八角茴香油揮發(fā)性成分分析及在卷煙中的應(yīng)用研究

劉光偉，蒲 俊，李星亮

（甘肅煙草工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)中心，甘肅 蘭州 730050）

八角茴香，俗名為八角，是木蘭科八角屬植物，主產(chǎn)于廣西西部和南部，在全國(guó)其他南方省份也有分布，果實(shí)成熟后，通過(guò)殺青、晾曬后即得干八角，廣泛用于烹飪、調(diào)味。另外八角性溫，味辛，入脾經(jīng)、腎經(jīng)，具有一定的藥用價(jià)值[1-3]。

八角茴香油能增加卷煙的辛甜香氣，緩和吸味，降低刺激，近年來(lái)已成為重要的煙用香料之一[4]。提取八角茴香油的方法有很多，通常采用水蒸氣蒸餾法、傳統(tǒng)有機(jī)溶劑提取法進(jìn)行精油提取。采用這兩種方法比較容易破壞八角茴香油中的致香成分，得油率較低[5-6]。超臨界CO2萃取法能在常溫下進(jìn)行萃取，最大限度的保留了萃取物質(zhì)的品質(zhì)，萃取效率較高。隨著超臨界萃取技術(shù)在香精香料行業(yè)的推廣應(yīng)用，已有不少在八角茴香油提取方面的報(bào)道[7-8]。楊靖等[9]通過(guò)正交試驗(yàn)研究了溫度、壓力、時(shí)間對(duì)超臨界流體萃取得率的影響，最終得到了最優(yōu)的萃取時(shí)間、萃取溫度以及萃取壓力。陳秀清等[10]以八角茴香干燥果實(shí)為原料，研究了萃取壓力、萃取溫度以及萃取時(shí)間對(duì)八角茴香油萃取的影響，并通過(guò)近紅外對(duì)八角茴香油中部分物質(zhì)進(jìn)行了表征。整體來(lái)看，對(duì)八角茴香油的提取工藝研究較多，但是對(duì)八角茴香油在卷煙中的應(yīng)用研究較少，尤其是關(guān)于八角茴香油對(duì)卷煙的致香作用尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究通過(guò)采用超臨界流體CO2對(duì)八角茴香進(jìn)行萃取，得到其揮發(fā)油，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析八角茴香油的揮發(fā)油成分，并對(duì)其在卷煙加香上的效果進(jìn)行研究，結(jié)果可為配方、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和調(diào)香等提供指導(dǎo)，對(duì)卷煙新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和煙用香精的調(diào)制開(kāi)發(fā)提供一些新的思路。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

儀器：搖擺式高速粉碎機(jī)（25 000r/min），HA221-50-02超臨界萃取裝置；安捷倫GC 6890/MS 5973N氣-質(zhì)聯(lián)用分析儀（G1701MSD 化學(xué)工作站和NIST 02標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)）；二氯甲烷(分析純)；八角茴香購(gòu)于市場(chǎng)，卷煙煙絲由甘肅煙草工業(yè)有限責(zé)任公司提供。

1.2 八角茴香揮發(fā)油的提取

將200 g八角茴香高速粉碎40 s，過(guò)40目篩，將篩網(wǎng)上的粗粉末再次粉碎30 s過(guò)篩。將篩后八角茴香粉末置于超臨界萃取釜內(nèi)進(jìn)行CO2流體萃取。八角茴香成分較為復(fù)雜，可通過(guò)調(diào)整CO2的壓力和萃取溫度達(dá)到較高萃取率的要求[11-12]。選取萃取壓力為22.5 mPa，溫度為45℃，萃取時(shí)間為40 min，作為萃取八角茴香的最佳條件，該實(shí)驗(yàn)條件下收率為15.46%，所得八角茴香揮發(fā)油為淡黃色澄清液體。

1.3 GC-MS分析條件

使用天平稱取八角茴香油0.100 g 置于50 mL容量瓶中，加入二氯甲烷，搖勻至八角茴香油完全溶解，通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜分析，氣相色譜實(shí)驗(yàn)條件：HP-5MS型彈性石英毛細(xì)管色譜柱（60 m×250 μmi.d×0.25 μmd.f），載氣為高純氦氣，氦氣流速：1 mL/min，分流比1:10，進(jìn)樣口溫度270 ℃。程序升溫：初始溫度50℃，保持2 min，然后以5 ℃/min的速率升至280 ℃，并保持8 min。質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)條件：EI源電子能量70 eV，電子倍增器電壓1 650V，質(zhì)量掃描范圍：50-550AMU，全掃描方式，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，接口溫度280 ℃。得到色譜圖后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品以及NIST02質(zhì)譜庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，確定組分。

1.4 八角茴香油的卷煙加香試驗(yàn)

