热分析-傅里叶红外光谱-气相色谱-质谱联用技术分析果胶的热分解产物

将 Ｓ Ｔ Ａ Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ Ｇ Ｃ ／ Ｍ Ｓ分析检测系统联系起来， 实现了热分解产物的同步在线分析， 果胶在不同热 ６种分解产物， 为科学控制烟草中果胶方法开发提供了科学依据。 解氛围下共检测到 ２ 实验部分
热分析 傅里叶红外光谱 气相色谱 质谱联用技术 分析果胶的热分解产物
刘春波ａ 曾晓鹰ｂ 王昆淼ａ 赵 伟ａ 韩敬美ａ 何 沛ａ 陈永宽ａ 缪明明ａ 刘志华ａ
ａ （ 云南烟草科学研究院， 云南省烟草化学重点实验室 昆明 ６ ５ ０ １ ０ ６ ； ｂ
摘 要 将热分析 傅里叶红外光谱 气相色谱 质谱组成同步联用检测系统， 对果胶在 Ｎ 气和 Ｎ Ｏ ２ ２／ ２ 氛围中， ２ ４ ３ 、 ２ ７ ０和 ３ ３ ５℃ ３个温度点的热解产物经傅里叶红外光谱和 Ｇ Ｃ Ｍ Ｓ 进行同步分析， 在 ２种氛围下共检测鉴 别了 ２ ６种热分解产物。 关键词 同步热分析， 傅里叶红外光谱， 气相色谱 质谱， 果胶热分解 中图分类号： Ｏ ６ ５ ２ 文献标识码： Ａ 文章编号： １ ０ ０ ０ ０ ５ １ ８ （ ２ ０ １ ２ ） １ ０ １ ２ １ ８ ０ ３ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ７ ２ ４ ／ Ｓ Ｐ ． Ｊ ． １ ０ ９ ５ ． ２ ０ １ ２ ． ０ ０ ５ ７ ２
第２ ９卷 第 １ ０期 ２ ０ １ ２年 １ ０月
应用化学 Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ｅ Ｓ ＥＪ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ ＬＯ ＦＡ Ｐ Ｐ Ｌ Ｉ Ｅ ＤＣ Ｈ Ｅ Ｍ Ｉ Ｓ Ｔ Ｒ Ｙ
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ９Ｉ ｓ ｓ ． １ ０ Ｏ ｃ ｔ ． ２ ０ １ ２
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檵檵檵檵殝 研究简报
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红云红河烟草（ 集团） 有限责任公司技术中心 昆明 ６ ５ ０ ２ ０ ２ ）
图２ 果胶的热解活化能随失重率的变化图 Ｆ ｉ ｇ ． ２ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ａ ｌｄ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈｍ ａ ｓ ｓ ｌ ｏ ｓ ｓ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｏ ｆ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ
表１ 果胶的热解产物 Ｇ Ｃ ＭＳ分析结果 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ １ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｄ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ ｂ ｙＧ Ｃ ＭＳ
Ｎ ｏ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０ １ １ １ ２ １ ３ １ ４ １ ５ １ ６ １ ７ １ ８ １ ９ ２ ０ ２ １ ２ ２ ２ ３ ２ ４ ２ ５ ２ ６ Ｔ ｉ ｍ ｅ ／ ｍ ｉ ｎ ４ ． ６ ４ ． ７ ５ ． ０ ４ ． ８ ５ ． １ ５ ． ７ ６ ． １ ６ ． １ ７ ． ２ ８ ． ３ ８ ． ３ ８ ． ７ ９ ． ０ ９ ． ５ １ ０ ． １ １ ０ ． ２ １ ０ ． ５ １ １ ． ５ １ １ ． ８ １ １ ． ８ １ ３ ． １ １ ３ ． ３ １ ６ ． ９ １ ８ ． ８ １ ９ ． ３ １ ９ ． ６ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ Ａ ｃ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄ Ｆ ｕ ｒ ａ ｎ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｅ Ａ ｃ ｅ ｔ ｉ ｃａ ｃ ｉ ｄ ，ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ２ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｆ ｕ ｒ ａ ｎ ２ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｐ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｏ ｉ ｃａ ｃ ｉ ｄｂ ｕ ｔ ｙ ｌ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｘ ｙ ａ ｃ ｅ ｔ ｉ ｃａ ｃ ｉ ｄｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ２ ， ５ Ｄ ｉ ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｆ ｕ ｒ ａ ｎ Ｔ ｏ ｌ ｕ ｅ ｎ ｅ Ｆ ｕ ｒ ｆ ｕ ｒ ａ ｌ ２ Ｏ ｘ ｏ ３ ｃ ｙ ｃ ｌ ｏ ｐ ｅ ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ １ ａ ｃ ｅ ｔ ａ ｌ ｄ ｅ ｈ ｙ ｄ ｅ ２ Ｆ ｕ ｒ ａ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｏ ｌ １ （ Ａ ｃ ｅ ｔ ｙ ｌ ｏ ｘ ｙ ） ２ ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｎ ｏ ｎ ｅ ４ Ｄ ｉ ｏ ｎ ｅ ２ ｃ ｙ ｃ ｌ ｏ ｐ ｅ ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ １ １ （ ２ Ｆ ｕ ｒ ａ ｎ ｙ ｌ ） ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｏ ｎ ｅ ２ （ ５ Ｈ ） Ｆ ｕ ｒ ａ ｎ ｏ ｎ ｅ １ ， ２ Ｃ ｙ ｃ ｌ ｏ ｐ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｄ ｉ ｏ ｎ ｅ ５ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ２ ｆ ｕ ｒ ａ ｎ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｘ ａ ｌ ｄ ｅ ｈ ｙ ｄ ｅ Ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｌ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ２ ｆ ｕ ｒ ｏ ａ ｔ ｅ （ Ｅ ） ２ ｂ ｕ ｔ ｅ ｎ ｅ ｄ ｉ ｏ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄｄ ｉ ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｂ ｕ ｔ ａ ｎ ｅ ｄ ｉ ｏ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄｄ ｉ ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｂ ｅ ｎ ｚ ｏ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ４ ｆ ｌ ｕ ｏ ｒ ｏ ｂ ｅ ｎ ｚ ｏ ａ ｔ ｅ Ｇ ｅ ｒ ａ ｎ ｙ ｌ ｇ ｅ ｒ ａ ｎ ｉ ｏ ｌ ９ Ｈ ｅ ｘ ｙ ｌ ｈ ｅ ｐ ｔ ａ ｄ ｅ ｃ ａ ｎ ｅ Ｃ Ａ Ｓ ６ ４ １ ９ ７ １ １ ０ ０ ０ ９ １ ０ ７ ３ １ ３ ７ ９ ２ ０ ９ ５ ３ ４ ２ ２ ５ ６ ２ ９ ７ ４ １ ２ ９ ６ ３ ５ ５ ６ ２ ５ ８ ６ ５ １ ０ ８ ８ ８ ３ ９ ８ ０ １ １ ５ １ ９ ０ ５ ３ ９ ６ ９ ８ ０ ０ ０ ５ ９ ２ ２ ０ １ ９ ３ ０ ６ ０ ９ １ １ ９ ２ ６ ２ ７ ４ ９ ７ ２ ３ ４ ３ ０ ０ ８ ４ ０ ０ ６ ２ ０ ０ ２ ０ １ ０ ８ ９ ５ ２ ６ １ １ １ ３ ２ ６ ２ ４ ４ ９ ７ １ ０ ６ ６ ５ ０ ６ ５ ８ ５ ０ ４ ０ ３ ３ ３ ８ ２ ４ ０ ３ ４ ７ ３ ９ ５ ５ １ ２ ４ ７ ９ ３ ２ ４ ３℃ ２ ７ ０℃ ３ ３ ５℃ Ｎ ％ Ｎ Ｏ ％ Ｎ ％ Ｎ Ｏ ％ Ｎ ％ Ｎ Ｏ ％ ２／ ２／ ２／ ２／ ２／ ２／ ２／ ２／ ２／ １ ３ ． ２ ７ － ２ ７ ． ２ ２ － － １ ． ６ ０ １ ． ５ ０ － － ２ ４ ． ５ ６ － １ ． ２ ７ １ ． ２ ６ ０ ． ５ ７ － ２ ． ２ ６ ０ ． ６ ９ １ ． ５ ２ － １ ２ ． ５ ７ － ２ ． ６ ６ ６ ． ３ ８ ２ ． ６ ８ － － － － － － － － ２ ． ７ ０ － － ５ １ ． ６ ０ － － － ２ ． ４ ８ － ４ ． ０ １ － ４ ． ２ ０ － ２ ７ ． ３ ６ ０ ． ９ ２ ６ ． ７ ３ － － － － １ １ ． ７ － ２ ４ ． ４ － １ ０ ． ６ ３ ． ７ ７ － － － ８ ． １ ８ － ０ ． ５ １ － ０ ． ０ ７ － １ ． ９ ４ － － － ６ ． ２ ５ － ０ ． ８ ９ １ ８ ． ７ － ９ ． ８ ９ ３ ． １ ２ － － － ４ ９ ． ７ ９ ２ ３ ． ９ ６ － － － － １ ８ ． ２ ０ － － － － － － － ２ ． ０ １ － ６ ． ０ ４ － － － － － － － ２ ４ ． ８ ２ － － ４ １ ． ７ ２ － － ３ ． ４ ２ ５ ． ３ ０ － ７ ． ８ １ － － － １ １ ． ８ ６ － － － ５ ． ０ ８ － － － － － － － － ６ ０ ． ２ ６ － － － － － － － ３ ９ ． ７ ４ － － － － － － － － － － － － － － － －
氛中果胶的热重曲线区别不大， ７ ０ ０℃以上， 在Ｎ Ｏ ｅ ｌ ｔ ａ Ｔ曲 ２／ ２ 氛围中果胶失重率加大。不同氛围中的 Ｄ 线有明显区别。 ２种氛围中， 由Ｃ ｏ ａ ｔ ｓ Ｒ ｅ ｄ ｆ ｅ ｒ ｎ 热分解动力学公式（ 式（ １ ） ） 计算的分解反应活化能随失重 率的变化曲线见图 ２ 。可见分解反应活化能在失重率为 ４ ０ ％以后变化较明显（ 图２ ） 。
பைடு நூலகம்
产物有实际意义。本文将热分析、 傅里叶红外光谱和气相色谱 质谱（ Ｓ Ｔ Ａ Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ Ｇ Ｃ ／ Ｍ Ｓ ） 组成同步检测
８ １ ０ ］ 系统 ［ ， 分析了不同氛围中果胶的热解产物， 希望为降低果胶对吸食烟草的影响提供有用数据。
图 １为果胶在 Ｎ 和Ｎ Ｏ 氛围中的 Ｔ Ｇ 、 Ｄ Ｔ Ｇ和 Ｄ ｅ ｌ ｔ ａ Ｔ曲线。从图 １可以看出， ２ ０ ０℃以下， ２种气 ２ ２／ ２
２ ６种物质。其中在 Ｎ 气气氛中 ２ ４ ３℃ 热解产物检测到 １ ５种，Ｎ Ｏ 混合气氛中热解物检测到 ８种； ２ ２／ ２ ２ ７ ０℃ Ｎ 气气氛中产物检测到 １ ３种，Ｎ Ｏ 混合气氛中检测到 ５种； ３ ３ ５℃ Ｎ 气气氛中检测到 ７种， 在 ２ ２／ ２ ２ Ｎ Ｏ 混合气氛中检测到 ２种， 结果列于表 １ 。 ２／ ２
第 １ ０期
刘春波等： 热分析 傅里叶红外光谱 气相色谱 质谱联用技术分析果胶的热分解产物
１ ２ １ ９
ｎ ｄ ／ ｄ Ｔ＝（ Ａ ／ ） ｅ ｘ ｐ （ －Ｅ ／ Ｒ Ｔ ） ｆ （ ） ＝（ Ａ ／ ） ｅ ｘ ｐ （ －Ｅ ／ Ｒ Ｔ ） （ １－α ） （ １ ） α β α β 将果胶在 Ｓ Ｔ Ａ中分别在 ２ ４ ３ 、 ２ ７ ０和 ３ ３ ５℃ 的热解产物切换到 Ｇ Ｃ Ｍ Ｓ中进行分离鉴别， 共检测出
图１ 果胶的 Ｔ Ｇ 、 Ｄ Ｔ Ｇ和 Ｄ ｅ ｌ ｔ ａＴ曲线 Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｔ Ｇ ，Ｄ Ｔ Ｇａ ｎ ｄＤ ｅ ｌ ｔ ａ ＴＥ ｎ ｄ ｏ ｄ ｏ ｗ ｎｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｙ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ
果胶（ Ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ） 是一种亲水性植物胶， 是一种甲酯化的多半乳糖醛酸， 广泛存在于高等植物根、 茎和
１ ］ 。果胶具有良好的乳化、 增稠、 稳定和胶凝作用， 已广泛应用于食品、 纺织、 印染、 烟草和 叶的细胞壁中 ［ ２ ３ ］ ４ ］ 冶金等领域 ［ 。果胶在烟叶中的质量分数为 ６ ％～ １ ３ ％［ ， 对烟叶结构的稳定性及其热解产物均有重 ５ ］ ６ ］ ５ ％～ ３ ０ ％［ ， 是制造烟草薄片的重要原料 ［ ， 但烟梗中果胶含量较 要影响。烟梗约占烟叶总质量的 ２ ７ ］ 高。果胶不但影响烟草完全燃烧和烟气吸味， 而且还可热解生成甲醇等有害物质 ［ ， 因此研究果胶热解
２ ０ １ １ １ ２ ２ ７收稿， ２ ０ １ ２ ０ ２ ０ ７修回 中国烟草总公司科技重大专 项项目 （ １ １ ０ ２ ０ １ ０ ０ １ ０ ０ １ ） ； 云 南中烟 工业 公司 科 技 开发 计 划 （ ２ ０ １ ０ Ｊ Ｃ ０ ４ ） ； 云 南 省创 新 团 队 建 设 项 目 ２ ０ ０ ９ Ｃ Ｉ ０ １ ４ ） （ 通讯联系人： 刘志华， 副研究员；Ｔ ｅ ｌ ： ０ ８ ７ １ ８ ３ １ ２ ７ ３ ６ ；Ｆ ａ ｘ ： ０ ８ ７ １ ８ ３ １ ５ ２ ８ ０ ；Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｌ ｚ ｈ ＠ｃ ｙ ａ ｔ ｓ ． ｃ ｏ ｍ ；研究方向： 烟草化学