云南烤烟中非挥发性有机酸及某些高级脂肪酸的分析

摘 要 烟叶中非挥发性有机酸对烟叶吃味和劲头具有重要作用。对云南烤烟(40级)中主要的5种非挥发性有机酸和5种高级脂肪酸进行了定量分析。烟样中的酸用7：100（v/v）的H2SO4-CH3OH溶液衍生化为甲酯，用CH2Cl2萃取后，进行毛细管气相色谱分析。结果显示，非挥发性有机酸的总含量随部位变化的次序为上部<中部<下部，随颜色变化的趋势是柠檬黄<杂色<桔黄；就各有机酸在总有机酸中的相对含量来讲，草酸、柠檬酸、丙二酸随部位下降而减少，只有苹果酸随部位下降而增加；高级脂肪酸含量上部烟较少，中部及下部烟较高。还比较了不同部位及颜色的烟样的酸/碱比，酸/碱比有助于解释不同部位及颜色烟叶的烟气劲头的差异。
关键词 毛细管气相色谱法 云南烤烟(40级) 非挥发性有机酸 高级脂肪酸 衍生化
有机酸广泛存在于烟草中，烟叶中有机酸含量约为12%~16%，包括低级脂肪酸、高级脂肪酸及非挥发性的二元酸、三元酸，在烟叶中这3类酸的含量依次升高，其中非挥发性有机酸可占烟叶重量的7%左右。非挥发性有机酸对抽吸质量有重要作用，它们能与生物碱结合成盐，调节质子化和游离态烟碱比例，从而能影响烟叶的劲头和吃味，某些有机酸还是卷烟加料的常用成分，如苹果酸、柠檬酸、酒石酸、草酸等等。饱和的高级脂肪酸会增加烟叶的脂肪或蜡味，但亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸会增加刺激性。总之，烟叶中非挥发性有机酸和高级脂肪酸具有重要研究价值。
关于烟草中非挥发性有机酸的气相色谱分析，国外在70年代起就有报道［1~4］，但国内报道尚不多。我们在前人研究的基础上，采用H2SO4-CH3OH溶液衍生化法的气相色谱法，对云南烤烟(40级)中的非挥发性有机酸和高级脂肪酸作了分析探讨。
1 材料与方法
1.1 实验材料
31个云南烤烟(40级)样品：B1L、B2L、B3L、B4L、B1F、B3F、B4F、B1R、B2R、B3R、B1K、B2K、B3K、B2V、B3V、C1L、C2L、C3L、C1F、C2F、C3F、CX1K、CX2K、X1L、X2L、X3L、X4L、X1F、X2F、X3F、X4F。
1.2 实验方法
1.2.1 样品处理方法（衍生化反应） 称取0.500g烟末于干燥三角瓶中，加入25mL 7%H2SO4-CH3OH溶液，准确抽取100μL内标溶液（己二酸-甲醇溶液，0.05g/mL），摇匀，室温放置20h进行甲酯化反应，用滤纸过滤到盛50mL蒸馏水的分液漏斗中，二氯甲烷萃取（100mL×3），萃取液加无水硫酸钠干燥后，直接取1.0μL进样分析。有机酸和脂肪酸标样采用完全相同的处理过程，以制备内标法校正工作曲线并对各酸进行保留时间对照法定性。
1.2.2 色谱条件 GC-14B气相色谱仪，PEG-20M弹性石英毛细管柱（25m×0.25mm id×0.25μm df），载气（高纯氮）柱头压140kPa。不分流样，不分流时间为1min，分流比1：50。检测器FID，氢气流量40mL/min，空气流量500mL/min，尾吹气流量30mL/min。二阶程序升温，初温60℃，保持2min，12℃/min升到120℃，再以6℃/min升到200℃，保持5min，汽化室和检测器温度为250℃。2 结果与分析
2.1 色谱条件选择
多数文献中提供的进样方式为分流进样，二氯甲烷萃取液要浓缩到2~3mL。我们试验了分流和不分流两种进样模式，采用分流进样时，二氯甲烷萃取液要浓缩到2mL；采用不分流进样时二氯甲烷萃取液不浓缩直接进样。进样量均为1μL，色谱图分别见图1（a）、（b）。不分流模式下灵敏度和分离度均有改善（除草酸峰外），而且可省去浓缩步骤，故我们选择用不分流进样。如果采用OV101、SE-54交联柱和更低的初温，即应用气相色谱中的溶剂效应（solvent effect），草酸等几个流出较早的峰能获得更尖锐的峰形。
2.2 回收率
将苹果酸、草酸和柠檬酸混合标样加入烟样，3次实验回收率测定结果及相对标准偏差（RSD%）见表1。
表1 某些有机酸的回收率项目草酸苹果酸柠檬酸
回收率／％110105100
RSD％3.32.42.8

