李紅霞 楊上鶯 劉麗芬

摘要：為考察黃精水提物對卷煙感官質量的影響，采用熱裂解-氣相色譜/質譜聯用法對黃精水提物的熱裂解產物進行分析，并對添加黃精水提物的卷煙進行感官質量評價。結果表明，在300、600和900 ℃的條件下，黃精水提物熱裂解產物中分別鑒定出13、30、62種化學成分;在熱裂解過程中產生了很多有利于改善卷煙感官品質的香味物質，如糠醛、糠醇、5-羥甲基糠醛、吡嗪、有機酸等;黃精水提物加入卷煙后能與煙香諧調，具有提升煙氣質感、增加回甜舒適感、降低煙氣干燥感、降低煙氣刺激的作用。

關鍵詞：黃精;水提物;熱裂解;氣相色譜/質譜聯用;卷煙

中圖分類號：Q949.71+8.23;S572? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）07-0079-04

Abstract： Pyrolysis analysis and sensory evaluation were carried out to study the effects of the extract from Polygonatum on cigarettes sensory qualities. The results showed that，13，30 and 62 kinds of constituents were identified in the pyrolysis products at 300，600 and 900 ℃; the pyrolysis product contains many aromatic substances such as fural， 2-furanmethanol， pyrazine and organic acids， 5-（hydroxymethyl）-2-furancarboxaldehyde， which can improve sensory quality of cigarettes. The sensory evaluation revealed that the extract from Polygonatum can significantly improve aromatic quality，increase the sense of sweet，reduce the stimulus and drying sense of smoke. In general， the extract from Polygonatum can reduce offensive taste， increase comfort and improve sensory quality in cigarette.

Key words： Polygonatum;aqueous extract;pyrolysis;gas chromatography/mass spectrometry;cigarette

黃精是百合科黃精屬多種植物的根莖，《中國藥典》收載了滇黃精、黃精或多花黃精的干燥根莖入藥[1]。其性平、味甘，臨床上多作為滋陰補益藥使用[2]。近20多年來，對黃精化學成分的研究不斷開展，研究表明其所含化學成分豐富，主要含有糖類、皂苷類、黃酮類、生物堿、醌類、木脂素、氨基酸、微量元素、色素和揮發(fā)性物質[3-5]。

中草藥是中華民族的瑰寶，中國具有豐富的中草藥資源和悠久的中草藥研究應用歷史。利用中草藥制備煙用香料，并與煙草技術相結合，使藥草香、煙草香和諧融合，研制本草香特色卷煙，對彰顯“中式卷煙”的特色風格具有重要意義[6]。黃精作為一種傳統中藥，在醫(yī)藥領域的應用研究頗豐富，但將其用于卷煙行業(yè)的研究未見報道。因此，試驗制備黃精水提物，并模擬卷煙燃燒條件對黃精水提物的熱裂解產物進行分析，考察其在熱裂解過程中香味物質的生成情況，同時進行了黃精水提物在卷煙中的應用試驗，以期為其在卷煙中的應用提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 主要材料和儀器

黃精購于云南明鏡亨利制藥有限公司，產地云南。

主要儀器有：6890/5975N氣相色譜-質譜聯用儀（美國Agilent公司）、PYROPROBE 2000熱裂解儀（美國CDS公司）、AB204-S型電子天平（瑞士Mettler Toledo公司）、DFY-300型高速萬能粉碎機（溫嶺市林大機械有限公司）、PTHW型5 000 mL加熱套（山東鄄城華魯電熱儀器有限公司）、R-3型旋轉蒸發(fā)儀（瑞士BUCHI公司）、TD5A型低速離心機（鹽城市凱特實驗儀器有限公司）、KBF240恒溫恒濕箱（德國Binder公司）、單手式雙管喉頭微量噴霧器（泰興市輝春醫(yī)療器械有限公司）。

