不同工藝提取蝶豆花香料及在卷煙中的應(yīng)用

韓航航 徐豎 白冰

摘要：采用超聲波提取法、超臨界CO2萃取法和分子蒸餾法3種方法制備了蝶豆（Clitoria ternatea L.）花提取物并用GC/MS法分析了蝶豆花提取物中的揮發(fā)性成分，并進(jìn)行了卷煙加香試驗(yàn)。結(jié)果表明，超臨界CO2萃取的凈油鑒定出的揮發(fā)性成分最多，相對(duì)含量也最高，其中大部分是構(gòu)成卷煙香味的重要物質(zhì);超聲波提取法從蝶豆花中提取出對(duì)煙草有貢獻(xiàn)的潛香物質(zhì)效果一般，提取物中揮發(fā)性成分不如其他方法豐富，卷煙上的應(yīng)用效果也不如其他方法好;蝶豆花提取物可用于卷煙加香，可以提質(zhì)增香、增加吃味、降低刺激性、改善余味、提升卷煙抽吸品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：蝶豆（Clitoria ternatea L.）花;超臨界CO2萃取;超聲波提取;分子蒸餾;卷煙;香料

中圖分類號(hào)：R282;S572? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）10-0109-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.10.025? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： Extraction of Clitoria ternatea L. flower were prepared respectively by ultrasonic extraction， super-critical CO2 extraction and molecular distillation. The volatile components in the extraction were analyzed by GC/MS， and the cigarette flavoring test was carried out. The results showed that the super-critical CO2 extraction oil had the most quantity of volatile components and the highest relative content， most of which were crucial substances that constitute the flavor of cigarettes. Ultrasonic extraction could extract the potential aroma of tobacco from the Clitoria ternatea L. flower. However， the effect is general， the volatile components of the extract are not as rich as other methods， and the application effect on cigarettes is not as good as other methods. The Clitoria ternatea L. flower extract can be used for cigarette flavoring and casing， which can enhance flavor， increase taste， reduce irritation and improve aftertaste， improve the quality of smoking in general.

Key words： Clitoria ternatea L. flower; super-critical CO2 extraction; ultrasonic extraction; molecular distillation; cigarette; perfume

蝶豆（Clitoria ternatea L.）別名為藍(lán)花豆、蝴蝶花豆、藍(lán)蝴蝶。原產(chǎn)地為印度和印度尼西亞，現(xiàn)世界上熱帶和亞熱帶地區(qū)有栽培[1-3]。蝶豆的花朵富含花青素、黃酮醇、糖苷和其他酚類化合物等次級(jí)代謝產(chǎn)物[4，5]。蝶豆花具有增強(qiáng)記憶、促進(jìn)智力、抗應(yīng)激、抗焦慮、抗抑郁、鎮(zhèn)靜、安神等功能[6，7]。蝶豆花提取物有抗炎、鎮(zhèn)痛作用，抗高血糖，能治療結(jié)腸淋病與皮膚病，治療被蛇咬傷和驅(qū)蚊蟲，具有強(qiáng)大的抗氧化性等藥理活性和藥用作用[8-10]。

超聲波提取技術(shù)具有提取時(shí)間短、產(chǎn)率高、不破壞有效成分等優(yōu)點(diǎn)，在提取天然植物有效成分方面的應(yīng)用正受到越來越多的重視[11]。CO2超臨界萃取技術(shù)具有綠色健康、高效無毒、經(jīng)濟(jì)、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)[12]。分子蒸餾技術(shù)具有工藝設(shè)備簡(jiǎn)便、操作安全可靠、純物理、無污染等優(yōu)點(diǎn)[13]。雖然關(guān)于特色天然植物提取物應(yīng)用于卷煙的研究已有較多報(bào)道，但是目前國(guó)內(nèi)外對(duì)蝶豆花提取物運(yùn)用在卷煙上鮮見報(bào)道。本研究為開發(fā)新的天然煙用香料資源，通過3種適用于植物花朵的提取工藝來制備蝶豆花提取物。在保證分析結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下，依照操作簡(jiǎn)便、易于推廣的原則，確定所選樣品的前處理方法和儀器分析條件;對(duì)所得不同的提取物進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜（GC/MS）技術(shù)分析，提取樣品的化學(xué)表征信息，討論對(duì)卷煙風(fēng)格貢獻(xiàn)最突出的化學(xué)組分;采用人工的方法對(duì)卷煙進(jìn)行加香試驗(yàn)，結(jié)合卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)來確定適合蝶豆花的提取工藝及最終的煙用香料產(chǎn)品，以期為蝶豆花在卷煙中的應(yīng)用提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 材料與儀器

