烟草化学成分分析研究进展

维普资讯 http://www.cqvip.com 第７卷第５期　２００２年１０月　株洲师范高等专科学校学报　ＪＯＵＲＮＡＩ　ＯＦ　ＺＨＵＺＨＯＵ　ＴＥＡＣＨＥＲＳ　ＣＯＩ　ＬＥＧＥ　Ｖｏｌ＿７　ＮＯ．５　０Ｃｔ．２００２　烟草化学成分分析研究进展　吴　灵　，尹　键　，柴向锋。，袁立方。　（１．株洲师范高等专科学校化学化工系，湖南株洲４１２００７；２．重庆卷烟厂，重庆４０００００；　３．湖南大学化学化工学院，湖南长沙４１００８２）　摘要：综述了烟草的主要化学成分指标有机酸、舍氮化合物、还原性糖、钾等的分析方法的新　进展．　关键词：烟草；化学分析；综述　中图分类号：０６５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—１４３２（２００２）０５—００１９—０４　Ｔｈｅ　Ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｔｏｂａｃｃｏ　ＷＵ　ｌｉｎｇ　，ＹＩＮ　ｊｉａｎ　，ＣＨＡＩ　Ｘｉａｎｇ—ｆｅｎｇ。，ＹＵＡＮ　Ｌｉ—ｆａｎｇ。　（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｚｈｕｚｈｏｕ　Ｔｅａｃｈｅｒ＇ｓ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｕｚｈｏｕ　４１２００７，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｃｉｇａｒｅｔｔｅ　Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００００，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００８２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｌａｔｅｓｔ　ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｏｂａｃｃｏ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｏｒｇａｎｉｃ　ａｃｉｄ，ｎｉ　ｔｒｏｇｅｎ，ｒｅｄｕｃｉｂｌｅ　ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ，ｐｏｔａｓｓｉｕｍ，ｅｔｃ．ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｏｂａｃｃｏ；ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｕｍｍａｒｙ　１　前言　烟草作为一种叶用经济作物，被人们利用的历史由来已久．过去，人们只能从烟草的外观特征，如颜　色、油分、组织、光泽、厚度、弹性和抗损程度等来评价烟叶品质．通过对烟草化学成分的深入研究发现，烟　叶的外观特征是由烟草内含的化学成分的含量、性质所决定的．因此要更科学更具体地对烟草品质作出评　价，就必须对烟草内在的化学成分进行深入地研究，了解各种化学成分的性质及其与烟叶品质的关系．　对烟草化学成分与烟草品质相关性的研究，始于２Ｏ世纪３Ｏ年代．烟草工作者对烟草化学成分的研究　作了大量的工作，取得了一定的成绩，对烟草中化合物的分类有了基本的了解．一般来说，烟草中生物碱含　量大．其燃烧分解产物——吡啶、亚硝胺等化学成分的含量也高；蛋白质含量高，则烟气中含硫、氮等化合　物增加．烟草中糖、植物酸过多，其分解产物——一氧化碳、酚类、烃类、醇、醛等化合物在烟气中含量就会　收稿日期：２００２—０４一Ｏ１　作者简介：吴　灵（１９６９一），男，湖南林洲人．株洲师专讲师，湖南大学分析化学硕士生，主要从事化学　分析教学与研究．　