME-GC/TOF-MS法测定再造烟叶提取液中挥发性成分的方法具有样品用量少、方法简单快速的优点，能有效地萃取出样品中的醇类、酮类、酯类、醛类、含氮化合物等挥发性成分。优化后的SPME条件为PDMS/DVB固相微萃取头、样品用量2mL、萃取温度75℃、萃取时间40min、解吸时间3min。用该方法对挥发性成分的峰面积总和及其中的38種典型物质进行重复性验证，相对标准偏差均小于20%，重复性较好。烟草中常见的16种挥发性物质的回收率均在80%～120%。说明该法能较准确地用于烟叶提取液中挥发性成分的定性与定量分析，能够为分析再造烟叶提取液中的挥发性成分、改善再造烟叶品质提供依据。

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