CN103983705B - 一种测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法，包括如下步骤：A、标志物的选择；B、标志物检测方法的建立；C、试样的制备；D：标志物的检测分析；E：标志物持留率的计算；F：料液持留率的计算。本发明甄选出料液中的特定物质作为标志物，借助化学仪器分析测试手段，量化研究加工过程中料液的转移变化情况，避免了使用单一的物质来评价造成的不足，也避免了全面使用料液成分来评价实施的客观不可能性，为量化卷烟制丝加料工序中料液的吸收、转移情况提供了一种完整、客观、科学的评价方法，此方法对加料设备及加工工艺的改进，以及卷烟产品质量及其稳定性的提升都有非常重要的意义。

Description

一种测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法

技术领域

本发明属于卷烟制丝技术领域，具体涉及一种测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法。

背景技术

烟用料液是卷烟生产过程中加入到烟丝中的添加物。它是由两种以上的香料按一定配比并加入适当的辅料及溶剂配成的添加剂，专供各种烟草制品加香矫味使用，使之在燃吸时能产生优美的香气和舒适的吃味。在加工过程中，按生产、配方的要求，将一定量的料液准确、均匀地施加到在制品中。由于受加工工序条件例、燃吸条件、原辅材料等因素的影响，料液的吸收持留情况会有一定的变化，从而会直接影响到其在卷烟的作用，并最终决定着卷烟产品质量的稳定和品质的提高。基于此，国内外科研工作者对此问题做了一些研究。

在制丝过程中，烟丝经过增温设备及烘丝系统等处理，这些因素必然会引起烟草中内部的化学成分（特别是容易被氧化或容易挥发的有机成分）的一系列变化，因此难免会造成有料液损失。料液的非预期损失不仅改变了设计配方，而且也增加了设计成本。行业内比较关注的是经过制丝各道工序后，在成品卷烟中料液的有效成分还剩余多少，也即料液转移、吸收情况到底如何。若全部检测卷烟中各料液单体的含量则工作相当艰巨，若采用一种单体作为标志物，则很难代表不同理化特性的各种料液单体，若选择若干种容易检测的有机溶剂，也未必能够代表关键料液成分的转移率，同样难以取得对调香设计有所裨益的研究成果。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法，以多指标特征组分为考察对象，以特征组分对卷烟的品质贡献度为权重，采用加权平均的方法计算料液在制丝加料过程中的有效分布情况，量化卷烟制丝加料的均匀性。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法，包括以下步骤：

（1）标志物的选择：选择PP、EM、MT、SE四种物质为标志物，其中PP代表丙二醇，EM代表乙基麦芽酚，MT代表薄荷醇，SE代表浸膏中关键的乙酯；

（2）标志物的检测：配制标准溶液，建立标准工作曲线；对样品进行前处理，并对各标志物进行定量分析；

(3）试样的制备：待制丝烘丝工序设备运行平稳后，从工序出口处定时连续随机抽取n个样品，然后将取得的样品按照切丝法进行制样，获得的样品立即装入塑料袋中，充分摇动，混匀，获得待测试样；

（4）标志物的检测分析：按照步骤（2）的方法，对待测试样中各标志物进行定量分析，得到样品中各标志物的含量，分别标记为X_H1、X_H2、X_H3、……、X_Hn；对料液进行定量分析，得到料液中各标志物的含量，即为X_F1、X_F2、X_F3、X_F4、X_F5、X_F6；

（5）标志物持留率的计算：按照下式计算烘丝工序后各标志物的持留率：

$C_X=\frac{\stackrel{\‾}{X_H}}{\stackrel{\‾}{X_F}}\×100\%$

式中，C_X为烘丝工序后标志物的持留率，为烘丝工序样品标志物含量的平均值，为料液中标志物含量的平均值；

（6）料液持留率的计算：按照下式计算整个料液的持留率：

C_F＝C₁×W₁+C₂×W₂+C₃×W₃+C₄×W₄

式中，C_F为料液的持留率，C₁～C₄为各标志物的持留率；W₁～W₄为各标志物的权重。

所述标志物的检测方法具体过程为：

（1）以丙酸苯乙酯为内标，用乙醇作溶剂，制备内标溶液；

（2）分别准确称取定量标志物标准品，用乙醇作溶剂，经逐级稀释配置成混合标准溶液，然后分别加入定量的内标溶液配置成标准工作溶液；

（3）准确称取定量的待测试样，将其放入于离心管中，准确加入定量的内标溶液和乙醇萃取溶剂，于160r/min条件下，振荡萃取30min，完毕后将萃取液过0.45μm有机相滤膜，得进样液；

