HPLC法结合Hotelling T2应用于烟用甘草提取物的质量监控

摘要 ［目的］研究烟用甘草提取物质量监控评价方法。［方法］采用HPLC法定量分析烟用甘草提取物中的14种主要活性成分，应用基于主成分分析（PCA）的多元统计过程控制（MSPC）技术并结合常规理化指标分析和感官评价结果，计算统计量Hotelling T2，以3σ为控制上限绘制控制图，对烟用甘草提取物进行质量评价。［结果］基于主要活性成分分析建立的质量监控模型，可以准确判定不同批次烟用甘草提取物质量情况，从客观上反映了产品的内在质量。［结论］该研究可为烟用甘草提取物质量判定提供快速、准确的技术手段，有效保证产品质量稳定性。

关键词 烟用甘草提取物；活性成分；HPLC法；Hotelling T2；质量监控

中图分类号 TS 41+1  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2025）03-0177-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.03.037

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Application of HPLC Combined with Hotelling T2 for Quality Monitoring of Tobacco Licorice Extract

LI Xiao xiao， DU Guo rong， WANG Li da et al

（Beijing Research Station of Technical Center，Shanghai Tobacco Group Co.， Ltd.， Beijing 101121）

Abstract ［Objective］ To study the quality monitoring and evaluation method of tobacco licorice extract. ［Method］Quantitative analysis of 14 main active constituents in tobacco licorice extract was conducted by using HPLC method， statistic Hotelling T2 was calculated by a PCA based MSPC method combining with the conventional physicochemical index analysis and sensory evaluation results， a control chart was drawn by taking 3σ as the upper control limit to assess the quality of tobacco licorice extract. ［Result］ The quality monitoring model established based on the analysis of main active constituents could accurately determine the quality of tobacco licorice extract from different batches， objectively reflecting the intrinsic quality of the product. ［Conclusion］ This research can provide a fast and accurate technical means for the quality assessment of tobacco licorice extract， effectively ensuring the stability of product quality.

Key words Tobacco licorice extract;Active constituent;HPLC method;Hotelling T2;Quality monitoring

基金项目 上海烟草集团有限责任公司科技项目（K2022-2-006P）。

作者简介 李虓虓（1998—），女，北京人，助理工程师，硕士，从事烟草化学研究。*通信作者，工程师，硕士，从事烟草化学和香精香料研究。

收稿日期 2024-05-28

卷烟中添加甘草提取物可以改善烟草的风味和色泽，提升卷烟香气质和香气量，同时能够降低烟气对鼻腔、口腔、咽喉部黏膜的刺激，掩盖杂气，改善卷烟抽吸舒适性^［1-5］。但是不同的产地、种植方式以及提取、纯化工艺等均会造成甘草提取物品质的明显差异，甘草提取物的品质好坏也直接影响卷烟的感官质量、特征香气及风格特征^［6-11］。因此，掌握各批次间甘草提取物质量波动情况，提高其质量稳定性，有助于稳定卷烟产品质量。

常规理化指标（折光指数、相对密度、酸值等）及安全性指标监控均不能从化学组成的角度解释甘草提取物中活性成分的差异，也不能准确反映甘草提取物的内在质量及其波动，因此，将监控活性成分含量引入烟用甘草提取物进货质量监控中来，对于保障卷烟产品质量的稳定具有相当重要的应用意义。多元统计过程控制（MSPC）方法已在药物制造、食品与饲料生产、烟用香精质量监控等领域得到广泛应用^［12-13］，该方法主要是利用样品测量信息建立多元统计模型，通过计算各样品的统计量（如Hotelling T2）并建立控制图，使过程监控、质量检测及相应研究得到简化^［14］。该研究采用HPLC法定量分析甘草提取物中的14种主要活性成分，结合常规理化指标分析和感官评价结果，利用MSPC技术，建立甘草提取物质量监控方法，为进一步研究卷烟加料工艺、产品质量监控提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1

试材。烟用甘草提取物样品取自北京卷烟厂有限公司化材库；甲醇、乙腈，色谱纯，美国Fisher公司；磷酸，纯度≥99%，德国Merck公司。标准品：芹糖甘草苷、芹糖异甘草苷，纯度≥96%，上海诗丹德生物技术有限公司；甘草苷、异甘草苷、甘草查尔酮B、甘草素、刺甘草查尔酮、异甘草素、甘草查尔酮A、光甘草定、甘草次酸，纯度≥98%，萨恩化学技术（上海）有限公司；甘草酸，纯度>93%，梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；新异甘草苷、甘草香豆素，纯度≥97%，上海源叶生物科技有限公司。

1.1.2

仪器。Thermo Accela HPLC（配置PDA检测器，美国Thermo Fisher公司）；D-78224型超声波清洗仪（德国Elma公司）；电子天平（感量0.01 mg，美国OHAUS公司）；Milli-Q超纯水仪（美国Millipore公司）；数字式折光密度仪（奥地利Anton Paar公司）；酸值仪（瑞士Metrohm公司）。

