基于香气活力值的烤烟烟叶清（青）香风格特征分析

杨 靖，宋梦坤，杨鹏飞，何春雨，钟闻英，贾春晓，毛多斌*

1.郑州轻工业大学烟草科学与工程学院，郑州高新技术产业开发区科学大道136号 450001

2.郑州轻工业大学材料与化学工程学院，郑州高新技术产业开发区科学大道136号 450001

清（青）香香韵是具备清新、新刈草或绿色植物香气的一种香韵［1］，其中，青香韵通常被描述为新鲜采割的青草所表现的气味，清香韵则侧重表达气息的新鲜感觉，通常二者被视为同一种香韵，是突出卷烟清香型风格的特征香韵。近年来，国内外的研究表明，烟叶或烟气中具有清香特征的物质主要是中性香气成分，其与质体色素、西柏三烯类等降解物有关［2-5］。杜咏梅等［6］研究发现，清香型烟草的二氢大马酮、香叶基丙酮等中性挥发性成分与浓香型烟草存在差异。目前，烤烟烟叶理化指标与烟叶清香型风格的相关分析已有较多报道［7-8］，但香气成分分析结果无法与卷烟感官品质较好地关联。阈值技术是筛选复杂体系关键香气活性成分、表征香气风格特征、重构香气模型等方面的热点技术之一，近年来在食品科学研究领域已有大量研究报道［9-13］，在烟草科学研究领域，国内外也先后开始进行相关研究。张启东等［14］、迟广俊等［15］、冒德寿等［16］利用滋味活性值（Taste active value，TVA）分析了烟叶或烟气中关键酸味物质和甜味物质。Leffingwell等［17］、朱浩等［18］利用香气活力值（OAV）技术研究了香料烟中关键酸性香气成分和卷烟主流烟气总粒相物中的烟熏香成分。而目前基于OAV判断烟草香气成分对凸显卷烟风格特征贡献大小的研究鲜有报道，因此，以玉溪C3F和许昌C3F烟叶为研究对象，通过测定清香成分在主流烟气中的释放量，结合其嗅觉阈值计算获得OAV，通过比较OAV的大小判定其对清香香韵的贡献，并在此基础上，对比分析这些清香成分对两种烟叶整体清香香韵贡献度的差异，以期为定量表征烟叶原料香气风格特征提供新的技术手段和理论支撑。

1.材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

2016年河南许昌复烤烟叶C3F，2016年云南玉溪复烤烟叶C3F（简称为许昌C3F和玉溪C3F），由河南中烟工业有限责任公司驻马店卷烟厂卷制为样品卷烟，主要技术指标为烟支总长84 mm（59 mm+25 mm），烟支质量0.91 g/支，接装纸不打孔，焦油量10.1 mg/支，烟碱量0.86 mg/支，一氧化碳量11.9 mg/支。样品卷烟于4℃下保存。

二氯甲烷、正己烷、异丙醚、异丙醇（色谱纯），氢氧化钠、盐酸、无水硫酸钠（分析纯）（天津市凯通化学试剂有限公司）；11种标准品：6-甲基-5-庚烯-2-酮、β-大马酮、二氢大马酮、3-乙酰基吡啶（≥98%，美国Sigma-Aldrich公司），乙酸糠酯、壬醛、癸醛（≥98%，北京百灵威科技有限公司），2-乙基己醇［≥99%，阿法埃莎（天津）化学有限公司］，氧代异佛尔酮（≥99%，Chromadex公司），枯茗醛（≥97%，北京百灵威科技有限公司），香叶基丙酮（≥98%，东京化成工业株式会社）；内标：2,6-二氯甲苯、硝基苯、反-2-己烯酸（≥98%，北京百灵威科技有限公司）。

RM20H型20孔道吸烟机（德国Borgwaldt-KC公司）；Waters 600半制备型高效液相色谱仪（美国Waters公司）；7890/5977 B型气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent公司）；MS205DU电子天平（感量0.000 01 g，瑞士Mettler-Toledo公司）；同时蒸流萃取装置（郑州科技玻璃仪器厂）；DLSB-1020型低温冷却液循环泵（郑州国瑞仪器有限公司）；HZ-2型电热恒温水浴锅（北京市医疗设备总厂）；威瑞牌MY-1000 ML型可调控温电热套（山东甄城振兴仪器厂）。

1.2 方法

1.2.1 样品前处理

（2）碱性组分。TPM的捕集方式和条件同酸性组分，每个滤片捕集20支卷烟，10个滤片为1组。采用文献［22］中的方法萃取分离获得碱性组分，无水硫酸钠干燥后过滤，滤液中加入100 μL硝基苯（浓度为65.92 mg/mL），浓缩至1 mL后备用。

