不同产地烟叶相似性分析

张凤梅 韩敬美 王庆华 司晓喜 蒋薇 刘志华 朱瑞芝 唐石云 李振杰 李响丽

摘要 在HS-SPME-GC/MS法分析不同产地烟叶样品中香气成分的基础上，用选择相似性指数（SSI）比较不同产地烟叶样品之间的差异。通过对前处理和仪器条件优化，建立烟叶中香气成分分析方法并采用该方法分析8种烟叶样品。结果表明，优化确定的试验条件为：0.5 g烟叶样品，70 ℃下用灰色萃取头萃取20 min，解吸2 min后进行GC/MS分析。8个烟叶样品中共检测到125种香气成分。8种烟叶样品香气成分的SSI分析结果表明，共检出指标相似度最高的样品为“红大”-“K326”，其次是“贵州”-“K326”，相似度最低的样品为“安徽”-“K326”。该研究结果可为不同产区烟叶在卷烟生产和加工过程中的选用提供参考。

关键词 烟叶;顶空;固相微萃取;气质联用法;香气成分;选择相似性指数

中图分类号 TS41.+1文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）07-0191-06

Abstract After the flavor components in tobacco samples from different origins were analyzed by headspacesolid phase microextractiongas chromatographymass spectrometry （HSSPMEGC/MS），the differences between tobacco samples were compared using the selection similarity index （SSI）.In order to study the flavor components in tobacco leaves，a method for analyzing the flavor components in tobacco leaves by HSSPMEGC/MS was developed.8 tobacco leave samples from different areas were analyzed using this method after optimizing the conditions of the pretreatment and instrument parameters.The results showed that the optimized experimental conditions were tobacco leave sample 0.5 g，extracting for 20 minutes at 70 ℃ by using gray extraction head，headspace sampling after desorbing for 2 minutes，then GC/MS analysis.A total of 125 flavor components were detected in 8 tobacco leave samples.The results of selected similarity index （SSI） analysis of the flavor components in 8 tobacco leave samples showed that the highest similarity index was ‘Hongda - ‘K326，followed by ‘Guizhou - ‘K326，and the lowest similarity index was ‘Anhui - ‘K326.The results of this study can provide support for the selection of tobacco raw materials in cigarette processing.

Key words Tobacco leaves;Headspace;Solid phase microextraction;Gas chromatography-mass spectrometry;Flavor component;Selected similarity index

作者简介 张凤梅（1985—），女，云南鹤庆人，副研究员，博士，从事烟草化学研究。*通信作者，工程师，硕士，从事烟草化学研究。

烟叶产生的香味是人对烟草吃味和香气的具体感受，而这些香味的产生除了与烟叶本身的挥发性成分、半挥发性成分有关以外，还与烟叶的产地、生长环境等因素有关。由于烟叶中香气成分含量较低，目前烟叶香气成分分析主要以气相色谱-质谱联用法（GC-MS）[1]为主，大多需要进行溶剂萃取[1]、同时蒸馏萃取[2]等前处理步骤，不仅前处理复杂且容易产生二次产物。因此，针对烟叶样品的特点，选用简便、灵敏度高、重现性好、广泛应用的具有样品预处理浓缩和香气成分分析的顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术（HS-SPME-GC/MS）[3-10]，通过对顶空进样条件、固相微萃取条件、气相色谱条件和质谱条件等参数的优化，建立一种快速简便的烟叶中香气成分的HS-SPME-GC/MS分析方法，利用2个样品检出成分的选择相似性指数（SSI）[7]分析比较不同产地样品化学成分之间的差异，为烟叶原料在卷烟加工过程中的选用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试材和仪器

