煙用植物性香精香料的研究進(jìn)展

周正 沈穎鳴 孫吉紅 羅晟堯 張劍波

摘 要：煙用香精香料是煙草生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。經(jīng)過多年研究，天然植物性香料在增強(qiáng)香煙香韻、提升香煙品質(zhì)以及豐富香煙種類方面發(fā)揮著重要作用。常見的煙用天然植物性香料可分為精油、浸膏、凈油和酊劑四類。文章列舉了四類煙用天然植物性香料的常見品種，并從提取分離技術(shù)、主要成分、添加效果等方面，對(duì)天然煙用植物性香料的現(xiàn)狀和發(fā)展進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：煙用植物性香料 提取分離 成分分析 添加效果

中圖分類號(hào)：F062.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2022）02-293-03

煙用香精香料作為煙草制品加香矯味的一種添加劑，可增強(qiáng)卷煙清香，提高香煙舒適度，實(shí)現(xiàn)卷煙種類多樣化。香精香料可分為天然香料和合成香料兩大類。其中天然香料是從自然界的植物資源和動(dòng)物資源中獲得的芳香物質(zhì)，可分為植物性香料和動(dòng)物性香料兩大類。其中常見的煙用植物性香料有精油、浸膏、凈油以及酊劑等。作為煙草大國，我國科研人員對(duì)上述四類煙用植物香料進(jìn)行了深入研究，并取得眾多研究成果。本文將探討我國煙用植物性香料的常見類型、提取分離方法、成分分析、添加效果等方面的研究進(jìn)展。

一、煙用植物精油

（一）常見煙用植物精油

植物精油一般是指從植物的花朵、葉子、根蓮、果實(shí)、枝干等器官中，經(jīng)過萃取提煉的具有一定揮發(fā)性的芳香物，又稱為植物揮發(fā)油。常見的煙用植物精油包括：煙草花蕾精油、云南蒙自“刀煙精油”等煙草類精油;大棗精油、葡萄干精油等種子類精油;陳皮精油等果皮類精油;代代花精油、款冬花精油、杭白菊精油、懷菊花精油、金蓮花精油、金銀花精油、藏紅花精油等花朵類精油;香櫞葉精油、淡竹葉精油、番木瓜葉精油、野茄子葉精油、眾香子葉精油、檸檬葉精油、木姜子莖精油、銀杏葉精油等莖葉類精油;白豆蔻精油、當(dāng)歸精油、荊芥精油、迷迭香精油、纈草精油等中草藥類精油;草果精油等果實(shí)類精油;靈芝菌絲體精油等菌類精油。

（二）煙用植物精油提取方法

煙用植物精油傳統(tǒng)的提取方法包括蒸餾法、超臨界CO2萃取法、同時(shí)蒸餾萃取法、閃式提取法、超聲波輔助法等方法。近年來，溶劑浸提法、分子蒸餾法、膜分離法、微波法等新技術(shù)也逐漸應(yīng)用于煙用精油的提取分離。張迪[1]分別采用水蒸氣蒸餾法、同時(shí)蒸餾萃取法、閃式提取法和超聲波輔助法等四種方法提取杭白菊精油，通過對(duì)提取精油的外觀、香味、得率以及GC/MS分析測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，確定超聲波輔助法是最佳的杭白菊精油提取方法。

（三）煙用植物精油主要成分分析

對(duì)煙用植物精油進(jìn)行GC-MS、GC×GC-TOFMS分析等成分分析測(cè)試，可知多數(shù)煙用精油包含幾十種乃至上百種有效成分。林凱[2]采用同時(shí)蒸餾萃取法分別提取番木瓜葉精油和野茄子葉精油，經(jīng)GC×GC-TOFMS方法對(duì)精油化學(xué)成分進(jìn)行分離鑒定，分別共鑒定出化學(xué)成分383種和322種，主要包含醇類、醛類、酸類、烷烴類、烯烴類、酮類和酯類等成分。其中番木瓜葉精油包含二氫獼猴桃內(nèi)酯、芳樟醇、薄荷醇、香葉基丙酮、紫羅蘭酮等主要致香成分;野茄子葉精油苯甲醇、糠醛、紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、糠醇和香葉基丙酮等主要致香成分。

