不同罗汉果提取物挥发性成分对比分析及其在卷烟中的应用研究

吴启贤，伍锦鸣，冯云子，黎玉茗，赵瑞峰，赵谋明

（1.广东中烟工业有限责任公司，广州 510000；2.华南理工大学食品科学与工程学院，广州 510000）

罗汉果［Siraitiagrosvenorii（Swingle）C.JeffreyexluetZ.Y.Zhang］主要分布在广西桂北地区，属于葫芦科罗汉果属植物，是当地特色农产品，具有润肺止咳、凉血滑肠的功效，可以用于治疗咽喉炎、百日咳、气管炎和胃肠疾病［1，2］。研究表明，罗汉果提取物中富含罗汉果苷、β-大马酮、α-紫罗兰酮、巨豆三烯酮、安息香酸、角鲨烯等［3，4］，且具有较强的抗氧化作用［5］。罗汉果作为首批进入国家药食同源品种名册的材料，除具有营养保健作用外，也可作为天然甜味剂被广泛应用于医药、食品和保健品行业［6］。

罗汉果提取物能显著降低卷烟刺激性、柔和烟香、提升香韵、口感回甜、提高卷烟舒适度等［2，4，7］。研究表明，鲜罗汉果与干罗汉果的营养成分具有显著差异，鲜罗汉果中的蛋白质和氨基酸含量较高，干罗汉果中的碳水化合物和维生素E含量均高于鲜罗汉果［8］，但鲜有报道鲜罗汉果和干罗汉果提取物在卷烟加香方面的对比研究。主成分分析是一种将多个指标通过线性变换为少数互相无关的综合指标的统计方法，在卷烟香气质量、烟叶烟气化学指标和卷烟感官评价方面有广泛应用［9-11］。因此，本研究应用主成分分析法对比4类罗汉果提取物的卷烟加香效果，并利用气相色谱-质谱联用仪分析不同的罗汉果提取物中的挥发性成分，为罗汉果提取物的原料筛选及卷烟加香应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

无水乙醇（AR，广州化学试剂厂），罗汉果鲜品（市售），罗汉果干品（市售），卷烟产品试制样161（广东中烟工业有限责任公司提供）。

1.2 仪器与设备

TRACE1300气相色谱质谱联用仪，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；RE-52A旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；DLSA-5120低温冷却循环泵，郑州长城科工贸有限公司；SHZ-D（III）循环水式真空泵，郑州生化仪器有限公司；AL204型分析天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；THZ-82A型恒温振荡器，常州澳华仪器有限公司；微量注射器，Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 罗汉果提取物的制备与分析 根据鲜罗汉果与干罗汉果含水量差异，分别准确称取罗汉果鲜品25 g和罗汉果干品10 g，保证分析样品干物质重量一致，依次装入搅拌机，加入30 mL去离子水搅拌均匀，匀浆倒入锥形瓶中，并加入120 mL去离子水或无水乙醇。置于恒温振荡器（温度40℃，速率70 r/min）上恒温浸提6 h。过滤，滤液旋转蒸发至20 mL，分别得到鲜罗汉果水提物、鲜罗汉果醇提物、干罗汉果水提物、干罗汉果醇提物。提取物分别过0.22μm有机相/水相微孔滤膜（醇提物用有机相/水提物用水相），进行GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS分析 测定方法参照文献［12］进行，并稍作改进。GC-MS分析条件采用DB-WAX毛细管色谱柱（30 m×0.25μm×0.25μm），进口温度：250℃；升温程序：起始温度为70℃，维持1 min，然后5℃/min升温至190℃，立即20℃/min升温至250℃，维持20 min；载气：氦气（99.99%）；流速：1.2 mL/min；进样量：1μL；分流比：200∶1；电离方式：EI；电离能量：70 eV；离子源温度：230℃；质量扫描范围：30～350 amu。利用Wiley谱库，相似度高于85%者定性，并利用NIST谱库查询保留指数。

1.3.3 卷烟加香试验 用微量注射器按每支烟1.4μL（2‰）或2.8μL（4‰）的注射量注入烟支中，加香烟支放入恒温（22±1℃）恒湿（60%±2%）箱中平衡48 h，请公司的专家小组（5男1女，35～40岁，具有5年以上评吸经验）评吸。评吸指标包括香气、丰富性、烟气质感、杂气、烟气浓度、劲头、刺激性、谐调和余味，评吸指标满分为10分。以样品各项评吸指标的平均值为依据［13］，利用SMICA 15.0软件进行主成分分析，SPSS 16.0软件进行方差分析（显著性水平0.05）。

2 结果与分析

2.1 罗汉果提取物的挥发性成分分析

表1所示为具体定性的挥发性成分，共19种，鲜罗汉果水提物11种、鲜罗汉果醇提物12种、干罗汉果水提物14种、干罗汉果醇提物13种，其中包括酮类、醛类、酸类、呋喃类、吡喃类、醇类和其他类化合物。罗汉果提取物中酮类化合物种类最多，为3～5种，此外，含有丰富的呋喃类和吡喃类化合物。

