爆珠香味成分剖析及其在卷烟中转移率

郭华诚，赵琪，吴艳艳，朱远洋，郜海民，李瑞丽*

1. 河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心（郑州 450000）；2. 郑州轻工业大学食品与生物工程学院（郑州 450000）

为丰富烟香、提高卷烟吸食品质，烟草行业提出滤棒加香卷烟新思路[1-2]。卷烟滤棒加香可以赋予传统滤棒独特的香味特征，给予消费者新奇的吸食感受[3-5]。中国烟草市场滤棒加香卷烟主要有爆珠滤棒、香线滤棒、复合滤棒、甜味接装纸等，其中以爆珠滤棒卷烟种类最为丰富[6-10]。

爆珠滤棒主要利用惰性多聚天然高分子或合成高分子材料，将香精香料包裹在一个密闭胶囊中，形成一种具有半透膜或密封胶囊，再将胶囊植入滤嘴来达到加香目的。通过爆珠加香，可以减弱卷烟刺激性，改善和丰富卷烟香气，显著提升卷烟香气丰富性、感官质量及抽吸趣味性[11-12]。

近几年，国内爆珠卷烟发展迅速，且类型多样[11-15]，但对其香味成分的分析及香味成分在卷烟中转移行为研究相对较少[16]，不利于爆珠卷烟开发和应用。因此，试验以国内外4种畅销爆珠滤棒卷烟为研究对象，通过GC-MS对爆珠卷烟挥发性、半挥发性香味成分进行分析，并研究香味成分向卷烟中转移行为，明确其香味成分在主流烟气粒相物中转移规律，为爆珠加香在卷烟中应用提供指导及监督，为丰富烟香提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

4种爆珠卷烟，标号为样品A（冰橙口味）、样品B（薄荷口味）、样品C（山药口味）、样品D（薄荷+青柠口味），河南中烟工业有限责任公司提供。

无水乙醇、正己烷（色谱级，天津市富宇精细化工有限公司）；二氯甲烷（色谱级，天津迪马科技有限公司）；乙酸苯乙酯（标准品，≥98%，北京百灵威试剂有限公司）。

SB-3200 DT超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；7890 B/5977 A气相色谱-质谱联用仪（美国安捷伦科技有限公司）；EL 204电子天平（感量0.000 1 g，梅特勒-托利多仪器有限公司）；RM 200转盘式吸烟机（德国博格瓦尔特有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 萃取溶液的配置

准确称取0.025 g乙酸苯乙酯于250 mL容量瓶中，用无水乙醇定容至刻度，得到溶液质量浓度0.100 0 mg/mL萃取液。

1.2.2 样品前处理

1.2.2.1 爆珠香味成分分析

将爆珠从滤棒中剥出，称取0.1 g爆珠样品，放入50 mL具塞锥形瓶中，压破爆珠，加入5 mL萃取溶液，超声萃取20 min，静置，过0.45 μ m有机膜，待进样。

1.2.2.2 香味成分向主流烟气总粒相物转移率分析

将样品置于温度22±2 ℃和相对湿度60%±2%条件下平衡48 h，剑桥滤片同样环境条件平衡12 h。以未捏爆爆珠的爆珠卷烟作为空白对照，按GB/T 19609—2004规定方法抽吸卷烟，用φ 92 mm剑桥滤片捕集20支卷烟主流烟气总粒相物。抽吸完毕后，将剑桥滤片置于同时蒸馏萃取装置一端1 000 mL圆底烧瓶中，依次加入300 mL蒸馏水和30 g氯化钠，用电热套加热；装置的另一端连接浓缩瓶，加入60 mL二氯甲烷，60 ℃加热，反应时间2 h，结束后，加入1 mL乙酸苯乙酯内标溶液，将其浓缩至1.0 mL，过0.45 μ m有机膜，待上样。

依据式（1）计算出爆珠中各香味成分在主流烟气总粒相物中转移率。

式中：Y1为主流烟气总粒相物转移率，%；m1为每支爆珠滤棒卷烟抽吸主流烟气中各香味组分质量，mg；m0为每支空白卷烟抽吸主流烟气中各香味组分质量，mg；m为每支爆珠各香味成分质量，mg。

1.2.3 GC/MS分析条件

色谱条件：色谱柱HP-5MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气为氦气，流量1.0 mL/min；进样口温度280 ℃；进样量1 μL；分流比5︰1；升温程序：初温50 ℃，保持2 min，以4 ℃/min速率升温至280 ℃，保持20 min。

质谱条件：电子轰击离子源（EI），电子电流70 eV；离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃，传输线温度280 ℃；质量扫描的范围30～550 amu。

2 结果与分析

2.1 爆珠香味成分分析前处理条件优化

2.1.1 萃取溶剂的选择

以样品C为研究对象，称取0.1 g爆珠样品，分别加入10 mL无水乙醇、二氯甲烷、正己烷萃取液，振荡20 min，考察不同萃取溶剂对爆珠内各类成分总量检测结果的影响，结果如图1所示。

