卷烟香型关键致香物筛选与香型定量判定模式

李晋明，端 凯，汪 海，张晓东，黄齐林，任继阳，史云东，左玉萍

1.云南中烟红塔集团技术中心，云南省玉溪市红塔区红塔大道118号 653100

2.玉溪师范学院，云南省玉溪市红塔区凤凰路134号 653100

卷烟香型关键致香物筛选与香型定量判定模式

李晋明1，端 凯1，汪 海1，张晓东2，黄齐林2，任继阳2，史云东2，左玉萍1

1.云南中烟红塔集团技术中心，云南省玉溪市红塔区红塔大道118号 653100

2.玉溪师范学院，云南省玉溪市红塔区凤凰路134号 653100

为了更加客观、科学地判定卷烟香型，建立卷烟香型定量判定模式，为香型风格特征叶组配方提供理论依据与指导作用，采用优化的同时蒸馏萃取（SDE）法萃取卷烟烟丝中的挥发性与半挥发性物质，采用逐步回归分析法从萃取物中筛选出关键致香成分，建立卷烟香型定量判定模型。并对8个卷烟样品的“卷烟香型定量判定模型”法判定结果与“香味轮廓法”评吸结果进行了对比验证。结果表明：共筛选出10种关键致香成分，对卷烟香型的影响大小顺序为①法尼基丙酮＞②棕榈酸＞③4-环戊烯1，3-二酮＞④苯甲酸苄酯（安息香酸苄酯）＞⑤肉豆蔻酸（十四酸）＞⑥二氢猕猴桃内酯＞⑦苯甲醇（苄醇）＞⑧棕榈酸甲酯＞⑨糠醛＞⑩巨豆三烯酮。它们与卷烟香型指数Y定量的回归方程达极显著水平，说明所建模型可信度较高。两种方法对8个卷烟样品香型的判定结果较一致，重合率达86.67%。

卷烟香型；致香物；筛选；香型特征；定量判定模式；香味轮廓法

中式卷烟是指以国内烟叶为主体原料，具有明显的中国烤烟烟叶香气特征（卷烟香型）的卷烟，卷烟香型决定了其风格特征，烤烟香型决定了卷烟香型。不同产地烤烟香型不同，以不同产地烤烟香型为主料的卷烟香型也不同。香型是中式卷烟风格重要的构成因素和表征［1］。全国各烟草企业都非常重视各自品牌的卷烟香型。对于烤烟香型判定，已经有定性判定（评吸判定）与部分定量判定（数据判定）两种模式。评吸判定属于主观的“定性判定”方法，受到评吸者个人差异的影响。20世纪50年代，根据烤烟吸食时的香气特点，将烤烟香型分为清香型、中间香型和浓香型［1-2］。到目前为止，已经在3种基本香型的基础上，定性判定（评吸判定）出了12种卷烟香型。前人也已研究了一些烤烟香型定量判定模式，如：通过主成分分析法拟合烤烟化学成分指标与香型之间的关系，并利用BP神经网络法构建烤烟香型预测模型［3］；通过烤烟化学成分与香型的显著性分析，对不同产区烟叶进行聚类［4］；结合烤烟中部烟叶的香气成分、化学成分含量与单料评吸结果，采用逐步分析法建立烟叶香型指数模型［5］等。但关于卷烟香型定量判定（数据判定）方面的研究尚未见相关报道。为此，借鉴烤烟香型定量判定模式而建立卷烟香型定量判定模式，旨在更加客观、科学地判定香型，为卷烟香型特征叶组配方设计提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

选择2012—2014年的15种卷烟样品：玉溪（软）、红塔100、红塔1956、红塔150、云烟、黄果树、帝豪、芙蓉王、利群、泰山、白沙、黄鹤楼、双喜、苏烟、中华。其中以云南卷烟红塔山、玉溪（软）、云烟为清香型代表；以河南帝豪、湖南芙蓉王为浓香型代表；以贵州黄果树、山东泰山为中间香型代表。同时，选择8种验证卷烟香型定量判定模式样品：玉溪庄园（硬）、玉溪庄园（软）、高档遵义（硬）、贵烟（喜）、金圣（行云）、黄金叶（天叶）、黄金叶（大金圆）、黄山（天都）。

萃取剂：二氯甲烷（AR，上海试剂一厂）；内标：正十七烷（纯度99%，美国Aldrich公司）。内标/萃取剂（体积比）：1/2 000。

同时蒸馏萃取（SDE）6台套装置：包括PDHW型电热套（巩义市英峪予华仪器厂）；SDE玻璃管路［云南瑞升烟草技术（集团）有限公司］；Syncore Analyst/Polyvap型六位样品快速定量浓缩仪（上海彦哲仪器设备有限公司）。PB3002-SDR电子天平（精度：0.001 g；瑞士Mettler-Toledo公司）；7890A/5975C型气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent公司）。

