不同臭氧浓度对下部烟叶化学成分和香味物质的影响

郑 凯，范 磊，赵珊珊，许 衡，罗贞宝，李浩亮*，王 充，许春平

（1.河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂，河南 许昌 461000；2.郑州轻工业学院食品与生物工程学院，郑州 450002；3.河南中烟工业有限责任公司技术中心，郑州 450016；4.贵州省烟草公司毕节市公司，贵州 毕节 551700）

不同臭氧浓度对下部烟叶化学成分和香味物质的影响

郑 凯1，范 磊1，赵珊珊2，许 衡3，罗贞宝4，李浩亮3*，王 充2，许春平2

（1.河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂，河南 许昌 461000；2.郑州轻工业学院食品与生物工程学院，郑州 450002；3.河南中烟工业有限责任公司技术中心，郑州 450016；4.贵州省烟草公司毕节市公司，贵州 毕节 551700）

为研究臭氧对烟叶内在品质的影响，用不同浓度的臭氧对许昌烟区下部烟叶进行处理，检测了化学成分和香气物质并进行了感官评价。结果表明，经过不同浓度臭氧处理后，烟叶水溶性总糖和还原糖含量增加，糖碱比升高；烟气柔细度提高，杂气减轻，刺激性降低，劲头略减小，抽吸品质有所改善。经过臭氧处理后，烟叶新增19种香味物质。硬脂酸、壬醛、癸醛、棕榈酸、肉豆蔻酸和亚麻酸6种香气物质检出量随臭氧浓度升高呈增加趋势，巨豆三烯酮和苯甲醛则相反。综合认为，经臭氧处理后烟叶化学成分趋于协调，香味物质更加丰富，抽吸品质改善。其中以403.859 mg/L臭氧处理效果最佳。

臭氧浓度；香味物质；常规化学成分；感官评定

臭氧（Ozone）很不稳定、较活跃，在常温条件下极易分解，200 ℃时迅速分解，因此臭氧的氧化性比氧更强[1]，臭氧自发现后，很快应用于发达国家食品消毒与储存[2-7]、水处理[8-10]、医疗[11-13]等领域，是强氧化剂、消毒剂。曾德琪等[14]研究表明，臭氧处理烟叶能降低焦油、烟碱和总氮含量，同时提高总糖量和还原糖的含量；胡捷等[15]研究表明，臭氧处理在雪茄烟发酵提质中，在保留雪茄烟叶本香的同时，不仅改善了加工处理前雪茄烟叶苦味、杂气重，刺激性强，劲头大及余味不舒适的缺点，而且也缩短了烟叶醇化周期，缓解烟叶库存量过多的问题。但是，对于臭氧处理烟叶的工艺研究还处于初级阶段，且目前还没有对臭氧处理烟叶后香味成分的分析研究，该试验采用不同浓度的臭氧处理烟叶，通过GC-MS和连续流动仪分析臭氧对烟叶香味成分和常规化学成分的影响，从而获得相对较好的臭氧处理浓度条件，以期得到一种提高烟叶品质的新工艺。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂、仪器

1.1.1 材料 河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂提供的2013年河南许昌下部烟叶（复烤烟叶，X011等级烟叶）。

1.1.2 试剂 二氯甲烷（天津市富于精细化工有限公司）、无水硫酸钠（天津市科密欧化学试剂有限公司）、氯化钠（天津市永大化学试剂有限公司）、标样化合物乙酸苯乙酯（北京百灵威科技有限公司），均为分析纯。

1.1.3 仪器 AA3型连续流动分析仪（德国SEALAnalytical公司）、Agilent 6890GC/5973MS 气质联用仪（美国 Agilent 公司）、WH-臭氧发生器（南京沃环科技实业有限公司）、QL-10型无油空气泵（山东赛克斯氢能源有限公司）、EUV-03紫外臭氧检测仪（金坛亿通电子有限公司）、SY-111型切丝机 （河南富邦实业有限公司）、LSB-5110型低温冷却循环泵、LHS-50CL型恒温恒湿箱（上海一恒科学仪器有限公司）。

1.1.4 GC-MS条件 色谱条件：HP-5MS (60 m× 0.25 mm i.d.×0.25 μm d .f.)色谱柱；载气：高纯氦气；进样口温度：280 ℃；流速：3 mL/min；分流比为5:1。升温程序：起始温度50 ℃保持2 min，以8 ℃/min升至200 ℃，再以2 ℃/min升至280 ℃保持10 min。

质谱条件：接口温度270 ℃，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，离子化方式EI，电子能量70 eV，质量扫描范围35～550 m/z。

