不同煙絲中非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸含量比較

摘要

[目的]研究不同卷煙非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸含量差異，為研究卷煙風(fēng)格差異提供參考。[方法]選取國內(nèi)外52種不同產(chǎn)地卷煙，采用氣相色譜方法分別對煙絲中非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸、煙堿含量進(jìn)行分析。[結(jié)果]試驗(yàn)表明，烤煙型卷煙非揮發(fā)性有機(jī)酸低于混合型卷煙，而高級脂肪酸含量高于混合型卷煙；國內(nèi)混合型卷煙草酸、檸檬酸、高級脂肪酸含量高于國外混合型卷煙；不同產(chǎn)地卷煙非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸含量呈現(xiàn)差異分布；利用SPC歸類發(fā)現(xiàn)，草酸、丙二酸、蘋果酸和檸檬酸對樣品區(qū)分具有顯著性作用。[結(jié)論]通過對不同卷煙煙絲中的非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸含量以及其指標(biāo)間的相關(guān)性分析，可為研究不同類卷煙的風(fēng)格特征提供參考。

關(guān)鍵詞非揮發(fā)性有機(jī)酸；高級脂肪酸；混合型卷煙；烤煙型卷煙；產(chǎn)地

中圖分類號S572文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2015）05-231-04

Analysis of Nonvolatile Organic Acids and Higher Fatty Acid Content in Tobacco

HUANG Shan-song1， WU Jing-jing1*， ZHOU Yun1 et al

（1.China Tobacco Guangxi Industrial Co.Ltd.， Nanning， Guangxi 530001）

Abstract[Objective] To study on the difference of nonvolatile organic acids and higher fatty acid content， provide reference for research on cigarette style differences.[Method] Selecting 52 kinds of cigarette from domestic and foreign， gas chromatography method was adopted to analyze nonvolatile organic acids and higher fatty acid， nicotine content.[Result] The results showed that， the nonvolatile organic acid of virginia type cigarette is lower than that of the blended type cigarettes， while the higher fatty acid content of which was higher than that of blended type cigarette；The oxalic acid， citric acid， fatty acid content of domestic blended type cigarette was higher than that of foreign blended cigarettes； different origin of tobacco nonvolatile organic acids and higher fatty acid content showed different distribution.SPC was used for Clustering， The result showed that oxalic acid， malonic acid， malic acid and citric acid has a significant effect on the sample division.[Conclusion] The research on the domestic and foreign nonvolatile organic acids and higher fatty acid content distribution and the correlation between the index analysis， provides the support for analyzing the characteristics style of different types of cigarettes.

Key words Nonvolatile organic acids； Higher fatty acid； Blended type cigarette； Virginia type cigarette； Producing area

作者簡介

黃善松（1971-），男，廣西平南人，工程師，從事卷煙調(diào)香研究。*通訊作者，工程師，碩士，從事煙草化學(xué)研究。

收稿日期2014-12-30

非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸是煙草中的重要成分。煙草中的非揮發(fā)性有機(jī)酸對煙草香味有間接影響作用，它們可以通過調(diào)節(jié)煙草酸堿值，平衡煙氣酸堿度，進(jìn)而改善卷煙香吃味。非揮發(fā)性有機(jī)酸中影響較大的有蘋果酸、檸檬酸、草酸和丙二酸。蘋果酸在烤煙和香料煙中含量較多，它對高生物堿的煙草有明顯的改善作用[1]。檸檬酸能夠產(chǎn)生較大的刺激性，因?yàn)樗娜紵a(chǎn)物可能掩蓋或嚴(yán)重干擾香味成分在煙氣中的作用，所以檸檬酸含量高會對煙草香吃味帶來不利影響。飽和高級脂肪酸可以增添煙氣的脂肪味或蠟味，調(diào)節(jié)煙草pH，平衡煙氣酸堿度，使煙氣醇和。不飽和高級脂肪酸亞油酸、亞麻酸會增加煙氣刺激性并產(chǎn)生澀味[2]。因此，分析煙草中有機(jī)酸和高級脂肪酸構(gòu)成對了解煙草品質(zhì)具有重要意義。目前，關(guān)于煙草中非揮發(fā)性有機(jī)酸的研究多在不同等級煙葉、不同緯度煙區(qū)烤煙性煙葉的主要非揮發(fā)性有機(jī)酸差異性比較[3]，有機(jī)酸對煙葉品質(zhì)的影響及其分布差異。目前，不同產(chǎn)地?zé)熃z非揮發(fā)性有機(jī)酸及高級脂肪酸含量差異研究范圍較窄[4]，對于非揮發(fā)性有機(jī)酸及高級脂肪酸特征指標(biāo)的研究較少。筆者采用GC方法測定國內(nèi)外不同卷煙的非揮發(fā)性有機(jī)酸及高級脂肪酸的含量，對國內(nèi)外不同卷煙的非揮發(fā)性有機(jī)酸及高級脂肪酸進(jìn)行類型和產(chǎn)地含量差異比較，以期為研究國內(nèi)外卷煙非揮發(fā)性有機(jī)酸及高級脂肪酸含量特點(diǎn)提供參考。