（4）对系列标准工作溶液进行GC/MS仪器分析，以各标志物浓度与内标浓度之比为横坐标，以色谱图中各标志物峰面积与内标峰面积之比为纵坐标，进行线性回归分析，得标准工作曲线；

（5）将进样液进行GC/MS仪器分析，测得的样品溶液中各标志物与内标的色谱峰面积比，代入工作曲线，求得样品中各标志物的含量。

进行GC/MS仪器分析，仪器条件为：进样口温度，260℃；程序升温，初始温度70℃，保持1min，以5℃/min速率升至220℃，保持5min；载气，氦气，恒流模式，流速为1.0mL/min；进样方式，分流进样，分流比为10:1；进样量，1μL；传输线温度为260℃，离子源温度为230℃，四极杆温度为150℃；电离方式，电子轰击源；电离能量，70eV；溶剂延迟，10min；测定方式：选择离子监测方式扫描，其中PP、MT、EM、SE和内标的特征离子依次为61、123、140、192和104。

所述标准工作曲线如下：

PP的标准工作曲线为：Y=0.02517X-2.432，R²=0.9990；

EM的标准工作曲线为：Y=0.1023X-0.04271，R²=0.9989；

MT的标准工作曲线为：Y=0.2579X-3.371，R²=0.9957；

SE的标准工作曲线为：Y=0.5177X-0.05504，R²=0.9998。

所述权重系数W₁、W₂、W₃和W₄分别为：W₁=0.2125，W₂=0.1328，W₃=0.2976，W₄=0.3571。

该方法以料液关键成分为标志物，以标志物对卷烟的品质贡献度为权重，采用加权平均的方法计算料液在制丝加工过程中的有效转移情况，量化得到料液的持留情况。

有益效果：与现有技术相比，本发明的测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法，甄选出料液中的特定物质作为标志物，借助化学仪器分析测试手段，量化研究加工过程中料液的转移变化情况，避免了使用单一的物质来评价造成的不足，也避免了全面使用料液成分来评价实施的客观不可能性，为量化卷烟制丝加料工序中料液的吸收、转移情况提供了一种完整、客观、科学的评价方法，此方法对加料设备及加工工艺的改进，以及卷烟产品质量及其稳定性的提升都有非常重要的意义。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1标志物的选择

以一卷烟制丝样品为对象，取未加料烟片2等份，1份作为空白样品，另1份按正常加料量加料。将两份样品分别进行溶剂萃取后作GC/MS仪器分析。经图谱鉴定发现，经过加料后，烟片样品中增加了一些挥发性、半挥发性化合物。结合未加料样品的分析结果，加料后烟片新增加了中PP、EM、MT、SE等四种物质（其中PP代表丙二醇，EM代表乙基麦芽酚，MT代表薄荷醇，SE代表浸膏中关键的乙酯）。经定性鉴定，确认是料液中的特征香味成分，其成分性质如下表1所示，该四种物质的性质和属性完全符合标志物的要求。标志物的性质必须完全符合以下原则：（1）是所添加料液中含有的物质，且该物质对卷烟产品香气品质起到一定的正面作用；（2）是制丝加料工序前在制品中本身不含有的物质。或者即使含有，但与料液中该物质的含量相比，工序加工前在制品中该物质的含量很少；（3）理化性质应稳定，容易被提取出来被定性定量分析；（4）在毒理学测定上应该是安全的，符合国家关于烟草添加剂许可使用的相关规定。标志物的属性必须完全符合以下原则：（1）标志物需含有不同挥发性的物质，即既有容易挥发性，也有难挥发的，也有一般易挥发的；（2）标志物反应料液中不同香源料的来源，即既有单一的溶剂，单一的特征香料，也有多组分的香料代表物；（3）标志物的功效必须全面，即既有溶剂，也有常用的增香、调味剂，还有卷烟品牌特用的香原料。为此，选择PP、EM、MT、SE等四种物质为标志物。

表1标志物的基本信息情况

物质名称	挥发性	组分来源	作用
				PP	不易挥发	单一添加	溶剂、保润
EM	一般易挥发	单一添加	增香、调味剂
				MT	极易挥发	单一添加	增香、调味剂
SE	一般易挥发	多组分来源	浸膏特有组分，有利香味成分

实施例2：标志物的检测

（1）内标溶液：准确称取0.2g丙酸苯乙酯，用乙醇作溶剂，定容到100mL的容量瓶中，摇匀，得内标储备溶液。准确移取1mL内标储备溶液，用乙醇作溶剂，定容到100mL的容量瓶中，摇匀，得内标溶液。

