許春平，肖源，孫斯文，劉紹華

1 鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州東風(fēng)路5號 450002；2 廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，廣西南寧 53001

烤煙花揮發(fā)性成分的萃取及分析

許春平1，肖源1，孫斯文1，劉紹華2

1 鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州東風(fēng)路5號 450002；2 廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，廣西南寧 53001

通過CO2超臨界萃取法萃取烤煙花中的揮發(fā)性成分,然后用蒸餾萃取法對其萃取物進行前處理，通過GC-MS分析萃取物的揮發(fā)性成分。分析結(jié)果鑒定出，揮發(fā)性成分中含有醇類11種，酯類7種，酸類8種，烷烴類8種，萜烯類8種，酮類5種，醛類2種，氮雜環(huán)化合物4種。

烤煙花蕾；CO2超臨界萃取法；揮發(fā)性成分；GC-MS

煙草香味是評價煙葉及卷煙感官質(zhì)量的重要指標，特別是酮類化合物以及部分醛類、醇類、內(nèi)酯類物質(zhì)，對于卷煙的吸味具有較強的影響，對于煙氣品質(zhì)起著關(guān)鍵性作用[1]。由于煙草中香味成分繁多并且復(fù)雜，又因為許多揮發(fā)性香味物質(zhì)的含量很小，所以前處理方法和檢測方式必需合適選擇。目前，水蒸氣蒸餾法[2]、同時蒸餾萃取法[3]、固相微萃取法[4]等是萃取煙草中揮發(fā)性香味物質(zhì)的常規(guī)前處理方法，但水蒸氣蒸餾法和同時蒸餾萃取法耗時較長，且需較高萃取溫度，會產(chǎn)生副反應(yīng)[5]，固相微萃取法重現(xiàn)性不好，不能批量分析多個樣品。

CO2超臨界萃取(SFE)是一種新型分離技術(shù)，近年來發(fā)展迅速。該技術(shù)利用CO2流體的特有性質(zhì)，它在溫度、壓力高于其臨界點時能選擇性地萃取目標物中的有效成分[6]，且有易操作，條件溫和，萃取效率高，安全環(huán)保等優(yōu)點，已在食品[7]、醫(yī)藥[8]、植物精油提取[9]等領(lǐng)域有效應(yīng)用。在煙草領(lǐng)域，菲莫公司的“NEXT”以及“De-Nic”這兩種卷煙產(chǎn)品就利用了甲醇改性的二氧化碳超臨界萃取法將煙絲中大部分煙堿脫除[10]。

1992年Brunnemann等研究了甲醇改性的超臨界二氧化碳萃取結(jié)合氣相色譜/熱能分析儀測定煙草特有亞硝胺(TSNA)的方法[11]。1995年田景州等利用超臨界二氧化碳技術(shù)從煙草中萃取煙草精油，且已投入應(yīng)用[12]。同年，高勇等報道利用超臨界二氧化碳對煙草進行二級萃取，得到凈油，并且將之加入卷煙中，可起到增進煙香，使煙氣飽滿并去除雜氣的作用[13]。

煙草打頂棄去的花蕾和煙葉一樣含有豐富的香料物質(zhì)，是天然植物香源之一。國外對煙草花蕾的基因工程[14]、生理活性[15]、生物活性[16]等領(lǐng)域有大量的研究。國內(nèi)方面，康武成等對花蕾中提取香膏，目前已形成白肋煙花蕾香膏、烤煙花蕾香膏和白肋煙浸膏等“三膏”產(chǎn)品，并已在卷煙加香中應(yīng)用,但未對香膏成分做出定量分析[17]。本文以二氧化碳超臨界萃取法提取煙草花蕾中揮發(fā)性成分，通過同時蒸餾萃取法對萃取物進行前處理，并采用內(nèi)標法利用GC-MS對其揮發(fā)性成分進行定性定量分析。

1 實驗

1.1 材料與儀器

材料：2012年，內(nèi)蒙古赤峰市生產(chǎn)烤煙花蕾，品種：龍江911。

試劑：氯化鈉（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司)；無水乙醇、二氯甲烷、乙酸苯乙酯（AR，天津市富宇精細化工有限公司）。