1材料與方法

1.1材料

卷煙樣品：廣西區(qū)內(nèi)購買，52種規(guī)格卷煙。其中，國產(chǎn)烤煙46種，國產(chǎn)混合型3種，國外混合型卷煙3種。

1.2 卷煙中非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸分析

1.2.1

樣品前處理。

稱取煙絲樣品于100 ml具有磨口塞的錐形瓶中，加入己二酸-甲醇內(nèi)標(biāo)溶液500 μl，加入10% H2SO4-CH3OH溶液25 ml，搖勻后，振蕩過夜，進(jìn)行衍生化反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物過濾到置有50 ml蒸餾水的250 ml梨形分液漏斗中，輕輕搖勻，用二氯甲烷萃取，收集萃取液于100 ml具磨口塞錐形瓶中，加入無水硫酸鈉干燥，取上層澄清液體進(jìn)GC分析。

1.2.2

氣相色譜分析條件。 毛細(xì)管色譜柱：DB-5（30 m×0.32 mm×0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；檢測器（FID）溫度：250 ℃；載氣：N2，壓力68.95 kPa，進(jìn)樣量1.0 μl，分流比40∶1；程序升溫：初溫40 ℃，恒溫2 min以8 ℃/min升至250 ℃，保持6 min。

1.3煙堿分析

1.3.1

樣品處理。

稱取1.000 0 g煙樣于錐形瓶中，加入20 ml乙醚，移取5 ml 10%氫氧化鈉，最后加入0.007 mol/L正十六烷內(nèi)標(biāo)500 μl，振蕩15 min，靜置，取上層清液2 μl進(jìn)GC分析。

1.3.2

氣相色譜分析條件。

毛細(xì)管色譜柱：Simplity-5（30 m×0.52 mm×1.5 μmdf）；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；檢測器（FID）溫度：250 ℃；載氣：H2，柱頭壓：15 kPa，分流流速：60 ml/min；進(jìn)樣量2.0 μl；程序升溫：初溫170 ℃，然后以8 ℃/min升至250 ℃，保持2 min。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS18.0和Maklab統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1國內(nèi)外不同類型卷煙非揮發(fā)性酸和高級脂肪酸含量比較

非揮發(fā)性有機(jī)酸可以調(diào)節(jié)煙草pH，改善抽吸質(zhì)量，使吃味醇和，還能增強(qiáng)煙氣濃度，在煙氣中起到酸堿平衡作用，間接影響煙草香氣[2]。如表1所示，烤煙型卷煙的非揮發(fā)性有機(jī)酸總量小于混合型卷煙約22.5%；其中以檸檬酸高出比例最多，約高出51%，草酸其次，約高出43%。這與閆克玉等研究的結(jié)果是一致的[1，5]。這可能是因?yàn)闊熑~中使用了較多的白肋煙的原因。白肋煙中，主要的成分以草酸、檸檬酸居多。檸檬酸的燃燒產(chǎn)物可能掩蓋或嚴(yán)重干擾香味成分在煙氣中的作用，并產(chǎn)生較大的刺激性。因此，在混合型卷煙中，過高的檸檬酸含量可能是導(dǎo)致口感刺激性較大的原因之一[1]。國產(chǎn)混合型卷煙的非揮發(fā)性有機(jī)酸總量大于國外同類卷煙約6%。其中，草酸、丙二酸、丁二酸含量小于國外混合型卷煙。而蘋果酸、檸檬酸大于國外混合型卷煙，這與劉百戰(zhàn)等的研究結(jié)果[6]相一致，國產(chǎn)白肋煙中檸檬酸、蘋果酸含量較高，是國產(chǎn)卷煙的刺激性較大，口味較差的原因之一。

