楊元鑫, 阮建成, 邊騰飛, 吳可君, 周少東, 錢 超

西柏三烯二醇分析、純化及降解機理研究進展

楊元鑫1,2, 阮建成1,2, 邊騰飛3, 吳可君1,2, 周少東1,2, 錢 超1,2

(1. 浙江大學化學工程與生物工程學院, 浙江杭州310027; 2. 浙江大學衢州研究院, 浙江衢州 324000;3. 浙江中煙工業(yè)有限責任公司技術中心, 浙江杭州310009)

,-4,8,13-西柏三烯-1,3-二醇作為重要的煙草香味前體物質(zhì)，對煙草的香味調(diào)控具有重要作用，為了提升煙草品質(zhì)，各國學者對西柏三烯二醇提純、定量定性分析和降解機理進行深入的研究。作者詳細介紹了西柏三烯二醇的提純技術研究進展，包括蒸餾法和萃取法；并對西柏三烯二醇定量定性分析常用的高效液相色譜-質(zhì)譜和氣相色譜-質(zhì)譜方法進行了簡述；最后分析了西柏三烯二醇降解機理的研究，根據(jù)降解過程差異對比了3種途徑的降解機理。在現(xiàn)有研究的基礎上，最終提出了在提純、分析及機理研究等方面的幾個優(yōu)化方法和方向，對更好調(diào)控煙草香味具有重要的指導意義。

西柏三烯二醇；分離純化；定性定量分析；降解機理

1 前 言

,-4,8,13-西柏三烯-1,3-二醇，簡稱西柏三烯二醇(cembratriene-diols，CBT-diols)，是西柏烷類二萜化合物的一種，由4個異戊二烯單元相接而成[1]。西柏三烯二醇在煙草腺體分泌物中含量豐富，約占煙葉分泌物含量的60%[2]，在西柏三烯二醇降解產(chǎn)物中，茄酮、降茄二酮、茄尼呋喃等被認為是煙草香味的主要來源[3]，有研究顯示香煙中加入西柏三烯二醇可以顯著提升煙草香味和口感[4]。此外，西柏三烯二醇在抗腫瘤、保護神經(jīng)系統(tǒng)等方面也有廣闊的應用前景，可用于帕金森病、阿爾茲海默病、抗腫瘤等藥物的開發(fā)[5-8]。

通過分離純化技術從煙草中提取西柏三烯二醇，調(diào)控降解產(chǎn)生有調(diào)香作用的茄酮、降茄二酮等物質(zhì)，可提升煙草品質(zhì)[9]。卷煙中西柏三烯二醇含量不同，可產(chǎn)生不同的卷煙味感，因此建立快捷靈敏的西柏三烯二醇分析技術對煙葉品質(zhì)控制有重要意義[10]。目前純化分析西柏三烯二醇的方法各有特色，但仍存在衍生化試劑殘留、溶劑回收率低、檢測靈敏度低、前處理繁瑣等缺點[11-12]。本文總結(jié)和介紹了西柏三烯二醇各類分離純化方法、定性定量分析技術發(fā)展近況以及西柏三烯二醇的降解機理研究進展，展望了西柏三烯二醇的研究方向，為西柏三烯二醇的更深層次研究以及應用提供參考。

2 西柏三烯二醇分離純化方法

煙草中化合物種類繁多，如不經(jīng)分離純化，卷煙會有粗糙、干澀等不適感，影響煙草品質(zhì)。煙草中提取西柏三烯二醇的方法按照化工單元操作可以分為蒸餾法和萃取法，兩者優(yōu)劣對比如表1所示。

表1 西柏三烯二醇的分離純化方法

2.1 蒸餾提取煙草中西柏三烯二醇

水蒸氣蒸餾，以水蒸氣提取煙草中的揮發(fā)性、半揮發(fā)性物質(zhì)，經(jīng)過冷凝后可以提取煙草中的部分香料物質(zhì)[13]。作為傳統(tǒng)的提取方法，水蒸氣蒸餾在分離純化煙草過程中，雖然有著分離純化效果穩(wěn)定的優(yōu)勢，但是也存在著溶劑消耗大、蒸餾效率低、操作時間長等缺陷，因此該方法逐漸被同時蒸餾法淘汰[14]。

