烟草精油研究及应用进展

张献忠，杨 君，尹 洁，叶兴乾，*

(1.浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州 310058;2.浙江中烟工业有限责任公司，浙江杭州 310008)

烟草精油研究及应用进展

张献忠1，杨 君2，尹 洁2，叶兴乾1，*

(1.浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州 310058;2.浙江中烟工业有限责任公司，浙江杭州 310008)

烟草精油是烟草中的次生代谢物，主要由挥发性和半挥发性成分组成，是烟草香味的重要来源。目前，烟草精油主要作为香精香料应用于卷烟工业。本文就烟草精油概念、化学成分、提取方法、分析方法和应用方面的研究进展进行综述，并对烟草精油的应用前景进行探讨。

烟草精油，应用，进展

精油是植物体中的次生代谢物，由多种挥发性和半挥发性小分子有机物组成，具有特殊的芳香气味，在常温下易挥发［1］。同样，烟草精油是从烟叶中提取出来的挥发性和半挥发性物质，具有烟草的特殊气味。烟草中精油含量极低，烟叶中约为0.1%左右，且不同品种、不同部位、不同调制类型以及不同地域等烟草中的精油含量和成分也有差异，但烟草精油含有烟草的特征香气，其相对含量直接影响到烟草的质量［2－3］。传统的提取烟草精油的方法是直接用烟叶进行水蒸汽蒸馏，随着现代技术的发展，一些新兴技术也应用到烟草精油的提取中来，如分子蒸馏技术(MD，Molecular Distillation)等［4］。烟草精油成分复杂，含有许多烟草中的重要致香成分，如茄酮、大马酮、巨豆三烯酮、香叶基丙酮、二氢猕猴桃内酯、新植二烯等［5］。由于烟草的特殊性，在全球控烟禁烟的大趋势下，目前关于烟草精油的研究主要集中在烟草行业，精油的应用也集中在卷烟增香方面，相关文献报道较少［6－8］，且研究水平参差不齐，关于烟草精油的概念也存在着混淆不清的现象，如烟草精油和烟草净油的概念。因此，本文对烟草精油的概念、主要成分、提取方法、分析方法和应用等研究进展进行综述，以期为准确理解烟草精油概念、了解烟草精油研究进展和寻找合适的烟草精油提取方法及其正面应用等提供有价值的参考。

1 烟草精油和烟草净油的概念

在香精香料行业，精油和净油是两个不同的概念，其主要区别在于提取方法和成分的不同。烟叶直接进行水蒸汽蒸馏，得到的挥发物称为烟草精油(Tobacco Essential Oil)，先用有机溶剂(如石油醚、乙醚、二氯甲烷等)提取，再用水蒸汽蒸馏，得到的挥发物一般称为挥发油(Volatile Oil)，烟草精油和挥发油成分及组分都很接近，实际上国内外许多文献中这两个概念都是混用的［9］。但是烟草净油(Tobacco Absolute Oil)则不同，净油是先利用有机溶剂对烟叶进行提取，得到提取物除去有机溶剂后，再用无水乙醇浸溶除去部分蜡质、树脂等成分，得到产品即为烟草净油［10］。烟草净油虽然含有与烟草精油相同的一些挥发性成分，但是其中还有精油中没有的成分如蜡质和树脂等。

目前，国内相关研究往往将精油和净油两个概念混淆，如有机溶剂法提取大蒜精油和桂花精油的研究［11－12］、超声波辅助有机溶剂提取蜂胶精油和黑水缬草精油的研究［13－14］，微波辅助有机溶剂萃取橙皮精油的研究［15］、超临界CO2萃取当归精油和野西瓜精油的研究［16－17］等，以上研究所称的精油产物严格来说应当为净油，因为都是以挥发性有机溶剂为提取介质，其最终产物中仍含有植物材料中的很多非挥发性成分。虽然超临界CO2流体不是有机溶剂，但其性质与乙醇相似，只是其极性可以根据仪器条件改变而已，其最终产物中仍然含有蜡质和树脂等，所以也为净油。在烟草精油的研究中同样存在类似的问题，如超临界萃取烟草精油的研究［7］。虽然有机溶剂萃取和超临界CO2萃取产物中具有部分与精油相同的香味物质，但其为净油而不是精油产品，只有经过蒸馏的方法得到的挥发性产物才是精油产品，因此，今后的研究中应当准确应用精油和净油的概念。