稱取一定量八角茴香油，加入70%乙醇將其溶解，混勻后，得到八角茴香油香精，按照不同的使用比例，用猴頭噴霧器均勻地噴加于100 g煙絲上。將煙絲制作成煙支，放入恒溫恒濕濕度為箱內(nèi)平衡48 h（溫度設(shè)定為22 ℃，相對(duì)濕度設(shè)定為60%）。由甘肅煙草工業(yè)有限責(zé)任公司評(píng)吸委員會(huì)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

2 分析與討論

2.1 GC-MS分析與討論

按上述GC-MS條件對(duì)八角茴香油揮發(fā)性成分進(jìn)行分離分析，GC-MS總離子流圖及各峰的質(zhì)譜圖如圖1所示。八角茴香油共分離出44種組分，占揮發(fā)油總量的96.48%，將44種組分通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品比對(duì)以及質(zhì)譜庫(kù)檢索確定了42種化學(xué)成分，分析結(jié)果詳見(jiàn)表1。

圖1 八角茴香油的總離子流圖

表1 八角茴香油的揮發(fā)性化學(xué)成分

通過(guò)表1可知，八角茴香油中的主要成分為萜類化合物、芳香醇、脂類化合物、少量飽和脂肪酸和酮類化合物。通過(guò)面積歸一法分析可得八角茴香油揮發(fā)性組分中相對(duì)含量最大的是Trans-茴香腦，相對(duì)含量為79.81%；其次為草蒿腦和苧烯，相對(duì)含量分別為3.81%和2.41%。這與蔡定建[11]等人研究成果相近。

反式茴香腦嗅香為辛香和甜香，添加到卷煙當(dāng)中可以增加卷煙的辛香香韻，一定程度上能夠掩蓋部分葉組中的雜氣，降低卷煙對(duì)喉部的刺激。草蒿腦嗅香表現(xiàn)為具有茴香似的氣味，在煙草中體現(xiàn)出辛香和堅(jiān)果香香韻，一定程度上能夠掩蓋葉組所產(chǎn)生的雜氣，降低煙氣對(duì)喉部的刺激。苧烯嗅香表現(xiàn)為橙子香，常用于煙草橙味爆珠當(dāng)中，添加到卷煙中起到柔和煙氣，增加余味的回甜。芳樟醇嗅香表現(xiàn)為花香，是煙草調(diào)香的一種常見(jiàn)的單體香原料，添加到卷煙當(dāng)中可使煙氣變得柔和自然，增加卷煙甜香香韻。α-蒎烯、β-蒎烯嗅香表現(xiàn)為樹(shù)脂樣香氣，是香料中間體的一種，在卷煙高溫條件下可以裂解得到月桂烯[13]。

2.2 卷煙加香效果

選取甘肅煙草工業(yè)有限責(zé)任公司某一類卷煙葉組（YZ1）和某三類卷煙葉組（YZ2）進(jìn)行試驗(yàn)。評(píng)吸結(jié)果見(jiàn)表2，由表2可知，低濃度的八角茴香油可以柔和煙氣，降低卷煙對(duì)喉部的刺激，使煙氣狀態(tài)更細(xì)膩，豐富了煙香，主要增加了卷煙的辛香香韻和清甜香韻，對(duì)葉組所帶來(lái)的雜氣起到一定的掩蓋作用。隨著使用濃度的增加，辛香香韻體現(xiàn)過(guò)多，一定程度掩蓋了煙草本香，抽吸起來(lái)表現(xiàn)為香氣不協(xié)調(diào)。八角茴香油在YZ2中的表現(xiàn)要優(yōu)于YZ1，表明八角茴香油可能更適合用于中低檔卷煙的提質(zhì)、增香。

表2 八角茴香油揮發(fā)油加香試驗(yàn)評(píng)吸結(jié)果

3 結(jié)論

通過(guò)超臨界CO2萃取法對(duì)八角茴香進(jìn)行提取，得到八角茴香油，得油率為15.46%。采用GC-MS對(duì)所得精油進(jìn)行分析，得到44種組分，其中通過(guò)標(biāo)樣比對(duì)以及質(zhì)譜庫(kù)比對(duì)確定化學(xué)組分42種，通過(guò)歸一法得到相對(duì)含量較大的3個(gè)物質(zhì)為Trans-茴香腦（79.81%）、草蒿腦（3.81%）、苧烯（2.41%）。將八角茴香油按照合適的比例施加到葉組配方中能夠起到柔和煙氣、豐富煙香、降低刺激以及一定程度遮蓋雜氣的作用，使用量過(guò)大會(huì)造成破壞煙草本香，協(xié)調(diào)性變差，建議用量為0.001%～0.0015%。