蒸餾法是1964年由Likens和Nickerson提出，該方法結(jié)合了萃取與蒸餾的優(yōu)點，節(jié)約了萃取溶劑的同時提高了萃取效率[15-16]。但是存在回流時間過長以及回流溫度過高的問題，對溫度比較敏感的香味成分可能會降解成不飽和醛等物質(zhì)[17]。

減壓蒸餾法可以有效降低溫度的影響，李小福等[18]使用減壓蒸餾法和同時蒸餾法對煙草的香味成分進行對比試驗，發(fā)現(xiàn)減壓蒸餾法對西柏三烯二醇具有更好的提取能力，而在以苯甲醇標樣代替香味物質(zhì)的溶劑回收實驗中，同時蒸餾法比減壓蒸餾法的溶劑回收率更高，兩者回收率分別為82.96%，62.93%。

分子蒸餾由于具備蒸餾溫度低、無鼓泡現(xiàn)象等優(yōu)點，在處理量較少的情況下有較好的效果。然而由于分子蒸餾技術處理能力小，不能夠大規(guī)模應用[12, 19]。

2.2 萃取提取煙草中西柏三烯二醇

有機溶劑萃取法作為傳統(tǒng)的分離方法，國家標準YC/T 470-2013[22]中將煙葉浸潤在二氯甲烷中，減壓濃縮，獲得粗提物浸膏，沉淀離心后通過硅膠柱層析得到西柏三烯二醇。張忠鋒等[23]在專利中以此方法從煙草花序中濃縮提取西柏三烯二醇，拓寬了煙草中分離西柏三烯二醇的原料來源，但該法各步驟耗時較長，效率不高。

索氏提取法也是最常用的萃取方式，由于索氏抽提所用的溶劑可能會夾雜在產(chǎn)品之中，仍需要進一步的分離，這樣使得索氏提取法所耗的時間延長，但索氏抽提法具有較高的回收率，仍受到研究者的青睞。劉清梁[17]提出自動索氏抽提，該法分為沸騰、淋洗、回收、預干燥4個階段，減少了萃取劑用量以及萃取時間。

超臨界流體萃取法由于高效的傳質(zhì)能力，具備高效分離能力，目前已經(jīng)有較為成熟的工藝指標，何康[20]建立了超臨界CO2萃取煙花中西柏三烯二醇的工藝，并在優(yōu)化條件42 ℃、13.9 MPa下得到97.05%的西柏三烯二醇提取率。

2.3 多技術聯(lián)用提取煙草中西柏三烯二醇

為進一步提高分離效率，儲國海等[24]以傳統(tǒng)溶劑法與超聲振蕩相結(jié)合，檢測出煙草中112種香味物質(zhì)，Qian等[25]采用加速溶劑萃取法，通過升溫加壓等方法加速萃取過程，大幅縮短了萃取所用時間，相比傳統(tǒng)的有機溶劑提取法，西柏三烯二醇的回收率大幅提高，熊國璽等[21]將超臨界萃取、分子蒸餾結(jié)合起來，可全程低溫下提取煙草中的西柏三烯二醇。

蒸餾萃取技術的有機結(jié)合，可以同時提高西柏三烯二醇的提取過程的效率以及溶劑回收率，提取后則可根據(jù)煙草品級、生長環(huán)境的不同，靈活地選擇合適的純化方法[26]。分離技術隨著科研、生產(chǎn)環(huán)境的變化應繼續(xù)推陳出新，低消耗、高效率、操作更便捷的純化分離技術是科研技術人員繼續(xù)追求的目標。

3 西柏三烯二醇定性定量分析

柱色譜法，薄層色譜法以及X射線衍射等分析方法在定性定量分析西柏三烯二醇的研究中均有運用[27]，Roberts等[28]通過硅膠色譜柱和氧化鋁色譜柱定性分離出-西柏三烯二醇和-西柏三烯二醇，也有學者采用X-射線單晶衍射方法和臭氧氧化法確定了西柏三烯二醇的絕對構(gòu)型，之后較多采用X-射線單晶衍射方法檢測該類化合物構(gòu)型[29-30]。

隨著對檢測效率要求的提高，以上方法由于檢測靈敏度不高、操作繁瑣、檢測效率低等缺點，現(xiàn)較多采用更快捷、高效的氣相色譜、液相色譜以及質(zhì)譜實現(xiàn)對西柏三烯二醇的定性、定量分析[11]。

