玫瑰醇-β-D-吡喃葡萄糖苷的卷烟增香及缓释作用

段海波，解万翠，姜 黎，杨乾栩，冒德寿，丁美玉，李明爽，杨锡洪，雷 声*

1.云南中烟工业有限责任公司技术中心，昆明市五华区红锦路181号 650231

2.青岛科技大学海洋科学与生物工程学院，山东省青岛市市北区郑州路53号 266042

玫瑰醇（3，7-二甲基-6-辛烯醇，L-香茅醇）是一种重要的单萜烯醇香原料，具有典型的花香、玫瑰香等香气特征，广泛应用于医药、食品、化妆品和烟草等领域，但存在挥发性强、留香时间短等问题［1］。糖苷类香料前体是重要的潜香物质，一般条件下不易挥发，稳定性较好，但特定条件下能够释放香气成分，具有较强的耐高温能力，可以达到缓释香气的效果［2-3］。糖苷类香料前体对卷烟品质和风格特征有较好的改善作用，可明显增强“甜味”“舒适性”“烟草本香”等典型品质和风格特征。因此，糖苷类香料前体的应用对凸显卷烟特征风味和调节香气缓释性能均具有一定意义。

目前糖苷类潜香物质研究已有一些报道。Herron［4］采用化学法合成了葡萄糖香兰素苷并将其添加到卷烟纸中。Chan［5］合成了含有肉桂醛和香兰素结构的葡萄糖苷并将其添加到卷烟中，增加了烟气的香气。赵华新等［6］和李富欣等［7］将金莲花糖苷用于卷烟加香，发现其能够明显改善卷烟香气、降低刺激性和掩盖杂气。李斌［8］将乙基香兰素葡萄糖苷添加到低焦油卷烟中，使香气风格更加突出，丰富性增加，起到了香味补偿作用，同时烟气圆润性和满足感也得到了提高。解万翠等［9］将香叶醇糖苷添加到卷烟中，发现烟气中含有香叶醇；该糖苷释香均匀，且使卷烟香气饱满。因此，糖苷类化合物作为稳定型香原料应用于卷烟，具有增强烟香、减少刺激、释放均匀等效果，可以解决香料单体不耐高温和难以长效释香的问题［10］。

玫瑰醇-β-D-吡喃葡萄糖苷是玫瑰醇糖苷键合态风味前体物质，广泛存在于茶叶、鲜花等植物中，目前尚缺乏其在卷烟中的应用研究。为此，基于实验室合成的天然等同结构的玫瑰醇-β-D-吡喃葡萄糖苷（以下简称玫瑰醇糖苷），以玫瑰醇香料单体为对照，将玫瑰醇糖苷定量添加于卷烟中，通过GC/MS 手段测定并比较卷烟主流烟气中的粒相物的整支转移率和逐口转移率，并结合感官评吸探讨糖苷的缓香作用，旨在为玫瑰醇糖苷类香料前体物的卷烟加香应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

“玉溪”品牌空白卷烟样品，由云南中烟工业有限责任公司提供。

玫瑰醇糖苷（99.23%，由本实验室合成［11］）；玫瑰醇单体（≥95.0%，上海源叶生物科技有限公司）；玫瑰醇标准品（≥98.0%）、烟酸甲酯（色谱纯）、甲基叔丁基醚（色谱纯）（美国Sigma 公司）；无水乙醇（AR，国药集团化学试剂有限公司）。

CIJECTOR 香精香料注射机（德国Burghart 公司）；RM20H 吸烟机（德国Borgwaldt-KC 公司）；Agilent 7890-5975 GC/MS 联用仪（美国 Agilent 公司）；KBF240 恒温恒湿箱（德国Binder 公司）；0.45 μm、0.22 μm 有机相微孔滤膜（天津津腾实验设备有限公司）；FA1004B 电子天平（感量：0.1 mg，上海佑科仪器仪表有限公司）；200 和 1 000 μL 移液器（德国Eppendorf 公司）；Netzsch TG 209F1 热重分析仪（德国Netzsch 公司）。