2 烟草精油的化学成分

烟草中的化学成分众多，20世纪70年代以来，随着分析测试技术的发展，烟叶中的成分不断被发现，Perfetti等于2011年报道烟叶中化学成分约为4992种［18］。烟草精油作为烟草挥发性香味物质的代表产物，其成分也相当复杂，主要成分为挥发性有机物，大部分为烟草的特征香味物质。

烟草精油成分众多，目前从烟草精油中鉴定到的物质有数百种之多，主要成分为萜烯类、烃类、醛类、挥发性酸、酯类、酮类、醇类、芳香环类、杂环类和生物碱等，其中含量最高的为新植二烯［6］，约占精油总量的40%左右，虽然新植二烯为烟草中的重要成分，但其香气阈值很高，对烟草香味的贡献较小。其它一些物质如茄酮、β－大马酮、巨豆三烯酮、糠醛、苯甲醇、藏红花醛、二氢猕猴桃内酯等，虽然含量微小，但由于其阈值较低，香气强度大，是烟草中关键的致香成分［5］。

Alagic等利用气相色谱－质谱法(GC－MS)分析了东方烟草YaKa精油的成分，共鉴定出34种组分，其中主要成分为新植二烯(23%)和茄酮(29.5%)，与之前的研究结果相比较，其主要香味物质含量与Otlja烟草精油、白肋烟精油和弗吉尼亚烟草精油相似但相对含量有所差异，但是新植二烯、茄酮、巨豆三烯酮和β－大马酮的含量明显高于土耳其烟草精油，证明烟草精油主要成分与烟草品种、种植地区等有很大关系［19］;Stojanovic等对Otlja烟草中部叶片精油和上部叶片精油进行了对比分析，分别鉴定出28种和31种成分，其中新植二烯、茄酮、β－大马酮等仍是其主要香气成分，但相对含量有很大不同，以上结果证明烟草的不同部位精油的含量和成分也不尽相同［20］。

3 烟草精油提取方法

3.1 水蒸汽蒸馏法

水蒸汽蒸馏法是提取烟草精油的经典方法，虽然该方法设备简单易操作，但是，由于提取时样品与水共沸，一些热敏性挥发成分会遭到破坏，因此，Kim等于1982年报道了一种基于水蒸汽蒸馏方法的改进方法进行烟草精油提取，称为气体共蒸馏法(Gas Co－distillation)［21］。该方法可以防止一些热敏性成分的破坏，但是由于需要恒定气体及冰浴等，条件难以控制，此方法最终未推广开来。所以，水蒸汽蒸馏法依然是烟草精油提取的重要方法。高宏建等利用水蒸汽蒸馏法对废次烟末中的烟草精油进行提取，研究发现在蒸馏时加入一定的NaCl溶液可以显著提高烟草精油的产率［8］。

3.2 分子蒸馏法

分子蒸馏(Molecula Distillation，MD)是一种新型的液液分离技术，是利用不同物质分子自由程的不同而实现化合物的分离，能够在远离化合物沸点的温度下实现蒸馏，是低温下实现挥发性成分分离的新型技术［22］。王萍等应用MD技术处理香料烟浸膏制备烟用香料，结果显示，在不同温度段，香料烟浸膏致香成分得到富集，40～60℃馏分中茄酮的含量高达17%［23］，杨靖等应用MD技术对云烟萃取物进行了分离，与传统方法相比具有低温、高效、无污染等优点，且通过条件优化，可以显著提高烟草特征香气成分在馏分中的相对含量［23］。目前，应用分子蒸馏进行烟草精油提取的研究还比较少，而且烟草不能直接作为蒸馏的原料，需要用有机溶剂或超临界技术等先对烟草样品进行萃取，然后才能进行分子蒸馏。

3.3 联用技术

现有的各种提取植物精油的方法都具有各自不足之处，如水蒸汽蒸馏法提取精油产率低且容易引起热敏性成分的分解、分子蒸馏技术前处理的繁琐及设备的复杂昂贵等。而将一些技术联合起来进行精油提取，可以提高精油产率并增加重要致香成分的相对含量，是获得高品质精油产品的一条有效途径。目前，应用联用技术进行精油提取已有一些研究，如应用溶剂提取联合水蒸汽蒸馏技术提取孜然精油和应用微波辅助水蒸汽蒸馏提取芳香植物精油的研究等［24－25］。但是，烟草精油提取的研究中应用联用技术的很少，仅有应用超临界CO2萃取与分子蒸馏联用技术纯化烟草香味成分的研究，研究发现，超临界萃取物经分子蒸馏精制后，其外观状态、香气质量等方面均有大幅度提高［26］。鉴于联用技术的优点，其应用为烟草精油提取技术的选择开辟了新的途径。

