金莲花浸膏的热裂解行为及单料烟加香应用研究

姬小明，于建军，刘国顺，李冰洁，赵铭钦，祁令凯

（河南农业大学烟草学院，国家烟草栽培生理生化基地，郑州 450002）

国家烟草专卖局明确提出了要把开发运用中草药优势作为提高中国卷烟竞争力的重要手段和方向[1-4]。目前，国内已有多家卷烟企业采用先进的科学技术手段，在中草药的选择、药物作用机理、药理实验上对添加中草药成分的卷烟进行了研究，已经研制开发出对人体具有一定疗效和缓解作用的中式品牌卷烟，如金圣、江山、五叶神等[2-5]。因此，研制开发含中草药的低危害卷烟具有较大的发展空间[6]。

金莲花又称旱金莲花，为毛茛科植物金莲花（Trollius chinensis Bunge）的干燥花[7]，作为一种药用草本植物，主要产于我国的河北、山西、内蒙古[8]，其黄色花朵可以入药。金莲花富含黄酮、黄色素等，在食品工业上可作为抗氧化剂、色素[9-10]。目前，对其研究主要集中在提取物的抗菌活性、抗氧化活性和茶饮料方面[11-13]。然而，金莲花浸膏添加到卷烟中未见文献报道。热裂解气相色谱-质谱联用法（Py-GC-MS）可以模拟卷烟燃烧的环境[14-16]，并可对热裂解产物进行分离和定性、定量鉴定。本研究采用金莲花为原料，粉碎经乙醇提取后，制成浸膏，进行热裂解和单料烟加香实验，对其裂解产物进行分析，评价香气，为金莲花浸膏在卷烟中的应用提供参考，为开发中草药类新型天然烟草香原料作初步探索。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

烟叶样品为 2009年毕节、临沧、许昌生产的C3F初烤烟叶（国家烟草栽培生理生化基地提供）；金莲花购于药材市场，产自内蒙古且由河南农业大学中药材系高致明教授鉴定；所有试剂均为分析纯。

仪器为Agilent7890A/5975C气质联用仪（美国Agilent公司），CDSPyrobe5000热裂解仪（美国CDS公司）。

1.2 方法

1.2.1 样品制备 精密称取 100 g干燥金莲花粉碎，用1000 mL乙醇回流5 h，减压蒸除溶剂，得金莲花浸膏。

1.2.2 Py-GC-MS检测 （1）称取0.1 g样品，放入固体进样器（Pelletiser），再置于已调节好预定温度的裂解炉中，分别在系列温度下进行瞬间裂解，裂解产物由载气直接导入GC-MS中进行分离鉴定。

（2）热裂解温度为 300、600、900 ℃。裂解炉压力1.03×106Pa（高于气相色谱柱头压力）。裂解探头温度为50 ℃，以5 ℃/ms 的速度分别升到300、600和900 ℃（每个温度保持20 s）；接口温度280 ℃。

（3）采用NIST标准质谱库检索定性。气相色谱条件：DB-5 柱（30 m × 250 mm × 0.25 µm）。进样口温度260 ℃。载气He（纯度为99.999%），流速为1 mL/min（气相色谱柱头压为5.28 × 104Pa）。升温程序为 50 ℃保持 2 min，以 5 ℃/min升至260℃，保持10 min。分流比为10∶1。

质谱条件 EI离子源，电子能量70 eV；扫描范围29～550 amu；传输线温度280 ℃；四极杆温度150 ℃；电子倍增器电压1388 V；离子源温度230 ℃；溶剂延迟时间5 min。

1.2.3 单料烟加香 取温度（22±1）℃和相对湿度（60±2）%环境中平衡好的单料烟丝10 g若干份，按其质量的 0.01%、0.02%、0.04%、0.06%分别称取香料，95%乙醇适量稀释后用喉头喷雾器均匀喷洒在烟丝上，加香烟丝样品在温度（22±1）℃和相对湿度（60±2）%的恒温恒湿箱中平衡48 h，用卷烟器分别将加香的烟丝制成烟支，继续平衡48 h。然后由新郑卷烟厂评吸专家评吸。其他条件相同的情况下以没有加香料的单料烟做对照，然后进行评吸。