飽和的高級脂肪酸會增加煙葉的脂肪或辣味[7]。如表2所示，烤煙型卷煙高級脂肪酸總量明顯高于混合型卷煙，國產(chǎn)混合型卷煙明顯高于國外混合型卷煙。棕櫚酸、油酸、亞油酸和亞麻酸、硬脂酸均明顯高于混合型卷煙；而國產(chǎn)混合型卷煙的高級脂肪酸總量明顯高于國外混合型卷煙，單個(gè)指標(biāo)含量也均高于國外混合型卷煙。這可能是烤煙型卷煙和國產(chǎn)混合型卷煙煙味較醇和的原因之一。

2.2 不同產(chǎn)地卷煙非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸含量分析

表3列出了10個(gè)產(chǎn)地卷煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量結(jié)果的均值。從非揮發(fā)性有機(jī)酸總量而言，河南最高，其次是陜西；總量最低的是江蘇，其次是山東，各地的含量在83.94～100.24 mg/g范圍。從非揮發(fā)性有機(jī)酸與煙堿比值來看，酸堿比最低的是貴州，最高的是河南，各地的比值范圍在0.74～0.98范圍內(nèi)，非揮發(fā)性有機(jī)酸含量過高時(shí)，煙氣中殘留物增加，余味不凈，給煙葉的香氣和氣味帶來不利的影響[8-9]。從單項(xiàng)有機(jī)酸結(jié)果來看，山東、云南卷煙產(chǎn)品的草酸、丙二酸含量結(jié)果明顯高于其他產(chǎn)地，陜西、云南、貴州的丁二酸含量較高。河南、浙江的蘋果酸含量較高，蘋果酸可消除低焦卷煙帶來的口渴感覺，達(dá)到促進(jìn)唾液分泌的效果[2]。陜西的檸檬酸含量較為突出，其次是河南產(chǎn)地卷煙，檸檬酸含量較高會造成卷煙刺激性較大。

從表4可見，不同產(chǎn)地卷煙的高級脂肪酸的組成和含量存在差異。各地高級脂肪酸總量范圍在4.91～6.66 mg/g，較高的是廣東、貴州，較低的是河南和陜西。從酸堿比來看，比值范圍在0.23～0.32，酸堿比較高的有湖北、江蘇，較低的有陜西、河南、山東。從單項(xiàng)指標(biāo)來看，棕櫚酸含量較高的是江蘇、貴州，較低的是陜西和山東，各地含量在1.37～1.90 mg/g，棕櫚酸使煙葉甜醇、柔和、舒適[2]。油酸含量較高的是廣東、貴州，較低的是河南、山東，各地含量在0.83～1.16 mg/g范圍。硬脂酸含量較高貴州，較低的有河南，各地含量在0.36～0.50 mg/g范圍。亞麻酸和亞油酸較高的有廣東，較低的有河南，各地含量在2.29～3.27 mg/g范圍。

2.3 主成分特征指標(biāo)分析

2.3.1

PCA主成分分析結(jié)果。根據(jù)52個(gè)樣品的非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸含量結(jié)果組成52行9列的數(shù)據(jù)矩陣。這些酸分別是草酸、丙二酸、丁二酸、蘋果酸、檸檬酸、棕櫚酸、油酸、亞麻酸+亞油酸和硬脂酸。通過主成分分析（PCA）對該數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行分析，并繪制前2個(gè)主成分的散點(diǎn)圖，見圖1。

在PC1方向上（橫向），從圖1中可以明顯看出，#38樣品的PC1得分顯著大于其他成分；#36和#37 2個(gè)樣品的PC1得分顯著小于其他樣品。樣品的PC1得分通過第一特征向量得到，因此，有必要研究第一特征向量。第一特征向量的9個(gè)元素分別是：0.248 8、0.050 8、0.004 9、0.956 7、0.132 8、0.024 8、0.014 4、0.040 6、0.006 6。

在PC2方向上（縱向），從圖1可以看出，#39、#50和#52這3個(gè)樣品的PC2得分很大，與其他樣品差異顯著。樣品的PC2得分通過第二特征向量得到，因此，有必要研究第二特征向量。第二特征向量的9個(gè)元素分別是：0.474 8、0.013 9、0.011 4、-0.236 3、0.842 3、-0.042 2、-0.024 9、-0.080 0、-0.008 2。