儀器：SHB-3循環(huán)水多用真空泵（鄭州杜甫儀器廠）；Q-100A3旗箭粉碎機（上海冰都電器有限公司）；HS-4恒溫水浴鍋（上海醫(yī)療器械五廠）；PL203電子分析天平（梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司）；DGX-9143電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海?，斣O(shè)備有限公司）；同時蒸餾萃取裝置（鄭州科技玻璃儀器廠）；6890/5973氣相色譜儀/質(zhì)譜儀（安捷倫科技有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料預(yù)處理

取適量烤煙花蕾，用蒸餾水清洗干凈后放于烘箱中45℃干燥3 h，然后用粉碎機粉碎，過60目篩。

1.2.2 超臨界提取烤煙花蕾揮發(fā)性成分

稱取150 g樣品，置于超臨界萃取裝置的萃取釜中，加入450 mL無水乙醇進行提取。CO2超臨界萃取條件：HL-(5+1)L/50-IIIBQ型超臨界萃取裝置，壓力20 MPa，溫度50 ℃，二氧化碳溫度-10 ℃，流量10 L/h，萃取時間2 h，流速0.3 mL/min，夾帶劑500 mL無水乙醇。被萃取物烤煙花蕾粉末裝入萃取池中，采用二氧化碳為萃取溶劑，CO2氣體經(jīng)熱交換器冷凝為液體。用加壓泵把壓力提升至28 MPa，同時調(diào)節(jié)溫度使其成為超臨界C02流體。超臨界流體從萃取釜底部進入與被萃取煙末充分接觸，溶出揮發(fā)性化學(xué)成分,通過毛細管的口徑大小控制流體的流出流量，流出液流入吸收池，最終得到深黃色液體，即為萃取物。

1.2.3 萃取物的前處理及GC/MS檢測條件

量取烤煙花蕾萃取物30 mL，放入同時蒸餾萃取裝置一端的1000 mL平底燒瓶中，加入300 mL蒸餾水，用電子調(diào)溫電熱套加熱。裝置的另一端蒸餾瓶中注入 30 mL二氯甲烷，于60 ℃水浴中加熱。同時蒸餾萃取2.5 h后，在二氯甲烷萃取液中加入乙酸苯乙酯含量為0.3765 mg/mL 的二氯甲烷溶液1 mL，于60 ℃濃縮至約1 mL，低溫密封保存，用于GC/MS進行定量分析。色譜柱HP-5MS（60 m×0.32 mm，0.25 μm），柱溫40 ℃，保持3 min,以6 ℃/min上升到260 ℃，保持 5min，汽化溫度270 ℃，載氣(流量)（He）1 mL/min，分流比10:1，質(zhì)譜檢測器EI源，電子能量70 eV，源溫230 ℃，質(zhì)量范圍30～700 amu。

1.2.4 香味物質(zhì)含量的計算方法

由于煙草香味成分復(fù)雜，種類繁多，很難得到各種香味物質(zhì)的標準品，使用Nist02 標準圖庫對其定性，采用內(nèi)標法對其定量，假定相對校正因子(相對于內(nèi)標)為1，對各種香味物質(zhì)按照下式進行定量計算[18]。

2 結(jié)果與分析

夾帶劑乙醇試劑的加入能夠促使其與溶質(zhì)分子間形成氫鍵及其他各種化學(xué)作用力,從而提高了超臨界流體的萃取范圍；此外, 改變溫度、壓力參數(shù)能夠使超臨界流體密度顯著變化,而超臨界流體的溶解能力與超臨界流體密度有關(guān)，在較高溫度、壓力下多種極性較大的低揮發(fā)性香味物質(zhì)能夠更好地提取出來。因此選擇合適的夾帶劑(乙醇)以及設(shè)定較高的萃取溫度和壓力(50 ℃, 20 MPa)能夠獲得較多的揮發(fā)性成分[19-20]。由表1可知，烤煙花蕾萃取物中揮發(fā)性成分豐富，在烤煙花蕾中其總的揮發(fā)性成分高達1488.18 μg/g。其中，寸拜醇、1,5,9 -三甲基-12-（1-甲基乙基）-4,8,13-西松烯-1,3-二醇、植醇、石竹烯氧化物含量最高。

