助溶劑提取技術(shù)對(duì)不同煙草原料提取率及其香氣成分的影響

肖冬 陳紹全 朱婷 師建全 朱玲超 張夢(mèng)源 郭建松 李瀟逸 李忠任

摘要：采用恒溫水浴提取、常壓濃縮、常規(guī)化學(xué)指標(biāo)檢測(cè)、同時(shí)蒸餾萃取、GC-MS內(nèi)標(biāo)定量檢測(cè)香氣成分等方法，分析添加助溶劑（啤酒花∶酒曲提取物∶吐溫80=2∶5∶10，質(zhì)量比）后煙草原料的提取率及其香氣成分的變化。結(jié)果表明，造紙法再造煙葉煙草原料中添加助溶劑后，3種煙草原料的提取率均增加，煙梗、混配原料、煙草碎片的提取率分別提高7.88、0.12、0.09個(gè)百分點(diǎn)。添加助溶劑后煙草原料中還原糖、總植物堿、總氮和氯離子的提取率均高于未添加助溶劑的煙草原料。煙草原料添加助溶劑后，酮、醛、呋喃和酯的種類和含量增加，巨豆三烯酮的含量增加；煙梗添加助溶劑后，5-甲基-2-呋喃甲醇含量降低。助溶劑的添加可提升煙草原料的提取率，提升部分煙草原料致香成分含量。

關(guān)鍵詞：助溶劑；提取率；香氣成分；煙草原料

中圖分類號(hào)：TS411 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2023）11-0155-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.11.027 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effect of cosolvent extraction technology on the extraction rate and aroma components of different tobacco raw materials

XIAO Dong1，CHEN Shao-quan2，ZHU Ting2，SHI Jian-quan1，ZHU Ling-chao1， ZHANG Meng-yuan2，GUO Jian-song2，LI Xiao-yi2，LI Zhong-ren1，2

（1. China Tobacco Yunnan Industrial Co.， Ltd.， Kunming ?650224，China；2. China Tobacco Schweitzer （Yunnan） Reconstituted Tobacco Co.， Ltd.， Yuxi ?653100， Yunnan，China）

Abstract： By using methods such as constant temperature water bath extraction， atmospheric pressure concentration， conventional chemical index detection， simultaneous distillation extraction， and GC-MS internal standard quantitative detection of aroma components， the extraction rate and changes in aroma components of tobacco raw materials after the addition of cosolvents （hop∶koji extract∶Tween 80=2∶5∶10， mass ratio） were analyzed. The results showed that after adding cosolvents to the tobacco raw materials for paper making， the extraction rates of all three tobacco raw materials increased. The extraction rates of tobacco stems， mixed raw materials， and tobacco fragments increased by 7.88， 0.12， and 0.09 percentage points， respectively. The extraction rates of reducing sugars， total alkaloids， total nitrogen， and chloride ions in tobacco raw materials with the addition of cosolvents were higher than those without the addition of cosolvents. After adding cosolvents to tobacco raw materials， the types and contents of ketones， aldehydes， furans， and esters increased， while the content of megastigmatrienone increased； after adding cosolvent to tobacco stems， the content of 5-methyl-2-furan methanol decreased. The addition of cosolvents could improve the extraction rate of tobacco raw materials and increase the aroma components content of some tobacco raw materials.