1.2 方法

1.2.1 卷烟香型的定性判定（评吸判定）方法

由红塔集团技术中心7名国家级卷烟评吸专家，采用“香味轮廓法”［6-7］，从卷烟香型（清香型、中间香型、浓香型），香气传递速度（快、中、慢）以及主体香韵（清甜、本草、焦甜）三方面对15个卷烟样品香型进行评吸（暗评），记录各样品的香型类型及香型评吸赋值Y定性。参考文献［5］中烤烟香型范围的划分对各卷烟样品的Y定性值进行判定：清香型（＜1.965）、清偏中（1.966～2.294）、中偏清（2.295～2.624）、中间香型（2.625～2.964）、中偏浓（2.965～3.294）、浓偏中（3.295～3.624）、浓香型（＞3.625），以确定各卷烟样品的香型。

1.2.2 卷烟烟丝中挥发性与半挥发性物质的萃取

在蒸馏瓶中，称取卷烟烟丝20 g，加水350 mL，加入内标物质正十七烷1 mL，以备蒸馏；在萃取瓶中，加入40 mL萃取剂二氯甲烷；然后按以下步骤进行：①萃取3 h（比传统SDE法［8］的2 h延长1 h），萃取瓶60℃恒温水浴；②萃取时加热套蒸馏温度200℃；③按照常规方法分离水分、浓缩萃取液至1 mL、制样，进行GC/MS分析。

以15个试验卷烟样品为1组，每组重复3次。对采集到的近300个物质峰图与NIST谱库比对，选择匹配度≥80%、相对峰面积大于0.3%的物质，采用内标校正面积归一法定量。

1.2.3 卷烟香型定量判定模型的建立

采用逐步回归分析法［9］从萃取出的挥发性与半挥发性物质中筛选出关键致香成分，建立卷烟香型指数Y定量与关键致香成分Xi的回归方程，即得到卷烟香型定量判定模型。当Y定性与Y定量之间的残差在所有样品点上达到最小，用Y定量代替Y定性。再用判定系数R2评价多元线性回归模型的一致性，若R2≥0.95，则Y定量可以代替Y定性。

2 结果与讨论

2.1 卷烟香型的定性（评吸）判定结果

根据1.2.1中卷烟样品香型的定性评吸方法，可得15个样品的定性（评吸）判定结果（表1）。

2.2 卷烟烟丝中挥发性与半挥发性物质萃取结果

通过1.2.2小节中优化SDE方法萃取，得到初选的卷烟烟丝中挥发性与半挥发性物质见表2，共101种，多于采用传统SDE方法得到的目前最多的64种物质［10］。

2.3 关键致香成分的筛选及卷烟香型定量判定模型的建立

以表2中的101种物质的含量为自变量Xi（i=1～101），以卷烟香型指数Y定量为因变量，建立回归方程Y定量=a+biXi（i=1～101），对101个自变量Xi按其对Y定量相关性系数R值的大小（R＞0.95），从大到小逐个引入回归方程，并对方程中的变量Xi进行显著性检验，如不显著就将其剔除，保证回归方程中所选变量Xi对Y定量的作用都显著。共筛选出10种关键致香成分。分别为：

表1卷烟样品的香型赋值Y定性及其香型定性判定（评吸）结果

表2 优化SDE法萃取的卷烟烟丝中挥发性与半挥发性物质

表2（续）

有机酸2种：肉豆蔻酸（十四酸）和棕榈酸（十六酸）；酯类物质3种：苯甲酸苄酯（安息香酸苄酯）、棕榈酸甲酯和二氢猕猴桃内酯；羰基化合物4种：巨豆三烯酮、糠醛、4-环戊烯-1,3-二酮和法尼基丙酮；醇类物质1种：苯甲醇（苄醇）。

建立了卷烟香型定量判定模型：Y定量=a+b1X1+b2X2+…+b10X10［11］。按照该模型计算 15 个试验卷烟样品的香型指数值Y定量，结果见表3。

表3 15个卷烟样品的10种关键致香物质含量及卷烟香型指数值①

表3（续）

2.4 卷烟香型定量判定模型的可信度

建立的卷烟香型定量判定模型Y定量=a+b1X1+b2X2+…+b10X10的复相关系数R=0.977，决定系数R2=0.954，P=0.007，模型达极显著水平（P≤0.01）；10个因子X1～X10回归系数的偏相关系数均达极显著水平。可见，所筛选出的10种关键致香成分可信度高。

2.5 关键致香成分对卷烟香型指数Y定量的影响

根据卷烟香型定量判定模型的标准化回归方程的系数a从小到大顺序［11］，可知10种关键致香成分对清香型、中间香型到浓香型的影响顺序为：①棕榈酸、②苯甲酸苄酯（安息香酸苄酯）、③十四酸（肉豆蔻酸）、④棕榈酸甲酯、⑤巨豆三烯酮、⑥糠醛、⑦苯甲醇（苄醇）、⑧二氢猕猴桃内酯、⑨4-环戊烯-1,3-二酮、⑩法尼基丙酮。根据a的绝对值大小，可知10种致香成分对卷烟香型的影响大小为：法尼基丙酮＞棕榈酸＞4-环戊烯-1,3-二酮＞苯甲酸苄酯（安息香酸苄酯）＞肉豆蔻酸（十四酸）＞二氢猕猴桃内酯＞苯甲醇（苄醇）＞棕榈酸甲酯＞糠醛＞巨豆三烯酮。