（2）标准工作溶液：各准确称取10.0g PP、0.075g MT、1.0g EM和0.025gSE，用乙醇作溶剂，定容到100mL的容量瓶中，摇匀，得一级标准储备溶液。准确移取1mL一级标准储备溶液，用乙醇作溶剂，定容到10mL的容量瓶中，摇匀，得二级标准储备溶液。分别准确移取10μL、20μL、80μL、200μL、400μL和1mL的二级标准储备溶液，再各加50μL内标溶液，用乙醇作溶剂，定容到10mL的容量瓶中，摇匀，得系列标准工作溶液。其中，各物质的浓度如下表2所示。

表2系列标准工作溶液（μg/mL）

级别	PP	MT	EM	SE	内标
						1	10	0.075	1.0	0.025	0.1
2	20	0.15	2.0	0.05	0.1
						3	80	0.6	8.0	0.2	0.1
4	200	1.5	20	0.5	0.1
						5	400	3.0	40	1.0	0.1
6	1000	7.5	100	2.5	0.1

（3）GC/MS仪器分析：对上述系列标准工作溶液进行GC/MS分析，其中仪器条件为：进样口温度，260℃；程序升温，初始温度70℃，保持1min，以5℃/min速率升至220℃，保持5min；载气，氦气（纯度≥99.999%），恒流模式，流速为1.0mL/min；进样方式，分流进样，分流比为10:1；进样量，1μL；传输线温度为260℃，离子源温度为230℃，四极杆温度为150℃；电离方式，电子轰击源（EI）；电离能量，70eV；溶剂延迟，10min；测定方式：选择离子监测方式（SIM）扫描，其中PP、MT、EM、SE和内标的特征离子依次为61、123、140、192和104。

（4）标志物分析方法的建立：以目标物浓度与内标浓度之比为横坐标，以色谱图中目标物峰面积与内标峰面积之比为纵坐标，进行线性回归分析，得回归方程及其相关参数。

表3方法的线性情况和检出限

实施例3：标志物持留率的计算

待制丝烘丝工序设备运行平稳后，从工序出口处每隔1min左右连续随机抽取30个样品，每个样品取样20g左右。然后将取得的样品按照切丝法进行制样，即启动实验室用切丝机，将样品放入切丝机进样口，进行切丝（切丝宽度为0.9～1.0mm）。切好后的样品立即装入塑料袋中，充分摇动，混匀，此即为待测试样。对上述系列标准工作溶液进行GC/MS分析，仪器条件参见实施例2。按照下式计算烘丝工序后各标志物的持留率：

$C_X=\frac{\stackrel{\‾}{X_H}}{\stackrel{\‾}{X_F}}\×100\%$

式中，C_X为烘丝工序后标志物的持留率，为烘丝工序样品标志物含量的平均值，为料液中标志物含量的平均值_；

计算得出标志物持留率如下表4所示。

表4各标志物含量的检测结果（μg/g）

实施例4：料液持留率的计算

（1）确定测定指标：料液持留率测定指标即为所筛选的4个关键标记物，即PP、EM、MT、SE四种物质。

（2）确定序关系：根据料液持留情况影响因素，可知影响料液持留率的四个因素为：温度、湿度、真空度、烟叶性质。结合生产工序实际情况，由于温湿度与烟叶共同影响料液的持留率，真空度基本不存在影响，因此综合分析不同温湿度、不同烟叶部位（再造烟叶）对料液持留率的交互影响，同时考虑到不同烟叶部位（再造烟叶）用量比例，确定最终排序：SE＞EM＞PP＞MT。

（3）相对重要程度的比较判断：关根据序关系赋权法，确定4个指标间的重要性比值：

R₂=W^* ₁/W^* ₂=1.2，R₃=W^* ₂/W^* ₃=1.4，R₄=W^* ₃/W^* ₄=1.6。

（4）权重系数W_k的计算：根据下式计算权重系数：

W₄ ^*＝(1+R₂×R₃×R₄+R₃×R₄+R₄)^-1

其中，R₂R₃R₄=2.688，R₃R₄=2.24，R₄=1.6，R₂R₃R₄＋R₃R₄＋R₄=6.528；

所以：W^* ₄=（1＋6.528）^－1=0.1328；

W^* ₃=W^* ₄R₄=0.1328×1.6=0.2125；

W^* ₂=W^* ₃R₃=0.2125×1.4=0.2976；

W^* ₁=W^* ₂R₂=0.2976×1.2=0.3571；

根据4个指标的排序情况SE＞EM＞PP＞BH，故测定指标PP、BH、EM、SE的权重系数W₁、W₂、W₃和W₄分别为：W₁=W^* ₃=0.2125，W₂=W^* ₄=0.1328，W₃=W^* ₂=0.2976，W₄=W^* ₁=0.3571。