Key words： cosolvent； extraction rate； aroma components； tobacco raw materials

煙草濃縮液是造紙法再造煙葉香氣成分的主要來源，近年來，隨著消費(fèi)者對(duì)卷煙風(fēng)格的需求趨于多樣化和個(gè)性化，提升造紙法再造煙葉香氣含量及賦予造紙法再造煙葉不同的香氣風(fēng)格特征是近年來再造煙葉行業(yè)主要的研究方向。造紙法再造煙葉主要由煙草纖維與煙草提取濃縮液構(gòu)成，而提取濃縮液對(duì)造紙法再造煙葉的香氣含量及香氣風(fēng)格特征起到至關(guān)重要的作用。因此，提升造紙法再造煙葉煙草原料的提取率和增加其香氣含量成為重要的研究?jī)?nèi)容。對(duì)此，武士杰等［1］研究了再造煙葉煙草原料中可溶物成分的溶出率，并根據(jù)研究結(jié)果設(shè)計(jì)原料提取工藝，通過分析煙草可溶物成分在不同固液比、提取溫度及提取時(shí)間條件下的溶出規(guī)律，總結(jié)出最佳提取條件。楊莫愁等［2］探究中性洗滌劑法、酸性洗滌劑法、酸性水解法等不同提取方法對(duì)煙草纖維素微觀結(jié)構(gòu)的影響，并指出中性洗滌劑法適合作為煙草纖維素微觀結(jié)構(gòu)研究中纖維素的提取方法。李猛政等［3］對(duì)目前煙草葉蛋白質(zhì)常用的幾種提取技術(shù)及進(jìn)展進(jìn)行討論。趙國(guó)杰等［4］研究了低等級(jí)煙草原料皂化處理及茄尼醇分離提純方法，該方法生產(chǎn)投資小、易于操作。曾強(qiáng)等［5］研究從茶葉等天然植物中提取其香氣成分，豐富和改善煙香、降低卷煙危害。上述研究結(jié)果表明，通過提取工藝手段可以提取出煙草原料中的煙堿有效物質(zhì)，如煙堿［6］、水溶性糖［7］、煙草葉蛋白質(zhì)［8］、揮發(fā)總致香成分等［9］，但對(duì)通過改善提取工藝［10］，如提取溶劑［11］、超聲浸提［12］、超臨界CO2萃取［12］、提取溫度時(shí)間等［13］，有效提升煙草原料中可溶物質(zhì)的溶出率，提升煙草原料的提取率卻少有報(bào)道。

本研究通過向造紙法再造煙葉煙草原料中添加不同的助溶劑，分析了添加不同的助溶劑后煙草原料提取率的變化情況及還原糖、總植物堿等7項(xiàng)化學(xué)成分含量、種類，以期為提升造紙法再造煙葉香氣含量、豐富其煙香氣特征提供理論依據(jù)。

1 材料與試劑

1.1 供試材料

按表1配比準(zhǔn)確稱取供試煙草原料，稱取后的試樣均在（40±1）℃的烘箱中烘干4 h。

1.2 主要儀器

DK-600型電熱恒溫水箱（上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司），DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（上海予華儀器有限公司），DHG-9076A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司），蒸餾萃取裝置（中煙施偉策（云南）再造煙葉有限公司），7890B-5977型氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent 公司），旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）。

1.3 分析試劑

無(wú)水硫酸鈉、二氯甲烷、乙酸苯乙酯，均為分析純（中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)有限公司）；助溶劑（啤酒花∶酒曲提取物∶吐溫80=2∶5∶10，質(zhì)量比）。

2 方法

2.1 試樣的制備

2.1.1 試樣制備和提取率 準(zhǔn)確稱取煙梗、混配原料、煙草碎片各600 g，用粉碎機(jī)粉碎，過40目篩，過篩試樣密封備用。提取率的計(jì)算公式如下：

提取率=（目標(biāo)物質(zhì)含量/原料目標(biāo)物質(zhì)含量）×100% ?（1）

2.1.2 常規(guī)化學(xué)成分測(cè)定試樣制備 準(zhǔn)確稱取煙梗、混配原料、煙草碎片各200 g，用粉碎機(jī)粉碎，過40目篩，過篩試樣密封備用。平均分為2份，其中一份加入助溶劑，均用于常規(guī)化學(xué)成分測(cè)定。

2.1.3 揮發(fā)性致香成分測(cè)定試樣制備 取煙梗、混配原料、煙草碎片各20 g，用粉碎機(jī)粉碎，過40目篩，過篩試樣密封備用。平均分為2份，其中一份加入助溶劑，均用于致香成分測(cè)定。

2.2 煙草原料濃縮液的制備

取“2.1.1”項(xiàng)中煙梗、混配原料、煙草碎片試樣，分別按料液比1∶7（m/V）加入60 ℃熱水，在60 ℃恒溫水浴鍋中攪拌45 min，提取后進(jìn)行固液分離；按料液比1∶6（m/V）加入60 ℃熱水，在60 ℃恒溫水浴鍋中攪拌30 min，提取后固液分離，2次提取液合并過濾，倒入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)瓶中，在60 ℃、4.4 kPa條件下濃縮至密度為（1.200 0±0.000 3） g/cm3，稱重并記錄濃縮液重量m濃。

