广藿香油成分分析及在卷烟中应用研究

张珊珊 田云恒 王鹤达 朱浩 李小斌 邓宝安 韩航航 何媛

摘要 通过比较4种不同前处理方法对广藿香油挥发性成分的影响，分别采用液液萃取（LLE）、分散液液微萃取（DLLME）、固相微萃取（SPME）、顶空萃取（HS）结合气相色谱-质谱（GC-MS）分析鉴定广藿香油中化学成分及含量。结果表明，分散液液微萃取法操作简单、快速，可鉴别出广藿香油挥发性化学成分29种，主要致香成分为广藿香醇（26.39%）、δ-愈创木烯（14.50%）、α-愈创木烯（12.35%）、刺蕊草烯（5.87%）、芳樟醇（5.02%）、α-广霍香烯（4.52%）等。将广藿香油应用于卷烟加香效果评价，能够减小刺激性、改善卷烟余味并对丰富烟香有明显效果。

关键词 广藿香油；化学成分；含量；前处理方法；气相色谱-质谱；卷烟；加香

中图分类号 TS264.3  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）13-0172-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.13.040

Analysis of Components in Patchouli Oil and Its Application in Cigarette

ZHANG Shan-shan， TIAN Yun-heng， WANG He-da et al

（Technology Center，China Tobacco Shaanxi Industrial Co.，Ltd.，Xian，Shaanxi 710065）

Abstract By comparing the effects of four different pre-treatment methods on the volatile components of patchouli oil， the chemical components and content of patchouli oil were identified and analyzed by liquid-liquid extraction （LLE）， dispersed liquid-liquid microextraction （DLLME）， solid-phase microextraction （SPME）， headspace extraction （HS） and gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）.The result showed that the DLLME method was simple and rapid， 29 kinds of aroma components of patchouli oil could be detected. The main contents for patchouli oil were patchouli alcohol（26.39%）， δ-guaine（14.5%）， α-guaine（12.35%）， seychellene（5.87%）， linalool（5.02%）， α-patchoulene（4.52%） etc. The patchouli oil added into cigarettes can obviously enrich cigarette flavor， reduce irritation and improve cigarette aftertaste.

Key words Patchouli oil;Chemical composition;Content;Pre-processing methods;Gas chromatography-mass spectrometry;Cigarettes;Flavoring

作者简介 张珊珊（1993—），女，陕西西安人，助理工程师，硕士，从事香精香料分析检测研究。通信作者，高级工程师，博士，从事烟草化学及香精香料研究。

收稿日期 2023-02-01

广藿香油，也被称为百秋李油，属于唇形科刺蕊草属植物［1］。广藿香油主要是从广藿香茎叶中提取的挥发油，其化学成分主要有β-榄香烯、β-石竹烯、α-愈创木烯、α-布黎烯、百秋李醇和广藿香酮［2-4］。广藿香油作为现代医药和工业的重要原料，在食品、药品和日用化妆品行业被广泛应用，此外，也被作为食品添加剂和香料［3］。广藿香油作为一种天然香料，具有木质香和草药香，气味独特宜人，在化妆品领域被称为“精油界的女儿红”，在香水、洗发剂、沐浴产品、面霜、香薰中作为定香剂和抗氧化剂，可让香味持久［5-6］。

广藿香油可通过溶剂浸提广藿香后再经过减压浓缩法得到［7］。广藿香油是一种淡黄色液体，可作为天然香料、天然实物增稠剂和稳定剂。添加在烟草制品中，可有效改善和提升卷煙品质［8］。

在分析试验中，样品前处理过程对最终分析结果的好坏起到决定性影响。液液萃取（LLE）、分散液液微萃取（DLLME）、固相微萃取（SPME）和顶空萃取（HS）作为常用的前处理技术［9］。液液萃取的原理是通过被测样品中的待测成分在2种互不相溶的溶剂中溶解度不同，把目标物从一种溶剂转移至另一种溶剂中的过程［10］。分散液液微萃取技术是通过将分散剂加入萃取液中，使萃取剂与目标物的接触面积增大，当目标物在样品溶液和萃取剂间的分配达到平衡，即萃取完成［11］；该技术具有操作简单、快速、有机溶剂用量少等优点被广泛用于样品前处理中。固相微萃取技术是在固体吸附剂的作用下，吸附剂和目标物通过物理化学作用进行吸附，从而使目标物从样品和干扰物质中分离出来，再通过有机溶剂对吸附的物质进行洗脱或者热解吸附富集，使目标物从样品中完成分离富集［12］。顶空萃取是将待测样品置于恒温密闭容器中，通过加热升温过程，挥发物从样品中挥发出来，当顶空瓶中的气液/气固两相达到热力学平衡后，萃取顶部气体进行分析，从而完成挥发性气体检测［13］。