目前，应用于烟草精油提取的技术还比较少，且各有优缺点，随着新兴技术的发展，如亚临界水提取技术在精油提取中的应用［27］等，烟草精油提取技术必将迎来新的发展。

4 烟草精油成分的分析技术

烟草精油的化学成分复杂，目前，应用于精油化学成分分析的主要是气相色谱(GC)和气相色谱－质谱联用技术(GC－MS)。一般是将烟草精油溶于有机溶剂中直接进行GC和GC－MS分析，通过样品GC色谱图与标准品色谱图的比较进行定量，通过质谱分析进行定性。现有的研究都是通过GC－MS仪器自身所带的质谱图库进行烟草精油化学成分的定性分析，如NIST(美国国家标准与技术研究院)质谱图库和 Wiley数据库质谱图库等［28－29］，但是这些图库并不包含所有的化学物质，定性结果有时会出现错误。因此，一些研究引入了科瓦茨指数来进行定性，科瓦茨指数又称保留指数，是以色谱图上位于待测物质两侧的相邻正构烷烃的保留值为基准，用对数内插法求得，该指数在同一根色谱柱上稳定性高，是化合物定性的一种有效手段［30］。

虽然现代毛细管GC是一种高效分离技术，但对于烟草精油这种复杂的混合物来说，仅用一根色谱柱往往达不到完全分离的目的，所以一些研究人员提出用多根色谱柱的组合来实现精油组分的完全分离。Zhu等应用全二维气相色谱－飞行时间质谱法(GC×GC/TOMFS)对一种烟草精油进行分析，与传统的GC－MS方法相比，GC×GC/TOMFS方法更加灵敏，检测出很多GC－MS方法中没有检测出来的成分［31］。可以说，GC×GC是气相色谱技术的一次革命性突破，将会在烟草精油的分离分析中占据越来越重要的地位。

5 烟草精油的生物活性及应用

目前，关于烟草精油生物活性方面的研究较少。Stojanovic等对Otlja烟草精油进行了抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的研究，结果发现，烟草精油与超临界萃取物都具有一定的抑菌效果，且精油的抑菌效果强于萃取物［20］;其课题组还对Yaka和Prilep烟草精油进行了抑菌研究，这两种烟草精油同样具有抑菌效果，且Yaka精油抑菌效果与对照百里香酚相当。目前，烟草精油主要作为烟用香料，以提高卷烟产品的香味质量，还有极少量的烟草精油被用作日化香精中的添加剂。从以上文献可知，烟草精油中含有一些具有抑菌活性的物质，这为烟草精油的正面应用提供了理论基础。

6 烟草精油开发前景

烟草精油是卷烟工业中一种重要的增香剂，同时也是一些日化香精中的调香剂。由于其在烟叶中含量较低，选择合适的提取技术显得至关重要，怎样在保证产率的基础上不破坏精油中重要致香成分是今后烟草精油提取技术研究的关键。在吸烟与健康问题的压力下，烟草行业提出了“降焦减害”的目标，即降低卷烟中的焦油含量，但是在降焦的过程中烟草本身的香味物质会随之流失，因此会在烟草中再添加一些具有烟草本香的增香剂，烟草精油就是最好的增香剂之一，因此，在今后的一段时间内，烟草精油的开发和应用还是集中在烟草行业中。但是，烟草及烟草精油中的生物活性成分不可忽视，随着现代分离分析技术的发展，烟草精油的全部成分必将会研究清除，通过分离提纯其中的生物活性成分，将烟草精油应用于烟草以外的行业，同样具有重要的意义。

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Recent progress in research and application of tobacco essential oil

ZHANG Xian－zhong1，YANG Jun2，YIN Jie2，YE Xing－qian1，*
(1.School of Biosystems Engineering and Food Science，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China;2.China Tobacco Zhejiang Industrial Co.，Ltd.，Hangzhou 310008，China)

Tobacco essential oil is a complexity of tobacco secondary metabolites.It is mainly consisted of volatile and semi－ volatile compounds.As an important source of tobacco characteristic aroma compounds，tobacco essential oil is mainly used as spices in cigarette blends nowadays.This paper mainly introduced the research progress of concept，chemical composition，extraction technology，analysis method and application of tobacco essential oil.The development prospect in these fields was also explored.

tobacco essential oil;application;progress

TS49

A

1002－0306(2012)17－0395－04

2012－03－06 *通讯联系人

张献忠(1982－)，男，博士研究生，研究方向:食品安全和天然产物研究开发。

中央高校基本科研业务费专项资金资助－农产品交叉研究中心;浙江中烟工业有限责任公司科技项目(81000134)。