2.3 常規(guī)化學(xué)指標(biāo)檢測(cè)

參照YCT 159—2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》、YCT 161—2002《煙草及煙草制品 總氮的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》、YCT 160—2002《煙草及煙草制品 總植物堿的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》、YCT 296—2009《煙草及煙草制品 硝酸鹽的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》、YCT 217—2007《煙草及煙草制品 鉀的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》和YCT 162—2011《煙草及煙草制品 氯的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》測(cè)定常規(guī)試樣化學(xué)指標(biāo)。

2.4 揮發(fā)性致香成分檢測(cè)

采用同時(shí)蒸餾萃取法（SDE）測(cè)定試樣中致香成分含量，稱取煙梗、混配原料、煙草碎片試樣各20 g置于500 mL兩口圓底燒瓶中，加入20 g氯化鈉和250 mL去離子水；另取50 mL二氯甲烷置于250 mL圓底燒瓶中，加入 1 mg/mL 0.10 mL的乙酸苯乙酯內(nèi)標(biāo)溶液。同時(shí)蒸餾萃取3 h，向二氯甲烷溶液中加無(wú)水硫酸鈉干燥2 h，40 ℃常壓濃縮至1 mL，進(jìn)行GC-MS分析。

2.5 GC-MS分析條件

1）GC條件。毛細(xì)管色譜柱為HP-5 MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm），載氣為He，流速為1.0 mL/min，進(jìn)樣口溫度為250 ℃，進(jìn)樣量為1 μL，分流比為10∶1；程序升溫：初溫50 ℃，保持2 min，以3 ℃/min升至200 ℃，保持2 min，再以6 ℃/min升至260 ℃，保持5 min。

2）MS條件。質(zhì)譜檢測(cè)器傳輸線溫度為280 ℃，離子源溫度為230 ℃，四級(jí)桿溫度為150 ℃，電磁源為EI，電離能為70 eV，質(zhì)量掃描范圍為33～550 amu，質(zhì)譜掃描方式為全掃描（SCAN），溶劑延遲為3.5 min。MS譜庫(kù)：NIST 11.0。假定相對(duì)校正因子為1，內(nèi)標(biāo)法定量。

2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

應(yīng)用Excel 2016軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 助溶劑對(duì)不同煙草原料提取率的影響

由表1可知，煙草原料中添加助溶劑，煙梗的提取率從31.11%提高至38.99%，提高7.88個(gè)百分點(diǎn)，混配原料的提取率從33.66%提高至33.78%，提高0.12個(gè)百分點(diǎn)，煙草碎片的提取率從36.05%提高至36.14%，提高0.09個(gè)百分點(diǎn)。

3.2 助溶劑對(duì)不同煙草原料常規(guī)化學(xué)指標(biāo)提取率的影響

由圖1可知，添加助溶劑后煙梗中總糖、還原糖、總植物堿、總氮、硝酸鹽、鉀離子和氯離子的提取率均高于未添加助溶劑的煙梗。

由圖2可知，添加助溶劑后混配原料中總糖、還原糖、總植物堿、總氮、氯離子的提取率均高于未添加助溶劑的混配原料，硝酸鹽和鉀離子的提取率均低于未添加助溶劑的混配原料。

由圖3可知，添加助溶劑后煙草碎片中還原糖、總植物堿、總氮、硝酸鹽、鉀離子和氯離子的提取率均高于未添加助溶劑的煙草碎片，總糖的提取率略低于未添加助溶劑的煙草碎片。

在未添加助溶劑的試樣中，煙草碎片中總糖、還原糖、總植物堿的提取率較高，其次為混配原料、煙梗；混配原料中總氮、硝酸鹽、鉀離子、氯離子的提取率較高，其次為煙草碎片、煙梗。在添加助溶劑的試樣中，常規(guī)化學(xué)成分均產(chǎn)生一定變化，煙草碎片中總糖、還原糖、硝酸鹽的提取率較高，煙梗中總植物堿、總氮、鉀離子、氯離子的提取率較高。