3.1 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法

氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography -mass spectrometer，GC-MS)的聯(lián)用，實現(xiàn)了混合物組分的分離與定性定量檢測功能的有機結(jié)合，充分發(fā)揮了氣相色譜對混合物的分離能力和定量分析能力以及質(zhì)譜對化合物的定性檢測功能。Severson等[31]預先對西柏三烯二醇進行硅烷衍生化處理，然后采用GC-MS實現(xiàn)對西柏三烯二醇的檢測。Loughrin等[32]對煙草中揮發(fā)性、半揮發(fā)性成分進行分析。為改進檢測效果，Wei等[33]采用中檸三C3L、中桔三C3F等級的烤煙[34]，以自制的西柏三烯二醇作為標準，通過優(yōu)化衍生化條件，建立了更高重現(xiàn)性的GC-MS分析方法，取250 μL不同濃度的標準物，加入3組煙草樣本中，分析西柏三烯二醇的加標回收率，結(jié)果如表2所示，表中C3L和C3F分別為加入C3L和C3F煙草樣品中的標準物濃度值。從表中可看出，該方法加標回收率在93%～107%，相比傳統(tǒng)分析方法，操作更簡便、分析更精準。

表2 Wei等[33]所提方法的回收率

3.2 高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析

高效液相色譜(high performance liquid chromatography，HPLC)具備操作簡單、分離效果好、檢測靈敏度高等優(yōu)點，在西柏三烯二醇的檢測過程中被廣泛使用。劉清梁[17]以20R人參皂苷Rh2作為內(nèi)標物，以高效液相色譜-紫外檢測法半定量分析了煙葉中的西柏三烯二醇含量。付秋娟等[11]優(yōu)化了高效液相色譜法前處理流程，使用弱極性溶劑乙酸乙酯提取煙草中西柏三烯二醇，并進行了加標回收率重復實驗，得到-CBT-diols和-CBT-diols的回收率平均值分別在96.7%～98.8%、96.2%～98.4%，重復實驗數(shù)據(jù)如表3所示，表中RSD為相對標準偏差，RSD越小則表示方法的重復率越高。

表3 高效液相色譜法回收率[11]

3.3 多維色譜聯(lián)用分析

氣相色譜和高效液相色譜對復雜樣品全組分的分析仍有不足，為提高對復雜樣品的全組分的分析能力，有學者采用多維色譜聯(lián)用技術對西柏三烯二醇進行分析：采用反相液相色譜柱分析并除去待測樣品中大部分雜質(zhì)，樣品中的西柏三烯二醇被稀釋并被富集在捕集色譜柱上，經(jīng)二維分離后在紫外檢測下對西柏三烯二醇進行測定[35-37]，該方法中-CBT-diols和-CBT-diols最低檢測限分別為0.027和0.020 mg×g-1，具備較高的準確度和重現(xiàn)性。黃志等[38]聯(lián)用HPLC-GC/MS實現(xiàn)了在線高效檢測分析西柏三烯二醇，該方法通過第一維凝膠滲透色譜除去了待測樣品中干擾檢測的大分子色素，第二維GC/MS進一步實現(xiàn)了對西柏三烯二醇衍生物的檢測。通過多維HPLC/GC-MS聯(lián)用技術分析西柏三烯二醇，具備分離效果好、檢測精度高、步驟簡便等優(yōu)點，為西柏三烯二醇的研究提供了技術支撐。

4 降解機理

4.1 降解產(chǎn)物組成

研究顯示，煙草中所含的40多種西柏烯類化合物，絕大多數(shù)可以通過西柏三烯二醇經(jīng)過簡單的氧化、脫水裂環(huán)、酸堿重排等過程生成，西柏三烯二醇經(jīng)酶促反應或者加熱降解后的產(chǎn)物主要為C8～C18不同原子數(shù)的香味成分[39-44]。目前主要觀點認為[2, 45]西柏三烯二醇生物降解產(chǎn)物主要成分為茄酮，茄酮經(jīng)過進一步的降解可以生成茄尼呋喃以及其他香味物質(zhì)。茄酮以及茄尼呋喃等西柏三烯二醇降解后的產(chǎn)物對調(diào)控煙草香味具有重要意義。

