不同介質(zhì)中煙堿的感官作用特征及其影響因素

范 武，葉遠(yuǎn)青，謝寄清，郭曉東，姬凌波，柴國(guó)璧，劉俊輝，霍現(xiàn)寬，毛 健，席 輝，王丁眾，史清照，宋瑜冰，馬 驥，宗永立，張建勛，張?zhí)毂?，張啟東*

1.中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院 煙草行業(yè)煙草香料基礎(chǔ)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào)450001

2.江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，南京市興隆大街29號(hào)210019

在嗜好性消費(fèi)品復(fù)雜的風(fēng)味體系中，往往存在一種“核心風(fēng)味成分”，例如煙草制品中的煙堿、酒類產(chǎn)品中的乙醇、碳酸飲料中的CO2。核心風(fēng)味成分的存在是這些嗜好性消費(fèi)品保持產(chǎn)品類型的必要條件，核心風(fēng)味成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平和遞送方式是產(chǎn)品品類劃分的標(biāo)志性特征。核心風(fēng)味成分的感官效應(yīng)對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味設(shè)計(jì)和工藝調(diào)控具有重要影響，明確其感官作用特征及影響因素則是產(chǎn)品開發(fā)必須面對(duì)的重要命題。目前對(duì)煙堿感官特征的報(bào)道存在一定差異。韓富根［1］指出煙堿具有強(qiáng)烈的辛辣感；Thuerauf等［2］報(bào)道了煙堿作用于鼻腔會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的嗅覺刺激性；賴燕華等［3］以感官導(dǎo)向方式從初烤煙葉中分離出一種口腔辣感組分，并明確了煙堿是該組分的關(guān)鍵性辣感成分；冒德壽等［4］則認(rèn)為煙堿同時(shí)具有辣感和苦味，而在卷煙主流煙氣中通常表現(xiàn)為苦味；一些網(wǎng)絡(luò)百科全書（如維基百科、百度百科等）中，多將煙堿的感官作用描述為苦味或焦苦味。事實(shí)上，已發(fā)現(xiàn)煙堿能夠激活一種三叉神經(jīng)系統(tǒng)末梢的瞬時(shí)受體電位通道（Transient receptor potential channel，也稱TRP受體）亞型TRPA1［5］。TRP受體除了能被特定化合物激活以外，也對(duì)高溫（43℃以上）和局部組織損傷產(chǎn)生響應(yīng)［6］，與刺激性感受具有密切聯(lián)系。化合物激活TRP受體產(chǎn)生的感官效應(yīng)被稱為“Chemesthesis”［7］，目前常將其譯為“化學(xué)感覺”［8］或“化學(xué)物理覺”［9］，這是煙堿感官作用重要的生理基礎(chǔ)。

當(dāng)前煙草制品多元化發(fā)展趨勢(shì)日益顯著，而在各類型煙草制品的使用過程中，煙堿處于不同的介質(zhì)環(huán)境。傳統(tǒng)卷煙主流煙氣粒相物以油溶性成分為主，水溶性部分的質(zhì)量?jī)H占約三分之一［10］，因此傳統(tǒng)卷煙煙氣中煙堿處于相對(duì)親油性的氣溶膠環(huán)境。加熱卷煙消費(fèi)時(shí)產(chǎn)生大量水分［11］，電子煙則直接以甘油和丙二醇等親水成分作為發(fā)煙溶劑，造成其煙氣中煙堿處于相對(duì)親水性的氣溶膠環(huán)境；而使用口含煙時(shí)，溶出的煙堿實(shí)際處于水溶液環(huán)境。針對(duì)不同介質(zhì)環(huán)境中煙堿的感官作用特征、風(fēng)味閾值及其影響因素的系統(tǒng)性分析比對(duì)研究鮮見報(bào)道。為此，系統(tǒng)評(píng)價(jià)了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿在水溶液、親水性氣溶膠（丙二醇）和親油性氣溶膠（三乙酸甘油酯）等介質(zhì)模型中的感官作用特征，測(cè)定了各介質(zhì)中煙堿的風(fēng)味覺察閾值，分別利用pH值和核磁共振（NMR）技術(shù)計(jì)算了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿水溶液和煙堿氣溶膠冷凝物中的游離煙堿比例（αfbn）；分別考察了各介質(zhì)中乳酸和薄荷醇對(duì)煙堿感官作用特征、風(fēng)味覺察閾值以及αfbn的影響；對(duì)比了相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿在丙二醇和三乙酸甘油酯氣溶膠介質(zhì)中感官作用的差異，并利用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（SPME-GC/MS）研究了這2種介質(zhì)極性對(duì)煙堿氣相分布的影響，旨在為中式卷煙滿足感、舒適性提升及新型煙草制品的研發(fā)提供基礎(chǔ)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