王文基[3]采用水蒸氣蒸餾法、閃式法、索式法和酶法等四種方法提取懷菊花精油，四種精油共有成分包括β-水芹烯、對(duì)聚傘花烯、α-蒎烯、金合歡醇、橙花叔醇、桉油精、菊烯酮、冰片、檜烯、α-側(cè)柏烯等10種成分。但是水蒸氣蒸餾法、閃式法、索式法和酶法獲得的精油排在前三位主要致香成分則分別為對(duì)聚傘花烯、桉油精和菊烯酮;β-水芹烯、對(duì)聚傘花烯、橙花叔醇;β-水芹烯、對(duì)聚傘花烯、桉葉油素以及β-水芹烯、對(duì)聚傘花烯、冰片。說明，采用不同方法提取同種精油，其主要致香成分以及各致香成分的含量是不同的。

（四）煙用植物精油添加效果分析

為了檢驗(yàn)煙用香精香料的添加效果，通常對(duì)煙用香精香料進(jìn)行加香實(shí)驗(yàn)和熱裂解研究分析，以達(dá)到優(yōu)化煙用香精香料配方以及確定香煙危害性的目的。閆克玉等[4]對(duì)杭白菊精油在300℃、600℃和900℃下進(jìn)行熱裂解，熱解產(chǎn)物中分別鑒定出78、89和94種成分。其中包含金合歡醇、石竹烯、薄荷醇、糠醛、2-乙酞基峽喃、6-甲基-5-庚烯-2-酮和香芹酮等致香物質(zhì)，能起到改善、修飾卷煙香氣，減輕刺激性的效果。魏躍偉等[5]采用水蒸氣蒸餾法提取金蓮花精油，并進(jìn)行了熱裂解和加香實(shí)驗(yàn)分析，其研究表明金蓮花精油在300℃、600℃、900℃條件下的熱裂解產(chǎn)物分別包含17、22和31種成分。其中芳香烴類、醇類和酮類等致香物質(zhì)，能緩和香煙刺激性，掩蓋雜氣，對(duì)改善卷煙煙氣香味有一定貢獻(xiàn);通過加香實(shí)驗(yàn)，確定金蓮花揮發(fā)油的最佳加入量為200mg·kg-1。

二、煙用植物浸膏

（一）常見煙用植物浸膏

植物浸膏一般來源于香料植物器官或香料植物樹脂等，用有機(jī)溶劑浸提后可得到浸膏，浸膏的狀態(tài)通常是固態(tài)。常見的煙用植物浸膏包括：鮮煙葉特色煙用浸膏、白肋煙浸膏、香料煙煙籽浸膏、煙梗浸膏等煙草自身類浸膏;酸角浸膏、大棗浸膏等種子類浸膏;鐵觀音茶梗浸膏等茶葉類浸膏;柚皮浸膏、陳皮浸膏等果皮類浸膏;刺槐花浸膏、廣東合歡花浸膏、春黃菊浸膏、金蓮花浸膏、馬里蘭煙浸膏等花朵類浸膏;烤甘薯浸膏、桔梗浸膏等莖葉類浸膏;甘草提取物浸膏、黃芩浸膏、安息香浸膏、鶴慶五味子、迷迭香浸膏、草木樨浸膏等中草藥類浸膏。