4.2 降解活性位置

Raldugin等[46-49]研究了氧化鉻在丙酮水溶液和Jones試劑中氧化西柏三烯以及用過氧化物環(huán)氧化西柏三烯雙鍵的過程，認為西柏三烯二醇更容易生成8、9號位環(huán)氧產(chǎn)物。Wahlberg等[39]認為，西柏三烯二醇中雙取代的13、14號位雙鍵對單線態(tài)氧的反應性低于三取代的4、5號位和8、9號位雙鍵，且由于羥基去活化作用在C-6的基團上，致使8、9號位雙鍵比4、5號位雙鍵更容易反應。對此，Arnarp等[48, 50]探究了煙草中西柏烷類化合物經(jīng)過酶促反應的結(jié)果，實驗結(jié)果如圖1所示，證實了8、9號位雙鍵更容易環(huán)氧化。

4.3 茄酮降解途徑

Demole等[51]對西柏三烯二醇經(jīng)過酶催化或者加熱降解生成茄酮之后的去向做出了如圖2所示的描述，認為西柏三烯二醇在8、9號位雙鍵氧化斷裂后生成茄酮，之后可能轉(zhuǎn)化途徑有以下3種：經(jīng)過單線態(tài)氧化作用生成環(huán)狀的茄尼呋喃；茄酮雙鍵位置可能發(fā)生氧化反應生成具有香味的雜環(huán)化合物；羰基位置也可以經(jīng)堿性還原、氧化、酸化、氧化過程生成-異丙基丁酸內(nèi)酯。其中，3種途徑降解后生成的茄尼呋喃、雜環(huán)化合物以及異丙基丁酸內(nèi)酯均是煙草中重要的香味化學品。

圖1 西柏三烯二醇酶促降解試驗結(jié)果[48, 50]

圖2 西柏三烯二醇生物降解過程[51]

5 結(jié) 語

隨著我國煙草行業(yè)進步發(fā)展的同時，消費者對煙草的香味、口感等方面要求更加嚴格，為提高香煙品味，開發(fā)高效、準確的西柏三烯二醇分離純化和分析技術，進一步明確西柏三烯二醇的生物降解機理以及降解過程的影響因素，為此本文認為以下3個方面將會是未來的研究發(fā)展熱點：

(1) 目前已有的傳統(tǒng)純化分離方法雖然分離效果穩(wěn)定，但是溶劑回收率以及分離效率仍需提高，超臨界萃取等環(huán)境友好型分離方法由于傳質(zhì)效率高，過程綠色、安全，發(fā)展較為迅速，但目前僅超臨界CO2萃取分離應用較廣，對如甲醇、乙烷等其他超臨界流體的工藝開發(fā)較少。開發(fā)新的高效分離純化方法，如新型超臨界流體萃取工藝，是將來分離技術的發(fā)展方向之一。

(2) 運用多維色譜與質(zhì)譜，實現(xiàn)多維度、高效率分離煙草中的化學物質(zhì)和更高精度的定性分析。常用的氣相色譜-質(zhì)譜，高效液相色譜-質(zhì)譜雖然已經(jīng)具備較高的分離檢測能力，但對復雜樣品的全分離和分析能力仍有不足。繼續(xù)發(fā)展多維色譜-質(zhì)譜，在更高的分離能力基礎上實現(xiàn)煙草物質(zhì)的高效、準確檢測對于西柏三烯二醇的研究具有重要意義。

(3) 近些年，原位紅外和原位核磁在反應機理的應用已經(jīng)非常廣泛[52-55]，為了進一步探索西柏三烯二醇降解的反應機理，可使用傅里葉原位紅外實時監(jiān)測降解過程官能團的變化情況，利用原位核磁監(jiān)測降解過程中化學鍵的變化。這些新技術的應用，可以有助于提出更全面可靠的降解理論，對應地提出實現(xiàn)調(diào)控降解過程的方法，為選擇性生成香味成分或者化學手段合成香味成分進一步夯實理論基礎。

[1] 劉翠翠. 煙草西柏三烯二醇檢測方法及其積累動態(tài)、分布研究[D]. 青島: 中國農(nóng)業(yè)科學院, 2016.

LIU C C. Establishment and application of a detection method for investigating the accumulation, distribution of cembratrien-diols in tobacco [D]. Qingdao: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2016.

[2] 王冬. 煙草西柏三烯二醇積累的遺傳及生態(tài)響應研究[D]. 鄭州: 河南農(nóng)業(yè)大學, 2014.