1.2 试验方法

1.2.1

主要活性成分分析。准确称取0.1 g（精确至0.1 mg）甘草提取物于25 mL锥形瓶中，加入10 mL 80%甲醇-水萃取液，超声萃取30 min后静置30 min，取上清液经0.45 μm滤膜过滤后进行HPLC分析，具体分析方法见参考文献^［15］。

1.2.2

常规理化指标测定。按照行业标准YC/T 145.1—2012、YC/T 145.2—2012、YC/T 145.3—2012分别测定甘草提取物的酸值、折光指数和相对密度3项常规理化指标。

1.2.3

感官评价。以混合型无添加中南海卷烟产品作为参比卷烟（未加香加料），分别添加配方推荐施加量的各批次烟用甘草提取物制作待测样品卷烟；按照行业标准YC/T 138—1998《烟草及烟草制品 感官评价方法》对样品进行感官评价；采用三点检验法评估待测样品与对照样之间差异显著性。

1.3 数据分析

采用HPLC法对正常进货批次的烟用甘草提取物中14种主要活性成分进行定量分析，结合常规理化指标和感官评价结果，利用MATLAB数据分析软件，应用基于PCA的MSPC方法，计算统计量Hotelling T2，以3σ为控制上限，绘制控制图。

2 结果与分析

2.1 主要活性成分和常规理化指标分析

选择连续8个批次烟用甘草提取物，每个批次样品抽样测定5次，定量分析甘草提取物中主要活性成分的含量及常规理化指标（相对密度、折光指数、酸值），结果如表1所示。

从表1可以看出，不同批次烟用甘草提取物主要活性成分含量与常规理化指标并无明显的相关性，原因可能是甘草提取物含有大量溶剂及小分子挥发性成分，其中也含有一定量的小分子有机酸及长链脂肪酸，由于受产地、种植方式以及提取、纯化工艺差异的影响，造成这些成分的含量差异较大，导致其理化指标差异较为明显，这也是采用常规理化指标进行质量监控不够准确和稳定的原因。

另外，烟用甘草提取物14种主要活性成分中，甘草酸含量最大，占比超过活性成分总量的80%，而在《中华人民共和国药典》中对于甘草提取物也明确规定了甘草酸含量不得少于1.8%^［16］，说明甘草酸含量对于甘草提取物的品质具有重要意义。

2.2 活性成分含量与常规理化指标相关性分析

由于甘草酸含量较高且容易施加，因此该研究选择同一批次甘草提取物样品，通过增加甘草酸研究其对常规理化指标的影响，结果如图1所示。从图1可以看出，随着甘草酸含量的增加，酸值、相对密度、折光指数均呈现线性增加趋势，尤其是酸值增加幅度已经超出质量合格判定范围（±2.0），说明甘草酸含量对酸值影响较为明显。另外，14种活性成分均为大分子有机化合物，由于密度较大且分子结构多样，对相对密度和折光指数的影响也不可忽视。因此，甘草提取物中活性成分含量将直接影响常规理化指标的波动，进而影响甘草提取物的质量判定。

2.3 甘草提取物对卷烟感官品质的影响

由于不同批次间甘草提取物中活性成分含量差异较大，该研究对每一批次甘草提取物进行卷烟加料感官评价。结果表明，8批次样品活性成分总量在24.06～38.49 mg/g，感官评价结果均可以满足卷烟产品设计要求。

另外，为了将活性成分含量的波动对感官质量的影响引入质量监控模型中，该研究采用调整加料比例的方式制作卷烟样品进行感官评吸。具体地，将活性成分含量最低的甘草提取物批次加料比例分别减少20%、10%、5%，活性成分含量最高的甘草提取物批次加料比例分别增加20%、10%、5%，制作样品卷烟后进行感官质量评价。结果表明，活性成分含量最低批次减少10%以内和含量最高批次增加5%加料比例，感官质量无明显差异，其余加料比例则出现不同程度的感官质量差异。但是，实际加料过程中发现，随着活性成分含量的增加，甘草提取物起泡效应明显且不容易消除，严重影响正常的生产加料，所以为了保证甘草提取物质量的同时而不影响正常的生产应用，该研究仅将减少10%加料比例的样品作为建模样本数据。

2.4 甘草提取物质量评价模型的建立

采用上述8批次40个样本数和减少10%加料比例的5个样品分析结果，进行主成分分析（PCA）和Hotelling T2 计算。采用累计方差贡献率对不同主成分数进行分析，结果表明（图2），主成分数为5时，累计贡献率达到了90%，可以满足建模需求（一般要求主成分的累计贡献率大于85%），因此该研究中采用5个主成分数进行Hotelling T2计算。