1.2 方法

1.2.1 卷烟加香

一组学生观察图片新闻“北京市2012年7月21日遭遇特大暴雨水灾”，思考：在灾难面前，人们怎么办？灾难来临之前我们能做什么准备？

称取玫瑰醇样品约0.1 g，玫瑰醇糖苷样品约0.2 g，分别加入1.5 mL 无水乙醇，超声波辅助溶解后，采用CIJECTOR 香精香料注射机将香料溶液注入未加香空白卷烟样品中，每支卷烟加香10 µL，起始加香点2 mm，终止加香点58 mm。注射完毕将加香处理过的烟支置于相对湿度（60±2）%、温度（22±2）℃条件下的恒温恒湿箱中平衡48 h 以上待测。空白对照取等量无水乙醇采用相同方式加香。

1.2.2 转移率分析

1.2.2.1 整支转移率

取空白卷烟、玫瑰醇和玫瑰醇糖苷加香试验卷烟，用RM20H 吸烟机在标准条件下抽吸卷烟，每次抽吸30 支，用剑桥滤片捕集卷烟烟气。抽吸完毕，将每只捕集30 支卷烟烟气粒相物的剑桥滤片折叠，放入250 mL 锥形瓶中，加入40 mL甲基叔丁基醚，同时加入2.136 mg/mL 烟酸甲酯内标溶液0.15 mL，于摇床中室温下持续振摇60 min 萃取；萃取后取 2 mL 用 0.45 µm 微孔滤膜过滤，进行GC/MS 检测。根据公式（1）计算玫瑰醇和玫瑰醇糖苷在卷烟主流烟气粒相物中的转移率Y：

式中：Y—主流烟气粒相转移率，%；M1—加香卷烟抽吸主流烟气粒相中香料量，μmol；M0—空白卷烟抽吸主流烟气粒相中香料量，μmol；M—加香量，μmol。

1.2.2.2 逐口转移率

取空白卷烟、玫瑰醇和玫瑰醇糖苷加香试验卷烟，用RM20H 吸烟机在标准条件下分别设定抽吸口数为3 口和5 口，每次抽吸30 支，进行卷烟的逐口抽吸实验，剑桥滤片的处理同前。GC/MS 分析后，综合玫瑰醇和玫瑰醇糖苷加香样品燃吸的总口数，测定不同口数收集的粒相物中目标香料物质的量，计算主流粒相逐口转移率，并以燃吸口数对逐口转移率作图。

1.2.3 GC/MS 标准曲线绘制

1.2.4 GC/MS 分析条件选择

色谱条件：色谱柱HP-Innowax（30 m×250 μm×0.25 μm），进样量1 µL，进样口温度250 ℃，分流比：10∶1，流速1 mL/min；升温程序为50 ℃保温1 min，以 10 ℃/min 升温至 130 ℃，3 ℃/min 升温至170 ℃，20 ℃/min 升温至230 ℃，保持 30 min。

质谱条件：电子轰击离子源（EI），电离能量69.8 eV，四极杆温度150 ℃，离子源温度230 ℃，接口温度250 ℃，扫描范围 30～200 amu，定性分析采用全扫描模式，定量分析采用SIM 模式。

1.2.5 感官评吸

称取玫瑰醇样品约0.1 g，玫瑰醇糖苷样品约0.2 g，分别加入1.5 mL 无水乙醇，超声波辅助溶解后，各取50 μL，加入无水乙醇稀释至5 mL，再取50 μL，加入无水乙醇稀释至5 mL，按照1.2.1 的卷烟加香方法进行加香处理。参照GB 5604.4—2005《卷烟 第4 部分：感官技术要求》，在制备的足量试验卷烟中随机抽取一定数量，组织红云红河烟草（集团）有限责任公司技术中心评吸委员会进行评吸，评吸人数不少于7 人。依照光泽、香气、谐调、杂气、刺激性及余味等指标进行定性描述，记录整个抽吸过程中的感官感受，比较抽吸前后的差异。