1,2-丙二醇（99.8%，北京百靈威科技有限公司）；三乙酸甘油酯［99.9%，阿法埃沙（中國(guó)）有限公司］；煙堿（＞98%，陜西天則生物技術(shù)有限責(zé)任公司）；乳酸（98%）、薄荷醇（99%）（美 國(guó)Sigma-Aldrich公司）；蒸餾水（屈臣氏飲用水，廣州屈臣氏食品飲料有限責(zé)任公司）；2-甲基喹啉（內(nèi)標(biāo)，99%）、（E）-3-己烯酸（內(nèi)標(biāo)，98%）（美國(guó)Across公司）；N，O-雙（三甲基硅烷基）三氟乙酰胺［N，O-Bis（trimethylsilyl）trifluoroacetamide，BSTFA，＞99%，美國(guó)Regis Technologies公司］；二甲基亞砜-d6（DMSO-d6，99.8% D，0.03% TMS）、叔丁胺（99%）、乙酸（98%）（美國(guó)Alfa Aesar公司）。

SM450型20孔道 吸煙 機(jī)（英國(guó)Cerulean公司）；7895A/5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent公司）；AVANCE NEO 600M核磁共振儀（德國(guó)Bruker公司）；電子煙TF33-T29型一次性可更換煙彈、電子煙TF3301A型電池（深圳麥克韋爾科技有限公司）；同軸核磁管（美國(guó)Norell公司）；PHS-3C酸度計(jì)（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）；44 mm劍橋?yàn)V片（英國(guó)Whatman公司）；CP224S型分析天平（感量0.000 1 g，德國(guó)Sartorius公司）；50/30 μ m DVB/CAR/PDMS固相微萃?。⊿PME）萃取纖維頭（美國(guó)Supelco公司）；SPME自動(dòng)進(jìn)樣平臺(tái)、20 mL帶橡膠墊螺紋頂空進(jìn)樣玻璃瓶（德國(guó)Gerstel公司）；0.45 μm尼龍濾膜（天津津騰公司）。

1.2 方法

1.2.1 氣溶膠中煙堿、薄荷醇和乳酸釋放量的測(cè)定

對(duì)水溶液體系而言，所評(píng)價(jià)溶液中煙堿和其他成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠在溶液配制階段準(zhǔn)確控制。但對(duì)氣溶膠體系而言，需要利用電子煙具將各類介質(zhì)的煙堿溶液生成氣溶膠進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此需要首先明確“溶液煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)-氣溶膠煙堿釋放量”的關(guān)系，以便獲取所評(píng)價(jià)氣溶膠中煙堿的準(zhǔn)確釋放量。利用6個(gè)不同介質(zhì)（表1）制備了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿溶液（20.0、10.0、5.00、2.50、1.25、0.625、0.313和0.157 mg/g），并利用電子煙具生成氣溶膠。由于氣溶膠中絕大部分煙堿分布于粒相［12］，因此收集粒相物并進(jìn)行煙堿定量分析。同時(shí)，為了明確部分類型介質(zhì)氣溶膠中薄荷醇和乳酸的準(zhǔn)確釋放量，也對(duì)其粒相物進(jìn)行定量分析。