（3）中性组分。TPM的捕集方式和条件同酸性组分，每个滤片捕集20支卷烟，10个滤片为1组。采用文献［23］中的方法萃取分离获得中性组分，无水硫酸钠干燥后，将得到的组分用半制备型HPLC分离，分离条件参照文献［24］，分离后依据12个流分的定性结果合并为3个流分，分别加入100 μL 2,6-二氯甲苯（浓度为75.39 mg/mL），浓缩至1 mL后备用。

1.2.2 主流烟气中香气物质的定性分析

对1.2.1节中获得的酸性、碱性、中性组分浓缩液分别进行GC-MS定性分析。GC-MS的分析条件为：

1.2.3 主流烟气中清香成分的确定及定量分析

根据定性结果，结合文献［1，25-30］确定清香成分，气味描述参考文献［25，30］。使用内标法通过标准曲线对主流烟气中的清香成分进行定量，样品前处理和GC-MS分析条件同1.2.1节和1.2.2节。

1.2.4 各清香成分嗅觉阈值的确定和OAVs的计算

清香成分的嗅觉阈值（Olfactory threshold）数据来源于相关文献［31-32］，嗅觉阈值以参考文献中香气物质在水中的阈值为主。OAVs为卷烟样品中清香成分在TPM中的质量分数与其嗅觉阈值的比值。

1.2.5 2种烤烟烟叶的质量风格特色感官评价

由至少7名全国评烟委员会委员或全国调香委员会委员组成评价小组，按YC/T 530—2015［33］的感官评价方法对2种香型烤烟烟叶的质量风格进行评价。

2 结果与讨论

2.1 主流烟气TPM中香气成分的定性结果

主流烟气TPM中的各组分经定性分析后共得到69种香气成分，GC-MS总离子流色谱图和定性结果见图1～图3和表1～表3。其中：酸性组分中香气成分共20种（图1和表1）；碱性组分中香气成分共10种（图2和表2）；中性组分中香气成分共39种（图3和表3）。

图1 酸性组分的总离子流色谱图Fig.1 TIC chromatogram of acidic components

图2 碱性组分的总离子流色谱图Fig.2 TIC chromatogram of basic components

图3 中性组分中流分Ⅰ～Ⅲ的总离子流色谱图片段图Fig.3 Partial TIC chromatograms of fractionⅠ-Ⅲ in neutral components

表1 酸性组分的定性结果Tab.1 Qualitative results of acidic components

表2 碱性组分的定性结果Tab.2 Qualitative results of basic components

表3 中性组分的定性结果Tab.3 Qualitative results of neutral components

表3（续）

2.2 主流烟气TPM中清香成分的确定

根据2.1中的定性结果，结合文献［1，25-30］确定11种清香成分，气味描述参考文献［25，30］，气味描述及离子选择参数见表4。由表4可知，11种致香成分虽然归属于清香香韵，但并非都是单纯的青香，如β-大马酮和二氢大马酮同时兼具花香特征，也从另一面反映了“卷烟清香”这一概念本身的复杂性。

表4 主流烟气中清香成分的确定及各清香成分的选择离子参数Tab.4 Identification and selected ion parameters of fresh aroma components in mainstream smoke

2.3 清香成分定量分析的方法学验证结果

主流烟气中清香成分定量分析的方法学验证结果见表5。由表5可知，在线性范围内工作曲线线性相关系数均大于0.999，检测限为1.02～4.69 μg/kg，定量限为3.06～14.07 μg/kg，平均回收率为65.63%～87.36%，RSD为1.13%～4.05%。可见，该方法灵敏度较高，精密度较好，可以满足检测要求。

2.4 2种香型烤烟烟叶主流烟气TPM中11种清香成分的分布

2种香型烤烟烟叶主流烟气TPM中，11种清香成分的单支卷烟释放量及其在主流烟气TPM中的质量分数见表6。可以看出：①玉溪C3F主流烟气TPM中，11种清香成分的总释放量为5.16 μg/支，其中，3-乙酰基吡啶和香叶基丙酮的释放量较高，分别达到2.76和1.23 μg/支，占11种清香成分总释放量的53.48%和23.84%；其次是6-甲基-5-庚烯-2-酮和二氢大马酮，分别为0.35和0.24 μg/支，占总释放量的6.78%和4.65%。②许昌C3F主流烟气TPM中，11种清香成分总释放量为4.47 μg/支，其中，3-乙酰基吡啶和香叶基丙酮的释放量较高，分别达到3.15和1.01 μg/支，占11种清香成分总释放量的70.48%和22.60%；其次是2-乙基己醇和氧代异佛尔酮，分别为0.08和0.07 μg/支，占总释放量的1.79%和1.57%。③11种清香成分在玉溪C3F中的总释放量（5.16 μg/支）高于许昌C3F（4.47 μg/支）；在2种烟叶烟气中，3-乙酰基吡啶和香叶基丙酮释放量均较高，3-乙酰基吡啶在许昌C3F中的占比更高，香叶基丙酮则差异不大；玉溪C3F中释放量较高的6-甲基-5-庚烯-2酮和二氢大马酮，在许昌C3F中的释放量却比较低，这种差异可能是玉溪C3F烟叶比许昌C3F烟叶清香风格更加突出的重要原因；11种清香成分在卷烟主流烟气TPM中的质量分数分布规律类似于其单支卷烟的释放量情况。