1.2? 方法

1.2.1? 黃精水提物的制備? 將黃精干燥根莖粉碎（10目）后，按照料液比1∶10（質量比）加入水，回流提取2 h，提取次數為2次;粗濾;濾液在3 000 r/min下離心5 min;將離心液減壓濃縮到相對密度為d2020 1.1806，即得到黃精水提物。

1.2.2? 熱裂解（Py-GC/MS）分析? 熱裂解條件：初始溫度25 ℃，升溫速度20 ℃/ms;裂解溫度300、600、900 ℃，持續(xù)時間10 s;在N2氛圍中。

GC工作條件：色譜柱HP-5MS;進樣量1μL;載氣氦氣;載氣流速1.0 mL/min;分流比20∶1。

MS工作條件：升溫程序50 ℃（保持1 min），以8 ℃/min速率升至160 ℃（保持2 min），以8 ℃/min速率升至280 ℃（保持15 min）;電離方式EI;電離電壓70 eV;傳輸線溫度280 ℃;四級桿溫度150 ℃;掃描范圍33～350 aum;溶劑延遲2 min。

采用Wiley和NIST05數據庫檢索，對熱裂解產物進行定性分析，并用面積歸一法測定熱裂解產物揮發(fā)性成分的百分含量。

1.2.3? 黃精水提物的感官評價? 首先將黃精提取物用水稀釋;以加料的方式，用喉頭噴霧器按照一定量均勻噴灑于煙絲（新貴葉組）上，平衡4 h以上;于120 ℃烘烤煙絲至含水量約為12%，將煙絲卷制成煙支;將煙支置于溫度（22±1） ℃，相對濕度（60±2）%的恒溫恒濕箱中平衡48 h;最后，請7名專業(yè)評委進行評吸。對照為噴灑同量水的煙絲卷制成的在相同條件下處理的煙支。

2? 結果與分析

2.1? 黃精水提物熱裂解產物分析結果

在典型的卷煙燃燒過程中，其燃燒錐中心處于無氧的裂解狀態(tài)，溫度通常在700～900 ℃，裂解區(qū)周圍的溫度在400～700 ℃，靠近抽吸端的蒸餾區(qū)溫度一般低于400 ℃[7]。在裂解過程中設定不同的溫度可一定程度上模擬這一過程。為此，在試驗中選取卷煙燃燒有代表性的300、600和900 ℃進行比較，分別代表揮發(fā)性物質開始進入煙氣、煙草開始燃燒和抽吸時最高溫度這3個典型溫度。

試驗采用Wiley275、Nist05標準質譜庫對不同溫度下的熱裂解產物揮發(fā)性成分進行定性分析后，再用面積歸一法測定熱裂解產物揮發(fā)性成分的百分含量，結果見表1。從表1可以看出，黃精水提物的裂解產物主要是醇類、酮類、酚類、烯類、醛類、雜環(huán)類，這些產物大多為致香成分，可以產生烘烤香、焦糖香、木香、果香等香韻，能夠豐富卷煙香氣、改善卷煙吃味，降低卷煙刺激性。而在300～900 ℃熱裂解范圍內，黃精水提物主要裂解出糠醛、糠醇、5-甲基-2-糠醛、5-羥甲基-糠醛、吡嗪等能夠影響卷煙風格特征和品質的香味化合物[8]。其中，糠醛能產生焦糖香，谷物烘烤香及面包的香氣，能夠賦予卷煙木香、甜香、花香和果香;5-甲基-2-糠醛具有甜香和花香，可以增強烤煙香、甜香及焦糖香;呋喃酮類又可為卷煙提供烤甜香和焦糖香[9]。

由表1分析可知，在300 ℃的裂解溫度下，共檢測到13種熱裂解產物，包括醛類、酸類、呋喃類和吡嗪類，其中以呋喃類為主，含量最高的成分是糠醛（40.33%），其次是5-羥甲基-糠醛（7.70%）、乙酸（6.33%）、糠醇（3.43%）和5-甲基-2-糠醛（3.16%）。僅存在于300 ℃裂解條件下的成分有甲基-吡嗪（0.57%）、2，5-二甲基-吡嗪（0.16%）和2，6-二甲基-吡嗪（1.08%）、2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮（1.72%）、癸醛（0.96%）。其中甲基-吡嗪具有芳香甜香，2，5-二甲基-吡嗪具有令人愉快的泥土氣息，2，6-二甲基-吡嗪具草甜氣息[9]。