表1 4种罗汉果提取物中的主要挥发性成分

4种罗汉果提取物中均检测到1-羟基-2-丙酮、乙醇醛、乙酸、1，3-二羟基-2-丙酮、2-羟基-丁酸酮、2，3-二氢-3，5二羟基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮。其他研究报道中也检测到2，3-二氢-3，5二羟基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮和5-羟甲基糠醛［4，14］，由于提取方法差异导致化合物浓度差异。2，3-二氢-3，5二羟基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮可为卷烟提供卷烟果香、可可香和豆香［15］，在干罗汉果醇提物和干罗汉果水提物中含量较高，分别为6.84%和12.12%，远高于2种鲜罗汉果提取物中的含量。乙酸在4种提取物中的含量均较高，含量均在5%以上。在鲜罗汉果水提物中未检测到5-羟甲基糠醛，在干罗汉果醇提物、干罗汉果水提物和鲜罗汉果醇提物中其含量分别为3.69%、6.47%、1.81%，其具有烘烤气息，赋予卷烟木香、果香、花香和甜香，是增强主流烟气甜味的重要成分［16］。干罗汉果水提物和醇提物中均检测到特异成分2-环戊烯-1，4-二酮，其含量分别为0.82%和0.62%，它是一种具有抗菌活性的挥发性成分［17］。鲜罗汉果醇提物中检测到2-甲氧基苯酚，其含量为2.59%，是烟气中重要甜味物质［18］。鲜罗汉果水提物的特异成分为2，3-丁二醇（0.38%）、1，3-丁二醇（6.16%）、丁二酰亚胺（0.11%）。

2.2 加香效果

首先进行主成分分析，如图1所示。如主成分分析的得分图1A所示，第一主成分和第二主成分累计贡献率为91.5%，大于85%，可以作为该研究问题的主成分，能很好地概括原始变量。在第一主成分水平上，对照样与试验样卷烟显著分离，对照样分布在第一主成分的负半轴，试验样则分布在第一主成分的正半轴，说明添加罗汉果提取物后，卷烟评吸品质发生显著变化。在第二主成分水平上，添加4‰罗汉果提取物的卷烟样品主要分布在第二主成分的负半轴，而添加2‰罗汉果提取物（除2‰干罗汉果醇提物外）的卷烟主要分布在第二主成分的正半轴，说明不同浓度罗汉果提取物卷烟的吸食品质差异显著。图1B为主成分分析的载荷图，反映不同评吸指标对卷烟吸食品质的影响。在第一主成分中，除杂气外，其余指标系数均为正，说明杂气与整体评吸指标处于相反方向，杂气越多，卷烟吸食品质越差。而在第二主成分中，杂气、刺激性、谐调、余味、香气、烟气质感的系数为正，而劲头、烟气浓度和丰富性的系数为负。由于4种4‰罗汉果提取物均分布在得分图1 A的第四象限，劲头、烟气浓度和丰富性分布在载荷图1 B的第四象限，说明4种4‰罗汉果提取物与劲头、烟气浓度和丰富性密切相关。同时，丰富性距离原点最远，说明其贡献率最大，添加罗汉果提取物后，对卷烟吸食过程中丰富性的作用效果最显著。

图1 4种罗汉果提取物评吸结果的主成分分析

如图2所示，罗汉果提取物对卷烟香气、丰富性、烟气品质、烟气浓度作用显著，与主成分分析结果一致。鲜罗汉果醇提物（2‰、4‰）、干罗汉果水提物（2‰、4‰）和干罗汉果醇提物（2‰、4‰）对卷烟增香和增加丰富性有显著作用，且4‰添加量的效果稍高于2‰的效果。2‰鲜罗汉果水提物可以显著改善卷烟口感，而4‰鲜罗汉果水提物和4‰鲜罗汉果醇提物增加烟气浓度效果最为显著。然而，4种罗汉果提取物对杂气、劲头、刺激性、谐调和余味则无显著影响。

图2 4种罗汉果提取物卷烟加香评吸情况

根据卷烟评吸结果（表2）可知，通过卷烟加香试验，罗汉果提取物的评吸效果均优于对照样，其中以2‰鲜罗汉果水提物（总分69.11）的效果最佳，2‰干罗汉果水提物（总分69.00）次之。罗汉果提取物能一定程度上增加卷烟甜润感。本研究的4种罗汉果提取物中均检测到2，3-二氢-3，5二羟基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、2，5-二甲基-4-羟基-2，3-二氢呋喃-3-酮，研究表明，糖类、呋喃类、呋喃酮类、吡喃酮类和环戊烯酮类化合物为主要甜香组分［19，20］，且2，3-二氢-3，5二羟基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、2，5-二甲基-4-羟基-2，3-二氢呋喃-3-酮与烤烟主流烟气中甜味贡献度较大［16］。随着加香浓度增加，卷烟甜润感同时增加，因此，2，3-二氢-3，5二羟基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、2，5-二甲基-4-羟基-2，3-二氢呋喃-3-酮含量与卷烟甜润感呈正相关，其可能为罗汉果提取物增加烟气甜感的组分。

表2 4种罗汉果提取物卷烟加香评吸结果

3 小结与讨论

罗汉果提取物对卷烟吸食品质有一定改善作用。目前，干罗汉果提取物在卷烟加香中应用较广，通过卷烟评吸试验发现，鲜罗汉果提取物评吸效果优于干罗汉果提取物，水提物效果优于醇提物效果。因此，鲜罗汉果提取物也有较好的应用前景。从整体上看，罗汉果提取物主要通过增加丰富性、香气、甜润感和烟气浓度来改善卷烟吸食品质，其中2‰鲜罗汉果水提物评吸效果最佳，加香浓度过高易引起舌面残留和刺激性增加。本研究推断罗汉果提取物中的2，3-二氢-3，5二羟基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、2，5-二甲基-4-羟基-2，3-二氢呋喃-3-酮为罗汉果提取物增加烟气甜感的可能组分，后续研究中可进行2，3-二氢-3，5二羟基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、2，5-二甲基-4-羟基-2，3-二氢呋喃-3-酮单独加香与卷烟烟气甜感的研究，以阐明其内在规律。