表1 用于產(chǎn)生氣溶膠的6種介質(zhì)Tab.1 Six media for aerosol generation

（1）氣溶膠粒相物制備與收集。將0.700 g不同介質(zhì)煙堿溶液加入一次性可更換煙彈中，將電池充滿電，按CORESTA推薦方法《CRM No.81—Routine analytical machine for e-cigarette aerosol generation and collection—Definitions and standard conditions》中的規(guī)定進(jìn)行電子煙抽吸和粒相物捕集：每30 s抽吸1口，每口抽吸時(shí)間持續(xù)3 s，抽吸容量為55 mL，抽吸曲線為矩形，采用劍橋?yàn)V片捕集氣溶膠粒相物，每張濾片捕集10口的氣溶膠。

（2）煙堿和薄荷醇的定量分析。取一片完成氣溶膠粒相物捕集的劍橋?yàn)V片置于50 mL具塞錐形瓶中，加入20 mL含內(nèi)標(biāo)的異丙醇萃取劑（內(nèi)標(biāo)物為2-甲基喹啉），室溫振蕩40 min，靜置5 min，用尼龍濾膜過濾上清液。取1.5 mL濾液至色譜瓶中，進(jìn)行GC-MS分析，每個(gè)樣品測(cè)定3次，取平均值。GC/MS參數(shù)：

色譜柱：DB-WAXETR毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣：He；柱流量：1 mL/min；進(jìn)樣口 溫 度：230℃；程 序 升 溫：110℃（1 min）；分流比：60∶1；進(jìn)樣量：1 μL；傳輸線溫度：230℃；電離模式：EI；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；電離能量：70 eV；溶劑延遲：8 min；掃描模式：選擇離子掃描，根據(jù)保留時(shí)間劃分時(shí)間段。待測(cè)化合物的保留時(shí)間、定性及定量離子的參數(shù)選擇見表2。

表2 煙堿、薄荷醇及內(nèi)標(biāo)的保留時(shí)間和選擇離子Tab.2 Retention time，quantitative and qualitative ions of nicotine，menthol and the internal standard

（3）乳酸的定量分析。取一片完成氣溶膠粒相物捕集的劍橋?yàn)V片置于50 mL具塞錐形瓶中，加入20 mL丙酮及（E）-3-己烯酸內(nèi)標(biāo)，室溫振蕩30 min，用尼龍濾膜過濾上清液。取1 mL濾液至色譜瓶中，加入100 μL衍生化試劑BSTFA，置于60℃水浴中反應(yīng)80 min，冷卻至室溫后進(jìn)行GC-MS分析，每個(gè)樣品測(cè)定3次，取平均值。GC/MS參數(shù)：

色譜柱：DB-5MS毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣：He；柱流量：1 mL/min；進(jìn)樣口溫度：250℃；程序升溫：50℃（1 min）5℃/min 180℃（0 min）；分流模式：不分流；進(jìn)樣量：1 μL；傳輸線溫度：230℃；電離模式：EI；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；電離能量：70 eV；溶劑延遲：12 min；掃描模式：選擇離子掃描，根據(jù)保留時(shí)間劃分時(shí)間段。待測(cè)化合物保留時(shí)間、定性及定量離子的參數(shù)選擇見表3。

1.2.2 不同介質(zhì)中煙堿的感官特征評(píng)價(jià)和覺察閾值測(cè)定

1.2.2.1 水溶液介質(zhì)

分別利用蒸餾水、5 mg/g乳酸水溶液和1 mg/g薄荷醇水溶液3種介質(zhì)配制初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 mg/g的煙堿溶液。利用對(duì)應(yīng)介質(zhì)，將各初始溶液按質(zhì)量逐級(jí)等比例稀釋得到一系列不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿溶液，用于煙堿感官特征評(píng)價(jià)和覺察閾值測(cè)定。