（二）煙用植物浸膏提取方法

常見的煙用浸膏提取或處理方法包括微生物發(fā)酵技術(shù)、同時(shí)蒸餾萃取法、快速溶劑萃取法、酶法等方法。其中溶劑萃取法常見的溶劑有乙醇和石油醚。為了提升浸膏提取技術(shù)，鄭美玲等[6]利用酶法制備甘薯浸膏，分別用α-淀粉酶、糖化酶和果膠酶對(duì)西農(nóng)431甘薯進(jìn)行酶解處理，使得甘薯浸膏J1總致香成分增長了近5倍。吳長偉等[7]利用菌株HF-09休止細(xì)胞微生物發(fā)酵技術(shù)對(duì)紅大煙梗進(jìn)行處理，相較于常規(guī)發(fā)酵技術(shù)，采用休止細(xì)胞發(fā)酵技術(shù)處理煙梗浸膏能顯著提高肉豆蔻酸、十五酸、十六酸、棕櫚酸甲酯等致香成分的含量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煙用甘薯浸膏制備的優(yōu)化。郭國寧等[8]利用藥用白腐真菌發(fā)酵甘草后，首次將生物發(fā)酵破壁技術(shù)應(yīng)用于中草藥浸膏提取，獲得生物法甘草提取物浸膏，優(yōu)化了水提法制備甘草浸膏技術(shù)，能降低卷煙加香加料的成本，還可以產(chǎn)生新的調(diào)香效果。

（三）煙用植物浸膏主要成分分析

煙用浸膏常見的主要致香成分有酸類、酯類、醇類、酚類、醛類和酮類等。許春平等[9]用酶法制備浸膏，與非酶解浸膏進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)采用酶法制備的浸膏揮發(fā)性香味物質(zhì)從16種增加到23種;香味成分中苯甲醇、苯乙酸、β-大馬烯酮含量增加，還出現(xiàn)了糠醇、丙二酸二乙酯、3-乙?；拎?、苯乙酸乙酯、丁位壬內(nèi)酯、別香橙烯和石竹烯等7種新增致香成分，且酶法制備的浸膏中不再檢出煙堿，使得酶解浸膏的香氣更加豐富。

（四）煙用植物浸膏添加效果分析

王萍娟等[10]把廣東合歡花浸膏在300℃、600℃、900℃條件下進(jìn)行熱裂解，裂解產(chǎn)物中共有成分包含2-甲基丁酸、Cis-橙花叔醇、亞油酸、棕櫚酸等32種。但是間羥基苯甲酸、二十六醇等10種成分只在300℃熱裂解條件下存在;在600℃熱裂解過程中，則會(huì)新生成對(duì)苯二酚、3，5-二羥基-2-甲基-4H-吡喃-4-酮等13種成分;裂解溫度到900℃時(shí)，則會(huì)新生成2-甲基己酸、間甲酚、α-金合歡烯等34種成分。這些成分與煙香協(xié)調(diào)，能起到降低刺激性以及產(chǎn)生回甜感的作用。

潘連華等[11]通過加香實(shí)驗(yàn)分析得到，安息香浸膏在低檔、中檔和高檔卷煙的適宜添加量分別為0.5～0.8g/kg、0.2～0.8g/kg以及0.2～0.5g/kg;通過添加安息香浸膏可以豐富煙香，掩蓋香煙雜氣。孫志濤等[12]用迷迭香浸膏對(duì)卷煙進(jìn)行加香實(shí)驗(yàn)，研究表明最佳添加量為0.01%，此添加量下迷迭香的藥草香和松木香不僅不會(huì)掩蓋煙草本香，還能使卷煙的香氣量和香氣質(zhì)有明顯提升效果。

三、煙用植物凈油

（一）常見的煙用植物凈油

凈油一般是指由高純乙醇從香花浸膏或者香脂中提取，再經(jīng)過濾、濃縮等過程得到的澄清透明液體。煙用植物凈油有香料煙凈油、糊毛煙凈油等煙草類凈油;陳皮凈油等果皮類凈油;小花茉莉凈油、茉莉花凈油、貢菊凈油、紅花凈油等花朵類凈油;有鷹爪豆凈油等種子類凈油;樹苔凈油等菌類凈油;香根草凈油等草本類凈油。