1.1.1? 試驗(yàn)材料? 試驗(yàn)所用材料蝶豆花采自泰國(guó)曼谷，經(jīng)鑒定為蝶豆屬植物蝶豆花。樣品自然晾干，密封，于干燥陰涼處存放備用。所用煙絲為2016年貴州初烤煙葉，等級(jí)為C3F。

1.1.2? 主要試劑? CO2（純度99.5%，昆明梅塞爾氣體產(chǎn)品有限公司）;95%乙醇（食品級(jí)，云南汕滇藥業(yè)有限公司）;無水硫酸鈉（AR， 廣東汕頭市西隴化工廠）;二氯甲烷（AR，天津市博迪化工有限公司）。

1.1.3? 主要儀器? CTXNW-100L型組合式循環(huán)超聲提取裝置（北京弘祥隆生物技術(shù)股份有限公司）;HA211-50-06超臨界流體萃取裝置（江蘇省南通市海安超臨界萃取有限公司）;Agilent 6890N/5975氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)安捷倫科技公司）;HXC576血液冷藏箱（青島海爾特種電器有限公司）;電子天平（上海梅特勒-托利多儀器有限公司）;NK-505粉碎機(jī)（中山市龍的電器實(shí)業(yè)有限公司）;BUCHIR-3000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士BUCHI公司）;SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）; KD-5型分子蒸餾設(shè)備（德國(guó)UIC公司）;同時(shí)蒸餾萃取裝置（自制）。

1.2? 方法

1.2.1? 蝶豆花浸膏的超聲波技術(shù)提取? 稱取500 g干燥蝶豆花，粉碎后過40目篩，加入10 L 60%乙醇，料液比為1∶20（m∶V），置于組合式循環(huán)超聲提取裝置中，設(shè)定提取溫度70 ℃，超聲波功率800 W，進(jìn)行超聲波提取60 min并收集濾液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸餾回收溶劑得到蝶豆花浸膏，將浸膏放置于烘箱內(nèi)低溫烘干，并稱重。同時(shí)蒸餾萃取3 h，用于GC/MS分析[14，15]。

1.2.2? 蝶豆花凈油的超臨界CO2萃取? 干燥蝶豆花粉碎后過40目篩，稱取5 kg置于超臨界流體萃取裝置萃取釜中，夾帶溶劑為100 mL 95%的乙醇，萃取溫度45 ℃，溫度穩(wěn)定后通入CO2氣體，萃取壓力20 MPa，CO2流量25 kg/h，萃取時(shí)間3 h。萃取結(jié)束后收集分離釜中的萃取物，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸餾，所得物即為蝶豆花凈油，用于GC/MS分析[16，17]。

1.2.3? 蝶豆花凈油的分子蒸餾? 將超臨界CO2萃取的蝶豆花凈油置于KD-5型分子蒸餾設(shè)備，設(shè)定刮膜轉(zhuǎn)速為250 r/min，壓力0.1 Pa，物料流速2 mL/min，蒸餾溫度60 ℃。將所得餾分進(jìn)行GC/MS分析[18]。

1.2.4? GC/MS分析條件? 色譜條件：TR-5MS，60 m×0.25 mm×0.25 μm;載氣為氦氣（99.999%），進(jìn)樣量1 mL，分流比15∶1;柱流速：恒流0.8 mL/min;程序升溫：初始溫度80 ℃，保持2 min，以3 ℃/min的速率升至240 ℃，保持30 min;傳輸線溫度250 ℃;進(jìn)樣口溫度250 ℃。

質(zhì)譜條件：EI能量70 eV，溶劑延遲6 min，掃描離子范圍50～650 amu，定性分析采用NIST08質(zhì)譜庫(kù)檢索，定量分析采用歸一化法。

1.2.5? 卷煙加香試驗(yàn)? 將超聲波提取技術(shù)得到的蝶豆花浸膏（A）、超臨界CO2萃取得到的凈油（B）、分子蒸餾所得到的凈油（C）分別用95%乙醇稀釋至1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），再取貴州C3F單料煙絲各50 g若干份，按照占煙絲質(zhì)量的一定比例（設(shè)定0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%）均勻噴在煙絲上，放置4 h后，將煙絲卷制成煙支，放入22±1 ℃、60%±2%的恒溫恒濕箱中平衡48 h。由專業(yè)評(píng)吸小組成員進(jìn)行評(píng)價(jià)，空白對(duì)照組為施加相同量95%乙醇的煙支。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 蝶豆花提取物的主要成分

蝶豆花提取物中所含揮發(fā)性化學(xué)成分經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫(kù)Wiley數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索分析，超聲波提取技術(shù)得到的蝶豆花浸膏、超臨界CO2萃取所得到的凈油、分子蒸餾所得到的凈油分別鑒定出36、57、46種主要成分（表1）。對(duì)蝶豆花提取物經(jīng)GC/MS分離的各組分進(jìn)行分析，得到總離子流見圖1、圖2、圖3。