1.2.6 玫瑰醇糖苷和玫瑰醇的热分析

分别称取5 mg 玫瑰醇糖苷和玫瑰醇至氧化铝盘中，对照为空白氧化铝盘。以高纯氮气为载气，流速 30 mL/min，以10 ℃/min 的速率从 30 ℃升温至500℃，记录TG-DTG 曲线。

2 结果与讨论

2.1 GC/MS标准曲线的绘制及分析

2.1.1 标准曲线与线性相关系数

取5 个系列标准品溶液进行GC/MS 检测，由各标样的峰面积（y，106）对相应的玫瑰醇质量浓度（x，μg/mL）进行回归分析，得到标准曲线y =2.0x-0.759 8，相关系数为0.998 9。可见，在11.00～110.00 μg/mL 的浓度范围内，方程的线性良好。

2.1.2 GC/MS 分析

将玫瑰醇标样溶液和加香卷烟主流烟气粒相物的萃取液按照GC/MS 条件进行分析，并根据所得总离子流色谱图上的保留时间和香料单体标准品的质谱图进行定性分析，确定玫瑰醇-β-D-吡喃葡萄糖苷裂解产生了玫瑰醇。玫瑰醇标样溶液的总离子流色谱图如图1a所示，由图1a 可知，玫瑰醇与内标烟酸甲酯达到了良好的分离。

糖苷潜香化合物在卷烟燃吸过程中的主要裂解产物是其对应的香料单体化合物，如图1b～d所示，未添加玫瑰醇或糖苷的空白卷烟烟气中不含有玫瑰醇，而添加了玫瑰醇和玫瑰醇糖苷的卷烟中均产生具特征香味的玫瑰醇，表明添加玫瑰醇糖苷卷烟在燃吸过程中糖苷键发生裂解产生特征香味物质玫瑰醇，与本课题组前期的研究结果［9］一致。图1d 中加入玫瑰醇糖苷卷烟与图1c 中加入玫瑰醇卷烟燃吸产生的玫瑰醇相比较，强度较小，可能是玫瑰醇糖苷转移到主流烟气中的量较少导致的。

2.2 主流烟气粒相转移率的计算

主流烟气粒相转移率可能与燃烧期间卷烟内的气流模式直接相关。主流烟气中热解和燃烧产物的浓度低可能是由于卷烟抽吸时烟气突然反转，导致其发生挥发损失，仅有少量燃烧产物进入主流烟气［12］。在燃烧的过程中，随着烟气的转移，部分烟气挥发至空气中成为侧流烟气，使热解产生的相应单体醇转移至主流烟气中的量减少，导致转移率降低。由表1 可知，玫瑰醇糖苷的释香量低于玫瑰醇单体，根据公式（1）计算，玫瑰醇单体和玫瑰醇糖苷燃吸后产生的玫瑰醇向主流烟气粒相物中的转移率分别为10.80%和2.21%。

图1 玫瑰醇标准溶液（a），未加香卷烟（b）及添加玫瑰醇（c）和玫瑰醇糖苷（d）卷烟主流烟气的总离子流图Fig.1 TIC chromatograms of standard solution of rhodinol（a）and mainstream smoke of unflavored（b）and flavored cigarettes with rhodinol standard（c）and rhodinol-β-D-glucoside（d）

表1 卷烟燃吸过程中香气成分的释放情况①Tab.1 Release of aroma component during cigarette smoking

黄龙等［13］测定了6 种牌号薄荷型卷烟样品的滤嘴、烟丝、TPM 和烟蒂中的薄荷醇含量，所得薄荷醇的主流烟气粒相转移率为8.67%～23.15%；林文强等［14］测定的不同焦油含量的薄荷型卷烟中薄荷醇在卷烟主流烟气中的转移率为5.33%～45.79%。蔡君兰等［15］测定的15 种醇的主流烟气粒相转移率为9.70%～19.78%，其中反-2-己烯-1-醇10.62%，顺-3-己烯-1-醇9.91%，苯甲醇9.70%，2-甲基苄醇13.72%，芳樟醇19.13%，橙花醇19.52%，香叶醇18.65%。毛多斌等［16］测定的8 种葡萄糖苷裂解后产生的相应配糖体向主流烟气粒相物中的转移率，为0.43%～2.37%，其中苯甲醇、苯乙醇、肉桂醇、大茴香醇、香叶醇、橙花醇、薄荷醇和叶醇对应糖苷的结果分别为 1.56%、2.37%、1.99%、2.25%、0.55%、0.43%、2.37%和1.07%。本实验中玫瑰醇转移率为10.80%，与蔡君兰所测定的顺-3-己烯-1-醇接近，低于芳樟醇、橙花醇、香叶醇的转移率；玫瑰醇糖苷的转移率略高于毛多斌所测定的萜烯醇葡萄糖苷的转移率，但低于苯乙醇和薄荷醇葡萄糖苷转移率，这可能与玫瑰醇糖苷结构和性质有关。

