烟气中挥发性羰基化合物与卷烟味觉特性相关性研究

徐华军 邹鹏 徐志强 张李明 夏虹

摘要 [目的] 研究烟气中挥发性羰基化合物与卷烟味觉特性的相关性。[方法]通过简单相关分析、偏相关分析和通径分析方法分析了48个烟叶样本中8种挥发性羰基化合物释放量对卷烟味觉特征的影响。[结果]试验表明，甲醛、丙酮、丙烯醛与烟气味觉特征各指标基本都呈显著或极显著正相关，丁醛等与味觉特征没有显著相关性，其中甲醛与苦味，丙烯醛、丙酮与甜味呈良好线性相关，乙醛、丙醛与味觉特征相应显著性指标呈多元线性相关。[结论] 研究确定了挥发性羰基化合物对烟气口感特征的影响规律，可为卷烟生产开发更适消费者喜好的产品提供参考依据。

关键词 挥发性羰基化合物;主流烟气;味觉特征;相关性

中图分类号 TS411;S572 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）33-11951-03

Relationship of Volatile Carbonyl Compounds in Main Smoke Steam and Taste Characteristics

XU Hua-jun， ZOU Peng， XU Zhi-qiang et al

（Technology Center of China Tobacco Anhui Industrial Co. Ltd.， Hefei， Anhui 230088）

Abstract [Objective] To study relationship of volatile carbonyl compounds in main smoke steam and taste characteristics. [Method] The effects of release amount of 8 volatile carbonyl compounds from 48 tobacco samples on tobacco taste characteristics were analyzed by correlation analysis， partial correlation analysis and path analysis. [Result] The results indicated that formaldehyde， acetone， acrolein positively and significantly correlated with each taste properties of smoke， butyraldehyde showed no correlation with taste characteristics. That is， formaldehyde linearly positively correlated with bitterness， acetone and acrolein positively correlated with sweetness， acetaldehyde and propylaldehyde showed multiple linear correlation with taste characteristics. [Conclusion] The influence law of volatile carbonyl compounds on smoke taste characteristics was studied， which can provide reference basis for developing more appropriate tobacco products.

Key words Volatile carbonyl compounds; Main steam smoke; Taste characteristics; Relationship

基金項目 国家烟草专卖局资助项目（110200901002）。

作者简介 徐华军（1976- ），男，安徽潜山人，工程师，硕士，从事烟草化学方面的研究。

收稿日期 2014-10-10

挥发性羰基化合物是卷烟主流烟气中的一类重要有害物质[1-2]，一般在卷烟燃烧过程中由糖和纤维素裂解产生[3-4]，包括甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛、巴豆醛和甲基乙烯基醛等，这些物质进入口腔后，会刺激吸烟者口腔黏膜，造成多痰，同时产生干燥感。单一的挥发性羰基化合物刺激性并不十分强烈，除非它们在烟气中的含量远远高于正常含量。同时，有研究发现，与烟气中含量相当的乙醛、丙烯醛、巴豆醛和甲酸混合物却有刺激性，说明这些化合物有协同作用[5-8]。

卷烟烟气味觉特征是消费者吸食卷烟的基本感受之一，是影响卷烟吸食品质和决定消费者喜好的重要指标。笔者通过对筛选出的烟叶样本进行烟气分析的基础上，研究了各种挥发性羰基化合物与卷烟烟气口感特征单一指标以及整体的相关性，确定了挥发性羰基化合物对烟气口感特征的影响规律。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试样品。按照品种覆盖全面、部位齐全、烟叶产区覆盖广的原则，筛选了安徽中烟工业有限责任公司国内外48个等级烤烟烟叶，部位包括上部、中部和下部，品种主要包括云85、云87、K326、红花大金元、翠碧一号等，产区覆盖了我国主要烟叶产区（云南、福建、贵州、湖南等）以及国外主要进口地区（巴西、美国、津巴布韦）。烟叶原料均采用统一工艺条件、统一辅助材料制备成卷烟样品，以供羰基化合物检测分析及感官舒适度评价分析。

1.1.2 主要试剂。

乙腈（色谱纯），Tedia公司;甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、丁酮和丁醛的2，4-二硝基苯阱衍生物标样物（纯度不低于99.0%），Sigma公司。