笔者采用4种前处理方法对广藿香油中挥发性成分进行分析，研究广藿香油中主要致香成分，并对卷烟加香效果进行评吸，为广藿香油产品开发及其在卷烟中的应用提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 仪器

气相色谱-质谱联用仪（7890B-5977A，美国安捷伦公司）；65 μm聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯（PDMS/DVB）萃取头（Supelco）；电子天平（XS-204，德国赛多利斯中国有限公司）；超声波清洗仪（8891，上海菲恰尔分析仪器有限公司）；离心机（TDL-5A，上海菲恰尔分析仪器有限公司）。

1.2 试剂

广藿香油，由某香精香料公司提供；二氯甲烷、乙腈，美国Sigma-Aldrich公司，纯度 ≥99.9%；乙酸苯乙酯，美国Sigma-Aldrich公司，纯度 ≥98.0%；甲醇、正己烷，百灵威科技有限公司，GR 级。

1.3 试验方法

1.3.1 內标溶液配制。

1.3.1.1 乙酸苯乙酯内标溶液配制。

称取乙酸苯乙酯1.0 g于100 mL 容量瓶中，用95%乙醇定容，得到10 mg/mL乙酸苯乙酯内标溶液。

1.3.1.2 带内标的萃取剂配制。

称取乙酸苯乙酯0.5 g 于50 mL容量瓶中，用色谱纯二氯甲烷定容。

1.3.2 样品制备。

1.3.2.1 液液萃取（LLE）。

取广藿香油样品1.0 g（精确至0.01 g），加入100 μL乙酸苯乙酯内标溶液，用95%乙醇定容至5 g，超声混匀，溶液过0.45 μm 微孔滤膜。

1.3.2.2 分散液液微萃取（DLLME）。

准确称取1.0 g（精确至0.01 g）广藿香油于50 mL离心管中，量取10 mL超纯水加入装有样品的离心管中，摇匀，作为DLLME的工作液。移液器移取1 mL带内标的二氯甲烷萃取剂和2 mL乙腈分散剂于色谱瓶中混合后，使用注射器吸取上述混合液快速注入DLLME工作液中，超声振荡3 min，4 000 r/min 离心5 min，最后用微量注射器吸取沉积相，沉积相过0.45 μm 微孔滤膜。

1.3.2.3 固相微萃取（SPME）。

称取2.0 g（精确至0.01 g）广藿香油于25 mL顶空样品瓶中，加入乙酸苯乙酯内标溶液100 μL，放在磁力搅拌器上室温下搅拌25 min。用65 μm萃取头材料为聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯（PDMS/DVB）萃取45 min，解吸5 min。

1.3.2.4 顶空萃取（HS）。

称取2.0 g（精确至0.01 g）广藿香油于25 mL顶空瓶中，加入乙酸苯乙酯内标溶液100 μL，用聚四氟乙烯隔垫密封，在90 ℃下平衡30 min。

1.3.3 色谱与质谱条件。

毛细管柱Agilent HB-5MS（60 m×0.25 mm× 0.25 μm）。GC进样口温度250 ℃；EI源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；传输线温度280 ℃；进样量1 μL；分流比15∶1；色谱柱流速1.0 mL/min；程序升温条件：初始温度 60 ℃（保持2 min），10 ℃/min升温至80 ℃，20 ℃/min 升温至 120 ℃，25 ℃/min 升温至 220 ℃，10 ℃/min 升温至 280 ℃保持10 min。载气为氦气。扫描范围 35～550 amu；溶剂延迟5.0 min；全扫描模式。质谱检索图库为NIST 谱库。