WANG D. Research of genetic basis and ecological response of cembratrien-diol synthesis in tobacco [D]. Zhengzhou: Henan Agricultural University, 2014.

[3] 付秋娟, 劉艷華, 杜詠梅, 等. 我國煙草資源西柏三烯二醇含量分析 [J]. 中國煙草學報, 2019, 25(5): 10-14.

FU Q J, LIU Y H, DU Y M,. Analysis of cembratriendiol content in tobaccos growing in China [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2019, 25(5): 10-14.

[4] JACKSON D M, SEVERSON R F, JOHNSON A W,. Ovipositional response of tobacco budworm moths(lepidoptera: noctuidae) to cuticular chemical isolates from green tobacco leaves [J]. Environmental Entomology, 1984, 13(4): 1023-1030.

[5] YAN N, DU Y M, LIU X M,. A review on bioactivities of tobacco cembranoid diterpenes [J/OL]. Biomolecules, 2019, 9(1) [2021-03-30]. http://doi.org/10.3390/biom 9010030.

[6] EBRAHIM H Y, MOHYELDIN M M, HAILAT M M,. (1S,2E,4S,7E,11E)-2,7,11-cembratriene-4,6-diol semisynthetic analogs as novel c-met inhibitors for the control of c-met-dependent breast malignancies [J]. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2016, 24(22): 5748-5761.

[7] SAITO Y, TSUJINO Y, KANEKO H,. Inhibitory effects of cembratriene-4,6-diol derivatives on the induction of Epstein Barr virus early antigen by 12-o-tetradecanoylphorbol-13-acetate [J]. Agricultural and Biological Chemistry, 1987, 51(3): 941-943.

[8] YUAN X L, MAO X X, DU Y M,. Anti-tumor activity of cembranoid-type diterpenes isolated from nicotiana tabacum L [J/OL].Biomolecules, 2019, 9(2) [2021-03-30]. http://doi.org/10.3390/biom 9020045.

[9] 張獻忠. 廢次煙末中煙草香味物質(zhì)提取、應用及生物活性[D]. 杭州: 浙江大學, 2013.

ZHANG X Z. Extraction of tobacco flavor compounds from discarded tobacco leaves and their application in cigarettes and in vitro bioactivities [D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2013.

[10] 錢曉波. 烤煙中西柏三烯醇、糖苷類物質(zhì)的檢測及其與煙葉油潤性的關系[D]. 合肥: 中國科學技術大學, 2014.

QIAN X B. Study on quantification of cembranoids and glycosides in tobacco and their impacts on oil wetability property of tobacco leaves [D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2014.

[11] 付秋娟, 杜詠梅, 劉新民, 等. 超高效液相色譜法測定煙草西柏三烯二醇 [J]. 中國煙草科學, 2017, 38(3): 67-73.

FU Q J, DU Y M, LIU X M,. Determination of cembratriene-diols in tobacco by ultra performance liquid chromatography [J]. Chinese Tobacco Science, 2017, 38(3): 67-73.

[12] 高旭, 陳鵬, 洪林軍, 等. 分子蒸餾技術在煙用香料提取分離中的應用 [J]. 化學工程師, 2009, 23(10): 54-56.

GAO X, CHEN P, HONG L J,. Application of molecular distillation on separation of flavor material for tobacco [J]. Chemical Engineer, 2009, 23(10): 54-56.

[13] 危彬. 煙草萃取物的分離分類及其香味成分研究[D]. 合肥: 中國科學技術大學, 2016.

WEI B. Separation of flavor components in tobacco extracts [D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2016.

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

LI G H. Simultaneous distillation extraction and its applications in analysis of tobacco [D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2007.

[15] LIKENS S T, NIKERSON G B. Detection of certain hop oil constituents in brewing products [J]. Journal of the American Society of Brewing Chemists, 1964, 5(1): 5-13.

[16] 李炎強, 洗可法. 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, 2: 18-21.

LI Y Q, XI K F. Comparison of SDE and WSD in analyzing the volatile, semi-volatile neutral components in tobacco [J]. Tobacco Science & Technology, 2000, 2: 18-21.

[17] 劉清梁. 煙葉中重要化合物測定方法的研究[D]. 南京: 南京理工大學, 2009.

LIU Q L. Research on determination methods of important compounds in tobacco leaves [D]. Nanjing: Nanjing University of Science and Technology, 2009.