（二）煙用植物凈油提取方法

提取煙用植物凈油的方法主要有超臨界萃取法、水蒸汽蒸餾法、有機(jī)溶劑萃取法、分子蒸餾法等。張品南等[13]采用正己烷為提取溶劑，提取四川特色煙“糊煙”凈油，首次在煙草凈油揮發(fā)性成分中檢出鳶尾酮、羅勒烯、別羅勒烯、反式-異檸檬烯、右旋萜二烯、α-（甜）沒藥烯和天然維生素E。類似的，佘世科等[14]利用超臨界CO2流體萃取技術(shù)提取糊毛煙凈油，并鑒定到茄酮、麥斯明、香葉基丙酮、β-紫羅蘭酮、2，3-聯(lián)吡啶等具有煙草特性的致香物質(zhì)。雖然上述兩種提取方式得到的糊煙凈油主要致香成分不同，但均能提升煙草本身香氣，增加特征煙香。

（三）煙用植物凈油主要成分分析

煙用植物凈油中常見的致香成分有烯類、醇類、醛類和酮類等物質(zhì)。張勝等[15]采用頂空萃取/氣相色譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)亞臨界貢菊凈油的化學(xué)組分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)貢菊凈油包含44個(gè)組分，烯類、醇類、醛類物質(zhì)、酮類各占42.51%、14.5%、11.9%和6.28%;主要致香成分有1，8-桉樹醇、異環(huán)檸檬醛、莰烯、檜萜、B-倍半水芹烯等，說明貢菊凈油能對(duì)卷煙起到積極的改善作用。

（四）煙用植物凈油添加效果分析

蔡波等[16]對(duì)添加香根草凈油的煙絲進(jìn)行熱裂解，由初溫300℃升至900℃，發(fā)現(xiàn)熱裂解產(chǎn)物主要包含烷烴類、醛類、酮類和酚類等物質(zhì)。添加香根草凈油后，2（5H）-呋喃酮和D-檸檬烯的含量明顯增加，能有效提供卷煙香氣的甜烤香、焦木香和焦糖香，顯著降低煙堿含量，提升香煙品質(zhì)。

劉麗芬等[17]利用超臨界流體萃取茉莉花凈油，經(jīng)分析，茉莉花凈油中含有棕櫚酸、鄰苯二甲酸二丁酯、Z，Z，Z-9，12，15-十八烷三亞乙基國胺-1醇、硬脂酸、順式-9-二十三烯、正二十三烷和角鯊烯等7種主要致香物質(zhì)。通過加香實(shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)茉莉花凈油用量為0.0001%～0.0002%時(shí)，在提升卷煙煙香和甜潤感、改善卷煙木質(zhì)氣等方面的效果最佳。

四、煙用植物酊劑

（一）常見的煙用植物酊劑

植物酊劑通常是通過乙醇浸提芳香類植物以及部分植物滲出物獲得。煙用植物酊劑有：香料煙種子酊劑等煙草類酊劑;陳皮酊劑等果皮類酊劑;草果酊劑等果實(shí)類酊劑;啤酒花酊劑、樹蘭花劑酊、香莢蘭酊劑等花朵類酊劑;紅茶酊劑等茶葉類酊劑;當(dāng)歸酊劑、獨(dú)活酊劑、甘草酊劑、靈香草酊劑、葫蘆巴酊劑等草本類酊劑;棗子酊劑、可可酊劑、咖啡酊劑、黑豆酊劑等種子類酊劑。

（二）煙用植物酊劑提取方法

煙用酊劑的制備方法有水蒸汽蒸餾法、溶劑萃取等方法。歐陽文等[18]用水蒸汽蒸餾法制備出香料煙種子配劑，在卷煙上試用有明顯的增香效果。朱曉蘭等[19]利用溶劑萃取技術(shù)分離啤酒花酊，可以有效降低卷煙的粗糙度，并能明顯改善吃味和除去雜味。此外，平惠敏等[20]先用高壓靜電場(chǎng)對(duì)黑香豆進(jìn)行預(yù)處理，再提取黑香豆酊劑，能使酊劑中的香豆素等主要致香成分的含量顯著提高，能起到明顯的增香和掩蓋雜氣的作用。

