津巴布韦烟叶游离态和结合态特征香气成分的识别与分析

张相辉，关体青，陶 冶，苏丹丹，张文军，熊 珍

(1.黑龙江烟草工业有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150001；2. 中烟施伟策(云南)再造烟叶有限公司，云南 玉溪 653100)

【研究意义】香气物质是反应烟叶质量的重要因素之一，其组成和含量会影响烟叶的香气量、香气质和香型，从而影响烟叶在卷烟中应用。津巴布韦出产的烟叶是世界知名的好烟叶，其特点主要体现在油分足、香气独特飘逸、刺激性小，在卷烟配方中调香、调味效果好，是中式卷烟不可或缺的重要原料。云南烟叶是中国具有代表性的清香型烟叶风格产区，清香型烤烟产品燃吸后具有沁人心脾的清甜香，具有突出的青草清香芬芳气味，使人感到愉悦。在工业生产卷烟配方中具有调香、调味和提质的功能，是高级卷烟的重要原料之一[1-2]。因此比较云南烟叶与津巴布韦烟叶在香气成分上的差异，有针对性的提升国烟叶的品质是十分必要的。【前人研究进展】有关国产烟叶与津巴布韦烟叶在香气成分上的差异，已有学者开展了大量的研究[3-6]，赵铭钦等[3]比较河南、湖南等5大优质烤烟主产区的烟叶与津巴布韦烟叶，认为不同地区生态环境的差异，烟叶致香物质含量差异明显，并形成不同产地烟叶独特风格。云南作为国内的重要产烟区，其生态环境得天独厚，与津巴布韦较为接近，逄涛等[7-8]比较了云南省新烟区烟叶与津巴布韦不同烟区烟叶致香成分，认为津巴布韦烟叶酮类、醛类、杂环类含量明显高于新烟区烟叶。邵岩等[9-10]通过对云南和津巴布韦烤烟致香物质的相似性分析和含量差异研究，认为云南烟叶的中部烟叶与津巴布韦烟叶在主要致香物质的相似度最高。这些研究多采用常规的水溶剂或结合蒸馏萃取的方法，集中分析不同种类烟叶香气成分含量的差异。【本研究切入点】通过对比典型云南清香型烟叶与津巴布韦烟叶的香气成分，筛选可以表征津巴布韦烟叶的特征香气，以其具体数值来描述香气，而不再是单纯的通过抽吸等依靠人为感官来评价，极大地提高了感官评价结果的可靠性和重现性。【拟解决的关键问题】这种香气成分的筛选方法也可用于分析其他种类烟叶的香气特征，为其它烟叶的特征香气成分筛选和香气风格确定提供一种思路和方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

供试材料：红大烟叶8个，津巴布韦烟叶4个，K326烟叶8个，均取样于某再造烟叶公司原料库，所有样品均在(40±1) ℃的烘箱中烘干4 h，用粉碎机粉碎，过40目筛，过筛样品密封备用。

主要仪器：粉碎机(北京中兴伟业仪器有限公司)，同时蒸馏萃取装置[中烟施伟策(云南)再造烟叶有限公司自制]，GC7890B/MS 5977 气相色谱/质谱联用仪(美国Agilent 公司)，旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)。

分析试剂：柠檬酸、磷酸氢二钠、无水硫酸钠、磷酸、乙醇、二氯甲烷、乙酸苯乙酯，均为分析纯试剂(国药集团)。

1.2 实验方法

1.2.1 烟草中香味物质的提取 参考相关文献[11-13]，采用两步SDE法测定烟草中游离态、结合态致香成分，称取烟样5.00 g置于500 mL两口圆底烧瓶中，加入250 mL pH值 5.59柠檬酸磷酸盐缓冲溶液；另取50 mL二氯甲烷置于250 mL圆底烧瓶中，加0.10 mL内标溶液。同时蒸馏萃取4 h。取出二氯甲烷瓶，得到游离态致香成分。

在烟样瓶中补水至约250 mL，加12.85 mL 3 mol·L-1H3PO4溶液，调节缓冲溶液的pH值至2.5；另取50 mL二氯甲烷置于250 mL圆底烧瓶中，加0.10 mL内标溶液。同时蒸馏萃取4 h。取出二氯甲烷瓶，得到结合态致香成分。

向二氯甲烷溶液中加无水硫酸钠干燥至少2 h，40 ℃常压浓缩至1 mL，进行GC-MS分析。

1.2.2 GC-MS分析条件 GC条件：HP-5MS[30 m×0.25 mm(id)×0.25 μm]毛细管色谱柱：载气He，流速1.0 mL·min-1；进样口温度250 ℃；进样量1 μl，分流比：10∶1；程序升温：初温50 ℃，保持2 min，以3 ℃·min-1升到200 ℃，保持2 min，再以6 ℃·min-1升到260 ℃，保持5 min。