1.2 方法

1.2.1 原料的臭氧处理 取适量样品烟叶，去梗除杂，在相对湿度60%，温度（22±2）℃的环境中平衡48 h。取适量烟叶样品，进行臭氧处理，温度26～28 ℃，采用的臭氧浓度分别为0 mg/L、低浓度292.267 mg/L、中浓度348.778 mg/L、高浓度403.859 mg/L（该浓度梯度是通过调节臭氧发生器的通氧量和电流，并由紫外臭氧检测仪测出具体数据）。每种处理方法的处理时间为90 min，然后将处理后的样品平衡24 h。化学分析时，进一步将烟叶粉碎成烟末，过筛（60目）。

1.2.2 感官评价方法 将臭氧处理后的烟叶样品切丝，然后分别按照每支烟总重（0.80 ±0.01）g的标准卷制样品，按照国标要求，在温度（22±2）℃、相对湿度（60±5）%的恒温恒湿箱中平衡48 h。以行业标准YC/T 138—1998 烟草及烟草制品感官评价方法[16]为基础，采用9分制量化赋值，召集厂级感官质量评委对样品进行评吸。

1.2.3 化学常规成分测定方法 将处理后的样品依据YCT 31—1996 烟草及烟草制品 试样的制备和水分测定 烘箱法[17]、YCT 159—2002 烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法[18]、YCT 160—2002 烟草及烟草制品 总植物碱的测定 连续流动法[19]，YCT 162—2011 烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法[20]，YCT 173—2003 烟草及烟草制品中钾的测定法 火焰光度法[21]，分别进行待检测样品制备和测定水溶性糖、还原糖、烟碱、氯、钾含量。每个样品做3次平行试验。

1.2.4 香味成分分析前处理 将1.2.1处理后的每种样品烟末称取30 g放入1000 mL的烧瓶中，加入300 mL去离子水，并加入30 g NaCl，几颗沸石，一端连接到同时蒸馏萃取装置，另一端连接盛有50 mL二氯甲烷的小烧瓶中，60 ℃水浴加热，蒸馏萃取2.5 h，将小烧瓶取下，加入无水硫酸钠置于冰箱中干燥过夜，再向萃取液中加入1 mL内标溶液40 ℃水浴中浓缩至1 mL，为GC-MS备用。

1.2.5 统计分析 试验数据采用SPSS（v21）、Excel软件中进行统计分析和制作表格。

2 结 果

2.1 感官质量评价

对比臭氧处理后样品与空白样品，结果表明（表1），烟叶经过不同臭氧浓度处理后，烟叶抽吸品质有一定改善。主要表现为随臭氧浓度增加，烟 气柔细度提高，杂气减轻，刺激性逐渐降低，劲头呈减小趋势。而香气量、香气质、浓度、燃烧性和灰色未得到明显改善。

2.2 常规化学成分分析

常规化学成分变化结果如表2，结合统计学分析看出，低浓度、高浓度处理的烟叶烟碱含量显著降低，中浓度处理的烟叶烟碱含量无明显变化；试验组的总糖和还原糖含量都相对空白组升高，并且高浓度时为最大值；钾和氯含量无明显差异；试验组糖碱比都比空白组大，并且在高浓度时达最大值。

表1 不同臭氧浓度处理的样品感官评吸结果Table 1 Sensory evaluation results of the samples treated by different concentrations of ozone

表2 不同臭氧浓度对烟叶常规化学成分的影响Table 2 Effects of different ozone concentrations on conventional chemical components of tobacco leaves %

2.3 香味成分分析

将处理后的样品进行香味物质的GC-MS分析，利用Nist11谱库将质谱图中各色谱峰进行检索，同时进行人工解析，对化学成分进行定性分析。采用峰面积归一法（内标物质是浓度为0.8211 mg/mL的乙酸苯乙酯）对物质进行定量，结果表明（表3），经过不同臭氧浓度处理后的烟叶，其香味物质的种类和含量都发生变化。有19种物质在空白中未检出而在经臭氧处理的样品中检测到，其中硬脂酸、壬醛和癸醛3种物质的检出量随臭氧浓度的升高而增加。棕榈酸、肉豆蔻酸、亚麻酸3种物质在空白中已有检出，但中高浓度臭氧处理增加了其检出量，且检出量随臭氧浓度升高呈增加趋势。巨豆三烯酮和苯甲醛2种物质的检出量则随着臭氧浓度的升高呈逐渐减少趋势。以上说明，臭氧处理对烟叶部分香气物质的生成有一定促进作用，但对少数香气物质的生成起到抑制作用。就香味物质的总量（不含新植二烯）而言，低浓度臭氧处理与空白相差不大，但中高浓度处理则有明显提高。