[18] 李小福, 殷全玉. 同時蒸餾萃取和減壓蒸餾萃取方法提取煙葉香氣成分的比較 [J]. 中國科技論文在線, 2008, 9: 672-676.

LI X F, YIN Q Y. The comparison of tobacco aroma components extracted by the two ways of simultaneous distillation abstraction [J]. Sciencepaper Online, 2008, 9: 672-676.

[19] 宋紅平, 梅涌, 李玲, 等. 分子蒸餾技術分離薄片濃縮液中的致香成分 [J]. 云南民族大學學報(自然科學版), 2013, 22(1): 22-26.

SONG H P, MEI Y, LI L,. Application of molecular distillation on separation of concentrated solution for reconstituted tobacco produced by paper-making process [J]. Journal of Yunnan University of Nationalities(Natural Sciences Edition), 2013, 22(1): 22-26.

[20] 何康. 煙草西柏三烯二醇超臨界CO2提取工藝及其生物活性研究[D]. 青島: 中國農(nóng)業(yè)科學院, 2017.

HE K. Study on the supercritical fluid extraction and biological activity of cembratrien-diols in tobacco [D]. Qingdao: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2017.

[21] 熊國璽, 朱巍, 喻世濤. 超臨界CO2萃取與分子蒸餾聯(lián)用技術在煙草香味成分提取中的應用 [J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學, 2010, 49(7): 1690-1693.

XIONG G X, ZHU W, YU S T. Application of extracting the aroma constituents in tobacco with supercritical CO2fluid extraction and molecular distillation technology [J]. Hubei Agricultural Sciences, 2010, 49(7): 1690-1693.

[22] 國家煙草專賣局. 煙草及煙草制品西柏烷二萜醇的測定氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法: YC/T 470-2013 [S]. 北京: 中國標準出版社, 2013.

State Tobacco Monopoly Administration. Tobacco and tobacco products-determination of cembrenediol-GC/MS method: YC/T 470-2013 [S]. Beijing: Standards Press of China, 2013.

[23] 張忠鋒, 杜詠梅, 顏培真, 等. 煙草花序中提取西柏烷二萜的方法: CN, 105001052A [P]. 2015-10-28.

ZHANG Z F, DU Y M, YAN P Z,. Method for extracting cembrane diterpene from tobacco inflorescence: CN, 105001052A [P]. 2015-10-28.

[24] 儲國海, 陸明華, 舒明, 等. 煙草致香成分超聲溶劑萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法研究 [J]. 香料香精化妝品, 2006(1): 17-21.

CHU G H, LU M H, SHU M,. Analysis of flavor components in tobacco by ultrasonic solvent extraction-gas chromatography-mass spectrometry [J]. Flavour Fragrance Cosmetics, 2006(1): 17-21.

[25] QIAN X B, YE J P, CHEN X M,. Analysis of cembranoids in flue-cured tobacco by accelerated solvent extraction and gas chromatography-mass spectrometry-selected ion monitoring [J]. Journal of the Chinese Chemical Society, 2014, 61: 1133-1140.

[26] 何峰. 西柏三烯-4,6-二醇的分離純化及熱裂解和煙草中HPLC分析方法研究[D]. 鄭州: 鄭州輕工業(yè)學院, 2015.

HE F. Isolation ＆purification and pyrolysis analysis of cembratriene-4,6-diols and their determination in tobacco with HPLC [D]. Zhengzhou: Zhengzhou University of Light Industry, 2015.

[27] 賈春曉, 何峰, 馬宇平, 等. 西柏烯類化合物研究進展 [J]. 輕工學報, 2016, 31(1): 46-54.

JIA C X, HE F, MA Y P,. Research advance in cembranoid compounds [J]. Journal of Light Industry, 2016, 31(1): 46-54.

[28] ROBERTS D L, ROWLAND R L. Macrocyclic diterpenes.- and-4,8,13-duvatriene-1,3-diols from tobacco [J]. The Journal of Organic Chemistry, 1962, 27(11): 3989-3995.

[29] SPRINGER J P, CLARDY J, COX R H,. The structure of a new type of plant growth inhibitor extracted from immature tobacco leaves [J]. Tetrahedron Letters, 1975, 16(32): 2737-2740.

[30] AASEN A J, JUNKER N, ENZELL C R,. Tobacco chemistry 36. Absolute configuration of tobacco thunberganoids [J]. Tetrahedron Letters, 1975, 16(30): 2607-2610.

