糊毛烟发酵过程中挥发性生物碱分析

2016-03-31王俊

浙江农业科学 2016年2期

关键词：发酵生物碱

王俊

(四川省烟草公司德阳市公司,四川德阳 618400)

糊毛烟发酵过程中挥发性生物碱分析

王俊

(四川省烟草公司德阳市公司,四川德阳 618400)

摘要：为了研究糊毛烟发酵过程中发挥性生物碱组成和含量变化情况,利用SDE和GC/MS分析了不同发酵时间糊毛烟挥发性生物碱。结果表明,发酵0 d时检测到烟碱、假木贼碱、麦斯明、N-氧化烟碱和2,3′-联吡啶5种生物碱,发酵7 d时检测到烟碱、假木贼碱、麦斯明、氧化烟碱、2,3′-联吡啶和可替宁6种生物碱,发酵21 d后可以检测到烟碱、假木贼碱、麦斯明、N-氧化烟碱、二烯烟碱、2,3′-联吡啶和可替宁7种生物碱。随着发酵时间的延长,7种生物碱绝对含量呈增加趋势;烟碱和假木贼碱二者相对含量降低,麦斯明、二烯烟碱和2,3′-联吡啶3种物质相对含量增加。糊毛烟发酵过程中结合态生物碱转化降解为游离态可挥发生物碱,有利于改善烟叶质量。

关键词：糊毛烟;发酵;生物碱

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20160249

生物碱是烟草中最重要的一类化学成分,其组成和含量是烟叶的重要质量要素,直接影响烟草制品的生理强度、烟气特征和安全性［1-2］。史宏志和谢雯燕等［3-7］对我国烟草和卷烟生物碱含量和组成比例进行分析,而针对名晾晒烟品种“毛烟”的生物碱含量及其组成情况鲜有相关报道。本研究对四川什邡糊毛烟发酵过程中挥发性生物碱进行动态检测,明确其含量和组成比例的状况,以期为改进糊毛烟发酵工艺、科学评价烟叶品质提供参考。

1　材料与方法

1.1材料和仪器

供试材料为晒红烟品种什烟一号,一级烟叶。试验试剂有二氯甲烷(色谱纯,成都科龙化工),无水硫酸钠(AR,成都科龙化工)。试验仪器有GCMS-QP2010 Plus (日本SHIMADZU公司);同时蒸馏萃取仪(SDE); ALC-210.3电子天平(感量0.001 g,德国Sartorius公司);有机相滤膜(孔径0.45 μm); 2 mL一次性注射器。

1.2方法

1.2.1样品处理

将烟叶采用标准的糊毛烟加工工艺处理、发酵。分别在发酵0,7,14,21,28和35 d随机抽取3份具有代表性的样品。将抽样烟叶40℃下干燥2 h,去梗粉碎,过0.3 mm孔径筛备用。称取10.000 g烟末,以二氯甲烷进行同时蒸馏萃取［8］。SDE装置以200℃油浴加热,沸腾计时2.5 h,收集有机相,水浴温度40℃蒸发二氯甲烷,再以二氯甲烷稀释至5 mL,加入适量无水硫酸钠除水,0.45 μm滤膜过滤至1 mL进样瓶进行GC/MS分析。

1.2.2GC/MS条件

色谱柱为DB-5ms (30 m×0.25 mm i.d.× 0.25 μm d.f.);进样口温度250℃;载气为He,0.8 mL·min-1;进样量3 μL,分流比15∶1;升温程序50℃,维持2 min,以6℃·min-1速度升温至140℃,维持2 min,再以4℃·min-1速度升温至200℃,维持10 min,再以2℃·min-1速度升温至240℃,维持5 min;接口温度250℃;电离方式EI;离子源温度200℃;电离能量70 eV;扫描范围40～450 amu［9］。

2　结果与分析

2.1挥发性生物碱定性结果

图1为挥发性生物碱气象色谱总离子流图,采用岛津GCMSsolution工作站以NIST05/NIST05s谱库检索分析［10］。糊毛烟中可检测到7种挥发性生物碱,其组成包括烟碱和假木贼碱2种主要生物碱,以及麦斯明、N-氧化烟碱、二烯烟碱、2,3′-联吡啶和可替宁5种微量生物碱,各生物碱相对保留时间分别为18.867,19.181,21.267,22.850,23.092,24.605和29.861 min。其结构式如图2所示。