3 讨 论

经过臭氧处理后，样品中烟碱含量降低可能是因为烟叶在臭氧的强氧化作用下，烟碱转化成烟碱酸。总糖含量升高可能因为经过臭氧处理使一些前体物质水解、分解等生成小分子量糖。李林等[22]的研究表明，强氧化剂可以有效破坏羰基化合物及中间产物中的双键结构，使共轭双键氧化发生断裂，将含有共轭双键的有色物分子破坏成为分子量低、双键含量少的物质。可见烟叶经过臭氧的处理，可能导致烟叶中的一些化合物发生了变化，或者生成了一些新的化合物。

经臭氧处理后的样品改善了烟叶的香气成分。酸类物质如棕榈酸、肉豆蔻酸、2-十二烷基二甲酯辛酸、正十五酸可以使烟气变得柔和且具有脂肪样气味，壬酸对烟气的香味影响较大，其含量越多香味越好[23]。酮类物质如巨豆三烯酮可以增加纯正甘甜的烟香，使烟气更加圆润；大马酮不仅扩散力很好，而且花香香气很强；香叶基丙酮具有新鲜、清、淡的花香香气，略带甜蜜-玫瑰香韵味。醛类物质如苯甲醛具有强烈的苦杏仁气息；苯乙醛稀释后具有水果的甜香味；壬醛具有强的油脂气味，其香气为玫瑰、柑橘样；癸醛的香气为花香、蜡香和甜香[24]。酯类物质如二氢猕猴桃内酯有消除刺激性的作用；乙酸异戊酯具有香蕉的香气[25]。酚类物质可以发生梅拉德反应使烟叶颜色加深，其本身就是香味物质，而且在臭氧处理下可以生成一些新的香味物质，酚类物质在抽吸时可以产生酸，中和碱性物质，使烟气变得醇和[26]。杂环类物质如吲哚是一种高度稀释后有香味的物质；呋喃类物质具有烘烤制品的香气。

烟叶中的杂环化合物因为含有氮、硫、氧等，且具有很高价值的感官特性，因此对烟叶香气的影响很大[27]。

表3 烟叶经不同臭氧浓度处理后香味成分分析Table 3 Analysis of aroma components in tobacco leaves treated with different concentrations of ozone μg/g

4 结 论

经过不同浓度臭氧处理后，烟叶化学成分趋于协调，香味物质更加丰富，抽吸品质改善。距应用于工艺尚有部分问题需解决。臭氧具有一定的毒性，在使用中应考虑到密封与通风的问题，需进行更加深入的研究。

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Effects of Different Concentrations of Ozone Treatment on Aroma Components and Conventional Chemical Components of Lower Tobacco Leaves

ZHENG Kai1, FAN Lei1, ZHAO Shanshan2, XU Heng3, LUO Zhenbao4, LI Haoliang3*, WANG Chong2, XU Chunping2

(1. Xuchang Cigarette Factory, China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd., Xuchang, Henan 461000, China; 2. College of Food and Biological Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China; 3. Technical Center of China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd., Zhengzhou 450016, China; 4. Bijie Tobacco Company of Guizhou Province, Bijie, Guizhou 551700, China)

To investigate the effect of different concentrations of ozone on the internal quality of tobacco leaves, lower tobacco leaves were used as the experimental material and treated by different concentrations of ozone. Sensory evaluation, conventional chemical components determination and aroma components determination were carried out. The sensory evaluation showed that smoking quality of tobacco leaves was improved after different ozone concentration treatments. The effect of high ozone concentration (403.86 mg/L) was the optimal, with better smoothness of smoke, less offensive taste, and moderate strength. After tobacco leaves were treated by high concentrations of ozone, tobacco aroma components were more abundant, the types and contents of the aroma components were changed, and 19 kinds of new flavor components were generated, overall aroma effect was good. The contents of acids, alcohols and aldehydes esters also reached the highest value. The contents of total sugar and reducing sugar in the three groups were higher than that in the control group. After treated with high concentration of ozone, the contents of water-soluble total sugar, reducing sugar and sugar/nicotine ratio in the tobacco leaves reached the highest values. Based on the above-mentioned results, after treated by high concentration of ozone, the quality of tobacco smoke, the chemical and aroma quality of tobacco leaves were the best among different treatments.

ozone concentration; aroma compounds; conventional chemical components; sensory evaluation

TS41+1

1007-5119（2016）06-0090-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.06.016

河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂项目“紫外辐照对烟叶内在质量影响研究”（20141035）

郑 凯，工程师，主要从事生物催化研究与烟草质量检测评价。E-mail：zk81@163.com。*通信作者，E-mail：18822762@qq.com

2016-08-03

2016-10-09