[31] SEVERSON R F, ARRENDALE R F, CHORTYK O T,. Quantitation of the major cuticular components from green leaf of different tobacco types [J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 1984, 32(3): 566-570.

[32] LOUGHRIN J H, HAMILTON-KEMP T R, ANDERSEN R A,. Headspace compounds from flowers of nicotiana tabacum and related species [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1990, 38(2): 455-460.

[33] WEI G, WU N Y, SUN W L. Development and validation of a gas chromatography/mass spectrometry method for the determination of α- and ?-2,7,11-cembratriene-4,6-diols in tobacco [J]. World Journal of Engineering, 2016, 13(4): 341-347.

[34] 楊軍慧, 董杏梅. 《烤煙》國家標準在執(zhí)行中存在的問題與對策[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2013, 41(17): 7704-7705, 7721.

YANG J H, DONG X M. The problems and countermeasures in the implementation of the national standard of "Flue-cured Tobacco" [J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2013, 41(17): 7704-7705, 7721.

[35] TRANCHIDA P Q. Comprehensive two-dimensional gas chromatography: A perspective on processes of modulation [J]. Journal of Chromatography, 2018, 1536: 2-5.

[36] MAZUR D M, ZENKEVICH I G, ARTAEV V B,. Regression algorithm for calculating second-dimension retention indices in comprehensive two-dimensional gas chromatography [J]. Journal of Chromatography A, 2018, 1569: 178-185.

[37] CHEN M, DONG H Z, SHEN S H,. Quantitative analysis of cembranoids in tobacco leaf by using heart-cutting two-dimensional liquid chromatography [J].Separation Science Plus, 2019, 2: 112-119.

[38] 黃志, 畢艷玖, 沙云菲, 等. 在線液相色譜-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用快速分析煙葉中的西柏三烯二醇[J]. 上海大學學報(自然科學版), 2020, 26(2): 227-233.

HUANG Z, BI Y J, SHA Y F,. Analysis of cembratriene-diols in tobacco by LC-GC/MS [J]. Journal of Shanghai University(Natural Science Edition), 2020, 26(2): 227-233.

[39] WAHLBERG I, ENZELL C R. Tobacco cembranoids [J]. Btrage zur Tabakforschung International/Contributions to Tobacco Research, 1984, 12(3): 93-104.

[40] ARNDT R, BERG J E, WAHLBERG I,. Tobacco chemistry. 71. Structure determination and biomimetic studies of five new tobacco cembranoids [J]. Acta Chemica Scandinavica, 1990, 44: 814-825.

[41] ROWLAND R L, RODGMAN A, SCHUMACHER J N,Macrocyclic diterpene hydroxy ethers from tobacco and cigarette smoke [J]. Journal of Organic Chemistry, 1964, 29(1): 16-21.

[42] WAHLBERG I, VOGT C, WALLIN I,. Tobacco chemistry. 57. Two new labdanic compounds from tobacco [J]. Acta Chemica Scandinavica, 1982, B36: 573-576.

[43] WAHLBERG I, BEHR D, MARIE A E,. Tobacco Chemistry. 56. The stereochemistries of the tobacco diterpenoids: the (1S,2E,4S,6E,8S,11E)- and (1S,2E,4R,6E,8S,11E)-2,6,11-cembratriene-4,8-diols. acid-induced transformations of cembratrienediols [J]. Acta Chemica Scandinavica, 1982, B36: 443-449.

[44] BEHR D, WAHLBERG I, AASEN A J,. Tobacco chemistry. 44. (1S,2E,4R,6E,8R,11S,12R)- and (1S,2E,4S,6E,8R,11S,12R)- 8,11-epoxy-2,6-thunbergadiene-4,12-diol. Two new diterpenoids of greek tobacco [J]. Acta Chemica Scandinavica, 1978, 32(3): 221-227.

[45] 王瑞新. 煙草化學 [M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2003.

WANG R X. Chemistry of tobacco[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2003.

[46] RALDUGIN V A, REZVUKHIN A I, KOROTKIKH L Y,. Oxidative transformations of cembrane diterpenoids. II. Cembra-2,7,11-triene-4,5-diols [J]. Chemistry of Natural Compounds, 1977, 13(1): 46-49.

