香料烟致香物质研究进展

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(1 云南农业大学烟草学院，昆明 650201; 2 云南省烟草农业科学研究院，玉溪 653100)

2011-11-20

谢 勉(1986—)，男，湖南衡阳人，硕士研究生， Email:chufei8623@163.com。*通信作者，Email: 1213594226@qq.com。

云南省烟草公司科技项目(2011YN07)。

香料烟致香物质研究进展

谢勉1,2，张晨东2，杨志新1*

(1 云南农业大学烟草学院，昆明 650201; 2 云南省烟草农业科学研究院，玉溪 653100)

从香料烟的研究现状，致香物质的提取和分析方法，以及影响香料烟致香物质形成的因素方面综述了香料烟致香物质研究结果，并对该领域今后的研究方向进行了展望。

香料烟；致香物质；提取分析

香料烟又称东方型烟叶，是世界上生产量仅次于烤烟和白肋烟的烟草品种。我国于50年代初在浙江新昌试种香料烟成功，到70年代香料烟也只有浙江独家生产。经多年研究，我国香料烟栽培调制技术取得巨大发展，云南从80年代开始发展香料烟，现在已经是我国最大的香料烟生产基地，并在保山建立了芳香型Basma香料烟生产基地，出口欧美、印尼、韩国等20多个国家和地区。香料烟由于晒晾调制后具有浓郁芳香和纯净吃味等品质特点，在烟草制品中有着特殊的价值，被广泛应用于国际上流行的混合型卷烟。

1 香料烟致香物质研究现状

烟草中已经鉴定出的化学成分有3 000多种[1]，其中，与烟草香气品质有关的有700余种[2]。1974年，Schumacher分析了土耳其香料烟中的化学成分，从烟叶中分离鉴定出了118种化学物质，其中25种化学物质在烟草中首次被发现[3]。Kimland对希腊香料烟中化学成分进行研究，测定了香料烟中的中性挥发性成分﹑挥发性酸﹑中性挥发性含氧化合物以及不饱和烃类化合物[4～8]。1977年，T.Chuman也研究了土耳其香料烟，从中鉴定出了100多种酸性成分，并把香料烟中的酸性成分分为四类，即羟基酸﹑芳香酸﹑脂肪酸﹑萜烯酸；他进一步研究认为羟基酸和萜烯酸是香料烟形成特征香气的重要前体物质，这也使得香料烟具有特殊的香味风格[9,10]。我国对香料烟香气物质研究较晚，2005年姬小明等人对云南保山香料烟样品进行GC/MS香气物质成分测定分析，检测出了34种香气物质，其中赖百当类降解产物13种，类胡萝卜素降解产物6种，脂肪酸类5种，西柏烷类3种，芳香醇类2种，酯类2种，其他类3种[15]。对香料烟生长过程中香气成分的变化规律研究表明，香料烟移栽后70～80 d是香气物质积累的关键时期，在烟株生长前期西柏三烯二醇含量逐渐上升，80 d左右达最大值，赖百当类萜醇等降解产物在烟草生长过程中含量逐渐增加，烟株移栽80 d后总酸性物质积累量达到最大值[11]。研究认为，香料烟中主要香气物质成分可分醇类、酸类、醛类、酮类、内酯类、酯类、酚类、醚类、呋喃类、氮杂环类、烃类及酰胺类，这些物质含量高低使香料烟具有不同于烤烟和白肋烟的特殊香气品质[12-17]。

2 致香物质提取及分析方法

2.1 提取方法

2.1.1 同时蒸馏萃取法[18]

同时蒸馏萃取法的基本原理，是将烟叶粉碎置于烧瓶中，然后连接上同时蒸馏萃取装置，使有机相和水相在同时蒸馏萃取装置中充分混合，通过蒸馏萃取把烟叶沸腾物中的香气物质成分萃取转移到有机相，从而达到分离烟叶香气物质成分的目的。该方法结合了蒸馏﹑提取﹑萃取，操作简单，提取速度快。赵铭钦等对香料烟浸膏香气物质进行了研究，结果表明，以水为萃取剂的一次蒸馏萃取法提取效果最好，多数香气成分含量较高[16]。

2.1.2 顶空共蒸馏法[19]

顶空共蒸馏法是将烟叶与水混合，加热使其沸腾，同时通入惰性气体，把与水共同沸腾的成分带出，达到分离挥发性、半挥发性成分的目的，该方法对分离烟叶中挥发物质成分效果较好。童红武等人采用顶空共蒸馏法对烟叶的中性挥发性成分进行提取和分离，鉴定出了数十种烟叶中性挥发性成分[20]。