2 结 果

2.1 金莲花浸膏热裂解产物

在相同的色谱条件下，对金莲花浸膏300、600、900 ℃热裂解产物进行定性分析，用NIST标准质谱库进行匹配，并对其相对含量进行面积归一化分析。结果显示（表1），①300、600、900 ℃条件下裂解成分中，依次鉴定出28、29和31种成分，分别占总组分的86.19%、81.60%和82.29%。②浸膏在裂解过程中可以释放出多种酸类、酯类、醇类、酚类、醛类和酮类等对烟草香味有利的香味物质。300 ℃热解产物中，酸类23.69%，酯类25.64%，醇、酚类 4.48%，醛、酮类 13.27%。其中对羟基-肉桂酸、棕榈酸、丁酸茴香酯等16种成分只存在于300℃热裂解成分中，说明这16种成分600 ℃被完全热解。600 ℃热解产物中，酯类 3.52%，醇、酚类12.01%，醛、酮类7.03%。金合欢醇等6种成分只存在于600 ℃热裂解成分中，说明这6种成分是600℃热裂解过程中新生成的，900 ℃又被完全热解。900 ℃热解产物中，酸类3.76%，酯类8.08%，醇、酚类11.65%，醛、酮类13.20%。异戊酸苯乙酯、二氢猕猴桃内酯等11种成分只存在于900 ℃热裂解成分中，说明这些成分是900 ℃热解过程中新生成的。

2.2 单料烟加香

鉴于卷烟燃烧的复杂性，因此对单料烟丝中添加金莲花浸膏的烟支进行感官评吸（表 2），将更有助于评价金莲花浸膏对单料烟抽吸品质的实际影响。

评吸结果表明，①毕节、临沧 C3F烟叶添加0.01%～0.02%的金莲花浸膏后，能与烟香谐调，提高香气质，增大香气量，不增加刺激性，余味较纯净；但添加用量达到0.04%时，开始与烟香稍微不谐调，轻微掩盖烟香，同时增加刺激性和辛辣感。用量达到0.06%时，进一步增加了刺激性和辛辣感，香气过于显露导致口感变差。

表1 金莲花浸膏在各个温度下的热裂解产物Table1 The pyrolysis products of the extract from Trollius Chinensis Bunge at different temperatures

表2 金莲花浸膏的单料烟加香结果Table2 The unblended cigarette flavoring results of extract from Trollius chinensis Bunge

②许昌C3F烟叶添加0.01%～0.04%的金莲花浸膏后，能与烟香谐调，提香增质，添加量达到0.06%时开始与烟香不谐调，稍有外加香。

3 讨 论

从各温度的热解成分来看，很多成分如十二酸、2,4,6-三甲基吡啶、金合欢醇、二氢猕猴桃内酯、香茅醛，苯甲醛等都是重要的烟草香味成分。其中，十二酸能够促进烟叶香吃味醇和；2,4,6-三甲基吡啶能够增加烟气丰满度[17]；金合欢醇具有特有的青香韵的铃兰花香气，并有青香和木香香韵；香茅醛有柠檬、百合、玫瑰香气[18]；二氢猕猴桃内酯具有轻凉爽的香气，能增加卷烟香气中的丰满度，有效地改善卷烟产品的质量[17]，苯甲醛具有类似苦杏仁的芳香气味，可以增强烟草的自然风味[19]。此外，叶醇具有强烈的新鲜草叶的青香，新茶叶和苹果青香；δ-壬内酯具有甜的、坚果的香气，具有奶油的味道[18]；δ-癸内酯具有桃子的香气，能够提高和改进烟草的香味[19]。因此，金莲花浸膏主要热解成分具有青香、花香香气等香味特征，这些成分应具有谐调和增加卷烟烟香，缓和刺激性，掩盖杂气，提调烟香风味的作用。温度对裂解产物有很大的影响，随着裂解温度的升高，裂解程度越来越激烈。到600 ℃时，除了酮类、醛类、醇类等有益的挥发性组分外，开始出现了微量的取代萘等对人体肝、肾有害的稠环芳香烃，因此，金莲花浸膏应用到卷烟生产中尚需进行卷烟烟气和毒理学指标测定等烟草香原料相关的安全性评价实验。

加入适量的金莲花浸膏可以提高单料烟的香气质和香气量，谐调烟香，使烟气柔和细腻，减少杂气，降低刺激性，改善余味。但添加量过大，则会对单料烟烟气产生不利的影响。

4 结 论

金莲花浸膏在300、600、900 ℃条件下裂解，随着裂解温度升高，裂解产物增加，300 ℃时裂解产物为28种；600 ℃时裂解产物为29种；900 ℃时裂解产物为31种。

金莲花浸膏在不同温度下热解过程中产生大量的新成分，其中有一部分是重要的致香成分，对单料烟烟气香味有一定的贡献。

金莲花浸膏具有改善和修饰单料烟吸味、丰满烟气、减轻刺激性的作用。因此，金莲花浸膏可用于卷烟加香。

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