可以發(fā)現(xiàn)，其中數(shù)值較大的元素是第1、4、5個(gè)。這3個(gè)元素分別是樣品的草酸、蘋果酸和檸檬酸含量在計(jì)算該樣品PC2得分時(shí)的系數(shù)，如果樣品的草酸和檸檬酸含量較高，而蘋果酸含量較低，那么該樣品的PC2得分就大。原始數(shù)據(jù)表明，情況確實(shí)如此。表6列出了#39、#50和#52這3個(gè)樣品的草酸、蘋果酸和檸檬酸含量。

混合型樣品還包括#38、#40和#51，它們與其他樣品略微分開，但是其特征不如樣品#39、#50、#52明顯。

圖1數(shù)據(jù)分析表明，#36和#37可以視為一類；#38可以視為一類；#39、#50和#52可以視為一類。這3個(gè)類別與其他樣品有比較顯著的差異，導(dǎo)致這種差異的重要因素是樣品的草酸、蘋果酸和檸檬酸含量特征。為此，從原始數(shù)據(jù)矩陣中刪除了其他6個(gè)變量，僅保留草酸、蘋果酸和檸檬酸含量進(jìn)行3個(gè)特征指標(biāo)的驗(yàn)證。然后，對這個(gè)52行3列的矩陣進(jìn)行PCA，并繪制前2個(gè)主成分的散點(diǎn)圖，見圖2。

圖2 3個(gè)特征變量的PCA的分析結(jié)果

由圖2可見，分類情況與圖1非常類似，因此，僅通過3項(xiàng)指標(biāo)——草酸、蘋果酸和檸檬酸含量，即可實(shí)現(xiàn)第一部分中的樣品分類?？梢?，結(jié)合草酸、蘋果酸、檸檬酸3個(gè)指標(biāo)可以區(qū)分混合型卷煙和烤煙型卷煙。

43卷5期黃善松等不同煙絲中非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸含量比較

2.3.2

PCA第二主成分結(jié)果。 下面研究樣品在其他指標(biāo)方面的特征。為此，從原始數(shù)據(jù)矩陣中刪除了草酸、蘋果酸和檸檬酸含量，保留其余6個(gè)變量。然后，對這個(gè)52行6列的矩陣進(jìn)行PCA，并繪制前2個(gè)主成分的散點(diǎn)圖，見圖3。

圖3剩下6個(gè)變量的PCA的分析結(jié)果

從圖3可以看出，#34樣品的PC1得分很高，PC2得分很低，與其他樣品差異顯著。下面分別是第一和二特征向量的元素：

0.704 6、0.063 6、0.348 8、0.202 6、0.572 8、0.093 0；-0.698 3、-0.104 1、0.314 4、0.170 3、0.606 3、0.078 2。將其中數(shù)值較大的元素分別是樣品的丙二酸、棕櫚酸和亞麻酸+亞油酸含量，在計(jì)算該樣品PC1（PC2）得分時(shí)的系數(shù)。

從PC1看，#34樣品的PC1得分較大，說明其丙二酸、棕櫚酸和亞麻酸+亞油酸含量可能都較高（系數(shù)均為正）。從PC2看，#34樣品的PC2得分較小，說明其丙二酸含量較高（相應(yīng)的系數(shù)為負(fù)），而棕櫚酸和亞麻酸+亞油酸含量都偏低。綜合該樣品的PC1和PC2數(shù)值特性，可以得出結(jié)論：導(dǎo)致#34顯著不同于其他樣品的主要原因是其較高的丙二酸含量。原始數(shù)據(jù)表明，#34樣品的丙二酸含量最高。因此，丙二酸的結(jié)果對于差異性分析作用較大。

2.3.3

PCA剩下3個(gè)樣品結(jié)果。前兩部分的數(shù)據(jù)分析表明，草酸、丙二酸、蘋果酸和檸檬酸在區(qū)分樣品方面具有顯著的作用。從原始數(shù)據(jù)矩陣中刪除了這些組分的含量，保留其余5個(gè)變量。然后，對這個(gè)52行5列的矩陣進(jìn)行PCA，并繪制前2個(gè)主成分的散點(diǎn)圖，見圖4。

