香料煙致香物質(zhì)研究進(jìn)展

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(1 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，昆明 650201; 2 云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，玉溪 653100)

2011-11-20

謝 勉(1986—)，男，湖南衡陽人，碩士研究生， Email:chufei8623@163.com。*通信作者，Email: 1213594226@qq.com。

云南省煙草公司科技項(xiàng)目(2011YN07)。

香料煙致香物質(zhì)研究進(jìn)展

謝勉1,2，張晨東2，楊志新1*

(1 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，昆明 650201; 2 云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，玉溪 653100)

從香料煙的研究現(xiàn)狀，致香物質(zhì)的提取和分析方法，以及影響香料煙致香物質(zhì)形成的因素方面綜述了香料煙致香物質(zhì)研究結(jié)果，并對(duì)該領(lǐng)域今后的研究方向進(jìn)行了展望。

香料煙；致香物質(zhì)；提取分析

香料煙又稱東方型煙葉，是世界上生產(chǎn)量僅次于烤煙和白肋煙的煙草品種。我國于50年代初在浙江新昌試種香料煙成功，到70年代香料煙也只有浙江獨(dú)家生產(chǎn)。經(jīng)多年研究，我國香料煙栽培調(diào)制技術(shù)取得巨大發(fā)展，云南從80年代開始發(fā)展香料煙，現(xiàn)在已經(jīng)是我國最大的香料煙生產(chǎn)基地，并在保山建立了芳香型Basma香料煙生產(chǎn)基地，出口歐美、印尼、韓國等20多個(gè)國家和地區(qū)。香料煙由于曬晾調(diào)制后具有濃郁芳香和純凈吃味等品質(zhì)特點(diǎn)，在煙草制品中有著特殊的價(jià)值，被廣泛應(yīng)用于國際上流行的混合型卷煙。

1 香料煙致香物質(zhì)研究現(xiàn)狀

煙草中已經(jīng)鑒定出的化學(xué)成分有3 000多種[1]，其中，與煙草香氣品質(zhì)有關(guān)的有700余種[2]。1974年，Schumacher分析了土耳其香料煙中的化學(xué)成分，從煙葉中分離鑒定出了118種化學(xué)物質(zhì)，其中25種化學(xué)物質(zhì)在煙草中首次被發(fā)現(xiàn)[3]。Kimland對(duì)希臘香料煙中化學(xué)成分進(jìn)行研究，測(cè)定了香料煙中的中性揮發(fā)性成分﹑揮發(fā)性酸﹑中性揮發(fā)性含氧化合物以及不飽和烴類化合物[4～8]。1977年，T.Chuman也研究了土耳其香料煙，從中鑒定出了100多種酸性成分，并把香料煙中的酸性成分分為四類，即羥基酸﹑芳香酸﹑脂肪酸﹑萜烯酸；他進(jìn)一步研究認(rèn)為羥基酸和萜烯酸是香料煙形成特征香氣的重要前體物質(zhì)，這也使得香料煙具有特殊的香味風(fēng)格[9,10]。我國對(duì)香料煙香氣物質(zhì)研究較晚，2005年姬小明等人對(duì)云南保山香料煙樣品進(jìn)行GC/MS香氣物質(zhì)成分測(cè)定分析，檢測(cè)出了34種香氣物質(zhì)，其中賴百當(dāng)類降解產(chǎn)物13種，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物6種，脂肪酸類5種，西柏烷類3種，芳香醇類2種，酯類2種，其他類3種[15]。對(duì)香料煙生長過程中香氣成分的變化規(guī)律研究表明，香料煙移栽后70～80 d是香氣物質(zhì)積累的關(guān)鍵時(shí)期，在煙株生長前期西柏三烯二醇含量逐漸上升，80 d左右達(dá)最大值，賴百當(dāng)類萜醇等降解產(chǎn)物在煙草生長過程中含量逐漸增加，煙株移栽80 d后總酸性物質(zhì)積累量達(dá)到最大值[11]。研究認(rèn)為，香料煙中主要香氣物質(zhì)成分可分醇類、酸類、醛類、酮類、內(nèi)酯類、酯類、酚類、醚類、呋喃類、氮雜環(huán)類、烴類及酰胺類，這些物質(zhì)含量高低使香料煙具有不同于烤煙和白肋煙的特殊香氣品質(zhì)[12-17]。

2 致香物質(zhì)提取及分析方法

2.1 提取方法

2.1.1 同時(shí)蒸餾萃取法[18]