室溫（25℃）下，7名具有卷煙感官評(píng)吸資質(zhì)的評(píng)價(jià)員分別使用移液槍移取40 μL各質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液置于舌面，閉口正常呼吸，保持30 s，隨后用蒸餾水漱口清除殘留溶液。采用5分制標(biāo)度打分法對(duì)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液的苦味特征、口腔刺激和鼻腔刺激的強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中，1分為弱，2分為較弱，3分為適中，4分為較強(qiáng)，5分為強(qiáng)烈。

分別將各質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液樣品與2個(gè)對(duì)應(yīng)介質(zhì)樣品作為一組，由上述7名評(píng)價(jià)員依據(jù)GB/T 22366—2008［13］中針對(duì)最優(yōu)估計(jì)閾值（Best estimate threshold，BET）法測(cè)定風(fēng)味物質(zhì)閾值的描述，采用三點(diǎn)選配法（Three-alternative forced-choice method）測(cè)定煙堿在3種水溶液介質(zhì)中的覺察閾值。

1.2.2.2 氣溶膠介質(zhì)

依據(jù)1.2.1節(jié)中所獲得的“溶液煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)-氣溶膠煙堿釋放量”關(guān)系，分別利用表1中6種不同介質(zhì)配制其對(duì)應(yīng)氣溶膠煙堿釋放量為10、3和1 mg/g的煙堿溶液。將電池充滿電，7名具有卷煙感官評(píng)吸資質(zhì)的評(píng)價(jià)員分別使用電子煙具評(píng)價(jià)各煙堿氣溶膠的感官特征，采用5分制標(biāo)度打分法對(duì)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液的苦味特征、口腔刺激、鼻腔刺激、喉部刺激和整體刺激強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中，1分為弱，2分為較弱，3分為適中，4分為較強(qiáng)，5分為強(qiáng)烈。

利用表1中6種不同介質(zhì)配制初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 mg/g的煙堿溶液。利用對(duì)應(yīng)介質(zhì)，將各初始溶液按質(zhì)量逐級(jí)等比例稀釋得到一系列不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿溶液，用于氣溶膠介質(zhì)中煙堿覺察閾值測(cè)定。分別將各質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液樣品與2個(gè)對(duì)應(yīng)介質(zhì)樣品作為一組，制作電子煙煙彈，依據(jù)1.2.1節(jié)中所獲得的“溶液煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)-氣溶膠煙堿釋放量”關(guān)系，計(jì)算每種煙彈對(duì)應(yīng)氣溶膠中煙堿釋放量。將電池充滿電，由上述7名評(píng)價(jià)員抽吸各煙彈的氣溶膠，依據(jù)GB/T 22366—2008［13］中針對(duì)BET法測(cè)定風(fēng)味物質(zhì)閾值的描述，采用三點(diǎn)選配法測(cè)定煙堿在6種氣溶膠介質(zhì)中的覺察閾值。

針對(duì)煙堿感官評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的安全性說明：

歐洲食品安全局（Europe Food Safety Authority，EFSA）依據(jù)煙堿最低可見有害作用水平（Lowest observed adverse effect level，LOAEL）0.003 5 mg/kg體質(zhì)量，給出煙堿日允許攝入量（Acceptable daily intake，ADI）為0.000 8 mg/kg體質(zhì)量［14］?；诖?，在上述煙堿感官評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中，所有評(píng)價(jià)人員均通過控制每日評(píng)價(jià)樣品數(shù)量的方式，保持日均煙堿可能攝入量低于EFSA給出的ADI要求。

1.2.3 不同介質(zhì)中游離煙堿比例（αfbn）的計(jì)算方法

蒸餾水、乳酸水溶液和薄荷醇水溶液3種水相介質(zhì)中，通過測(cè)定室溫（25℃）下各溶液的pH值，利用公式（1）計(jì)算αfbn［12］。

式（1）中，αfbn代表游離態(tài)煙堿比例，即游離態(tài)煙堿量占總煙堿量的比例；pH為煙堿水溶液的pH值；Ka為單質(zhì)子態(tài)煙堿在水中的平衡常數(shù)（25℃時(shí)為10－8.01）。

