烟草香味物质及其形成的前体物质研究进展

第26卷 第1期2006年2月湛江海洋大学学报Journal of Zhanjiang Ocean UniversityVol.26No.1Feb 2006烟草香味物质及其形成的前体物质研究进展1景延秋1, 宫长荣1, 高玉珍1, 刘 瑛2, 王卫峰1, 屈晓然3(1.河南农业大学,河南郑州450002; 2.江南大学,江苏无锡214036; 3.平顶山烟草公司,河南平顶山467000)收稿日期:2005_10_26基金项目:国家烟草专卖局资助项目(110200302007)第一作者:景延秋(1972)),女,河南南阳人,在读博士生,主要从事烟草化学分析研究工作。

e-mail:jingyanqi u72t@ 通讯作者:宫长荣摘 要:烟草香味是评价烟叶及卷烟感官质量的重要指标。

介绍了烟草及烟气中香味物质的分离、分析、鉴定的基本方法和技术以及研究成果,并对形成烟草香味的前体物质进行了探讨。

关键词:烟草;香味物质;前体物质;研究进展中图分类号:TS41+1 文献标识码:A文章编号:1007-7995(2006)01-0094-05Development of the Research on Aroma Compositionsof Tobacco and the precursor substancesJING Yan -qiu 1,GONG C hang -rong 1,GAO Yu -zhen 1,LI U Ying 2,W ANG We-i feng 1,QU Xiao -ran3(1.Henan Agriculture University ,Zhengzhou 450002,China ;2.Jiangnan University ,Wuxi 214036,China ;3.Pingdingshan Tobacco Com pany ,Pingdingshan 467000,China )Abstract :The aroma of tobacco is one of the most important factors in evaluating the qualities of tobacco leaf and cigarette.In this article,the basic method and technology of separating,analyzing and identifying aroma compositions and research achievements of flavor substances were introduced,precursor substances that form aroma compositions were e xplored.Keywords :Tobacco;Aroma C ompositions;Research development;Precursor substance 烟草香味是评价烟叶及卷烟质量的一个重要指标,研究烟草中的香味化学成分对于提高烟草品质、监控卷烟质量具有重要的意义。

但对烟草的香味是由什么组成的,直到20世纪60年代初才有肤浅的概念。

认为精油、树脂、蜡和类黑素等包含致香物质,烟草的纤毛为其重要来源。

由于形成香味的物质种类既繁、含量又微,且有好有害,互相影响,这种复杂情况使长期以来对这个问题没有取得很好的解决。

20世纪70年代以来,随着吸烟对健康问题日益受到人们的重视,低焦油卷烟大量相继出现,导致卷烟香味严重不足,迫切需要用香料来加以弥补。

同时科学技术的发展已为各项研究工作提供了必要的手段和条件,近几十年来国内外对烟草香味成分及其前体物质的研究和应用获得了很大的进展,综合起来,大致分为以下个方面:1 烟草及烟气中香味成分的分析研究1.1 香味成分分离、分析方法烟草中香味成分种类繁多,大多数香味物质的含量极低,要把香气成分分离出来,就要通过多级分离技术和方法。

在20世纪五、六十年代,为了得到挥发性成分,使用了大量的萃取和柱色谱手段,并经常使用真空蒸馏。

随着气相色谱、色谱-质谱联用、色谱-红外联用、核共振等波谱技术的应用,使得对复杂香气成分的分析鉴定更加方便、快速,很多化学成分得以鉴定。

迄今为止,共从烟草中分析鉴定出3000多种化学成分。

而且随着分析手段和方法的进步,分析烟样时所需烟样的重量几百公斤到现在仅有几十克,有时甚至为几克。

烟样的处理步骤也不断简化。

常用的从烟草中分离香气成分方法有:水蒸汽蒸馏[1]、溶剂萃取[2,3]、顶空分离[4]、同时蒸馏萃取[5]、顶空共蒸馏[6]、超临界萃取[7]和固相微萃取技术[8]等。

1.2烟草及烟气香味成分的分析研究进展国外早在20世纪五、六十年代,Rowland等[9]就从烤烟中分离鉴定出了烟草中的重要香味成分茄尼醇、新植二烯等;Stedman等[10]在烟草中发现的100多种酸性成分,发现烤烟和香料烟中含有较高的挥发性脂肪酸,香料烟中B-甲基戊酸和异戊酸的含量比烤烟分别高3.9倍和2.3倍。

烤烟最有代表性的是,1976年R.A.Lloyd等[11] B4F烤烟烟丝和混合烤烟烟丝,得到香精和精油。

香精和精油再分离为若干部分,再经气相色谱、质谱、红外、核磁共振仪来鉴定其成分,鉴定出羧酸类48种,醇类33种,醛类20种,酰胺类11种,酸类2种,酯类48种,醚类9种,亚胺类10种,酮类78种,内酯类39种,酚类10种,氮杂环类15种;共计12类323种化合物。

这323种里,香精中含有195种,精油中含有228种。

上述化合物中,275种是在烤烟中首次发现的,而其中132种也是首次在烟草中被发现,还有15种化学成分以前文献未有报道。

白肋烟最有代表性的是,19721975年瑞士的E.Demole和1976年日本的Fujimori等人。

E.Dem-ole[1]等测定了烟草中的挥发性、半挥发性化学成分,共鉴定出了193种化学成分,其中81种为新鉴定的烟草化学成分,第一次在烟草中鉴定出重要的香味成分大马酮和二氢大马酮。