（5）料液持留率的计算：根据下式，计算料液持留率

C_F＝C₁×W₁+C₂×W₂+C₃×W₃+C₄×W₄

式中，C_F为料液的持留率，C₁～C₄为各标志物的持留率；W₁～W₄为各标志物的权重。

C_F=34.81%×0.2155+12.65%×0.1328+36.70%×0.2976+48.59%×0.3571=35.47%。

Claims (5)

1.一种测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)标志物的选择：选择PP、EM、MT、SE四种物质为标志物，其中PP代表丙二醇，EM代表乙基麦芽酚，MT代表薄荷醇，SE代表浸膏中关键的乙酯；

(2)标志物的检测：配制标准溶液，建立标准工作曲线；对样品进行前处理，并对各标志物进行定量分析；

(3)试样的制备：待制丝烘丝工序设备运行平稳后，从工序出口处定时连续随机抽取n个样品，然后将取得的样品按照切丝法进行制样，获得的样品立即装入塑料袋中，充分摇动，混匀，获得待测试样；

(4)标志物的检测分析：按照步骤(2)的方法，对待测试样中各标志物进行定量分析，得到样品中各标志物的含量，分别标记为X_H1、X_H2、X_H3、……、X_Hn；对料液进行定量分析，得到料液中各标志物的含量，即为X_F1、X_F2、X_F3、X_F4、X_F5、X_F6；

(5)标志物持留率的计算：按照下式计算烘丝工序后各标志物的持留率：

$C_X=\frac{\stackrel{\‾}{X_H}}{\stackrel{\‾}{X_F}}\×100\%$

式中，C_X为烘丝工序后标志物的持留率，为烘丝工序样品标志物含量的平均值，为料液中标志物含量的平均值；

(6)料液持留率的计算：按照下式计算整个料液的持留率：

C_F＝C₁×W₁+C₂×W₂+C₃×W₃+C₄×W₄

式中，C_F为料液的持留率，C₁～C₄为各标志物的持留率；W₁～W₄为各标志物的权重。

2.根据权利要求1所述的测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法，其特征在于，标志物的检测方法具体过程为：

(1)以丙酸苯乙酯为内标，用乙醇作溶剂，制备内标溶液；

(2)分别准确称取定量标志物标准品，用乙醇作溶剂，经逐级稀释配置成混合标准溶液，然后分别加入定量的内标溶液配置成标准工作溶液；

(3)准确称取定量的待测试样，将其放入于离心管中，准确加入定量的内标溶液和乙醇萃取溶剂，于160r/min条件下，振荡萃取30min，完毕后将萃取液过0.45μm有机相滤膜，得进样液；

(4)对系列标准工作溶液进行GC/MS仪器分析，以各标志物浓度与内标浓度之比为横坐标，以色谱图中各标志物峰面积与内标峰面积之比为纵坐标，进行线性回归分析，得标准工作曲线；

(5)将进样液进行GC/MS仪器分析，测得的样品溶液中各标志物与内标的色谱峰面积比，代入工作曲线，求得样品中各标志物的含量。

3.根据权利要求2所述的测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法，其特征在于，进行GC/MS仪器分析，仪器条件为：进样口温度，260℃；程序升温，初始温度70℃，保持1min，以5℃/min速率升至220℃，保持5min；载气，氦气，恒流模式，流速为1.0mL/min；进样方式，分流进样，分流比为10:1；进样量，1μL；传输线温度为260℃，离子源温度为230℃，四极杆温度为150℃；电离方式，电子轰击源；电离能量，70eV；溶剂延迟，10min；测定方式：选择离子监测方式扫描，其中PP、MT、EM、SE和内标的特征离子依次为61、123、140、192和104。

4.根据权利要求1或2所述的测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法，其特征在于，所述标准工作曲线如下：

PP的标准工作曲线为：Y＝0.02517X-2.432，R²＝0.9990；

EM的标准工作曲线为：Y＝0.1023X-0.04271，R²＝0.9989；

MT的标准工作曲线为：Y＝0.2579X-3.371，R²＝0.9957；

SE的标准工作曲线为：Y＝0.5177X-0.05504，R²＝0.9998。

5.根据权利要求1所述的测定卷烟制丝过程中料液持留率的方法，其特征在于，所述权重系数W₁、W₂、W₃和W₄分别为：W₁＝0.2125，W₂＝0.1328，W₃＝0.2976，W₄＝0.3571；其中，丙二醇的权重系数为W₁、薄荷醇的权重系数为W₂、乙基麦芽酚的权重系数为W₃、浸膏中关键乙酯的权重系数为W₄。