表5 各成分的工作曲线、相关系数、线性范围、检测限、定量限、RSDs及回收率（n=5）Tab.5 Linear equation，correlation coefficient，linear range，limit of detection，RSD and recovery of each component（n=5）

表6 浓香型和清香型烤烟烟叶主流烟气中11种清香成分释放量的分布Tab.6 Levels of 11 fresh aroma components in mainstream smoke of flue-cured tobacco of robust and fresh flavor types

2.5 各清香成分OAVs及与烟叶感官质量的相关性

在食品风味分析中，通常认为OAV不小于1的化合物对整体香气的呈现有贡献，且化合物OAV越大，其对整体香气的贡献度就越大［9］。表7为2种香型烤烟烟叶主流烟气TPM中11种清香成分的OAV结果。

在2种烟叶的11种清香成分中，除2-乙基己醇外其余10种成分的OAV均大于1，说明这10种成分对烟气清香香韵有贡献作用。在玉溪C3F中，10种清香成分的OAV介于8.20～8.67×106之间，总OAV 为 8.91×106，β-大马酮的OAV（8.67×106）最高，氧代异佛尔酮（8.20）最低，最高值和最低值相差高达6个数量级，表明不同成分对清香香韵的贡献度有很大差异；主流烟气中β-大马酮和二氢大马酮的释放量之和为0.35 μg/支，仅占总释放量的6.78%，但由于其嗅觉阈值最小，因此2种香气成分的OAV之和（8.88×106）几乎等于总OAV；尽管3-乙酰基吡啶和香叶基丙酮2种香气成分的释放量占总释放量的77.32%，但其嗅觉阈值均较大，因此其OAV之和仅占总OAV的0.02%。以上分析表明，β-大马酮和二氢大马酮在彰显烟气清香香韵时起着更重要的作用。许昌C3F的OAV分布规律与玉溪C3F一致。

表7 主流烟气中11种清香成分的OAVsTab.7 OAVs of 11 fresh aroma components in mainstream smoke

为了明确2种烤烟烟叶的风格特征差异，对其感官质量进行了评价，结果见表8。由表8可知，玉溪C3F烟叶的清甜香突出、清香明显，而许昌C3F烟叶焦甜香突出。造成这种感官差异的原因之一是烟叶中清香成分OAV之间的差异，对比2种烤烟烟叶10种清香成分的OAV总和，发现玉溪C3F的总OAV为8.91×106，是许昌C3F总OAV的5倍。有研究表明［34］，OAV相差3倍以上即可明显察觉到感官质量的差异，因此可以判定玉溪C3F烟叶的清香更明显，这一结果与烟叶感官评价结果一致。另一个原因是，2种烤烟烟叶风格特征的差异可能不是由于这11种清香成分所致，而是由于许昌烟叶烤甜香的香气成分OVAs值更高，掩盖了清香成分。综上可知，基于香气活力值来判定烤烟烟叶风格特征是可行的。

表8 浓香型和清香型烤烟烟叶风格特征评价结果的比较Tab.8 Sensory evaluation results of style characteristics of flue-cured tobacco of robust and fresh flavor types

3 结论

11种清香成分在玉溪C3F和许昌C3F烟叶主流烟气中的总释放量分别为5.16和4.47 μg/支，其中，释放量最高的3-乙酰基吡啶对烟气清香香韵的贡献度较低，而释放量相对较低的β-大马酮和二氢大马酮的OAV较大，在彰显烟气清香香韵方面有重要贡献。除OAV小于1的2-乙基己醇外，其余10种清香成分在玉溪C3F烟叶主流烟气中的总OAV为8.91×106，是许昌C3F烟叶的5倍，这可能是玉溪烟叶清香风格特征更加突出的重要原因。

传统方法中依据香气成分含量来判定其对烟叶风格特征的贡献度，而本文中建立的基于香气活力值的判定新方法，从含量和阈值两个维度对烟气体系中香气成分的贡献度进行综合评价，为定量表征烟叶原料香气风格特征提供了新的技术手段，为中式卷烟配方技术的深入研究提供了理论参考。但由于烟叶或烟气的香气成分种类多，本文中仅对清香香韵中11种成分的OAV进行了测定，没有考虑烟气复杂体系中各香韵之间的交互作用，在今后的研究中将对烟叶或烟气中更多的香气成分OAV进行测定，考察其对卷烟香气的贡献度，以更加全面、客观地反映烟叶风格特征与香气成分之间的关系。