MS条件：质谱检测器：传输线温度280 ℃；离子源温度230 ℃；四级杆温度：150 ℃；电磁源EI；电离能70 ev；质量数33～550 amu；质谱扫描方式：全扫描(SCAN)；溶剂延迟：3.5 min。MS谱库：NIST2.0.假定相对校正因子为1，内标法定量。

1.2.3 数据统计与分析 分别应用MINITAB17 和IBM SPSS 19.0软件进行统计分析及LSD法多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 不同烟叶品种游离态香气成分含量比较

在不同类型烟草样品中共检测到55种游离态香气成分，远高于苏菲等[11]检测定量得到27种游离态中性香气成分。究其原因与选取原料及测定过程中提取溶剂、分析条件等差异有关。

由表1可见，对比3种烟叶的游离态香气成分含量，津巴布韦烟叶中含量最高的游离态香气成分共有21种，其中酮类(3种)、醇类(4种)、醛类(6种)、酚类(1种)、酯类及内酯类(4种)、杂环类(1种)和烯烃类(1种)。

表1 不同烟叶品种的游离态香气成分Table 1 Free aroma components of different kinds of tobacco

续表1 Continued table 1

经多重比较分析，津巴布韦烟叶游离态香气成分含量最高，且与其它2种烟叶间有显著性差异的成分共有11种，包含酮类(2种)、醛类(3种)、酯类及内酯类(3种)、醇类(2种)及烯烃类(1种)。

结合香气成分的含量对比和多重比较分析结果可知，能呈现津巴布韦特征香气的游离态成分如表2。

表2 津巴布韦游离态特征香气成分Table 2 Free typical aroma components of Zimbabwe tobacco

2.2 不同种类烟草结合态香气成分比较

用两步法SDE-GC-MS检测方法，从烟叶样品中共检测到67种结合态致香成分。与游离态香气成分一样，相比于苏菲等[11]检测定量得到30种糖苷结合态中性香气成分，检测到的结合态香气成分更多，与其研究结果一致的是检测得到的结合态香气成分种类均大于游离态香气。

由表3可见，与其他3类烟叶比较，津巴布韦烟叶中含量最高的结合态致香成分有34种，包含酮类(11种)、醇类(4种)、醛类(9种)、酚类(2种)、酯类及内酯类(4种)、杂环类(3种)及烯烃类(1种)。

表3 不同类型烟草结合态香气成分Table 3 Combined aroma components of different kinds of tobacco

经多重比较分析，津巴布韦烟叶中含量最高且与其他3种烟叶之间有显著性差异的成分共有22种，包含酮类(6种)、醇类(2种)、醛类(9种)、酯类及内酯类(5种)，这22种香气成分共同构成了津巴布韦的独特香气特征(表4)。

续表3 Continued table 3

续表3 Continued table 3

表4 津巴布韦结合态特征香气成分Table 4 Combined typical aroma components of Zimbabwe tobacco

续表4 Continued table 4

3 讨 论

经过两步法进行香气成分的提取，共得到55种游离态香气成分和67种结合态香气成分，结合态香气成分比游离态香气成分多，苏菲等[12]也有相同的结果。

其中，游离态香气成分中酮类、醇类、醛类、酯及内酯类的种类较多，逄涛等[8]的研究也有相同结果。螺岩兰草酮的含量差异最为突出，其在津巴布韦烟叶中的含量约为云南烟叶的2～8倍。反-2,顺-6-壬二烯醛在津巴布韦烟叶中的含量约为云南烟叶的2倍以上，赵铭钦[3]也有相同结果。但与常规研究结果[7-10]不一样的是，新植二烯作为凸显清香风格的香气成分，其在云南烟叶中的含量多高于津巴布韦，通过研究，津巴布韦烟叶中的新植二烯含量明显高于云南烟叶，究其原因与选取的烟叶样本种类或种植年份的不同有关。

与游离态香气成分一样，相比于苏菲等[11]检测定量得到30种糖苷结合态中性香气成分，检测到的结合态香气成分更多，究其原因与选取原料及测定过程中提取溶剂、分析条件等差异有关。其中，以酮类、醛类香气成分最多，其次是醇类、酯类及内酯类[18]。逄涛等[7-8]、邵岩等[10]也有相同的研究结果。

4 结 论

通过津巴布韦烟叶与典型云南烟叶的致香成分比较，筛选出4-羟基-β-二氢大马酮、螺岩兰草酮等11种特征游离态香气成分，和1,2-环己二酮、大马士酮、巨豆三烯酮等22种特征结合态香气成分，这些筛选出的香气成分共同呈现出津巴布韦烟叶焦甜香、烤甜香、香气醇和、飘逸感强、烟香丰满、少有杂气和刺激性、余味干净、口腔生津回甜的香气特征。