烟草中香气成分分析研究综述

王 颖，薛 磊，郭志刚，郭 斌，朱 浩，牟含军，李 轩

(陕西中烟工业有限责任公司，陕西 西安 710065)

烟草作为一种重要的经济作物，在评价烟草质量和商业价值时，挥发性成分尤为重要[1]。烟草中的挥发性成分是香烟风味的主要贡献者。烟草中的挥发性成分非常复杂，且一些重要成分的浓度非常低[2]。因此，选择适宜的样品制备和成分检测方法来研究烟草中的香气成分十分重要。笔者对近年来烟草挥发性成分研究中常用的方法进行综述，介绍烟草重要香气的鉴定方法，为烟草中香气成分分析提供参考。

1 烟草挥发性成分分析方法

1.1 前处理方法

1.1.1 同时蒸馏萃取(simultaneous distillation extraction，SDE) 同时蒸馏萃取是从烟草中提取挥发性化合物的传统方法之一，操作相对简单、重现性好、效率高、提取物不含任何非挥发物[3]，缺点是玻璃器皿较贵、易碎、耗时长且长时间加热萃取容易造成提取物难以真实反映烟草本香。常采用该技术分析烟草中的中性香气成分[4～6]。许春平等[7]将烟草花蕾进行酶解和美拉德反应处理，用SDE提取香味成分，结合气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)分析发现提取了65种主要挥发性物质，包括醇、酯、醛、酮、酸、酚、烯、呋喃、吡啶、酰胺等。

1.1.2 顶空-固相微萃取(Headspace solid-phase microextraction，HS-SPME) 固相微萃取(SPME)与SDE等其它技术相比具有操作简单、灵敏度高、重现性好、快速、无溶剂、成本低、提取时间短等优点[8～9]，已被广泛应用于烟草挥发性物质的分析。杨继等[10]利用HS-SPME-GC/MS方法，从5种电子烟烟液挥发性成分中分别分离鉴定出53、31、30、17和29种化合物。然而，SPME是一种动态平衡技术，萃取纤维头不能实现将烟草中的挥发性和半挥发性化合物完全吸收，所以SPME不适用于烟草香气成分的绝对定量测定。随着使用次数的增加，纤维头的吸附性能会逐渐降低，从而使得回收率不高，难以实现复杂样品的准确定量[11]。

1.1.3 吹扫捕集法(Purge and trap，P&T) 吹扫捕集法通过用惰性气体进行吹扫来提供顶空样品，可用于固体和液体基质[12]，如食物、土壤和水。作为一种动态顶空技术，P&T的灵敏度比静态顶空方法高。阎瑾等[13]改造了吹扫捕集装置，优化试验条件，建立了测定卷烟挥发性成分的P&T-GC/MS方法，研究发现该方法精密度较高。另外，与固相微萃取相比，吹扫捕集技术更适合于低分子量化合物的测定[14]。

1.1.4 超临界流体萃取(supercritical fluid extraction，SFE) 超临界流体萃取是一种快速、非选择性的样品制备方法，常用于分析天然产物基质中的化合物。易聪华等[15]采用超临界CO2萃取烟梗中的香味成分，从而制得有烟草本香的浸膏，用GC/MS法从该浸膏中共检测出27种成分。利用该方法制备烟草浸膏的工艺可行、稳定、重现性良好。SFE的优点是无毒、易操作、不易燃[16]，但这种方法需要高压设备，价格贵，耗能高。

1.1.5 溶剂萃取法(solvent extraction，SE) 溶剂萃取法是一种比较常见的提取技术，该方法利用待提取成分在两相溶剂中的分配系数的差异，使得成分在两相中进行分配，从一种溶剂转移到另一溶剂中，从而达到分离提出的目的[17]。姬小明等[18]对比SDE、SPME、乙醚溶剂萃取对香料烟叶片中的香味物质的提取效率，研究发现乙醚溶剂萃取法可有效提取香气物质，能更准确地评价香料烟的质量。杨文武等[19]采用加速溶剂萃取法(accelerated solvent extraction，ASE)对烤烟烟叶中香气成分进行提取，经GC/MS法共鉴定出45种含量较高的香气成分。

1.1.6 其它方法 除上述前处理方法外，无溶剂微波萃取、水蒸气蒸馏、分子蒸馏等技术也被用于提取和分离烟草中的挥发性成分。李艳等[20]利用无溶剂微波萃取方法从红花大金元干烟叶中提取精油，该技术高效、绿色、无污染和残留，且制备所得精油在提高香气质、增加香气量、降低刺激等方面优于市售精油。邬帅帆等[21]利用水蒸气蒸馏技术制备烟草挥发物，并利用GC-MS对其中所含香气成分进行分析。结果表明与水上蒸馏方式相比，水中蒸馏方式烟草挥发物的得率更高，香气量、丰富程度和香气品质更优。邹鹏等[22]利用分子蒸馏方法将云南烟叶提取物(浸膏)分为五个组分，包括四级轻组分和重组分。研究发现，前两级轻组分包含更多的挥发性成分，三级轻组分包含较多的半挥发性成分，而四级轻组分和重组分则主要是非挥发性成分。李峰[11]为了实现烟草和烟用香精中致香成分的分析，采用和对比了多种前处理方法，包括：P&T、SDE、超声辅助-液固萃取法、液液萃取法、微量液液萃取法、直接进样等。结果表明：P&T比较适用于致香成分的快速定性分析，超声辅助-液固萃取法和SDE都适用于较为精确的定性定量分析，而液液萃取法比较适合应用于烟用香精的日常检测。