2.3 糖苷裂解产物在卷烟主流烟气中的释放行为

卷烟燃吸裂解产物如表2所示，卷烟燃吸后检测到挥发性产物共31 种，其中醛酮类最多，达到16种。Mitsui等［17］使用MassHunter 对色谱峰进行去卷积处理，在4～15 min 检测出150 多个物质洗脱峰。朱浩等［18］以感官导向分析方法研究了卷烟主流烟气总粒相物中的烟熏香成分，鉴定出26 种烟熏香成分。孙玉利等［19］采用串联冷阱捕集-气相色谱/质谱法分析卷烟主流烟气气相成分，共检测出134 种成分。宋凌勇［20］采用GC/MS 法对卷烟主流烟气进行分析，共检测出47 种粒相挥发性香味成分；韩冰等［21］以热脱附法捕集卷烟主流烟气气相成分，利用GC/MS 对卷烟主流烟气气相成分进行了分析，共鉴定出65种成分。Baker等［22-23］研究表明，在一定条件下进行热解研究可以作为一种有用的筛选工具，适用于研究卷烟燃吸时发生显著分解的成分。

表3 和图2 显示，在燃吸过程中，随着抽吸口数的增加，玫瑰醇单体前3 口平均每口的释香量为342.01 μg，平均每口占总释香量的百分比为16.01%；第4～5 口平均每口的释香量为 480.03 μg，平均每口占总释香量的22.47%；第6.00～7.34 口平均每口的释香量为64.37 μg，平均每口占总释香量的3.01%；玫瑰醇糖苷前3 口平均每口的释香量为57.18 μg，平均每口占总释香量的 13.42%；第 4～5口平均每口的释香量为61.13 μg，平均每口占总释香量的14.35%；第6.00～7.19口平均每口的释香量为60.36 μg，平均每口占总释香量的14.17%；玫瑰醇3个阶段平均每口释香所占百分比为16.01%、22.47%、3.01%，玫瑰醇糖苷3 个阶段平均每口释香所占百分比为13.42%、14.35%、14.17%。这说明添加玫瑰醇的卷烟释香不均匀，呈前多后少的趋势，而添加玫瑰醇糖苷的卷烟释香均匀，表明玫瑰醇糖苷具有缓释作用。曾世通等［24］将β-紫罗兰醇和β-紫罗兰醇葡糖苷应用于卷烟，并采用GC/MS考察了裂解产物中香味成分在卷烟主流烟气中的释放情况，β-紫罗兰醇卷烟相应的特征香味成分不同口数间释放量的差异较大，呈前多后少的趋势；β-紫罗兰醇葡糖苷卷烟相应的特征香味成分各口数的释放量基本一致，与本实验结果一致。

表2 试验卷烟逐口抽吸释放物的GC/MS 检测结果Tab.2 Results of puff-by-puff emissions of test cigarettes by GC/MS （μg·支-1）

表3 试验卷烟烟气中玫瑰醇和玫瑰醇糖苷的释放量与抽吸口数的关系Tab.3 Relationships between releases of rhodinol and its glycoside in cigarette smoke and puff number

图2 抽吸口数与烟气中玫瑰醇和玫瑰醇糖苷释放量的关系Fig.2 Relationships between puff number and releases of rhodinol and its glycoside in cigarette smoke