1.3.4 定性定量方法。

广霍香油中化学成分定性分析利用仪器自带的 NIST 质谱库自动检索。定量分析采用内标法计算得出各化学成分的相对百分含量。

1.3.5 加香试验。

以70% 乙醇为溶剂，将广藿香油稀释为质量分数为0.1% 的溶液。取0.1和0.3 g质量分数为0.1%的广藿香油溶液，用微量喷雾器分别均匀地喷加在低、中、高档3个不同规格烤烟型卷烟叶组的各100 g烟丝上，将烟丝卷制成烟支，放入温度为（23±1）℃和湿度（60±2）%的恒温恒湿箱内平衡48 h以上，平衡到含水率（12.0±0.3）%。然后请评吸人员从香气质、香气量、杂气、刺激性和余味等方面分别进行加香评价。加入等量70%乙醇的烟丝卷制成的卷烟为对照样烟。

2 结果与分析

2.1 DLLME 条件优化

该试验以广藿香油中含量较高具有代表性的α-石竹烯和芳樟醇为目标物，以富集倍数（EF）［14］为评价参数，考察DLLME法的萃取效率，分别考察了萃取剂种类和体积、分散剂种类和体积以及超声萃取时间、离心时间对富集倍数的影响。

2.1.1 萃取剂种类和体积的选择。

DLLME中的萃取剂需不易溶于水、易溶于分散剂且对目标物有较强的分离富集能力［23］。

该研究以α-石竹烯和芳樟醇为目标物，选择甲苯、甲醇、CH2Cl2、CHCl3作为萃取剂，考察其对富集倍数的影响。结果如图1a所示。从图1a可以看出，当选择CH2Cl2为萃取剂时富集倍数最高，原因可能是CH2Cl2 极性较大，因而对极性相对较大的物质具有较高的选择性，因此选择CH2Cl2为萃取剂。

萃取剂体积直接决定了DLLME萃取效率，考察100、400、800、1 000、1 500 μL CH2Cl2作为萃取剂的萃取效率，试验结果如图1b所示。从图1b可以看出，当萃取剂体积小于1 000 μL 时，富集倍数逐渐增大，但当CH2Cl2体积大于1 000 μL时，富集倍数减小，因此选择萃取剂体积选择1 000 μL。

2.1.2 分散剂种类和体积的选择。

分散剂的作用一方面要从广藿香油中提取出目标物，另一方面作為 DLLME 中的分散剂。分散剂需对目标物有较强的萃取分离能力并能使 DLLME 中的萃取剂均匀分散在样品溶液中。该试验分别选取乙腈、丙酮和甲醇作为分散剂，考察其对富集倍数的影响，结果如图2a所示。从图2a可以看出，当选用丙酮时，它能与正己烷混溶，无法分层；选择甲醇作为提取剂时，基线波动比较大，并且目标物回收率相对不高；乙腈对广藿香油的挥发性成分具有较强的分离富集能力，在 DLLME 中又能使CH2Cl2在样品溶液中很好的分散。因此，选择乙腈作为 DLLME 中的分散剂。

考察分散剂体积对萃取效率的影响，选择0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mL的乙腈进行萃取试验，结果如图2b所示。从图2b可以看出，当乙腈体积小于2.0 mL 时，目标物萃取效率随萃取剂体积的增大而逐渐增大，但考虑到乙腈体积太小时不能将广藿香油中挥发性成分提取完全。当乙腈体积大于 2.0 mL 时，不同体积的乙腈对萃取效率的影响相差不大。因此，选取乙腈的提取体积为2.0 mL。

2.1.3 超声萃取时间的优化。

DLLME的萃取时间是混合过后的萃取剂与分散剂加入到样品中至开始离心前的这段时间。该试验考察了萃取时间为1、3、5、8和10 min 时对富集倍数的影响，

结果如图3所示。从图3可以看出，当萃取时间为3 min 时富集倍数最高，可能是萃取时间太短目标物不能充分被萃取到萃取剂中，而如果超声时间太长会破坏萃取平衡。因此选择超声时间为3 min。

2.1.4 离心时间的优化。

从图4可以看出，当离心时间为5 min 时，富集倍数最高。当离心时间大于5 min时，富集倍数没有改变。离心会产生热量从而影响富集倍数，离心时间短，热量不够，进而影响富集倍数。所以该试验离心时间选用5 min。