１９　维普资讯 http://www.cqvip.com 株洲师范高等专科学校学报　２００２年第５期（总第２８期）　随之增加　２烟草中主要化学成分分析研究进展　烟草中的化学成分非常复杂。据报道，只存于烟草中的化学成分有１４１４种，只存于烟气中有２７４０　种，共存于烟气和烟草中的化学成分有ｌ１３５种，共计５２８９种．在众多组分中，影响烟草的品质主要是那些　形成香味和吃味的物质，如有机酸、含氮化合物、碳水化合物、烟草生物碱、酶、钾、氯无机离子等口］．本文主　要介绍有机酸、蛋白质、烟碱、还原性糖、钾等化学成分分析方法最近几年的进展情况．　２．１有机酸的测定　有机酸对卷烟的香气和吃味具有十分重要的作用，是影响烟草品质的主要因素之一．一般来说，优质　的烟草含挥发性有机酸多．在有机酸的定量分析中，通常采用色谱技术口］．为提高有机酸的挥发性并改善　色谱的分析效果，常将有机酸进行衍生化后再分析．常用的衍生化（酯化）试剂有：硫酸、甲醇、三甲基硅烷．　采用硫酸催化进行有机酸的甲酯衍生化时，对不含溶剂的样品，容易引起样品的氧化，有时样品会被硫酸　氧化烧焦．甲醇在酸催化的条件下直接对有机酸进行酯化，但由于不同分子质量的有机酸挥发性不同，易　挥发的酸在样品制备中损失较大，影响分析结果．三甲基硅烷化反应对游离态有机酸比较有效，但水对产　物的稳定性影响较大．　２．２蛋白质的测定　蛋白质大分子在烟叶组分中占有相当比重，其含量高时烟草品质低，燃烧性差，燃吸时有难闻气味．蛋　白质定量方法较多，如凯式定氮法和Ｌｏｗｒｙ法等．传统凯式定氮法操作烦繁费时；Ｌｏｗｒｙ法显色所需时问　长，灵敏度低，稳定性差．１９８６年Ｌａｒｓｏｎ［　对Ｌｏｗｒｙ法进行改进。他利用温和还原剂二硫苏糖醇（ＤＴＴ）加　快Ｆｏｌｉｎ试剂还原速度，缩短了分折周期。提高测定的灵敏度．１９８８年康健　对该法进一步改进，改进后的　ｌｏｗｒｙ蛋白质测定法已被广泛应用，但仍存在ＤＴＴ价格昂贵的问题．为了弥补不足，又有人　６］提出了用具　有两个硫原子的温和还原剂ＮａｚＳ。Ｏ　代替ＤＴＴ，实验证明ＮａｚＳ　Ｏ　可以使四元复合物结合Ｆｏｌｉｎ试剂充　分还原。该反应迅速、完全、色泽强度增加，但其灵敏度稍低于ＤＴＴ法．蛋白质的测定亦可采用浊度法、染　料结合法、金属离子～染料结合法　等仪器分析方法．　２．３烟碱的测定　烟碱，又称尼古丁，是烟草中主要的生物碱，其含量的高低是烟草检验的重要指标之一．关于烟碱的测　定，已有电化学法、硅钨酸重量法、气相色谱法、添加活性炭法、紫外光谱法　］、缔合物光度法嗍，其中缔合物　光度法是在碱性条件下（ｐＨ＝７．Ｏ～１０．Ｏ），烟碱与Ｃｕ２　生成沉淀，即２Ｃ　。Ｈ　Ｎ２＋Ｃｕ２　一Ｃｕ（Ｃ　。Ｈ　Ｎ２）　，通　过气体浮选方法，用Ｃｕ试剂（Ｄ亡ｒｒＣ）作显色剂。直接测定与烟碱沉淀的Ｃｕ　。从而间接测定烟碱含量．　２。４还原性糖的测定　一定范围内糖含量高的烟叶品质好．但糖含量过高将影响酸碱平衡，使烟叶吸味平淡，燃吸过程产生　过多的焦油．还原性糖是鉴定品质的重要成分．利用具有羧基的还原糖在碱性溶液中将Ｃｕ　还原成Ｃｕ　的特性，测定生成的ＣｕｚＯ的质量，计算单糖的含量．或在硫酸的存在下用Ｆｅ　（ＳＯ　）。将Ｃｕ　Ｏ沉淀溶解，　Ｆｅ　则被还原成Ｆｅ”，生成的Ｆｅ。　在滴定中被ＫＭｎＯ　定量氧化，计算单糖的含量．以上方法操作复杂，操　作熟练程度要求高，且过程中有物质损失，误差较大．周正江等人将生物学中的ＤＮＳ定糖法应用于烟草行　业测定水溶性总糖＿１　，效果不错．该法操作简单、快速，但灵敏度也不高．还可利用流动注射比色法中的联　系区段流动分析方法（ＣＦＡ）测定烟草的还原糖．如用Ｋ。［Ｆｅ（ＣＮ）　］联系流动分析法，通过测定４２０ｎｍ波　长处Ｋ　［Ｆｅ（ＣＮ）ｓ］的吸光度定量总还原糖，研究表明，利用普鲁士蓝显色反应可获得更高的灵敏度和选择　性，只是普鲁士蓝易沉淀于管路系统内壁上　给管路清洗带来麻烦．亦可用ＡＡＩＩ化学自动分析仪测定还　原糖一　，该方法准确性高，重现性好，分离速度快．　２．