2.4 感官评吸

感官描述见表4。可以看出，3 个样品在香气、杂气、刺激性和余味上存在差异；添加玫瑰醇和玫瑰醇糖苷的卷烟香气较丰满，同时杂气和刺激性得到改善；添加玫瑰醇糖苷卷烟的烟气前后一致性好，逐口抽吸差异不明显。可见，添加玫瑰醇糖苷卷烟既可以提供特征香气改善口感，又可明显改善抽吸的前后一致性。

2.5 玫瑰醇糖苷和玫瑰醇的TG-DTG曲线及稳定性分析

玫瑰醇糖苷和玫瑰醇的TG-DTG 曲线（图3）显示，玫瑰醇糖苷和玫瑰醇的TG 曲线均只有1 个台阶且DTG 曲线只有1 个吸收峰，表明两种物质的热降解过程都是一步完成。对TG 曲线做切线可得到，玫瑰醇质量开始损失时的温度约为50 ℃，最终质量损失的温度约150 ℃；同时，从DTG 曲线中可以得到其质量损失速率最大时的温度为121.4 ℃。玫瑰醇糖苷质量开始损失时的温度约为200 ℃，最终质量损失的温度约330 ℃；同时，从DTG 曲线中可以得到其质量损失速率最大时的温度为296.3 ℃。说明二者的热降解过程均为熔融与降解同时进行的一步反应。综上可知，与玫瑰醇相比，玫瑰醇糖苷的热稳定性显著提高，这对于提高其在卷烟中的应用效果有重要意义。

表4 添加玫瑰醇及其糖苷试验卷烟的感官评价结果Tab.4 Sensory evaluation results of test cigarettes containing rhodinol or its glucoside

图3 玫瑰醇和玫瑰醇糖苷的TG-DTG 曲线Fig.3 TG-DTG curve of rhodinol and its glycoside

通过对卷烟燃烧过程中致香成分释放量的研究，发现玫瑰醇糖苷通过燃烧产生特征致香成分玫瑰醇。Xie 等［25］对糖苷风味前体的热行为和热解机理进行了研究，发现糖苷的热解可以释放对应的芳香醇，热解的机理属于O-糖苷键的断裂。因此推测玫瑰醇糖苷在高温条件下可能发生了O-糖苷键的断裂，从而释放致香成分玫瑰醇。玫瑰醇糖苷的可能裂解机制如图4所示。

卷烟燃吸时的温度可高达700 ℃，玫瑰醇在220～240 ℃的高温中极易挥发，当卷烟抽吸时，部分烟草经受大约250 ℃/s 的温度变化。烟气在通过未燃烧烟草的过程中，余温会使未燃烧区域的部分玫瑰醇也进入主流烟气，并且被剑桥滤片吸附收集，从而使添加玫瑰醇的卷烟释香不均匀，呈前多后少的趋势；而玫瑰醇糖苷耐高温性能较好，在200 ℃开始裂解，600～700 ℃大量裂解，在卷烟燃吸过程中随着烟草的燃烧被逐渐分解，并均匀地释放香料单体。

图4 玫瑰醇糖苷的热裂解反应机理Fig.4 Pyrolysis reaction mechanism of rhodinol-β-D-glucoside

3 结论

将玫瑰醇和玫瑰醇糖苷添加于卷烟，燃吸后，卷烟烟气中均能够释放出特征香气物质玫瑰醇；玫瑰醇单体和玫瑰醇糖苷燃吸后产生的相应单体向主流烟气粒相物中的转移率分别为10.80%和2.21%；通过逐口抽吸，检测到挥发性产物31 种，发现添加玫瑰醇的卷烟释香不均匀，呈前多后少的趋势；添加玫瑰醇糖苷的卷烟释香均匀，缓释了挥发性香味物质，保证了释香稳定性。感官评吸结果表明，两种卷烟均有明显的玫瑰类香气特征，香气丰满、细腻，杂气和刺激性有所改善；添加玫瑰醇糖苷卷烟的烟气前后一致性较好，释香稳定性较高。因此，玫瑰醇糖苷可以作为一种释香稳定性烟用香料前体，本研究结果可为卷烟加香提供参考。