丙二醇、乳酸丙二醇溶液、薄荷醇丙二醇溶液、三乙酸甘油酯、乳酸三乙酸甘油酯溶液、薄荷醇三乙酸甘油酯溶液等6種介質(zhì)氣溶膠中的αfbn可基于核磁氫譜信息計(jì)算獲得［15］。

單質(zhì)子態(tài)煙堿與游離態(tài)煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣品制備：配制含24 mg/g煙堿和100 mg/g乙酸的丙二醇溶液、24 mg/g煙堿和100 mg/g乙酸的三乙酸甘油酯溶液，分別作為丙二醇和三乙酸甘油酯中單質(zhì)子態(tài)煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣；配制含24 mg/g煙堿和11 mg/g叔丁胺的丙二醇溶液、24 mg/g煙堿和11 mg/g叔丁胺的三乙酸甘油酯溶液，分別作為丙二醇和三乙酸甘油酯中游離態(tài)煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣。將標(biāo)準(zhǔn)樣和DMSO-d6分別加入到同軸核磁管的內(nèi)管與外管中，將核磁管置于核磁共振儀中測(cè)定氫譜。

待測(cè)樣品中游離態(tài)煙堿比例計(jì)算：按照各氣溶膠介質(zhì)中煙堿和其他成分的釋放量配制溶液作為待測(cè)樣品，將待測(cè)樣和DMSO-d6分別加入到同軸核磁管的內(nèi)管與外管中，將核磁管置于核磁共振儀中測(cè)定氫譜。

依據(jù)公式（2），利用待測(cè)樣品和對(duì)應(yīng)介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)樣品氫譜中煙堿吡啶環(huán)上Ha與吡咯環(huán)上He化學(xué)位移的差值計(jì)算待測(cè)樣品的αfbn。

式（2）中，Δδ代表氫譜中煙堿吡啶環(huán)上Ha與吡咯環(huán)上He的化學(xué)位移的差值。

1.2.4 煙堿丙二醇溶液和煙堿三乙酸甘油酯溶液的SPME-GC/MS分析

配制2 mg/g的煙堿丙二醇溶液和煙堿三乙酸甘油酯溶液。分別稱取10 mg溶液置于頂空瓶中，密封。利用SPME自動(dòng)進(jìn)樣平臺(tái)，將兩類樣品在40℃分別平衡20、40、60、90、120、150、180、240 min后，用萃取纖維頭頂空吸附10 min，在進(jìn)樣口250℃下解吸附3 min，進(jìn)行GC/MS分析。以所得煙堿峰面積表征兩種相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液氣相分布的差異。GC/MS分析參數(shù)：

色譜柱：DB-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣：He；柱流量：1.5 mL/min；進(jìn)樣口溫度：250℃；程序升溫：50℃（0 min）5℃/min 280℃（10 min）；分流模式：不分流；傳輸線溫度：250℃；電離模式：EI；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；電離能量：70 eV；掃描模式：全掃描；掃描范圍：33~500 amu。

2 結(jié)果與討論

2.1 氣溶膠介質(zhì)中煙堿、薄荷醇和乳酸的釋放量

通過測(cè)定6種不同介質(zhì)（表1）中8個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)下（20.0、10.0、5.00、2.50、1.25、0.625、0.313和0.157 mg/g）煙堿溶液由電子煙具所生成氣溶膠中的煙堿釋放量，獲得了感官評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)“溶液煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)-氣溶膠煙堿釋放量”的函數(shù)關(guān)系，如圖1所示?？梢钥闯?，不同介質(zhì)溶液中煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對(duì)應(yīng)氣溶膠的煙堿釋放量均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，為明確后續(xù)所評(píng)價(jià)各類氣溶膠中煙堿的準(zhǔn)確釋放量提供了便利。