2.3 云南烤烟中非挥发性有机酸和脂肪酸含量的比较
表2列出了云南烤烟(40级)中5种非挥发性有机酸和5种高级脂肪酸含量的测定结果。
2.3.1不同部位的比较表 3列出了不同部位的烟叶中非挥发酸的平均含量及各有机酸在总有机酸中的百分比，可以看出，上部烟叶中的草酸和丙二酸含量较高，苹果酸、柠檬酸和总有机酸含量随部位的下降而增加，但是对于各有机酸在总有机酸中的百分比，柠檬酸、草酸及丙二酸随部位的下降而减少，仅苹果酸随部位的下降而增加。表4列出了不同部位的烟叶中高级脂肪酸的平均含量,可以看出，中部烟叶高级脂肪酸含量最丰富，下部烟略少，上部烟最少。
表2云南烤烟(40级)中非挥发性有机酸和脂肪酸含量 mg/g样品草酸丙二酸富马酸苹果酸柠檬酸总和棕榈酸硬脂酸油酸亚油酸亚麻酸总和
B1L18.743.37-91.368.26121.723.510.850.772.044.7411.83
B2L28.814.15-57.645.1795.772.170.300.380.852.486.19
B3L17.282.310.3637.273.3360.572.620.410.581.313.838.76
B4L13.302.420.3533.812.5052.372.570.450.592.793.9810.39
B1F16.383.69-93.139.96123.162.250.580.451.662.997.94
B3F26.874.73-75.088.37115.062.670.760.561.813.899.69
B4F27.234.28-71.6811.94115.132.960.780.561.733.429.46
B1R29.003.050.3871.159.69113.272.940.650.632.203.8010.22
B2R17.341.800.4270.766.4296.742.880.620.562.204.0410.31
B3R25.892.650.3867.099.01105.022.530.470.482.023.418.92
B1K27.583.420.3473.1514.02118.512.730.820.551.963.769.82
B2K35.064.050.3979.6113.06132.172.760.910.581.883.259.38
B3K30.644.22-82.2119.95137.022.290.550.511.763.298.41
B2V28.043.550.3770.474.80107.243.600.840.711.994.7011.83
B3V29.533.460.9247.734.2785.913.210.880.742.022.539.39
C1L16.012.83-80.189.23108.253.250.430.641.384.7410.44
C2L17.192.760.3162.456.4289.133.470.410.721.646.4412.69
C3L16.783.230.3977.228.66106.283.710.730.872.087.0014.38
C1F18.353.890.33102.8610.00135.432.370.580.451.473.208.07
C2F22.983.700.37106.5011.07144.622.900.890.641.814.8311.07
C3F17.722.780.3598.688.16127.703.350.660.721.896.3512.99
CX1K23.891.89-104.679.43139.893.350.660.721.893.299.93
CX2K25.851.94-135.6716.79180.153.600.630.722.276.2513.47
X1L14.622.700.3553.944.9976.603.560.460.681.596.5612.86
X2L20.803.230.8095.809.24129.883.640.600.761.636.2812.91
X3L17.132.880.5282.967.28110.783.530.520.751.765.7512.31
X4L17.323.350.6891.337.44120.133.380.390.671.615.6711.72
X1F18.412.750.35163.3314.10199.283.110.610.661.536.0912.01
X2F24.512.630.39125.1710.95163.253.300.540.641.525.2311.24
X3F24.623.120.34179.5013.85221.432.990.620.691.574.7710.64
X4F31.623.410.45165.2716.60217.343.150.560.711.665.8111.91

　
表3不同部位的烟叶中非挥发性有机酸的平均含量
部位草酸丙二酸富马酸苹果酸柠檬酸总和
上部24.78(23.62)3.41(0.03)0.26(0.002)68.11(64.68)8.72(8.28)105.31
中部19.85(15.40)2.88(0.02)0.21(0.002)96.02(74.47)9.97(7.73)128.93
下部21.12(14.07)2.93(0.02)0.49(0.002)114.87(76.51)10.73(7.15)150.13

注：含量单位为mg/g；括号内数字为各有机酸在总有机酸中的百分比。
2.3.2 不同颜色的比较 对不同颜色的烟叶中非挥发有机酸的总含量，按颜色计算平均值，桔黄色烟叶有机酸平均含量最高，其次依次为杂色、红棕，柠檬黄烟叶最低。2.4 不同部位及不同颜色的烟叶中非挥发性有机酸与总生物碱的比值
2.4.1 不同部位的比较 在另外一个实验中，我们还用大孔径毛细管气相色谱法测定了云南烤烟(40级)中的生物碱［5］。表5列出了不同部位的烟叶中非挥发有机酸与总生物碱含量的比值，可以看出，酸碱比的大小顺序为：上部<中部<下部。我们认为，这种结果有助于解释不同部位的烟叶劲头的差异。上部烟叶酸少碱多，故劲头充足；下部烟叶酸多碱少，故劲头平淡。
表4不同部位的烟叶中高级脂肪酸的平均含量 mg/g
部位棕榈酸硬脂酸油酸亚油酸亚麻酸总和
上部2.780.650.581.883.619.51
中部3.250.620.691.805.2611.63
下部3.180.520.671.595.4211.38

表5不同部位的烟叶非挥发有机酸与总生物碱的比值
部位非挥发有机酸/mg.g-1生物碱/%酸碱比
上部105.313.4330.70
中部128.932.3455.10
下部150.131.42105.72

表6不同颜色烟叶中非挥发有机酸与总生物碱含量的比值
颜色非挥发有机酸/mg.g-1生物碱/%酸碱比
柠檬黄97.431.3273.81
桔黄156.283.3247.07
红棕105.013.6029.17
杂色141.553.9535.83

2.4.2 不同颜色的比较 表6列出了不同颜色的烟叶中非挥发有机酸与总生物碱含量的比值，可以看出，酸碱比的大小顺序为：红棕<杂色<桔黄<柠檬黄。我们认为，这种结果也有助于解释不同颜色烟叶劲头的差异。红棕色烟叶中酸少碱多，故一般表现为劲头充足，刺激性较大；柠檬黄烟叶中酸多碱少，故一般表现为劲头平淡。桔黄色烟叶的酸碱比较为适中。
3 结论
3.1 本文简化了烟草中非挥发有机酸和高级脂肪酸的分析方法，使之更方便和快速。
3.2 烟草中非挥发有机酸的含量与部位密切相关，与颜色也有一定关系。
3.3 烟草中非挥发有机酸与生物碱含量的比值有助于解释不同部位和颜色的烟叶的感官差异，因此也可作为衡量烟叶和卷烟品质的一个指标。
参考文献