在600 ℃的裂解溫度下，共檢測到30種熱裂解產物，除上述的醛類、酸類、呋喃類和酮類外，新增加了烯烴類、苯酚類和萘。其中含量最高的成分是5-羥甲基-糠醛（40.46%），其次是糠醛（13.47%）、3，5-二羥基甲苯（5.48%）和5-甲基-2-糠醛（3.60%）。其余含量相對較高的物質有1，2-苯二酚（1.49%）、乙酸（3.36%）和乙醛（1.19%）。

在900 ℃的裂解溫度下，共檢測到62種熱裂解產物，熱裂解產物的種類沒有變化，但產物的數量大幅增加，其中含量最高的成分是5-羥甲基-糠醛（22.77%），其次是糠醛（7.75%）和3，5-二羥基甲苯（2.17%）?？梢钥闯?，當裂解溫度達到900 ℃時，呋喃類的含量均比300 ℃和600 ℃要低，說明在900 ℃后，呋喃類化合物大量轉化為其他形式的化合物。隨著熱裂解溫度的升高，熱裂解產物的成分也越來越復雜，新增加的成分主要是烯烴類、萘和茚等基本無致香作用的物質，說明高溫使得香味物質發(fā)生了芳香化和稠化反應[10]。

從上述分析結果看，黃精水提物的熱裂解產物以呋喃類、酮類、有機酸類、醛類為主。研究表明，黃精水提物中主要活性成分為多糖[11]。多糖裂解時，首先進行鏈剪切作用，發(fā)生逆醇醛縮合反應，再進行下一步的裂解，形成小分子[12]。其中呋喃類物質的產生，例如糠醛和5-羥甲基-糠醛，可能是由多糖中的葡萄糖單元結構通過裂解形成[13]，并且隨著溫度的升高，熱裂解程度加劇，產物也變得復雜，在此階段，多糖結構中的主要糖苷鍵和C-C鍵斷開，發(fā)生脫羥、脫羧和脫羰反應，形成一些羰基和羧基化合物[14]，同時，大分子的呋喃類物質也可進一步裂解形成小分子物質或者發(fā)生聚合[15]。

2.2? 黃精水提物感官評價結果

添加黃精提取物的試驗卷煙的感官評價結果（圖1）表明，黃精水提物用量為0.067%時效果最好，添加量過低，效果不明顯，不能充分發(fā)揮黃精提取物的作用;添加量過高，則會帶來口腔殘留和諧調性方面的問題。

黃精水提物添加量為0.067%時，黃精提取物與煙香的諧調性較好，無異味。卷煙的香氣質有一定改善，能夠柔和煙氣，提高煙氣細膩程度，同時增加回甜感，并且降低煙氣干燥程度?？傮w上看，黃精提取物能夠提升卷煙的感官評吸品質。

3? 小結

本研究采用熱裂解-氣相色譜/質譜聯用聯用（Py-GC/MS）分析方法，在模擬卷煙抽吸的溫度范圍內，分析黃精水提物熱裂解產物。結果發(fā)現，黃精提取物的熱裂解產物隨溫度的提高而趨向復雜;隨著熱裂解溫度的升高，熱裂解產物種類增多，并且裂解溫度不同，其產物的含量亦不同;黃精水提物在熱裂解過程中產生豐富的香味物質，主要是呋喃、酮、有機酸等，這些物質能夠促進煙草香氣表達和提升卷煙抽吸品質。試驗還把黃精水提物加到卷煙中，研究了其在不同添加量下的應用效果，確定其在煙絲中的最適用量為0.067%。感官評價結果也表明，黃精水提物能夠與煙香自然諧調，改善卷煙感官質量。具有降低刺激，提升煙氣細膩程度，增加甜潤感，改善舒適性的作用。

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