结果表明，选择无水乙醇为萃取剂时，所检测到的酯类、酮类和醇类成分总量明显高于其他溶剂。因此，选择无水乙醇作为萃取溶剂。

图1 萃取溶剂对爆珠内各类成分总量检测结果的影响

2.1.2 萃取方式的选择

称取0.1 g爆珠样品，加入10 mL无水乙醇，分别超声、振荡和涡旋萃取20 min，考察不同萃取方式对爆珠内各类成分总量检测结果的影响，结果如图2所示。

各类成分总量以超声萃取法所检测的含量最多，摇床振荡和涡旋振荡含量接近，因此，为保证萃取完全，选取超声萃取作为萃取方式。

图2 萃取方式对爆珠内各类成分总量检测结果的影响

2.1.3 萃取时间的选择

在其他条件一致情况下，分别超声萃取10，20，30，40和50 min，考察考察不同萃取时间对爆珠内各类成分总量检测结果的影响。结果如图3所示。

结果表明，随着萃取时间延长，各类成分总量均呈现先增大再减小趋势，萃取效果20 min最佳，这可能是与随着萃取时间延长，爆珠内部分挥发性成分挥发损失有关。

图3 萃取时间对爆珠内各类成分总量检测结果的影响

2.1.4 萃取剂用量的选择

在其他条件一致情况下，分别加入3，5，7，9和11 mL萃取剂，考察不同萃取剂用量对爆珠内各类成分总量检测结果的影响。结果如图4所示。

由图4可知，随着萃取剂用量增加，各类成分总量均呈现先增加后减少趋势，5 mL萃取剂所测得含量最多。因此，萃取剂用量选择5 mL。

图4 萃取剂用量爆珠内各类成分总量检测结果的影响

2.2 爆珠香味成分向主流烟气粒相物的转移情况

按照1.2.2.2方法对爆珠中各香味成分进行分析，并测定其香味成分向主流烟气转移率，检测结果如表1所示。

样品A中的香味物质主要为烯类成分，其中柠檬烯含量每支5.689 mg，转移率1.18%，柠檬烯是柑橘类水果精油主要成分，具有令人愉快柠檬样香气，加入卷烟中可以改善香气丰富性、提高香气质感[17]；样品A中香味成分烟气转移率在0.22%～11.01%之间，以芳樟醇转移率最高，可达11.01%，芳樟醇具有铃兰香气，添加到卷烟中能起到增加香气、柔和吸味及掩盖杂气等作用[18]。

样品B中薄荷醇的含量较高，为每支6.859 mg，转移率9.06%，薄荷醇具有薄荷样气味，有清鲜、甜、凉的口味，添加到卷烟中可以减轻刺激性、掩盖杂气[19]；样品B各类成分烟气转移率在0.05%～13.32%之间，异蒲勒醇的转移率最高，异蒲勒醇具有清新愉快的清凉香气，广泛用于调配薄荷香型、覆盆子香型、药草香型等香精[20]。

样品C中香味成分主要是酯类成分，其中乙酸薄荷酯含量为每支0.150 mg，乙酸薄荷酯具有薄荷和玫瑰似的清凉气味，气味比薄荷脑柔和[21]，癸酸乙酯含量为每支0.018 mg，转移率11.74%，有葡萄酒香气[22]；样品C各类成分烟气转移率在1.21%～15.25%之间。

样品D中醇类和烯类成分的种类和含量居多，其中薄荷醇的含量为每支7.766 mg，转移率7.28%，萜品烯含量为每支0.411 mg，萜品烯具有柑橘和柠檬香气，加入卷烟中可增加烟香、明显改善烟气质量[23]；样品D各类成分烟气转移率在0.21%～14.18%之间，松油醇的转移率最高，松油醇具有松针香气，加入卷烟中可以增加烟气的木香与青香[24]。

乙酸薄荷酯、薄荷酮、薄荷醇为4种样品共有成分，在烟气中的转移率均为薄荷醇＞乙酸薄荷酯＞薄荷酮。

表1 不同爆珠卷烟样品中香味成分向主流烟气总粒相物中的转移率

接表1

3 结论

以国内外4种具有代表性的爆珠滤棒卷烟为研究对象，采用溶剂萃取的前处理方法，建立GC-MS测定爆珠中香味成分的分析检测方法。测定其香味成分向主流烟气总粒相物中转移率。结果表明，样品A中香味成分的烟气转移率在0.22%～11.01%之间，主要成分为烯类化合物，其中柠檬烯是柑橘类水果精油的关键香味成分，具有令人愉快的柠檬样香气，加入卷烟中可以改善香气丰富性、提高香气质感；样品B中香味成分的烟气转移率在0.05%～13.32%之间，其中薄荷醇含量较高，可达每支6.859 mg，转移率9.06%，具有薄荷样气味，有清鲜、甜、凉的口味，添加到卷烟中可以减轻刺激性、掩盖杂气；样品C中香味成分烟气转移率在1.21%～15.25%之间，主要香味成分为酯类化合物，其中乙酸薄荷酯含量为每支0.150 mg，具有薄荷和玫瑰似清凉气味，气味比薄荷脑柔和；样品D中香味成分转移率在0.21%～14.18%之间，以醇类和烯类化合物为主，其中松油醇转移率最高，具有松针香气，加入卷烟中可以增加烟气的木香与青香。乙酸薄荷酯、薄荷酮、薄荷醇为4种卷烟样品共有成分，其在烟气中转移率均为薄荷醇＞乙酸薄荷酯＞薄荷酮。