3.3 助溶劑對(duì)不同煙草原料揮發(fā)性致香成分的影響

3.3.1 助溶劑對(duì)煙梗原料揮發(fā)性致香成分提取的影響 由表2可知，煙梗中共檢出揮發(fā)性致香成分66種，其含量為160.193 6 μg/g。煙梗濃縮液中共檢出揮發(fā)性致香成分39種，其含量為127.989 3 μg/g。煙梗（助溶劑）中共檢出揮發(fā)性致香成分44種，其含量為210.164 6 μg/g。煙梗（助溶劑）中揮發(fā)性致香成分含量比煙梗濃縮液增加了82.175 3 μg/g。

煙梗濃縮液中酮、醛、呋喃和酯成分共有21種，其含量為31.697 2 μg/g，煙梗（助溶劑）中酮、醛、呋喃和酯成分共有23種，其含量為35.566 2 μg/g；煙梗添加助溶劑后，對(duì)煙香貢獻(xiàn)較大的酮、醛、呋喃和酯數(shù)量及含量均有所增加。煙梗濃縮液中巨豆三烯酮含量為0.996 4 μg/g，煙梗（助溶劑）中巨豆三烯酮含量為6.778 4 μg/g；煙梗添加助溶劑后，對(duì)煙香貢獻(xiàn)較大的巨豆三烯酮含量有所增加。煙梗濃縮液中5-甲基-2-呋喃甲醇含量為0.775 4 μg/g，煙梗（助溶劑）中5-甲基-2-呋喃甲醇含量為0.441 4 μg/g；煙梗添加助溶劑后，5-甲基-2-呋喃甲醇含量降低，造紙法再造煙葉的木質(zhì)雜氣、刺激性和辛辣感減少。

3.3.2 助溶劑對(duì)混配原料揮發(fā)性致香成分提取的影響 由表3可知，混配原料中共檢出揮發(fā)性致香成分58種，其含量為171.694 7 μg/g。混配原料濃縮液中共檢出揮發(fā)性致香成分34種，其含量為124.341 3 μg/g?；炫湓希ㄖ軇┲泄矙z出揮發(fā)性致香成分40種，其含量為125.813 6 μg/g?；炫湓希ㄖ軇┲袚]發(fā)性致香成分含量比混配原料濃縮液增加了1.472 3 μg/g。

混配原料濃縮液中酮、醛、呋喃和酯成分共有18種，其含量為45.865 1 μg/g，混配原料（助溶劑）中酮、醛、呋喃和酯成分共有21種，其含量為54.165 7 μg/g；混配原料添加助溶劑后，對(duì)煙香貢獻(xiàn)較大的酮、醛、呋喃和酯數(shù)量及含量均有所增加?；炫湓蠞饪s液中糠醛含量為8.331 2 μg/g、巨豆三烯酮含量為5.188 5 μg/g，混配原料（助溶劑）中糠醛含量為8.789 9 μg/g、巨豆三烯酮含量為5.256 2 μg/g；混配原料添加助溶劑后，對(duì)煙香貢獻(xiàn)較大的糠醛、巨豆三烯酮含量均有所增加?；炫湓蠞饪s液中5-甲基-2-呋喃甲醇含量為0.217 8 μg/g，混配原料（助溶劑）中5-甲基-2-呋喃甲醇含量為0.280 1 μg/g；混配原料添加助溶劑后，5-甲基-2-呋喃甲醇含量增加，造紙法再造煙葉的木質(zhì)雜氣、刺激性和辛辣感增加。

3.3.3 助溶劑對(duì)煙草碎片揮發(fā)性致香成分提取的影響 由表4可知，煙草碎片中共檢出揮發(fā)性致香成分64種，其含量為374.871 5 μg/g。煙草碎片濃縮液中共檢出揮發(fā)性致香成分46種，其含量為147.900 8 μg/g。煙草碎片（助溶劑）中共檢出揮發(fā)性致香成分65種，其含量為352.051 6 μg/g。煙草碎片（助溶劑）中揮發(fā)性致香成分含量比煙草碎片濃縮液增加了204.150 8 μg/g。