图2　几种烟碱结构式

2.2挥发性生物碱绝对含量

采用岛津GCMSsolution工作站计算的峰面积表示各挥发性生物碱的绝对含量。由图3可以看出,发酵过程中,烟碱和假木贼碱合计含量始终最大,其余5种生物碱含量较小;在发酵0,7和14 d 时,二烯烟碱含量低于仪器检测限,在发酵0 d时可替宁含量低于仪器检测限;随着发酵时间增加,挥发性生物碱含量呈增长趋势,且在21～28 d时绝对含量增速最快;总挥发性生物碱含量从发酵0 d开始增加,至35 d时,其含量为0 d的9.45倍。在14和35 d各挥发性生物碱含量较前期明显下降,表明挥发性较强的游离态生物碱在糊毛烟发酵过程中进行翻堆工艺处理时挥发到环境中［11-12］。

图3　发酵过程中挥发性生物碱含量变化

2.3挥发性烟碱相对含量

采用面积归一化法［13］表示同一样品中挥发性烟碱相对含量。如图3所示,烟碱和假木贼碱2种物质在总挥发性生物碱中占比在90%以上。其中,发酵0 d时占比最大,为97.41% ,随着发酵时间的增加,其占比呈下降趋势;至35 d时,比例降至91.66% ,相比发酵0 d时下降5.75百分点;发酵35 d后,麦斯明和2,3′-联吡啶相对比例分别增加1.57和2.42百分点; N-氧化烟碱和可替宁在总挥发性生物碱中占比较低,在发酵过程中其相对含量始终小于1% ;二烯烟碱又称雪茄碱,是雪茄烟烟叶中代表性生物碱,在发酵0,7和14 d时未检出,21,28和35 d时相对含量为1.69%～2.17%。

3　小结与讨论

试验表明,糊毛烟中以无机酸盐等结合态形式存在的生物碱,在发酵过程中不断降解转化,形成了游离态的烟碱、假木贼碱、麦斯明、N-氧化烟碱、二烯烟碱、2,3′-联吡啶和可替宁7种可挥发生物碱,其含量随着发酵推进而增加,并且在发酵翻堆环节挥发到环境中,从而减少烟叶中总生物碱的含量。7种挥发性生物碱中,烟碱和假木贼碱2种主要生物碱合计含量占比90%以上;发酵后期,麦斯明和2,3′-联吡啶占比较大,雪茄烟中代表性生物碱二烯烟碱占比2%左右,N-氧化烟碱和可替宁含量占比最低。

目前,国内晾晒烟尚存在烟碱含量和TSNAs含量较高的问题,可通过监测发酵过程中挥发性生物碱组成和含量,筛选适当发酵技术促进烟碱降解转化,减少烟叶中降烟碱、新烟草碱和假木贼碱等TSNAs合成的前体物生物碱,改善烟叶香吃味,提高烟叶安全性。

参考文献:

［1］王瑞新.烟草化学［M］.北京:中国农业出版社,2003.

［2］史宏志,张建勋.烟草生物碱［M］.北京:中国农业出版社,2004.

［3］史宏志,Bush L P,Wang J,等.我国不同类型烟叶烟碱向降烟碱转化研究［J］.中国烟草科学,2001,22 (4):6-8.

［4］史宏志,黄元炯,于建军,等.我国烟草和卷烟生物碱含量和组成比例分析［J］.中国烟草学报,2001,7 (2):8-13.

［5］谢雯燕,杨斌,顾文博,等.不同类型烟叶中主要和微量生物碱的分析研究［C］//中国烟草学会.中国烟草学会2011年学术年会优秀论文汇编.北京:中国烟草学会,2011.

［6］史宏志,刘国顺,谢子发,等.不同产地白肋烟中性香气成分及生物碱组成和含量分析［J］.中国烟草学报,2008,14 (4):23-27.

［7］孟莉,郭世英,符云鹏,等.吉林晒烟中的生物碱组成及其对烟叶内在质量的影响［J］.江苏农业科学,2015,43 (5):287-290.

［8］史宏志,邸慧慧,赵晓丹,等.豫中烤烟烟碱和总氮含量与中性香气成分含量的关系［J］.作物学报,2009,35 (7):1299-1305.

［9］许燕娟,白长敏,钟科军,等.气相色谱/质谱分析烟草中的主要生物碱［J］.分析化学,2006,34 (3):382-384.

［10］国家烟草专卖局.YC/T 383—2010［S］.北京:中国标准出版社,2010.