表1 烤煙花萃取物揮發(fā)性成分檢測結(jié)果匯總表Table 1 Summary of volatile components from flue-cured tobacco flower extract

表1 （續(xù)）

表2 烤煙花萃取物中的成分類別及含量Table 2 Component categories and content from flue-cured tobacco flower extract

由表2可見，經(jīng)過萃取的烤煙花蕾揮發(fā)性成分中一共含有53種化合物，在這些成分中，比例最高的是醇類，主要包括：苯乙醇、喇叭茶醇、橙花叔醇等。醇類化合物對煙草香氣和吃味有一定作用，苯乙醇是烤煙揮發(fā)油中重要的致香物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于煙用香精中[21]。

酯類化合物，主要有二氫獼猴桃內(nèi)酯、香紫蘇內(nèi)酯、金粟蘭內(nèi)酯等，金粟蘭內(nèi)酯，具有甜味，水果香味或酒味，特別是與烤煙香氣協(xié)調(diào)，可使煙氣醇和，可作為煙草的加香原料[22]，二氫獼猴桃內(nèi)酯具有消除煙草刺激性的作用。香紫蘇內(nèi)酯是一種優(yōu)良的煙草增香矯味劑，在混合型卷煙中, 可掩蓋煙草的粗雜氣,以改進和提高香味質(zhì)量, 賦予煙草愉快的特征香氣,使卷煙更加柔和, 醇綿入口[23]。

萜烯類化合物：主要包括姜黃烯、西松烯、新植二烯等。西松烯，香樹烯等成分含量較多，是煙草制品的主要香氣成分之一。新植二烯本身不僅具有一定的香氣，且可分解轉(zhuǎn)化形成低分子香味成分。它是煙草中含量最多的香味物質(zhì)，但在花蕾中的含量低的多，這是由于煙草花蕾作為煙株的生殖器官，缺乏葉綠素，而新植二烯是葉綠素代謝生成的[24]。

酮類化合物主要有茄酮、4-氧化-α-紫羅蘭酮、7,8-環(huán)氧-α-紫羅蘭酮等，紫羅蘭酮和茄酮，對煙草質(zhì)量和香味有較大影響[25]。

烤煙花蕾揮發(fā)性成分還包含了酸類化合物，醛類化合物和烷烴類化合物。

3 結(jié)論

報道了超臨界CO2萃取分離烤煙煙草花蕾中揮發(fā)性成分的方法，通過分析可知煙草花蕾當(dāng)中含有大量的揮發(fā)性香味成分，特別是醇類物質(zhì)含量最多。本研究可為卷煙加香工藝和煙葉資源合理利用提供參考。

[1]史宏志，謝子發(fā). 四川白肋煙不同品種中性香氣成分含量及感官品質(zhì)分析[J]. 中國煙草學(xué)報，2010，16(1):1-5.

[2]李炎強，冼可法. 同時蒸餾萃取法與水蒸氣蒸餾法分離分析煙草揮發(fā)性、半揮發(fā)性中性成分的比較[J]. 煙草科技，2000，141(2):18-21.

[3]李桂花．同時蒸餾萃取法及其在煙草分析中的應(yīng)用研究[D]．杭州：浙江大學(xué)，2007．

[4]劉百戰(zhàn)，張映，孫磊，等. 卷煙煙絲香氣成分的固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法分析[J]. 分析測試學(xué)報，2000，19:28-31.

[5]彭夫敏．水蒸氣蒸餾法、同時蒸餾萃取法和頂空共蒸餾法提取煙草揮發(fā)性成分的比較研究[D]. 北京：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2004.

[6]李天祥，王靜康，等. 超臨界CO2流體萃取技術(shù)在天然物提取上的研究進展［J］. 天津大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)與工程技術(shù)版，2002，35(4):417-424.

[7]陳必春，毛多斌，郭鵬，等. 超臨界萃取技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用［J］. 食品工程，2008 (2):6-9.

[8]蘇香萍，宋必衛(wèi)，陳振華，等. CO2超臨界萃取金銀花揮發(fā)油工藝及抗炎活性研究［J］.天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2006 (18):663-666.

[9]司輝清，沈強，龐曉莉. 臘梅花精油超臨界CO2萃取及GC-MS分析［J］. 食品科學(xué), 2010, 31(2):134-137.