煙草碎片濃縮液中酮、醛、呋喃和酯成分共有22種，其含量為75.854 0 μg/g，煙草碎片（助溶劑）中酮、醛、呋喃和酯成分共有31種，其含量為112.030 6 μg/g；煙草碎片添加助溶劑后，對(duì)煙香貢獻(xiàn)較大的酮、醛、呋喃和酯數(shù)量及含量均有所增加。煙草碎片濃縮液中巨豆三烯酮含量為5.336 5 μg/g，煙草碎片（助溶劑）中巨豆三烯酮含量為11.426 9 μg/g；煙草碎片添加助溶劑后，對(duì)煙香貢獻(xiàn)較大的巨豆三烯酮含量有所增加。煙草碎片提取液中5-甲基-2-呋喃甲醇未檢出，煙草碎片（助溶劑）中5-甲基-2-呋喃甲醇含量為0.446 6 μg/g；煙草碎片添加助溶劑后，5-甲基-2-呋喃甲醇含量增加，造紙法再造煙葉的木質(zhì)雜氣、刺激性和辛辣感增加。

4 小結(jié)與討論

通過對(duì)造紙法再造煙葉不同煙草原料中添加助溶劑，分析其提取率及其香氣成分的變化情況。結(jié)果表明，煙草原料中添加助溶劑可提高煙草原料的提取率，煙梗、混配原料、煙草碎片的提取率分別提高7.88、0.12、0.09個(gè)百分點(diǎn)。在添加助溶劑的試樣中，常規(guī)化學(xué)成分均產(chǎn)生一定變化，煙草碎片中總糖、還原糖、硝酸鹽的提取率較高，煙梗中總植物堿、總氮、鉀離子、氯離子的提取率較高。煙草原料添加助溶劑后，酮、醛、呋喃和酯的種類和含量增加，巨豆三烯酮的含量增加；煙梗添加助溶劑后，5-甲基-2-呋喃甲醇含量降低。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 武士杰，潘志新，林 瑜，等.再造煙葉原料煙草可溶物成分高效提取技術(shù)研究［J］.南方農(nóng)業(yè)，2020，14（26）：164-166.

［2］ 楊莫愁，周 順，張曉宇，等.不同提取方法對(duì)煙草纖維素微觀結(jié)構(gòu)的影響［J］.煙草科技，2019，52（6）：82-89.

［3］ 李猛政，李榮華，夏巖石，等.煙草葉蛋白提取技術(shù)研究進(jìn)展［J］.中國(guó)煙草科學(xué)，2021，42（4）：85-91.

［4］ 趙國(guó)杰，劉家磊，張少峰，等.煙草中茄尼醇的提取研究進(jìn)展［J］.現(xiàn)代化工，2019，39（S1）：79-84.

［5］ 曾 強(qiáng)，李金蘭，常明彬，等.茶葉及其提取物在煙草深加工中的應(yīng)用［J］.福建茶葉，2019，41（12）：12-15.

［6］ 張 博，宋凌勇，黃世杰，等.云南煙草提取物主要生物堿的對(duì)比研究［J］.化學(xué)試劑，2019，41（12）：22-25.

［7］ 方鉦中，陳 輝，謝 衛(wèi)，等.美拉德反應(yīng)對(duì)煙草提取物中水溶性糖類組分的影響研究［J］.香料香精化妝品，2021（2）：9-12.

［8］ 張 花，顧麗莉，黃智華，等.煙草多酚的提取分離及分析研究進(jìn)展［J］.化學(xué)通報(bào)，2021，84（9）：900-905.

［9］ 黃海濤，許 永，劉 欣，等.索氏提取裝置的改良及其在煙草揮發(fā)性成分分析中的應(yīng)用［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021（1）：55-60.

［10］ 寧 勇，王 晶，陳小敏，等.福建煙葉提取物的制備及其在卷煙中的應(yīng)用［J］.香料香精化妝品，2019（5）：21-25.

［11］ 馬 駿，朱春波，顧天寶，等.煙梗草木灰中鉀素提取工藝研究［J］.廣州化工，2017，45（16）：83-85.

［12］ 杜 康.云南煙草精油的提取及新植二烯的純化工藝研究［D］.昆明：昆明理工大學(xué)， 2020.

［13］ 劉振宇. 廢棄煙葉中有效成分提取分離與純化［D］.遼寧大連：大連理工大學(xué)，2017.