圖4并沒有顯示出類似于圖1和圖3中明顯的樣品區(qū)分，說明這5個(gè)指標(biāo)（丁二酸、棕櫚酸、油酸、亞麻酸+亞油酸和硬脂酸）對于樣品區(qū)分并沒有顯著的作用。也從另外一個(gè)角度證明了其他4項(xiàng)指標(biāo)（草酸、丙二酸、蘋果酸、檸檬酸）對于樣品區(qū)分的顯著作用。

3結(jié)論與討論

研究發(fā)現(xiàn)，烤煙型卷煙的非揮發(fā)性有機(jī)酸含量低于混合型卷煙，國產(chǎn)混合

型卷煙蘋果酸、檸檬酸含量高于國外卷煙，草酸、丙二酸、丁二酸含量低于國外混合型卷煙。

烤煙型卷煙高級脂肪酸含量高于混合型卷煙，國產(chǎn)混合型卷煙高級脂肪酸含量高于國外混合型卷煙。

從10家不同產(chǎn)地?zé)熃z結(jié)果看出，非揮發(fā)性有機(jī)酸總量在83.94～100.24 mg/g，其中以河南最高，江蘇最低。非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與煙堿比值在0.74～0.98范圍內(nèi)，其中以河南最高，貴州最低。地域間單個(gè)指標(biāo)也有較大差異。

高級脂肪酸總量范圍在4.91～6.66 mg/g，以廣東、貴州最高，陜西和山東最低。高級脂肪酸總量與煙堿比值在0.23～0.32，較高的有湖北、江蘇，較低的有陜西、河南、山東。地域間單個(gè)指標(biāo)也有較大差異。

對非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸進(jìn)行PCA第1主成分分析和第2主成分分析，草酸、丙二酸、蘋果酸和檸檬酸在區(qū)分樣品方面有作用。

可見烤煙型卷煙與混合型卷煙，不同價(jià)類卷煙非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸含量存在規(guī)律型差異，各地卷煙的非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸含量存在差異，關(guān)于卷煙吸食品質(zhì)與卷煙這類成分含量的關(guān)系研究還有待于深入研究。

通過研究發(fā)現(xiàn)，烤煙型卷煙與混合型卷煙，國產(chǎn)混合型卷煙與國外混合型卷煙，不同價(jià)類卷煙，不同產(chǎn)地卷煙在非揮發(fā)型有機(jī)酸以及高級脂肪酸含量均存在差異，從主成分分析結(jié)果來看差異特征指標(biāo)主要有草酸、蘋果酸、檸檬酸和丙二酸。

參考文獻(xiàn)

[1]

閆克玉，煙草化學(xué)[M].鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2002.

[2] 王瑞新，煙草化學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

[3] 羅瓊，薛東，楊俊，等.不同卷煙和煙葉中主要非揮發(fā)性有機(jī)酸含量的差異[J].煙草科技， 2009（12）：33-37.

[4] 任雯黎，余苓，沈曉潔，等.不同類型卷煙中非揮發(fā)性有機(jī)酸及高級脂肪酸的分析[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2013，30（7）：788-792.

[5] 劉百戰(zhàn)，徐亮，胡便霞，等.卷煙中非揮發(fā)性有機(jī)酸及某些高級脂肪酸的分析[J].煙草科技，2000（1）：25-27.

[6] 劉百戰(zhàn)，宗若雯，岳勇，等.國內(nèi)外部分白肋煙香味成份的對比分析[J].中國煙草學(xué)報(bào)，2000（2）：1-5.

[7] 譚宏祥，程傳玲，趙桂銘，等.河南烤煙中多元酸和高級脂肪酸的分析研究[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008，14（5）：33-34.

[8] 盧秀萍，許儀，許自成，等.不同烤煙基因型非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸含量的變異分析[J].中國煙草學(xué)報(bào)，2007，13（3）：47-51.

[9] WEEKS W W.Chemistry of tobacco constituents influencing flavor and aroma[J].Rec Adv Tob Sci， 1985，11：175-200.

科技論文寫作規(guī)范——討論

著重于研究中新的發(fā)現(xiàn)和重要方面，以及從中得出的結(jié)論。不必重復(fù)在結(jié)果中已評述過的資

料，也不要用模棱兩可的語言，或隨意擴(kuò)大范圍，討論與文中無多大關(guān)聯(lián)的內(nèi)容。

責(zé)任編輯李菲菲責(zé)任校對況玲玲