[10]王宏發(fā)，曾曉鷹，王超. 超臨界流體萃取在煙草中的應(yīng)用及前景展望［J］. 云南煙草, 1998(3):71-75.

[11]Brunnemann K D, Prokopczyk B, Djordjevic M V, et al.The use of supercritical fluid extraction for the analysis of tobacco-specific N-nitrosamines in tobacco and tobacco smoke [J]. 1992，5(3):336-339.

[12]田景州，金革，馬亞萍，等. 用CO2溶劑從煙草(煙末)中萃取煙精的研究[J]. 中國煙草學(xué)報，1995，2(4):75-79.

[13]高勇，朱友民，吳慶之. 煙草凈油的超臨界流體技術(shù)提取[J]. 煙草科技，1995(5) :28-30.

[14]Valentina Cecchetti, Mirella Pomponi, Maria Maddalena Altamura, et al. Expression of rolB in tobacco flowers affects the coordinated processes of anther dehiscence and style elongation [J]. The Plant Journal, 2004,38 (3):512-525.

[15]Engvild K C. Plantlet ploidy and flower-bud size in tobacco anther cultures [J]. Hereditas，1974,76 (2):320-322.

[16]Yang C, Braymer H, Murphy E, et al. Notes-Methyl Ethers of quercetin in tobacco Flowers [J]. The Plant Journal,1960,25 (11): 2063-2064.

[17]康武成，崔輝政，譚根芳，等. 從煙草花蕾提取香膏的工藝：中國，90107606. 6[P]. 1995-04-19.

[18]Cai J B，Liu B Z，Ling P. Analysis of free and bound volatiles by gas chromatograpgy and gas chromatographymass spectrometry in uncased and cased tobaccos [J]. J Chromatogr，2002, 947(2): 267-275.

[19]李雪梅，楊葉昆，徐若飛，等. 利用超臨界流體萃取技術(shù)制備煙草凈油的研究[J]. 中國煙草學(xué)報，2004，10(3):1-6.

[20]李盼盼，朱曉蘭，黃蘭，等. CO2超臨界萃取/GC-MS法測定烤煙中的香氣成分[J]. 分析儀器，2012(1):42-47.

[21]王能如，李章海，王東勝，等. 烤煙香氣成分與其評吸總分和香味特征的相關(guān)性[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(6)：2567-2569.

[22]胡建軍，周冀衡，李文偉，等. 烤煙香味成分與其感官質(zhì)量的典型相關(guān)分析[J]. 煙草科技，2007(3)：9-15.

[23]桂建國，張衛(wèi)華，彭勇，等. 一種含有紫蘇的煙草加料香精配方：中國，102304432 [P]. 2012-01-04.

[24]劉典三，劉國順，賈芳芳，等. 不同光強對烤煙質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報,2013，28(1) ：234-238.

[25]趙華武，賀帆，宮長榮，等. 烤煙化學(xué)成分與主體香味成分的相關(guān)和通徑分析[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，41(7) :42-46.

Extraction and analysis of volatile components from flue-cured tobacco flower

XU Chunping1, XIAO Yuan1, SUN Siwen1, LIU Shaohua2
1 College of Food and Biological Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China;2 Technology Center, China Tobacco Guangxi Industrial Co. Ltd., Nanning, 530001, China

Volatile components in flue-cured tobacco flowers were extracted by CO2supercritical extraction method. The extract was pretreated by applying distillation extraction method and its volatile components were analyzed through GC-MS. Results identified that the volatile components contained 11 kinds of alcohols, 7 esters, 8 acids, 8 alkanes, 8 terpenes, 5 ketones, 2 aldehydes, and 4 heterocyclic compounds.

flue-cured tobacco flowers; CO2supercritical extraction; volatile components; GC-MS

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.04.005

TS411 文獻標志碼：A 文章編號：1004-5708（2014）04-0023-05

鄭州市科技技術(shù)攻關(guān)項目（10PTG339-2）

許春平(1977—)，博士，教授，研究方向為生物催化與煙草工程，Tel：0371-86609637, Email:c.p.xu@zzuli.edu.cn

劉紹華（1962—），Email：lshaohua18@163.com

2013-09-06