５　钾的测定　钾是烟草中一种重要的微量元素，其含量影响烟叶的颜色、身份、特别是燃烧性和吸湿性。烟叶含钾　２０　维普资讯 http://www.cqvip.com 吴灵．尹键，柴向锋，袁立方：烟草化学成分分析研究进展　量越高，燃烧性越好．烟草中钾含量的测定常用四苯硼酸钠重量法或火焰光度法　．重量法利用钾离子与　四苯硼酸钠反应生成溶解性极小的晶型四苯硼酸钾白色沉淀，该方法测定速度较慢且有外界干扰，灵敏度　不高．火焰光度法的仪器则比较昂贵．利用比浊法测钾的方法也有报道，如李忠等发现在聚乙烯醇介质中，　钾离子和四苯硼酸钠可以形成稳定的胶体沉淀，基于此建立了一种在聚乙烯醇介质中光度比浊测定钾的　新方法，该方法快速、简便、准确，为快速测定烟草及制品中的钾含量奠定了基础＿】　．另外，利用ＩＳＥ—ＦＩＡ　也可简单快速地测定烟草中钾的含量　．随着新分析技术的应用，离子色谱技术　，ＡＡＩＩ型自动分析　仪　３等被引人烟草行业中用于分析烟草中钾的含量，其中ＡＡＩＩ型自动分析仪利用流动分析的原理，简　单、快速、准确度高，应用于大批样品的快速分析测定．　固相微萃取（ＳＰＭＥ）是最近发展起来的一种适合色谱分析的快速萃取方法．如该法采用甲酯衍生化试　剂盐酸化甲醇，在密封条件下对烟叶中的有机酸进行甲醇衍生化ｌ＿】　，利用固相微萃取的高灵敏度，通过色　谱质谱分离鉴定，对烟气粒相物中的有机酸进行定量及定性分析。样品用量极少，环境及样品状态对萃取　结果的影响极少，而且该方法比传统方法灵敏度高．被分析物损失少，中间过程简单．ｕ　近几年来，超临界流体萃取技术（Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ　Ｆｌｕｉｄ　Ｅｎｔｒａｃｔｉｏｎ）ｒ＿２ｏ－２１３、流动注射分析方法＿２２］、电子鼻　技术　等先进技术和方法被应用于烟草行业中．超临界流体萃取技术（ＳＦＥ）是基于流体在临界点附近，温　度和压力的微小改变都可以导致超临界流体的溶解能力变动及传递性能发生显著变化而发展起来的一种　分离技术．由于萃取过程易于调节，萃取效率高，能耗低，产物易与溶剂分离，使得该技术优于传统的分离　方法．通过选择适当的溶剂．ＳＦＥ技术尤其适合于传统提取和精制难挥发及热取性物质．流动注射分析方　法具有一次性检验大批量试样多种化学成份的功能，检测结果的准确性和重现性比较好．电子鼻技术与其　他常规仪器分析方法相比，样品无须前处理，因此基本上不用任何有机溶剂，被认为是一种新颖的“绿色”　仿生检测技术，而且分析快速、简便．能及时提供产品的有关信息．　３　烟草化学成分分析的发展前景　随着科技手段的不断完善和进步，烟草化学分析已有了长足的进步，但由于研究范围广，涉及内容较　复杂，有很多问题还没有得到解决．因此烟草化学成分分析还有许多工作要做．我认为其研究主要将向以　下四个方面发展．　３．１　烟草化学成分分析仪器化、系统化　上面介绍了烟草行业几个指标常规分析方法的进展情况．但是对于烟草这样复杂体系的研究和分析，　仅仅通过其中的几个指标来判定其品质的优劣是不具有普遍意义的．必须逐步建立从总体上系统地把握　烟草的优劣性的分析方法．因此建立烟叶样品预处理及系统分析的标准方法就显得非常重要，而且开发象　ＡＡＩＩ型自动分析仪这种既能测糖、烟碱、含氮化合物，又能测钾的新型高分辨率、高灵敏度、高选择性、多　成分同时分析的仪器也必将是烟草化学成分分析的发展方向．　３．２烟草化学成分与烟叶品质的关系　前人研究的所有烟叶化学成分与品质的关系指标，都带有一定的局限性和片面性。如钾氯比只能表　明烟叶的燃烧性。施木克值只能描述烤烟和香料烟的吃昧品质．另外，在先前研究的烟叶化学成分和品质　的关系指标中，各项化学成分对品质的影响只是简单的加和，并没有考虑每种化学成分对烟叶品质的贡献　率．能否找到一种比较确切的表达烟叶主要化学成分与品质的关系的综合评价指标，是烟草化学研究者将　一直探索的学术热点．　３．３吸烟与健康的研究　吸烟有害健康。因此，设法降低烟制品中有害成分如焦油的含量．