[47] RALDUGIN V A, KOROTKIKH L Y, REZVUKHIN A I,. Oxidative transformations of cembrane diterpenoids III. Epoxycembrenes [J]. Chemistry of Natural Compounds, 1977, 13(4): 439-443.

[48] ARNARP J, CHU W L A, ENZELL C R,. ChemInForm abstract: tobacco chemistry. Part 76. Biotransformations of tobacco isoprenoids using plant cell cultures of tripterygium wilfordii [J]. Acta Chemica Srnndinavica, 1993, 47: 683-688.

[49] RALDUGIN V A, FEDOROV V K, PENTEGOVA V A. Oxidative transformations of cembrane diterpenoids I. Oxidation of cembrene with chromium trioxide [J]. Chemistry of Natural Compounds, 1976, 12(3): 278-282.

[50] ARNARP J, CHU W L A, ENZELL C R,. Cheminform abstract: tobacco chemistry. Part 77. Biotransformations of a major tobacco cembratrienediol using plant cell cultures of nicotiana sylvestris [J]. Acta Chemica Srnndinavica, 1993, 47: 689-694.

[51] DEMOLE E, BERTHET D. A chemical study of burley tobacco flavour(nicotiana tabacum l.). I. Volatile to medium-volatile constituents(b.p.≤84°/0.001 torr [J]. Helvetica Chimica Acta, 1972, 55(6): 1866-1882.

[52] KNOX S T, PARKINSON S, STONE R,. Benchtop flow-NMR for rapid online monitoring of raft and free radical polymerisation in batch and continuous reactors [J]. Polymer Chemistry, 2019, 10: 4774-4778.

[53] FRIEBEL A, HARBOU E V, MüNNEMANN K,. Online process monitoring of a batch distillation by medium field NMR spectroscopy [J]. Chemical Engineering Science, 2020, 219(6): 115561.

[54] LIN J, CHEN Y, ZHOU Y L,. More active IR subnanometer clusters than single-atoms for catalytic oxidation of CO at low temperature [J]. AIChE Journal,2017, 63(9): 4003-4012.

[55] SPEZZATI G, BENAVIDEZ A D, DELARIVA A T,. CO oxidation by Pd supported on CeO2(100) and CeO2(111) facets [J]. Applied Catalysis B: Environmental,2019, 243: 36-46.

Research progress on analysis, purification and degradation mechanism of cembratriene-diols

YANG Yuan-xin1,2, RUAN Jian-cheng1,2, BIAN Teng-fei3, WU Ke-jun1,2,ZHOU Shao-dong1,2,QIAN Chao1,2

(1. College of Chemical and Biological Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China;2. Institute of Zhejiang University-Quzhou, Quzhou 324000, China;3. Technology Center, China Tobacco Zhejiang Industrial Co. Ltd., Hangzhou 310009, China)

,-4,8,13-cembratriene-1,3-diols, as an important tobacco flavor precursor, plays a crucial role in tobacco flavor regulation. The purification, quantitative and qualitative analysis and degradation of the flavor precursor were well studied for improving the quality of tobacco. The purification technology of cembratriene-diols was reviewed in detail, including distillation and extraction process. The quantitative and qualitative analysis by thehigh performance liquid chromatography-mass spectrometry(HPLC-MS) and the gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS) were briefly introduced. Finally, the degradation mechanism of three pathway of cembratriene-diols was described and compared. Several development directions in purification, analysis and mechanism study were proposed.

cembratriene-diols; separation and purification; qualitative and quantitative analysis; degradation mechanism

TS411

A

10.3969/j.issn.1003-9015.2022.01.001

1003-9015(2022)01-0001-08

2021-03-30；

2021-05-21。

國家自然科學基金(21878265)。

楊元鑫(1996-)，男，山東臨沂人，浙江大學碩士生。

周少東，E-mail：szhou@zju.edu.cn

楊元鑫, 阮建成, 邊騰飛, 吳可君, 周少東, 錢超. 西柏三烯二醇分析、純化及降解機理研究進展[J]. 高?；瘜W工程學報, 2022, 36(1): 1-8.

：YANG Yuan-xin, RUAN Jian-cheng, BIAN Teng-fei, WU Ke-jun, ZHOU Shao-dong,QIAN Chao. Research progress on analysis, purification and degradation mechanism of cembratriene-diols [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 2022, 36(1): 1-8.