8个不同产地的烟叶，分别为安徽亳州（简称“安徽”）、贵州黔东南（简称“贵州”）、河南商丘（简称“河南”）、云南昆明K326（简称“K326”）、湖南株洲（简称“湖南”）、云南玉溪红花大金元（简称“红大”）、津巴布韦、巴西，取自云南中烟工业有限责任公司技术中心。8种固相微萃取头，分别为灰色（50/30 μm DVB/CAR/PDMS，美国Supelco公司）、粉色（65 μm PDMS/DVB，Stable Flex，23Ga，3pk，美国Supelco公司）、白色（85 μm Polyacrylate，Fused Silica，24Ga，3pk，美国Supelco公司）、淡黄色（30 μm PDMS，Fused Silica，24Ga，3pk，美国Supelco公司）、淡蓝色（85 μm CAR/PDMS，Stable Flex，24Ga，3pk，美国Supelco公司）、绿色（7 μm PDMS，Fused Silica，24Ga，3pk，美国Supelco公司）、红色（100 μm，Polyacrylate，Fused Silica，24 Ga，美国Supelco公司）、蓝色（65 μm，PDMS/DVB，Fused Silica，24 Ga，美国Supelco公司）。456 GC-TQ固相微萃取-气相色谱-串联質谱联用仪（美国Bruker公司）。

1.2 样品处理 称取0.5 g烟叶样品至顶空瓶中，置于固相微萃取装置中以70 ℃、250 r/min条件下萃取20 min后，解吸时间2 min，进GC/MS仪器分析。GC/MS分析条件：载气为He;恒流模式流速1.0 mL/min;分流比为5∶1;进样口温度220 ℃;色谱柱为DB-5MS柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）;以50 ℃（1.0 min）、 6 ℃/min升至 220 ℃（10.0 min）条件程序升温;传输线温度230 ℃;离子源温度210 ℃;电离方式为电子轰击源（EI）;电离能量70 eV;溶剂延迟时间1.0 min;检测方式为全扫描监测模式;扫描范围35～450 amu。用NIST谱库检索。

2 结果与分析

2.1 样品前处理条件的选择

2.1.1 萃取头。

取同一个烟叶样品在同一条件下考察不同萃取头对分析结果的影响，结果表明（图1），选择灰色萃取头时烟叶中香气化学成分的总积分面积最大，因此选择灰色萃取头。

2.1.2 萃取温度。

取同一烟叶样品考察不同萃取温度对检测结果的影响，结果表明（图2），烟叶中香气化学成分总积分面积70 ℃后基本稳定，因此选择70 ℃萃取温度。

2.1.3 萃取时间。

选择同一烟叶样品考察不同萃取时间对检测结果的影响，结果表明（图3），烟叶中香气化学成分总积分面积20 min后趋于稳定，因此选择20 min萃取时间。

2.1.4 解吸时间。

取同一烟叶样品考察不同解吸时间对检测结果的影响，结果表明（图4），烟叶中香气化学成分总积分面积2 min后检测结果较好，因此选择2 min解吸时间。

2.1.5 样品量。

取同一烟叶样品考察不同样品量对检测结果的影响，结果表明（图5），样品量>0.5 g香气化学成分的总积分面积趋于稳定，因此选择0.5 g样品量。

2.2 色谱柱的选择

取同一烟叶样品比较不同极性、不同长度色谱柱对检测结果的影响，结果表明，60 m HP DB-WAX柱、30 m HP DB-WAX柱、60 m DB-5MS柱和30 m DB-5MS柱分离到的香气化学成分个数分别为40、45、61、61个，可见选择30 m DB-5MS柱分离到的香气化学成分个数较多且分析时间较短，综合考虑，选择DB-5MS柱（30 m×025 mm×0.25 μm）作为烟叶中香气化学成分分析的色谱柱。

2.3 实际样品分析结果

分别取8个烟叶样品5份测定其香气化学成分，分别扣除空白后样品中香气化学成分总积分面积的相对标准偏差在1.23%～4.82%，不同样品分析结果见表1。8个烟叶样品中共检测到125种香气成分。

烟叶样品中香气成分的选择相似性指数（SSI）分析结果如表2所示。其中，“红大”-“K326”的相似度最高（SSI为72.57%，共检出指标41个），“贵州”-“K326”的相似度次之（SSI为70.63%，共检出指标32个），“安徽”-“K326”的相似度最低（SSI为30.90%，共检出指标33个）。

3 结论

该研究建立了测定烟叶中香气化学成分的HS-SPME-GC/MS方法。8个烟叶样品中共检测到125种香气化学成分。8个烟叶样品中香气成分的SSI分析结果表明，“红大”-“K326”的相似度最高，“贵州”-“K326”的相似度次之，“安徽”-“K326”的相似度最低。该分析方法及相似性分析结果可为辅助烟叶原料选用提供技术支持。

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