2.1.3 溶剂萃取法

溶剂萃取法在烟草致香物质提取上运用较多，目前主要的提取溶剂有氯仿、石油醚、二氯甲烷、乙醚等。通过萃取从蒸馏水溶液中提取烟叶香气物质，或者通过有机溶剂直接从烟叶中分离出烟草香气物质，其原理主要是利用烟草香气物质与萃取溶剂和蒸馏液之间的分配系数不同，而将烟草香气物质从烟叶中分离出来。姬小明等对香料烟致香物质的提取及测定方法进行研究，比较了同时蒸馏萃取、顶空固相微萃取、乙醚溶剂萃取3种提取方法对香料烟叶片中的特征香味成分挥发性有机酸和赖百当类等香味物质的提取效率，结果表明，乙醚溶剂萃取法是一种有效的提取香味物质的方法[15]。

2.1.4 顶空分离法[21]

顶空分离法主要有动态顶空和静态顶空两种，主要用来萃取沸点低于200℃的烟草挥发性有机物质。顶空分离法的主要原理是将烟叶粉碎后，将烟末置于密闭容器中，然后在加热情况下，通入惰性气体吹扫，通过捕集吹扫出的烟叶挥发性化学成分，从而将烟叶中的香气物质分离出来，达到分级分离的目的，主要的捕集方式有吸附和冷阱。T.Sakaki采用顶空分离技术分析了烤烟、白肋烟、香料烟中的含氮化合物，鉴定出了21种烟草香味物质成分，其中4种为首次发现[22]。

2.1.5 固相微萃取法

固相微萃取的基本原理，是将烟叶粉碎后，通过固相微萃取中的吸附剂吸附烟草中的香味物质，然后进入顶空洗脱，最后再通过气相色谱仪分析，定性分析出烟草中的香气物质成分及含量。张燕等通过固相萃取法对不同产地香料烟内在化学成分及致香物质分析，从6个产地不同等级的香料烟样品中检测出了50种有机酸，并通过GC/MS联用仪对样品中的挥发性致香成分进行分析，共鉴定出了367种挥发性致香成分，其中44种为香料烟特有的致香成分[13]。

2.1.6 超临界萃取法

超临界萃取法在最近几十年发展较快，是一种新型的提取烟草香气物质的方法，其原理主要是利用超临界状态下使用介质(例如CO2)快速萃取烟叶中的香气物质成分，还可以利用介质的性质选择性的萃取烟叶中分子量大小不同，极性不同的烟草香气物质。杨靖采用超临界流体萃取技术对烟草香味物质进行萃取分析，结果表明，超临界CO2萃取烟草香气的最佳工艺条件为：温度50℃，压力20 MPa，CO2流量7 kg/h，萃取时间4 h，此时萃取效果最好[23]。

2.2 分析方法

目前烟草致香物质成分分析上使用最多的是GC/MS联用分析技术，通过GC/MS联用仪对香气物质进行定性﹑定量分析。质谱分析直接获得分子量及质谱片段图谱，自动检索Wiley和Nist谱库获得定性结果，色谱图分析采用面积归一化法，得到各组分的相对含量[16]。另外气相色谱(GC)﹑液相色谱(LC)﹑色谱-红外光谱联用分析(GC-IR)在烟草香气物质研究上应用的也比较普遍。吴新华、朱瑞芝等人采用超高效液相色谱-电喷雾串联四级杆质谱(UPLC-ESI-MS/MS)技术，在多反应离子监测模式下分离鉴定出了烟草中7种潜香物质[24]。赵铭钦、韩富根等人使用GC/MS技术对香料烟浸膏的香气物质进行研究，分析测定出了21种香料烟香气物质，其中脂肪酸类8种，酯类5种，醛类2种，氮硫杂环类2种，烃类、醇类、酮类、内酯类各1种[16]。2005年姬小明等人对云南保山香料烟样品进行GC/MS香气物质成分测定分析，检测出了34种香气物质，其中赖百当类降解产物13种，类胡萝卜素降解产物6种，脂肪酸类5种，西柏烷类3种，芳香醇类2种，酯类2种，其他类3种[15]。色谱-质谱联用分析是近几十年来发展最快的新型烟草香气物质分析方法，在香料烟致香物质成分研究上使用较普遍。

3 影响香料烟香气品质形成的因素

3.1 品种特性，地区差异

不同类型香料烟香气物质含量差异较大。芳香型香料烟具有强烈的芳香气味，吃味醇和；吃味型香料烟有明显的愉快香气和特殊的吃味；中性型香料烟无明显香气，吃味差，但燃烧性和填充力好[25]。不同产地香料烟香气物质含量差异较大。张永红等对国内外香料烟酸性致香成分和中性致香成分进行了研究，结果表明，云南保山香料烟挥发性脂肪酸含量最高，比土耳其香料烟高34%，新疆香料烟与土耳其香料烟相近；在这些酸性挥发成分中，异戊酸和β-甲基戊酸对香料烟的特征香味起着非常重要的作用，这两种特征香味物质含量以云南保山香料烟最高，比土耳其烟样分别高54%和25%；云南保山香料烟中性致香成分含量与土耳其烟最接近，湖北十堰烟次之，新疆烟稍差[17]。