2.6“卷烟香型定量判定模型”法与香味轮廓法的对比验证

对比表1的Y定性值（评吸赋值）与表3的Y定量值（香型指数），结果见表4。由表4可知，两种方法对卷烟香型类型的判定结果较一致，重合率达到86.67%。

再选取具有典型清香型、中间香型、浓香型的8个验证卷烟样品，采用两种方法判定它们的香型，结果见表5。对两种方法所得的Y定性值和Y定量值进行差异显著性检验，采用成对双样本t检验方法，计算得到自由度为 7，t=0.233＜t7,0.05（2.365），可知两种方法的判定结果没有显著性差异。

表4 15个卷烟样品的“香味轮廓法”评吸结果与“卷烟香型定量判定模型”法判定结果

表5 8个商品卷烟的“香味轮廓法”评吸结果与“卷烟香型定量判定模型”法判定结果

3 结论

（1）通过优化SDE方法从卷烟烟丝中萃取了101种挥发性与半挥发性物质，应用统计学逐步回归方法，共筛选出10种关键致香成分，并建立了卷烟香型定量判定模型。10种关键致香成分对卷烟香型的影响大小为：①法尼基丙酮＞②棕榈酸＞③4-环戊烯-1，3-二酮＞④苯甲酸苄酯（安息香酸苄酯）＞⑤肉豆蔻酸（十四酸）＞⑥二氢猕猴桃内酯＞⑦苯甲醇（苄醇）＞⑧棕榈酸甲酯＞⑨糠醛＞⑩巨豆三烯酮，它们与卷烟香型指数Y定量的回归方程达极显著水平，说明所建模型可信度较高。卷烟香型定量判定模型在样品覆盖率上有待增加，准确率有待覆盖大部分卷烟而不只是品牌卷烟。

（2）采用“卷烟香型定量判定模型”法与香味轮廓法对8个验证卷烟样品进行了香型判定，两种方法的判定结果较一致，重合率达86.67%。

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Key Aroma Component Screening and Quantitative Judgment Model for Flavor Type of Cigarette

LI Jinming1,DUAN Kai1,WANG Hai1,ZHANG Xiaodong2,HUANG Qilin2,REN Jiyang2,SHI Yundong2,and ZUO Yuping1
1.Technology Center of Hongta Tobacco Group Co.,Ltd.,China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.,Yuxi 653100,Yunnan,China
2.Yuxi Normal University,Yuxi 653100,Yunnan,China

To determine the flavor type of cigarette more objectively and scientifically and provide theoretical basis and guidance for cigarette blending,the volatile and semi-volatile substances in cut fillers of cigarettes were extracted by optimized simultaneous distillation extraction(SDE),and the key aroma components were screened out by stepwise regression analysis,so that a model for quantitatively discriminating the flavor type of cigarette was developed.The flavor types of eight cigarette samples were determined by the developed model and parallely compared with their sensory evaluation results based on smell profile method for model validation.The results showed that:1)Ten key aroma components were screened out,which in the order of their contribution to cigarette flavor type were farnesyl acetone＞palmitic acid＞4-cyclopentene-1,3-dione＞benzyl benzoate＞myristic acid＞dihydroactinidiolide＞benzyl alcohol＞methyl hexadecanoate＞furfural＞megastigmatrienone.The regression equation of thesaid ten components versus cigarette flavor type index Yquantitywas of extremely significant level,it indicated that the developed model possessed high reliability.2)The flavor types of the eight cigarette samples determined by the two methods were pretty well consistent with each other with the coincidence rate of 86.67%.

Flavortype ofcigarette;Aroma component;Screening;Characteristic offlavortype;Quantitative judgment mode;Smell profile method

TS452

A

1002-0861（2015）12-0066-06

10.16135/j.issn1002-0861.20151211

2015-04-04

2015-08-04

云南中烟工业有限责任公司科技项目“清香型中式卷烟风格品类特征的研究”（2009JC05）子项目：“红塔集团卷烟和烟叶香型风格模型研究与构建”（K-10001.10.01）。

李晋明（1960—），工程师，主要从事烟草化学分析与研究。E-mail:lijm@hongta.com

李晋明，端凯，汪海，等.卷烟香型关键致香物筛选与香型定量判定模式［J］.烟草科技，2015，48（12）：66-71.LI Jinming,DUAN Kai,WANG Hai,et al.Key aroma component screening and quantitative judgment model for flavor type of cigarette［J］.Tobacco Science&Technology,2015,48（12）：66-71.

责任编辑 周雅宁