1976年,Fujimori等[12]对白肋烟中的化学成分进行了研究。

共鉴定出了107种化学成分,其中27种为烟草中新鉴定出的化学成分,4种为新的天然产物。

香料烟及其他烟叶,Kimland等[13]对希腊烟叶中的化学成分进行了研究,包括中性挥发性成分、挥发性酸以及不饱和烃类化合物。

1974年,Schumach-er等[14]报道了对土耳其香料烟叶的研究情况,鉴定出了118种化学成分,其中25种化学成分为在烟草中首次发现。

1977年,Chuman T.等[15]研究土耳其烟叶中的香气物质,其中鉴定出了一百多种酸性成分,并把烟草中的酸性分成四类,即脂肪酸、芳香酸、萜烯酸、基酸。

他们认为萜烯酸和羟基酸对于烟草特征香气的形成起着重要的作用。

赖百当类的降解产物为香料烟所独有。

1980年,S.Matsushima等[16]研究了烤烟、香料烟和白肋烟的精油的化学组成,并模拟精油化学组分进行了调配香精的试验。

1984年,Schumacher 等[17]对马里兰烟进行了香味成分研究,并把马里兰烟中的香味成分与烤烟、白肋烟中的香味成分进行了比较。

1977年,I.Whlberg等[18]报道了烤烟在烤制及醇化过程中,烟草中挥发性中性、酸性和碱性成分的变化,并对烤烟在调制过程中一些香味成分的来源、变化做了探讨。

他们认为,烤烟调制过程中一些挥发性成分或使一些挥发性成分含量增加的原因是氧化降解、梅拉德反应以及微生物的作用。

1986年,T.Sakaki等[19]报道了烤烟、白肋烟、香料烟的顶空挥发性成分中的含氮化合物以及烟草在醇化过程中顶空成分的变化,共鉴定出了21种成分,其中4种成分首次在烟草顶空成分中发现,一些挥发性成分,如糠醇、苯甲醇、茄酮,在醇化过程中的变化,可用来判断醇化过程对烟草质量的影响。

国内对烟草中香味成分的分析起步较晚,1989年,李云等[20]利用气相色谱对不同地区、不同品种的烟叶中的低级脂肪酸进行了测定,定量出了12种低级脂肪酸。

1992年,冼可法等[21]对云南烤烟中性香味物质的系统分析研究,共鉴定出化学成分129种,并模拟优质云烟中性香味成分的组成,对其它地区的烟叶进行了加香试验。

1993年,刘百战等[22]对不同部位、成熟度及颜色的云南烤烟中的化学成分进行的研究,测定了14种香味成分的含量。

1996年,夏巧玲等[23]对国内外不同类型卷烟的顶空成分的分析鉴定,共鉴定出了172种化学成分,得出卷烟的顶空成分与卷烟的香气及风格有着密切的关系。

李炎强等[24]分析研究了烤烟在发酵过程中中性香味成分的变化、烤烟中酸性成分的存在状态、烟梗与叶片中香味成分的含量等。

1999年,景延秋等[25]对不同稀释度滤嘴的卷烟烟气的香味成分的主流输送量作了研究,得出,随着滤嘴稀释度的增加,卷烟主流烟气中香味成分的输送量降低,2000年谢剑平等[26]人对白肋烟中在生长、采收、调制过程中的烟叶进行了分析鉴定,分析鉴定出200种香味物质,其中30种成分为烟草中尚未报道的化合物。

95第1期景延秋等:烟草香味物质及其形成的前体物质研究进展2烟草香味组分前身的探索烟草化学工作者分析鉴定了许多致香物质,还追踪这些组分是由什么物质转化来的,并进行各种合成、氧化降解及其他模拟试验加以验证,使某些香味成分可以由人工仿制而应用于生产。

烟叶香气成分按致香基团的不同,一般可把它们分为酸类、醇类、酮类、醛类、酯类、内酯类、酚类、氮杂环类、呋喃类、酰胺类、醚类及烃类。

烟叶香气物质除包括分子结构简单的挥发性香气成分外,还包括分子结构较复杂的香气前体物,按照香气成分与香气前体物关系可把它们分为:(1)异戊间二烯类和降-异戊间二烯类,如类胡萝卜素、双萜类、无环类异戊间二烯、无环和有环的类胡萝卜素降解化合物、降-赖百当类、碳环的倍半萜烯和单萜烯等。

其相应的降解香气成分有4,6,8-巨豆三烯-3-酮异构体、3-氧化-紫罗兰酮、大马士酮、蚱蜢酮、B-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯。

(2)生物碱及其转化产物,如烟碱、去甲基烟碱、假木贼碱等,其相应降解物有烟酸、烟酰胺、3-吡啶基甲基酮、3-吡啶基丙酮、可的宁等。

(3)苯丙氨酸和木质素代谢产物,相应降解产物成分有苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇、2-呋喃甲醛等。

(4)脂类代谢产物,如甘油酯、糖酯、磷脂、神经鞘脂等,相应降解产物有异戊酸、B-甲基戊酸、异丁酸等。

(5)糖与氨基酸非酶棕化产物,如氮杂环类的吡啶、吡咯、吡嗪类衍生物以及酸类和羰基化合物等。

下面几种化合物是最受注意的香味前体物质:2.1类胡萝卜素类胡萝卜素的降解产物在所有的烟草中都发现,其种类已近100种。