3.2 土壤品质，气候条件

土壤对香料烟香气物质的形成影响较大。一般在褐红色﹑红色﹑棕红色﹑砖红含砂微酸性土壤中生产的香料烟，香气味较足，晾晒后烟叶品质优良；在白色瘦薄的土壤上生产的香料烟香气味较差，晾晒后烟叶颜色淡，缺乏光泽，烟叶品质差[25]。气候条件是形成香料烟香气品质的重要因素，研究表明，香料烟一般要选择在雨量少，温度高的地方种植[25]。符云鹏等研究了不同生态区香料烟香气物质成分含量，结果表明，半湿润区河南香料烟中苯乙醛、苯乙醇、β-大马酮、6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮、茄酮等9种香气成分含量明显高于干旱区的新疆香料烟[14]。

3.3 肥料类型和施肥量

香料烟对钾肥和磷肥要求较高，对氮肥要求较低，磷钾肥含量丰富的土壤对香料烟品质的形成具有重要的影响。研究认为，在氮、磷、钾用量相同的情况下，增施磷钾肥可以降低烟碱和总氮含量，可明显改善香料烟的香气质、余味、燃烧性，提高香气量和浓度，降低杂气和刺激性[26]。在低氮和中氮情况下，下部烟叶中酸性香气成分含量较高，对提高烟叶致香物质含量及感官质量具有积极的作用[27]。增施有机肥对提高香料烟的香气量和品质具有重要的作用。张晨东等人研究认为，在施纯氮45 kg/hm2，氮磷钾比1∶2∶3的同等施氮水平下，施用菜籽饼和羊粪，对提高香料烟外观品质和香气品质影响较大[28]。

3.4 调制与陈化

调制和陈化有利于香料烟香气品质的进一步提高，对生产优质香料烟具有重要的意义。研究认为，随着香料烟晾晒时间的延长，烟叶颜色由浅渐深，烟叶色泽鲜亮，油分足，香气好；且烟叶中总糖含量随着晾制时间的延长而逐渐升高，而烟碱和蛋白质等含氧化合物的含量随着晾制时间的延长而逐渐降低，大大的提高了烟叶的香气量，提高了烟叶的品质[29]。香料烟经过陈化后，烟叶中的香气物质含量会大幅上升，研究认为，烟叶在陈化的过程中，烟叶中的特征香味前体物质赖百当类、西柏烷类和类胡萝卜素都有明显增加的趋势，烟叶中的还原糖及其他特征香气物质含量都有所增加[30,31]。陈化对提高香料烟的香气量和香气品质具有重要的作用，一般烟叶经陈化后香气会更加饱满协调，对提升烟叶品质具有积极的作用。

4 展望

香料烟香气物质含量是评价香料烟烟叶质量的重要指标，国外对香料烟致香物质成分研究较早，我国研究相对较晚。目前我国对香料烟致香物质研究主要集中在致香物质成分提取、鉴定和分析上，对香料烟中赖百当类﹑西柏烷类和类胡萝卜素等特征香味前体物质研究报道相对较少；对香料烟腺毛与烟叶香气物质之间的关系，以及香料烟在生长、调制和陈化过程中，特殊香气物质的形成和降解机理研究还不清楚，弄清香料烟致香物质的形成规律，对提高我国香料烟品质和香气量具有重要的意义。

香料烟致香物质成分复杂，烟叶成熟采收、晾晒和陈化都会影响烟叶香气品质。国内学者在栽培措施和调制方式上做了大量研究，证明合理的栽培措施和调制方式有利于香料烟致香物质积累[26-31]。国外在品种改良和新品种选育上做了大量研究，培育了许多优质高香型香料烟品种。现代生物技术在新品种选育上的运用，以及传统杂交育种技术在品种改良上的运用，对提高我国香料烟品质，提高香料烟香气物质含量具有重要意义，也是今后香料烟致香物质的研究方向和重点。

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ResearchProgressofFlavorSubstancesinOrientalTobacco

(1 College of Tobacco Science, Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201, China; 2 Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Science, Yuxi, Yunnan 653100, China)

Research progress on flavor substances in oriental tobacco, including research status of oriental tobacco, extraction and analysis methods of flavor substances and the influence factors on formation of flavor substances in oriental tobacco, were summarized, and then the research directions about oriental tobacco were prospected.

Aromatic tobacco; Flavor substance; Extraction and analysis

S572.01

A

1001-5280(2012)02-0201-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.02.23

责任编辑：陈烈臣