1.1.3 主要仪器。Agilent 1100高效液相色谱仪、紫外检测器，Agilent公司;Zorbax Eclipse XDB C18反相色谱柱（4.6 mm×150 mm，5 μm），Agilent公司;RM-200 吸烟机，Borgwart公司。

1.2 方法

1.2.1 烟气中挥发性羰基化合物的测定。

将48个烟叶样本通过在线卷制成成品卷烟，每样取40支样品卷烟置于温度（22±1）℃ 、相对湿度（60±2）%的环境下平衡48 h，根据质量允差（±0.02 g）及吸阻值允差（±49 Pa）选出合适的烟支作为测试样品。按照GB/T 19609的规定收集2支卷烟的总粒相物，按照YC/T254-2008《卷烟 主流烟气中主要羰基化合物的测定高效液相色谱法》规定进行剑桥滤片的处理及样品的萃取，并进行HPLC分析，每个样品平行测定2次。

1.2.2 色谱条件。

色谱柱：Zorbax Eclipse XDB C18反相色谱柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）色谱柱;流动相A：水-乙腈-四氢呋喃-异丙醇（59∶30∶10∶1）混合溶液;流动相B：水-乙腈（35∶65）混合溶液;柱温：30 ℃。进样量：5 μl，柱流量：0.8 ml/min，梯度洗脱程序：0～20 min，流动相A 100%，流动相B 0%，20～40 min，流动相A 60%，流动相B 40%;检测波长：365 nm，采用紫外检测器。

1.2.3 烟气味觉特征评价[9]。

根据烟气特点，该研究将卷烟烟气所产生的口腔感受统一归为卷烟烟气味觉特征。由于单料烟卷烟烟气中酸、咸、鲜3种基本味觉感受不明显，不列入项目考察范围。除了基本味觉以外，口腔对烟气特征感受明显的还包括口腔刺激、残留、干燥、收敛4个指标。这4个指标是口腔神经末梢对外源刺激的反应，目前虽然没有发现明确的味蕾受体，但是对卷烟消费者的喜好也起着决定作用。因此该研究的烟气味觉特征包括甜、苦、口腔刺激、残留、干燥和收敛6个感官指标。

选择20名拥有国家烟草专卖局颁发的卷烟感官评吸技术合格证书的专业人员组成评价小组，首先配制不同浓度梯度的蔗糖、咖啡因溶液进行溶液味觉特征强度培训后，将不同味觉特征类型的香料及混合物添加到单料烟中由小组成员进行味觉评价培训，直到评价小组成员能够分辨出不同复配香料变化规律后开始进行卷烟味觉特征评价。

评价指标采用9分制，单项评分最小为0.5分。口腔刺激得分分大、中、小3个档次，对应分值分别为1～3分、4～6分、7～9分，刺激性越强，得分越低，刺激性越弱，得分越高。苦味、残留、收敛和干燥指标判定与口腔刺激指标相同。甜味得分分高、中等、低3个档次，对应分值分别为7～9分、4～6分、1～3分，烟气甜味越高，得分越高，烟气甜味越低，得分越低。

1.2.4 统计方法。

味觉特征单项得分统计：对每个样品，假定其分值服从多元正态分布N（μ，∑），则μ的最大似然估计为n个观测值x1，x2，…，x15，平均值，即：

μ==ni=1xin

由于服从多元正态N（μ，∑/n），即使用将缩减单个评吸人员之间的打分差异∑缩减至∑/n 。因此，计算每个样品的平均分值作为该样品的評吸数据。

味觉特征总分统计：各单项指标采用相同权重，各指标得分求和后除以6即为味觉特征得分。

数据的统计分析主要运用SPSS V19.0进行。

2 结果与分析

2.1 简单直线相关和偏相关分析

为了全面地考察烟气中8种挥发性羰基化合物与卷烟味觉特征的关系，对8 种挥发性羰基化合物与味觉特征同时进行简单相关分析和偏相关分析，结果见表1。

简单相关性研究说明，烟气中8种挥发性碳基化合物与味觉特征的相关性都呈正相关，其中甲醛释放量除了与烟气味觉特征中的甜味没有相关性外，与其他5个指标的相关性都显著。特别是与苦味、残留指标相关性极显著;乙醛释放量与收敛呈极显著的相关性，与残留呈显著的相关性。丙酮与味觉特征的甜味、苦味、刺激及收敛呈极显著的相关性，与残留有显著的相关性。丙烯醛与味觉特征的甜味有极显著的相关性。丙醛与味觉特征的残留、收敛有极显著的相关性、与苦味有显著的正相关。巴豆醛与收敛指标有显著的相关性，2-丁酮、丁醛与味觉特征指标之间没有显著的相关性。