（三）煙用植物酊劑主要成分分析

煙用植物酊劑主要成分包括烯類、酸類、醇類、烴類等物質(zhì)。其中有機(jī)酸是煙草中香味成分的重要組成部分。為了研究常見煙用酊劑中的揮發(fā)酸，王冰等[21]分析對(duì)比了獨(dú)活酊、啤酒花酊、葫蘆巴酊、樹蘭花酊、香莢蘭酊、咖啡酊、棗子酊、可可酊、甘草酊以及靈香草酊中的17種揮發(fā)性有機(jī)酸，研究結(jié)果表明上述17種煙用酊劑的主要成分包括甲酸、乙酸、乳酸、2-呋喃甲酸、苯甲酸等物質(zhì)，具有增加煙香，改善吸味的作用。

（四）煙用植物酊劑添加效果分析

劉鑫等[22]提取了草果酊劑，并進(jìn)行了加香實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明最佳添加量為0.05%，此添加量下草果酊劑能使卷煙煙氣濃度和特殊香韻增加，嗅香比較特殊。

五、煙用植物精油、浸膏、凈油和酊劑的對(duì)比研究

楊雪艷等[23]利用分別制備了陳皮精油、凈油、酊劑和浸膏，并分別鑒定出30種、44種、19種和47種揮發(fā)性成分。研究結(jié)果顯示陳皮精油、凈油、酊劑和浸膏均包含了陳皮的主要致香成分，還包含了陳皮中具有藥用價(jià)值的黃酮類成分，證明陳皮香料是優(yōu)質(zhì)的煙用香料。但是，四類陳皮煙用香料主要成分不盡相同，其中陳皮精油中含量最多的是檸檬烯和松油烯;陳皮凈油和陳皮酊中含量較高則是對(duì)傘花烴、檸檬烯、松油烯、2-（甲氨基）苯甲酸甲酯和5，6，7，3’，4’-五甲氧基黃酮;陳皮浸膏中含量最多的是5，6，7，3’，4’-五甲氧基黃酮和3，3’，4’，5，5’，7-六甲氧基黃酮。楊雪艷等人還進(jìn)一步對(duì)比添加陳皮精油、陳皮浸膏、陳皮凈油和陳皮酊劑的卷煙的抽吸效果，確定了陳皮電子煙霧化液的較優(yōu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)配方為陳皮浸膏5%、陳皮精油0.05%以及陳皮凈油0.05%。

六、展望

煙用香精香料是香煙生產(chǎn)必不可少的原料。隨著對(duì)香煙健康品質(zhì)的要求越來越高，香煙中焦油量降低會(huì)使煙味變淡，香氣減弱。為保證香煙的原有風(fēng)格，需借助于加料加香技術(shù)，在降低卷煙焦油的同時(shí)，增進(jìn)和提高煙氣濃度和香味。所以，在改善煙草自身品質(zhì)、穩(wěn)定卷煙質(zhì)量、滿足個(gè)性化需要、提高安全性等諸多方面，煙用香精香料的增香矯味作用日益重要。相較于人工合成香料，天然香料具有香氣物質(zhì)成分豐富飽滿、更具香韻等優(yōu)勢(shì)，也越來越受到煙草行業(yè)的重視。因此，需繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)天然植物香精香料的研究，圍繞開發(fā)煙用植物香料相關(guān)新設(shè)備、新技術(shù)、新品種以及完善煙用植物香料的科技創(chuàng)新體系建設(shè)等目標(biāo)，不斷提升我國天然植物香料的自主研發(fā)能力，促進(jìn)煙草產(chǎn)業(yè)健康、綠色發(fā)展。

[基金項(xiàng)目：云南省省級(jí)“放管服”科研項(xiàng)目，云南主要天然香料植物資源的研究及產(chǎn)業(yè)化（2019-1-N-2531800000

2120）]

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（作者單位：周正，沈穎鳴，孫吉紅，張劍波，云南省科學(xué)技術(shù)院;羅晟堯，紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限公司昆明卷煙廠 云南昆明? 650000）

[作者簡(jiǎn)介：周正，碩士，助理研究員，研究方向：科技管理、科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化;通訊作者：張劍波，碩士，副研究員，研究方向：科技管理、科技傳播和科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。]

（責(zé)編：賈偉）

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