同時(shí)蒸餾萃取法的基本原理，是將煙葉粉碎置于燒瓶中，然后連接上同時(shí)蒸餾萃取裝置，使有機(jī)相和水相在同時(shí)蒸餾萃取裝置中充分混合，通過蒸餾萃取把煙葉沸騰物中的香氣物質(zhì)成分萃取轉(zhuǎn)移到有機(jī)相，從而達(dá)到分離煙葉香氣物質(zhì)成分的目的。該方法結(jié)合了蒸餾﹑提取﹑萃取，操作簡單，提取速度快。趙銘欽等對(duì)香料煙浸膏香氣物質(zhì)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，以水為萃取劑的一次蒸餾萃取法提取效果最好，多數(shù)香氣成分含量較高[16]。

2.1.2 頂空共蒸餾法[19]

頂空共蒸餾法是將煙葉與水混合，加熱使其沸騰，同時(shí)通入惰性氣體，把與水共同沸騰的成分帶出，達(dá)到分離揮發(fā)性、半揮發(fā)性成分的目的，該方法對(duì)分離煙葉中揮發(fā)物質(zhì)成分效果較好。童紅武等人采用頂空共蒸餾法對(duì)煙葉的中性揮發(fā)性成分進(jìn)行提取和分離，鑒定出了數(shù)十種煙葉中性揮發(fā)性成分[20]。

2.1.3 溶劑萃取法

溶劑萃取法在煙草致香物質(zhì)提取上運(yùn)用較多，目前主要的提取溶劑有氯仿、石油醚、二氯甲烷、乙醚等。通過萃取從蒸餾水溶液中提取煙葉香氣物質(zhì)，或者通過有機(jī)溶劑直接從煙葉中分離出煙草香氣物質(zhì)，其原理主要是利用煙草香氣物質(zhì)與萃取溶劑和蒸餾液之間的分配系數(shù)不同，而將煙草香氣物質(zhì)從煙葉中分離出來。姬小明等對(duì)香料煙致香物質(zhì)的提取及測(cè)定方法進(jìn)行研究，比較了同時(shí)蒸餾萃取、頂空固相微萃取、乙醚溶劑萃取3種提取方法對(duì)香料煙葉片中的特征香味成分揮發(fā)性有機(jī)酸和賴百當(dāng)類等香味物質(zhì)的提取效率，結(jié)果表明，乙醚溶劑萃取法是一種有效的提取香味物質(zhì)的方法[15]。

2.1.4 頂空分離法[21]

頂空分離法主要有動(dòng)態(tài)頂空和靜態(tài)頂空兩種，主要用來萃取沸點(diǎn)低于200℃的煙草揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)。頂空分離法的主要原理是將煙葉粉碎后，將煙末置于密閉容器中，然后在加熱情況下，通入惰性氣體吹掃，通過捕集吹掃出的煙葉揮發(fā)性化學(xué)成分，從而將煙葉中的香氣物質(zhì)分離出來，達(dá)到分級(jí)分離的目的，主要的捕集方式有吸附和冷阱。T.Sakaki采用頂空分離技術(shù)分析了烤煙、白肋煙、香料煙中的含氮化合物，鑒定出了21種煙草香味物質(zhì)成分，其中4種為首次發(fā)現(xiàn)[22]。

2.1.5 固相微萃取法

固相微萃取的基本原理，是將煙葉粉碎后，通過固相微萃取中的吸附劑吸附煙草中的香味物質(zhì)，然后進(jìn)入頂空洗脫，最后再通過氣相色譜儀分析，定性分析出煙草中的香氣物質(zhì)成分及含量。張燕等通過固相萃取法對(duì)不同產(chǎn)地香料煙內(nèi)在化學(xué)成分及致香物質(zhì)分析，從6個(gè)產(chǎn)地不同等級(jí)的香料煙樣品中檢測(cè)出了50種有機(jī)酸，并通過GC/MS聯(lián)用儀對(duì)樣品中的揮發(fā)性致香成分進(jìn)行分析，共鑒定出了367種揮發(fā)性致香成分，其中44種為香料煙特有的致香成分[13]。

2.1.6 超臨界萃取法

超臨界萃取法在最近幾十年發(fā)展較快，是一種新型的提取煙草香氣物質(zhì)的方法，其原理主要是利用超臨界狀態(tài)下使用介質(zhì)(例如CO2)快速萃取煙葉中的香氣物質(zhì)成分，還可以利用介質(zhì)的性質(zhì)選擇性的萃取煙葉中分子量大小不同，極性不同的煙草香氣物質(zhì)。楊靖采用超臨界流體萃取技術(shù)對(duì)煙草香味物質(zhì)進(jìn)行萃取分析，結(jié)果表明，超臨界CO2萃取煙草香氣的最佳工藝條件為：溫度50℃，壓力20 MPa，CO2流量7 kg/h，萃取時(shí)間4 h，此時(shí)萃取效果最好[23]。