提高吸烟安全性，也是今后烟叶化学　分析研究的一项重要内容．　３．４烟草的再利用研究　目前．烟草的主要用途是供人吸食．烟草中蛋白质的相对含量较高，烟碱是一种很好的杀虫剂。烟草中　２】　维普资讯 http://www.cqvip.com 株洲师范高等专科学校学报　２ＯＯ２年第５期（总第２８期）　还含有丰富的天然香精香料成分．开发利用这些物质组分是一崭新的课题．总之，烟草化学分析拥有无限　光明的前景。　参考文献：　［１］金闻博，戴亚，等．烟草化学［Ｍ］．北京：清华大学出版社，１９９３．　［２］吴国秀．王宝华．烟草化学［Ｍ］．北京：中国农业科技出版社，１９９１．　［３］张槐苓，葛翠英．穆怀静．烟草分析与检验［Ｍ］．郑州：河南科技出版社，１９９４．　［４］Ｌａｒｓｏｎ．Ｅ，Ｂｒｕｃｅ　Ｈ．Ａｎｄｅｒ　ｊ．Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｒｅｄｕｃｔａｎｔ　ｅｎｈａｎｃｅｎｃａｒｓｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｗｒｙ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｐｒｏｔｅｉｏｌ　ｄｃｅｔｅｒ—　ｍｉｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｂｉｏｃｈｅｍ．１９８６，１５５（２）：２４３．　［５］康健．初俊杰．一种快速微量蛋百测定法［Ｊ］．生物化学与生物物理进展，ｌ９８８．１５（２）：１４７．　［６］石磊，黄德，吴士筠．一种快速廉价的蛋白质测定方法［Ｊ］．分析测试学报，１９９９，１８（３）：６１．　［７］陈鸿琦．蛋白质定量分析的进展［Ｊ］．理化检测（化学分册）．２０００，３６（７）：３３３．　［８］肖协忠，等．烟草化学［Ｍ］．北京：中国农业科技出版社．１９９７．１８４—１８９．　［９］阎永胜．李春香，赵于卿，王彦玲．溶剂浮选光度法间接测定烟草中尼古丁［Ｊ］．理化检测（化学分册），　２００ｌ，３７（２）：７８．　［ｉ０］周正江等．利用ＤＮＳ定糖法快速测定烟草中水溶性总糖的研究［Ｊ］．烟草科技．１９９８，（１）：２６—２９．　［１１］刘景富，江桂斌．带渗透流动注射——普鲁土蓝显色法测定烟草中的总糖［Ｊ］．分析化学，２００ｌ，２９（５）：　６１２．　［１２］卢安宁，董平．烟草中水溶性总糖快速测定方法研究［Ｊ］．烟草科技，１９９６，（４）：２６—２７．　［１３］李汉超，王淑娴．烟草、烟气化学分析［Ｍ］．郑州：河南科学技术出版社，１９９４．２５．　［１４］李忠．蒋次清，刘巍，等．烟草中钾含量测定的研究［Ｊ］分析科学学报，２００１，１７（１）：６０—６１．　［１５］盛良金，倪军，吴守国．离子选择电子流动注射分析同时测定钾和氯［Ｊ］．分析化学，２００１．２９（７）：８６２．　［１６］夏炳乐．郑一新，时亮，等．烟草中氨、钾组分的离子色谱法快速分析［Ｊ］．色谱，２００ｌ，１９（４）：３７８—　３７９．　［１７］黄瑞，等．测定烟草中钾含量的分析方法研究［Ｊ］．烟草科技，１９９８．（６）：３０—３１．　［１８］陈章玉．等．烟气中有机酸的分析［Ｊ］．色谱，２００１．１９（４）：３７４．　［１９］邓华．朱彭龄．固相微萃取及其与某些分析技术联用［Ｊ］．分析化学，２００１．２９（５）：６０ｌ一６０５．　［２０］陈虹．张承江．临界流动萃取及其在我国的研究应用进展［Ｊ］．化学进展，１９９９，ｌ（３）：２２７．　［２１］毛煜，杨峰．超临界流体技术应用进展［Ｊ］．化学研究与应用，２００１，１３（２）：１ｌｌ—ｌｌ６．　［２２］沈光标，孔浩辉，张新颖，等．流动注射分析仪在烟草分析中的应用［Ｊ］．理化检测（化学分册），２０００，３６　（１１）：４９０—４９２．　［２３］黄俊雄，蒋弘江，阎哲．应用电子鼻检测香烟质量的研究［Ｊ］．化学通报，２０００，（１）：５ｌ一５３．　（责任编辑：曾广慈英文译校：文爱军）　２２