圖1 6種不同介質(zhì)溶液中煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)和對(duì)應(yīng)氣溶膠中煙堿釋放量的線性關(guān)系Fig.1 Linear relationships between nicotine contents in solutions prepared with six different media and releases of nicotine in corresponding aerosols

同時(shí)，含有乳酸和薄荷醇的介質(zhì)所生成氣溶膠中乳酸和薄荷醇的釋放量穩(wěn)定，分別為1.60 mg/g乳酸（5 mg/g乳酸丙二醇溶液）、1.50 mg/g乳酸（5 mg/g乳酸三乙酸甘油酯溶液）、0.38 mg/g薄荷醇（1 mg/g薄荷醇丙二醇溶液）和0.52 mg/g薄荷醇（1 mg/g薄荷醇三乙酸甘油酯溶液）。

2.2 不同介質(zhì)中煙堿的感官作用特征和αfbn

3種水相介質(zhì)中不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿的感官作用特征、覺察閾值和αfbn如表4所示。評(píng)價(jià)過程中，所有評(píng)價(jià)員均未感受到明顯的苦味和鼻腔刺激，煙堿純水溶液主要帶來口腔刺激，隨煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，溶液刺激性下降且αfbn隨之下降；5 mg/g乳酸溶液中不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿的αfbn均小于10-6數(shù)量級(jí)，這意味著該介質(zhì)中絕大部分煙堿以質(zhì)子化狀態(tài)存在，導(dǎo)致溶液刺激性顯著下降，但仍具有可感知的刺激性；薄荷醇在不改變?chǔ)羏bn的前提下也能顯著降低溶液的口腔刺激，但同時(shí)帶來清涼感；乳酸和薄荷醇的存在均顯著提高了煙堿在水相介質(zhì)中的覺察閾值。

表4 3種水相介質(zhì)中煙堿的感官作用特征、覺察閾值和αfbn①Tab.4 Sensory characteristics，detection thresholds and αfbn of nicotine in three aqueous media

基于2.1節(jié)所獲得煙堿等成分溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)與氣溶膠釋放量的關(guān)系，對(duì)6種氣溶膠介質(zhì)中煙堿的感官特征進(jìn)行評(píng)價(jià)，并測(cè)定覺察閾值和αfbn，各介質(zhì)氣溶膠中煙堿覺察閾值和煙堿釋放量為10 mg/g的感官評(píng)價(jià)結(jié)果見表5。評(píng)價(jià)過程中，所有評(píng)價(jià)員均未感受到明顯的苦味和口腔刺激，各煙堿氣溶膠主要帶來鼻腔刺激、喉部刺激和勁頭。

乳酸的存在造成氣溶膠中煙堿αfbn有所下降，且親水性介質(zhì)中αfbn下降更加明顯。例如，在乳酸-丙二醇介質(zhì)中，煙堿的1H NMR化學(xué)位移整體移向低場(chǎng)，其中四氫吡咯環(huán)的氮甲基上3個(gè)氫（He）的化學(xué)位移變化尤其明顯（圖2）；薄荷醇在不改變?chǔ)羏bn的前提下也能顯著降低氣溶膠的鼻腔刺激和喉部刺激，但基本不改變勁頭，同時(shí)帶來清涼感；乳酸和薄荷醇的存在均提高了煙堿在氣溶膠介質(zhì)中的覺察閾值，且乳酸對(duì)煙堿覺察閾值的影響更為顯著。

圖2 丙二醇中游離態(tài)煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣（a）、丙二醇中煙堿-乳酸樣品（b）和丙二醇中單質(zhì)子態(tài)煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣（c）的1H NMR譜Fig.2 1H NMR spectra of free nicotine standard sample（a），nicotine-lactic acid sample（b）and single proton nicotine standard sample（c）in propylene glycol