由表1可知，超臨界CO2萃取法得到的凈油鑒定出的揮發(fā)性成分最多，主要成分以棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯、棕櫚酸甲酯、亞油酸甲酯、硬脂酸乙酯、亞麻酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯等酯類為主，其他含量較高的還有新植二烯、植酮、苯甲醇、苯乙醇、苯乙醛等化合物，共23種化合物天然存在于煙葉中，其中部分是構(gòu)成卷煙香味的重要物質(zhì)。

分子蒸餾法得到的凈油鑒定出的揮發(fā)性成分次之，含量較高的化合物和超臨界CO2萃取的凈油比較相似，主要也是以棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯、亞麻酸乙酯、亞油酸甲酯等酯類為主，但是含量遠(yuǎn)沒有超臨界CO2萃取的凈油高。其他含量較高的還有棕櫚酸、十七烷酮、植酮、糠醛等化合物，也是重要的卷煙潛香物質(zhì)。還有戊醛、2-己烯醛、庚醛、2-庚烯醛、苯甲醛等7種醛類物質(zhì)和吡啶、2-戊基呋喃雜環(huán)類化合物是其余2種提取物所沒有的，雖然含量不高，但是也對(duì)煙草抽吸有重要的作用。

超聲波技術(shù)提取的浸膏鑒定出的揮發(fā)性成分最少，含量相對(duì)其他方法也比較少，主要有糠醛、糠醇、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、苯乙醛、2，6-二甲基-吡嗪等化合物。由此可見，雖然超聲波提取法具有提取時(shí)間短、產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，但是不能有效地從蝶豆花中提取出大量對(duì)煙草有貢獻(xiàn)的潛香物質(zhì)。

提取物中含量較高的棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯和亞麻酸乙酯可柔和煙氣，增加煙香的豐滿度、醇和性、厚實(shí)感;硬脂酸乙酯可增加煙氣的甜度，使煙香純正豐滿;新植二烯是煙草中的重要成分，其降解產(chǎn)物對(duì)煙草香氣有重要的貢獻(xiàn);棕櫚酸能降低卷煙刺激性，提升香氣質(zhì)感;植酮是煙草煙氣重要的特征香氣成分，對(duì)煙草抽吸品質(zhì)有重要影響[19]。從以上分析初步判斷，超臨界CO2萃取的蝶豆花凈油具有增強(qiáng)卷煙香氣，使煙香醇和豐滿等作用;分子蒸餾提取的凈油具有增強(qiáng)卷煙香氣，提升卷煙質(zhì)感等作用;超聲波提取的浸膏對(duì)提升卷煙豐富性有幫助。

2.2? 卷煙加香結(jié)果分析

空白對(duì)照卷煙香氣量適中，香氣質(zhì)略粗糙，有木質(zhì)氣，鼻腔、喉部有毛刺，口腔有辛辣感，濃度稍差，勁頭適中。卷煙加香評(píng)吸結(jié)果見表2。由表2可以看出，添加蝶豆花超聲波提取物（A提取物）0.08%～0.10%時(shí)，香氣量、煙氣濃度和香氣豐富性有一定增加，但是對(duì)香氣質(zhì)和舒適性改善不大，最優(yōu)添加量為0.10%或0.10%以上。添加蝶豆花超臨界CO2萃取凈油（B提取物）0.06%時(shí)，香氣質(zhì)最好;添加量達(dá)到0.08%時(shí)香氣量最飽滿，吃味最好，但是開始有辛辣感，綜合來看最優(yōu)添加量是0.06%～0.08%。添加蝶豆花分子蒸餾凈油（C提取物）隨著添加量的增加，香氣質(zhì)、甜感均有增加并降低了刺激性和辛辣感;當(dāng)添加量達(dá)到0.10%時(shí)，香氣質(zhì)和甜感最好，但同時(shí)對(duì)煙香有一定壓制，降低透發(fā)性，綜合來看最優(yōu)添加量為0.08%～0.10%。

3? 小結(jié)

用超聲波提取法、超臨界CO2萃取法和分子蒸餾法3種方法制備了蝶豆花提取物并進(jìn)行了GC/MS分析，3種提取物的揮發(fā)性主要成分分別鑒定出36、57、46種。其中超臨界CO2萃取的凈油鑒定出的揮發(fā)性成分最多，相對(duì)含量也最高，其中大部分是構(gòu)成卷煙香味的重要物質(zhì);超聲波提取技術(shù)從蝶豆花中提取出對(duì)煙草有貢獻(xiàn)的潛香物質(zhì)效果一般，提取物揮發(fā)性成分不如其他方法豐富，在卷煙上的應(yīng)用效果也不如其他方法好;蝶豆花提取物可用于卷煙加香，可以提質(zhì)增香，增加吃味，降低刺激性，改善余味，提升卷煙抽吸品質(zhì)。

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