1.2 鉴定和定量方法

结合不同的前处理方法，GC-MS成为了烟草挥发性成分鉴定和定量分析最常用的方法。黄兰芳等[23]采用ASE萃取烟叶挥发性成分并进行GC-MS检测，经质谱数据库检索定性分析和用相对含量方法进行定量，共鉴定成分44种，占挥发油总含量的88.87%。Zhu等[24]对三种不同的提取技术—SDE、SPME、液液萃取进行了评价，经比较，将SDE与GC-MS联用，建立了简便、可靠、重现性好的烟草香精色谱指纹图谱。吴若昕等[25]等使用GC-MS/MS同时分析烟草中5种羧酸苯乙酯的含量，该方法高效快速、定量准确，实际应用效果好。

尽管一维气相色谱(1D-GC)是分离和分析烟草样品挥发性成分的强度工具，但峰容量和灵敏度较差，只能鉴定小范围的目标分析物。二维气相色谱(GC×GC)由于分辨率和灵敏度更高在烟草领域也有应用。Xiang等[1]开发了一种测定烤烟中挥发性风味成分的HS-SPME-GC×GC-TOFMS方法，该方法简单、快速、精确和环保。Ding等[26]采用SE方法提取烟草中性香气成分后进行GC×GC-TOFMS检测，共鉴定出83种中性香气成分。该方法简化了工艺过程，节省时间和溶剂，选择性和灵敏度高。

2 烟草重要香气鉴定

尽管食物中含有成百上千种挥发性成分，但其中只有很少成分对整体香味感知有贡献。因此挥发性成分检测的主要目的是识别气味/香气活性化合物，并将它们与人类的感知联系起来。尽管GC-MS是烟草挥发性成分鉴定和定量中最广泛应用的技术，它却无法确定化合物的气味性质及其对样品的贡献。因此，它不能识别影响烟草风味的重要挥发性化合物，即香气活性或气味活性化合物。

2.1 OAV

香气分子对产品整体感官特征的贡献可以用其气味活性值(odor activity value，OAV)来大致推断，OAV表示为分子的浓度与其气味阈值的比值。在食品的香气研究中，一般认为OAV超过1的化合物对产品的整体香气有贡献，且OAV越大，该化合物的贡献也越高。杨靖等[27]基于GC-MS分析结果，对11种清(青)香成分的OAV进行计算。研究发现β-大马酮和二氢大马酮的OAV均较大，在彰显烟气清香香韵方面起主要作用。范武等[28]通过计算酸香成分OAV发现，异戊酸、乙酸、丁酸、戊酸、3-甲基戊酸和4-甲基戊酸等6种有机酸是卷烟烟气中的关键酸香成分，其中异戊酸和乙酸对烤烟型卷烟酸香香韵贡献最大，而异戊酸、3-甲基戊酸和乙酸对混合型卷烟酸香香韵贡献最大。

2.2 GC-O

气相色谱-闻香法(gas chromatography-olfactometry，GC-O)将传统的气相色谱分析与嗅觉检测相结合，可用于复杂基质中挥发性气味活性化合物的研究。高建宏[29]将GC-O强度法与香味提取稀释分析法相结合，对三种烟叶中性香味成分区域的关键香味成分进行分析和对比后发现，烤烟中的关键香味成分为β-大马酮和β-二氢大马酮，白肋烟中为β-大马酮、β-二氢大马酮和巨豆三烯酮，香料烟中为β-大马酮、β-二氢大马酮和甲基丁香酚。GC-O技术常与OAV相结合，用于样品重要香气成分的识别。倪伟等[30]采用GC-MS结合GC-O鉴定了皖南烟叶中主要致香组分，结合OAV得到了16个主要呈香物质，最终推测2-戊基呋喃、甲基环戊烯醇酮和2-糠醛可能是皖南烟叶焦甜香的主要贡献者。

3 小结与展望

概述了国内外近年来关于烟草挥发性成分提取和检测及重要香气成分鉴定的方法。挥发性成分提取时，SDE方法使用较多，HS-SPME、SE、SFE、P&T等方法使用较少；挥发性成分鉴定和定量分析以GC-MS为主，串联质谱和二维气相色谱等技术使用较少；GC-O和OAV是重要香气成分鉴定的重要手段，未来可多借助或发展此类技术、手段，结合香气重组及添加/缺失等方法，实现烟草香气的表征及为品质的提高提供依据和奠定基础。