2.2 分析方法

目前煙草致香物質(zhì)成分分析上使用最多的是GC/MS聯(lián)用分析技術(shù)，通過GC/MS聯(lián)用儀對(duì)香氣物質(zhì)進(jìn)行定性﹑定量分析。質(zhì)譜分析直接獲得分子量及質(zhì)譜片段圖譜，自動(dòng)檢索Wiley和Nist譜庫獲得定性結(jié)果，色譜圖分析采用面積歸一化法，得到各組分的相對(duì)含量[16]。另外氣相色譜(GC)﹑液相色譜(LC)﹑色譜-紅外光譜聯(lián)用分析(GC-IR)在煙草香氣物質(zhì)研究上應(yīng)用的也比較普遍。吳新華、朱瑞芝等人采用超高效液相色譜-電噴霧串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜(UPLC-ESI-MS/MS)技術(shù)，在多反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)模式下分離鑒定出了煙草中7種潛香物質(zhì)[24]。趙銘欽、韓富根等人使用GC/MS技術(shù)對(duì)香料煙浸膏的香氣物質(zhì)進(jìn)行研究，分析測(cè)定出了21種香料煙香氣物質(zhì)，其中脂肪酸類8種，酯類5種，醛類2種，氮硫雜環(huán)類2種，烴類、醇類、酮類、內(nèi)酯類各1種[16]。2005年姬小明等人對(duì)云南保山香料煙樣品進(jìn)行GC/MS香氣物質(zhì)成分測(cè)定分析，檢測(cè)出了34種香氣物質(zhì)，其中賴百當(dāng)類降解產(chǎn)物13種，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物6種，脂肪酸類5種，西柏烷類3種，芳香醇類2種，酯類2種，其他類3種[15]。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析是近幾十年來發(fā)展最快的新型煙草香氣物質(zhì)分析方法，在香料煙致香物質(zhì)成分研究上使用較普遍。

3 影響香料煙香氣品質(zhì)形成的因素

3.1 品種特性，地區(qū)差異

不同類型香料煙香氣物質(zhì)含量差異較大。芳香型香料煙具有強(qiáng)烈的芳香氣味，吃味醇和；吃味型香料煙有明顯的愉快香氣和特殊的吃味；中性型香料煙無明顯香氣，吃味差，但燃燒性和填充力好[25]。不同產(chǎn)地香料煙香氣物質(zhì)含量差異較大。張永紅等對(duì)國內(nèi)外香料煙酸性致香成分和中性致香成分進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，云南保山香料煙揮發(fā)性脂肪酸含量最高，比土耳其香料煙高34%，新疆香料煙與土耳其香料煙相近；在這些酸性揮發(fā)成分中，異戊酸和β-甲基戊酸對(duì)香料煙的特征香味起著非常重要的作用，這兩種特征香味物質(zhì)含量以云南保山香料煙最高，比土耳其煙樣分別高54%和25%；云南保山香料煙中性致香成分含量與土耳其煙最接近，湖北十堰煙次之，新疆煙稍差[17]。

3.2 土壤品質(zhì)，氣候條件

土壤對(duì)香料煙香氣物質(zhì)的形成影響較大。一般在褐紅色﹑紅色﹑棕紅色﹑磚紅含砂微酸性土壤中生產(chǎn)的香料煙，香氣味較足，晾曬后煙葉品質(zhì)優(yōu)良；在白色瘦薄的土壤上生產(chǎn)的香料煙香氣味較差，晾曬后煙葉顏色淡，缺乏光澤，煙葉品質(zhì)差[25]。氣候條件是形成香料煙香氣品質(zhì)的重要因素，研究表明，香料煙一般要選擇在雨量少，溫度高的地方種植[25]。符云鵬等研究了不同生態(tài)區(qū)香料煙香氣物質(zhì)成分含量，結(jié)果表明，半濕潤區(qū)河南香料煙中苯乙醛、苯乙醇、β-大馬酮、6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮、茄酮等9種香氣成分含量明顯高于干旱區(qū)的新疆香料煙[14]。