通過上述評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，煙堿在水溶液和氣溶膠中的感官作用部位存在顯著差異。煙堿水溶液主要產(chǎn)生口腔刺激，考慮到評(píng)價(jià)員并未吞咽溶液，因此不排除其產(chǎn)生喉部刺激的可能，但評(píng)價(jià)時(shí)閉口正常呼吸并未感受到鼻腔刺激；相反，煙堿氣溶膠則主要帶來鼻腔刺激和喉部刺激，即使在煙堿氣溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)（10 mg/g）評(píng)價(jià)員也未感受到明顯的口腔刺激。同時(shí)，煙堿在水中的覺察閾值明顯低于其在丙二醇和三乙酸甘油酯氣溶膠中的覺察閾值。

乳酸和薄荷醇分別通過降低游離煙堿比例和產(chǎn)生反向化學(xué)感覺兩種途徑影響煙堿感官作用。煙堿只有在游離狀態(tài)才能進(jìn)入氣相，有研究者認(rèn)為氣相游離煙堿是煙草制品產(chǎn)生刺激性和勁頭的主要原因［12］，有機(jī)酸通過降低體系αfbn減少了游離煙堿的氣相分布，從而減弱體系的刺激性；然而，水溶液中煙堿產(chǎn)生顯著的口腔刺激，該效應(yīng)同樣隨αfbn降低而減小，證明游離煙堿的刺激性表現(xiàn)并不依賴其氣相分布。另一方面，從感官作用的分子機(jī)制看，煙堿通過激活熱效應(yīng)化學(xué)感覺受體TRPA1產(chǎn)生刺激性［5］；而薄荷醇一方面能夠激活冷效應(yīng)化學(xué)感覺受體TRPM8［16］造成與煙堿相反的化學(xué)感覺效應(yīng)，另一方面能夠抑制TRPA1［17］從而有可能降低煙堿帶來的刺激性。

2.3 氣溶膠介質(zhì)極性對(duì)煙堿感官作用和頂空分布的影響

相同煙堿釋放量的丙二醇?xì)馊苣z和三乙酸甘油酯氣溶膠感官特征的差異見表6?？梢钥闯?，煙堿三乙酸甘油酯氣溶膠的鼻腔刺激和喉部刺激普遍高于相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿丙二醇?xì)馊苣z。由表5可知，三乙酸甘油酯氣溶膠中煙堿的覺察閾值也明顯低于丙二醇?xì)馊苣z。由于在丙二醇?xì)馊苣z和三乙酸甘油酯氣溶膠兩個(gè)體系中，煙堿均以游離狀態(tài)存在，同時(shí)游離煙堿的氣相分布也是影響煙堿感官作用的原因之一［12］，因此考察了相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿丙二醇和煙堿三乙酸甘油酯兩種溶液的煙堿頂空分布情況。

表6 丙二醇和三乙酸甘油酯氣溶膠中煙堿的感官作用特征Tab.6 Sensory characteristics of nicotine in propylene glycol and glyceryl triacetate aerosols （分）

由圖3可知，相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下煙堿三乙酸甘油酯溶液的煙堿頂空分布明顯高于煙堿丙二醇溶液，表明介質(zhì)極性能夠顯著影響游離煙堿的氣相分布，是影響煙堿氣溶膠感官作用的另一個(gè)重要因素。

圖3 相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿丙二醇溶液和煙堿三乙酸甘油酯溶液頂空分布情況Fig.3 Headspace distribution of nicotine-propylene glycol solution and nicotine-glyceryl triacetate solution at same nicotine contents

3 結(jié)論

①煙堿水溶液主要表現(xiàn)為口腔刺激，煙堿氣溶膠則帶來鼻腔和喉部的刺激性；②煙堿在水溶液、丙二醇?xì)馊苣z和三乙酸甘油酯氣溶膠中的風(fēng)味覺察閾值分別為0.072、0.296和0.197 mg/g；③乳酸通過顯著降低αfbn而降低煙堿刺激性并提升其覺察閾值，薄荷醇也可產(chǎn)生類似作用但對(duì)αfbn沒有影響，不同極性的氣溶膠介質(zhì)則可能通過改變煙堿氣相分布情況影響其感官作用特征和風(fēng)味覺察閾值。