2.2 广藿香油挥发性成分分析

采用不同的前处理方法得到广藿香油萃取液，将其进行GC-MS分析，记录谱图，以内标法计算其相对含量，结果见表1。4种前处理方法得到的广藿香油GC-MS总离子流如图5所示。由图5和表1可知，采用液液萃取（LLE）法可检测到致香成分8种，检测出的主要成分为萜烯类（38.99%）、醇类（53.25%）和酯类（1.38%）化合物，其中相对含量较高的组分是蓝桉醇（37.20%）、α-广藿香烯（19.24%）；采用分散液液微萃取（DLLME）法可检测到致香成分29种，主要有萜烯类20种（50.58%）、酮类1种（1.01%）、醇类5种（33.78%）和酯类3种（11.24%）；通过固相微萃取（SPME）法可检测到致香成分6种，检测出的主要成分为萜烯类（71.74%）、醇类（26.23%）化合物，其中相对含量较高的组分是广藿香醇（26.23%）、α-人参烯（23.34%）、α-石竹烯（19.00%）、γ-古云烯（18.04%）；通过顶空萃取（HS）法检测到的致香成分有 4 种（3-蒈烯、香桧烯、D-柠檬烯、α-蒎烯）。

通过比较发现，分散液液微萃取法（DLLME）优于其他3种方法，可有效分离广藿香油中挥发性成分，共鉴定出29种成分，其中主要包括醇类5种、酮类1种、酯类3种、萜烯类20种。

①醇类化合物主要有广藿香醇、芳樟醇、蓝桉醇、桉叶烯醇、桉叶油醇。广藿香醇在醇类化合物中含量最高（26.39%），广藿香醇具有木香、芳香和清香，可使香味持久，是较好的定香剂［17］。芳樟醇具有类似铃兰的清香和甜木香，它能增进烟草的花香、清香；提升烟气的辛香韵味，并可与烟香协调，使吸味柔和［18］。

②酮类化合物有香芹酮。香芹酮的气味为清凉荷兰薄荷味，在卷烟中可掩盖杂气，抑制刺激。

③酯类化合物有苯甲酸苄酯、棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯。苯甲酸苄酯具有淡淡的香脂味，近似杏仁的轻微香气，味辣，用于卷烟中可改善吸味；棕榈酸乙酯能使烟气柔和细腻；亚油酸乙酯可使烟气醇和，增加烟气浓度［19］。

④萜烯类化合物主要有δ-愈创木烯、α-愈创木烯、刺蕊草烯、α-广藿香烯、β-石竹烯、β-广藿香烯、α-古云烯、γ-广藿香烯、α-蒎烯、β-氧化石竹烯。柠檬烯有烷烃气息、柑橘香和松香［20］；广藿香烯作为广藿精油的主要致香成分，具有辛辣，强烈的刺鼻气息，可使烟香持久［21］。α-蒎烯有松脂香、松香、松脂味。

2.3 加香效果评价

卷烟加香评价结果（表2）表明，将广霍香油用于卷烟中，能与烟香协调，提高香气质，增加香气量，使烟气柔和、细腻、湿润、减小刺激性，余味舒适。广藿香油用量为1 mg/kg 时效果最好，加至3个不同规格卷烟叶组中均能使烟香丰富饱满，清香突出，刺激性减小，余味得到改善，提升卷烟抽吸品质。

3 结论

该研究通过对4种前处理方法与气相色谱-质谱法联用进行比较分析广藿香油中挥发性成分，发现分散液液微萃取法可有效分离富集其挥发性成分，共分离出29种挥发性成分，

其中广藿香醇（26.39%）、δ-愈创木烯（14.50%）、α-愈创木烯（12.35%）、刺蕊草烯（5.87%）、芳樟醇（5.02%）、α-广藿香烯（4.52%）、β-石竹烯（2.95%）、β-广藿香烯（2.40%）为广藿香油的主要致香成分。

将广藿香油用于3种不同规格产品的卷烟加香试验，均能与烟香协调，提高香气质，增加香气量，使烟气柔和、细腻、减小刺激性，余味舒适。该研究结果为广藿香油产品开发及其在卷烟中的应用提供理论依据。

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