3.3 肥料類型和施肥量

香料煙對(duì)鉀肥和磷肥要求較高，對(duì)氮肥要求較低，磷鉀肥含量豐富的土壤對(duì)香料煙品質(zhì)的形成具有重要的影響。研究認(rèn)為，在氮、磷、鉀用量相同的情況下，增施磷鉀肥可以降低煙堿和總氮含量，可明顯改善香料煙的香氣質(zhì)、余味、燃燒性，提高香氣量和濃度，降低雜氣和刺激性[26]。在低氮和中氮情況下，下部煙葉中酸性香氣成分含量較高，對(duì)提高煙葉致香物質(zhì)含量及感官質(zhì)量具有積極的作用[27]。增施有機(jī)肥對(duì)提高香料煙的香氣量和品質(zhì)具有重要的作用。張晨東等人研究認(rèn)為，在施純氮45 kg/hm2，氮磷鉀比1∶2∶3的同等施氮水平下，施用菜籽餅和羊糞，對(duì)提高香料煙外觀品質(zhì)和香氣品質(zhì)影響較大[28]。

3.4 調(diào)制與陳化

調(diào)制和陳化有利于香料煙香氣品質(zhì)的進(jìn)一步提高，對(duì)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)香料煙具有重要的意義。研究認(rèn)為，隨著香料煙晾曬時(shí)間的延長，煙葉顏色由淺漸深，煙葉色澤鮮亮，油分足，香氣好；且煙葉中總糖含量隨著晾制時(shí)間的延長而逐漸升高，而煙堿和蛋白質(zhì)等含氧化合物的含量隨著晾制時(shí)間的延長而逐漸降低，大大的提高了煙葉的香氣量，提高了煙葉的品質(zhì)[29]。香料煙經(jīng)過陳化后，煙葉中的香氣物質(zhì)含量會(huì)大幅上升，研究認(rèn)為，煙葉在陳化的過程中，煙葉中的特征香味前體物質(zhì)賴百當(dāng)類、西柏烷類和類胡蘿卜素都有明顯增加的趨勢(shì)，煙葉中的還原糖及其他特征香氣物質(zhì)含量都有所增加[30,31]。陳化對(duì)提高香料煙的香氣量和香氣品質(zhì)具有重要的作用，一般煙葉經(jīng)陳化后香氣會(huì)更加飽滿協(xié)調(diào)，對(duì)提升煙葉品質(zhì)具有積極的作用。

4 展望

香料煙香氣物質(zhì)含量是評(píng)價(jià)香料煙煙葉質(zhì)量的重要指標(biāo)，國外對(duì)香料煙致香物質(zhì)成分研究較早，我國研究相對(duì)較晚。目前我國對(duì)香料煙致香物質(zhì)研究主要集中在致香物質(zhì)成分提取、鑒定和分析上，對(duì)香料煙中賴百當(dāng)類﹑西柏烷類和類胡蘿卜素等特征香味前體物質(zhì)研究報(bào)道相對(duì)較少；對(duì)香料煙腺毛與煙葉香氣物質(zhì)之間的關(guān)系，以及香料煙在生長、調(diào)制和陳化過程中，特殊香氣物質(zhì)的形成和降解機(jī)理研究還不清楚，弄清香料煙致香物質(zhì)的形成規(guī)律，對(duì)提高我國香料煙品質(zhì)和香氣量具有重要的意義。

香料煙致香物質(zhì)成分復(fù)雜，煙葉成熟采收、晾曬和陳化都會(huì)影響煙葉香氣品質(zhì)。國內(nèi)學(xué)者在栽培措施和調(diào)制方式上做了大量研究，證明合理的栽培措施和調(diào)制方式有利于香料煙致香物質(zhì)積累[26-31]。國外在品種改良和新品種選育上做了大量研究，培育了許多優(yōu)質(zhì)高香型香料煙品種?，F(xiàn)代生物技術(shù)在新品種選育上的運(yùn)用，以及傳統(tǒng)雜交育種技術(shù)在品種改良上的運(yùn)用，對(duì)提高我國香料煙品質(zhì)，提高香料煙香氣物質(zhì)含量具有重要意義，也是今后香料煙致香物質(zhì)的研究方向和重點(diǎn)。

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ResearchProgressofFlavorSubstancesinOrientalTobacco

(1 College of Tobacco Science, Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201, China; 2 Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Science, Yuxi, Yunnan 653100, China)

Research progress on flavor substances in oriental tobacco, including research status of oriental tobacco, extraction and analysis methods of flavor substances and the influence factors on formation of flavor substances in oriental tobacco, were summarized, and then the research directions about oriental tobacco were prospected.

Aromatic tobacco; Flavor substance; Extraction and analysis

S572.01

A

1001-5280(2012)02-0201-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.02.23

責(zé)任編輯：陳烈臣