通过进一步偏相关分析结果表明，乙醛、丙烯醛与甜味，甲醛与苦味、刺激、干燥有显著或极显著的正相关性，并且与简单相关性分析结果一致，可以看出乙醛、丙烯醛与味觉特征的甜味指标，甲醛与苦味、刺激、干燥指标之间的直接和间接正面影响都较大，而丙烯醛与甜味指标负相关，这与简单相关性分析结果相反，说明丙烯醛对味觉特征的甜味指标有直接的正面影响，有负面的间接影响。同时，巴豆醛与甜味指标，2-丁酮与苦味指标有显著的正相关，简单相关性分析结果不显著，说明巴豆醛对味觉特征的甜味指标，2-丁酮对苦味指标有间接的影响作用。

为进一步分析烟气中挥发性羰基化合物对烟气味觉特

表1 挥发性羰基化合物与味觉特征简单相关及偏相关系数

注：*表示相关程度达0.05 显著水平，**表示相关程度达0.01 极显著水平。

征的影响，根据研究样本挥发性羰基化合物含量分布情况，将挥发性羰基化合物含量划分成不同区间。与挥发性羰基化合物呈显著相关的味觉特征指标在各自取值范围内取平均值进行分析作图。图1显示了挥发性羰基化合物与烟气味觉特征指标的趋势。

从图1的分析结果看以看出，巴豆醛与收敛，甲醛与苦味，丙烯醛、丙酮与甜味都呈良好的线性上升趋势，乙醛和丙醛与味觉特征相应显著性指标都呈多元线性上升关系，丙醛含量超过30 μg/支，残留和收敛变化不显著，但是苦味得分却显著上升。乙醛含量超过300 μg/支，甜味、残留和收敛3个指标得分变化不显著。甲醛与刺激性呈多元线性上升趋势，总体来说，甲醛含量超过40 μg/支，卷烟味觉特征较好。

2.2 通径分析

前面的相关分析简单测定了挥发性羰基化合物与味觉特征指标2个变量之间的相互关系，但是不能了解其中的相关原因和效应大小。通径分析可将相关系数剖解为直接作用和间接作用各组成部分，并可估量各分量对总决定度的相对贡献。

烟气中8种挥发性羰基化合物对味觉特征构成因素的通径分析的结果列于表2。从表2可以看出，甲醛对卷烟苦味、刺激和干燥有直接正面影响作用，乙醛与卷烟甜味直接负相关，丙烯醛、巴豆醛对卷烟甜味直接正相关，2-丁酮对卷烟苦味的正面直接影响较大，其他羰基化合物对卷烟味觉特征影响不显著。通径分析的结果进一步验证了前面的简单相关分析和偏相关分析。

图1 挥发性羰基化合物与味觉特征指标趋势

表2 挥发性羰基化合物与味觉特征的直接通径系数

注：*表示相关程度达0.05 显著水平，**表示相关程度达0.01 极显著水平。

3 结论

烟草中挥发性羰基化合物是影响卷烟感官质量的重要因素之一[5]，随着消费者对卷烟的需求从过去单纯追求生理上的满足感转向追求生理上的愉悦感的转变，对卷烟产品的味觉特征提出了更高要求，探讨挥发性羰基化合物与卷烟味觉特征的关系具有重要意义。

该研究对不同地区的具有一定代表性的烟叶进行了简单相关分析、偏相关分析和通径分析，发现所选取的烟叶中甲醛、丙酮、丙烯醛与烟气味觉特征各指标多呈显著或极显著正相关，丁醛等与味觉特征没有显著相关性，其中甲醛与苦味，丙烯醛、丙酮与甜味呈良好线性相关，乙醛、丙醛与味觉特征相应显著性指标呈多元线性相关。

该研究仅选取8种重要挥发性羰基化合物进行分析，而烟气中化学成分很多，可能还存在其他重要羰基化合物对卷烟味觉特征产生影响以及这些羰基化合物与其他化学成分对味觉特征产生协同影响。因此有必要在将来更全面地探讨烟气中其他主要化学成分与味觉特征间的關系。

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