烟草的研究现状

烟草的研究现状

1.烟草的简介

烟草属茄科烟草属，一年生草本植物，起源于美洲，是印第安人最早种植并吸食的一种植物。1492年哥伦布发现美洲新大陆时将烟草带回欧洲，1560年法国驻葡萄牙大使尼古特亲自栽种了烟草，在以后的20年间，烟草很快遍布全球，是世界性栽培的嗜好类工业原料作物。烟草叶片含烟碱(nicotine，尼古丁)，采收后经过调制、分级和加工处理，用于制卷烟、雪茄烟、斗烟、旱烟、水烟、嚼烟和鼻烟等[1]。烟草原产于亚热带，现在广泛种植于北纬60°至南纬45°间的广大区域，目前共发现有66个种，大都原产于热带或亚热带。其中有44个种原产中南美洲，20个种原产大洋洲。烟草属中大多为草本，少数是乔木或灌木状，有一年生的，也有多年生的。在烟草的种中，大多数是野生的，只有普通烟草（又称红花烟草）和黄花烟草等有经济价值而进行了人工栽培，还有少数种，如花烟草、美花烟草和粉蓝烟草等因花色美丽而作为观赏植物来栽培[2]。

2.烟草的主要成分

烟草的化学成分极为复杂，按化学组成可分为碳水化合物、含氮化合物、有机酸、萜烯、多酚等。

(一)碳水化合物

烟草中碳水化合物主要为糖类，有单糖、寡糖和多糖。单糖含量是烟叶质量的重要标志，通常品质好的烤烟其烟叶中含有丰富的单糖，而寡糖的含量较少。多糖以淀粉、纤维素、果胶的形式存在于烟草中，含量较高。我国烤烟烟叶含有相当丰富的单糖，一般含量在10％～25 %。

(二)含氮化合物

烟叶含氮化合物主要有蛋白质、氨基酸和酰胺化合物、含氮杂环化合物、烟草生物碱等。蛋白质是烟草植物体的主要营养成分之一，一般含5％～15％。蛋白质燃烧产生臭气，因此烟叶含蛋白质过多会使烟气质量低劣，影响烟叶等级。烟草中含有少量的氨基酸、酰胺，在燃烧以及烟叶加工过程中均产生氨，影响烟草的吸食质量。烟叶中另一种含氮化合物为烟草生物碱，是烟草有别于其他植物的主要标志，其主要成分为烟碱，即尼古丁，约占烟草全豁生物碱的95％以上。烟草生物碱及其盐类具有强烈的水化作用，在酸性条件下随水蒸气挥发，挥发出的游离态烟碱影响烟叶的吸食质量，易使成品吸味辛辣、呛喉。

烟草之所以能成为人类最普遍的嗜好品，主要是由于它含有烟碱，适量的烟碱可使人兴奋，而且如长时间吸烟，身体会逐渐习惯体内保持一定浓度的烟碱，如果低于该浓度，吸烟者通常出现烦躁、恶心等不适症状，并产生强烈的吸烟欲望，渐渐形成烟瘾。烟碱毒性较大，吸入过量会引起头痛、呕吐等中毒症状甚至死亡，对心脏也有很大的毒害作用。

(三)有机酸

烟叶中的有机酸包括挥发性、非挥发性(氨基酸除外)利部分高级脂肪酸，以非挥发性有机酸中的二元酸和三元酸含量相对较高，主要有苹果酸、枸橼酸、琥珀酸、草酸和丙二酸，占5％～18％。这些非挥发性酸对卷烟烟气的香气无明显直接作用，但可以调节卷烟的pH值，醇化烟气，增加烟气浓度，使烟味甜润、舒适。

(四)萜烯类、多酚类化合物

类胡萝卜素是烟草中最重要的萜烯类化合物之一。类胡萝卜素的降解产物和在燃吸过程中产生的热裂解产物是构成烟气香气的重要成分。多酚类化合物是组成烟叶色素和树脂的成分，主要有类黄酮和绿原酸。类黄酮包括芸香苷、异栎苷、茨非醇、堪非醇一3一葡萄糖苷等物质及其衍生物。绿原酸属苯丙烷类衍生物，由苯丙氨酸和酪氨酸经一系列酶催化形成，是烟草中含量最多的酚类化合物。烟草中绿原酸和芸香苷与烟叶的香气、色泽及质量密切相关。特别是烤烟中的绿原酸和芸香苷，与烤烟质量和芳香吸味呈正相关，因为绿原酸和芸香苷通过燃烧发生热裂解、重排反应，产生二元酚类和糠醛衍生物等可赋予烟气清香、甜润和烤香的挥发性化合物。多酚类物质被认为是产生烟草芳香气味的重要物质之一。(五)脂肪、挥发油和树脂物

烟草中含有少量的脂肪、挥发油和树脂物，可间接影响烟叶的品质和香气。烟叶中一般含2％～7％的脂肪，通常上等烟叶含脂肪较多。上等烟叶表面带有的香气来自烟草本身所含的少量挥发油。通常，树脂物不具香味，但经燃烧被氧化分解后，大多能产生特殊的芳香气味。

(六)灰分元素

烟草中的灰分元素指烟叶燃烧后剩余的残渣，有钾、钙、镁、磷、硫、氯、硅、铁、锰等元素，一般烤烟灰分含量为10％～20％，以15％为最好。由于灰分元素中的某些元素可影响烟叶的燃烧特性，因此会间接地影响烟叶的吸食质量。如烟叶中含钾适量时，其燃烧性、保火力好，灰色也好；烟叶中镁含量高时，烟叶的灰色变得灰暗，如果镁含量适中，则既能保持烟灰完整，又不易散落；灰分中氯元素含量对烟叶的燃烧性质至关重要，当氯元素含量超过3％时，会导致烟叶燃烧性变差，引起熄火[2]。

3.烟草精油的提取方法

3.1共水水蒸汽蒸馏法

共水水蒸汽蒸馏法(Hydrodistillation, HD)是提取植物精油的经典方法,在中世纪的时候由阿拉伯人发明,这种方法不仅能使挥发性香味物质在其沸点以下的低温蒸溜出来,还能和不挥发的杂质完全分离。根据加热蒸汽的不同来源可分为水中蒸馏、水上蒸馏和水蒸汽蒸馏方法。水中蒸馏是将植物材料放入水中直接加热,由水产生的蒸汽将植物材料中的香气成分携带出来;而水上蒸馏和水蒸汽蒸馏则是将蒸汽直接通过植物材料,将其香气成分提取出来。由于HD方法具有设备简单易用、成本低等优点,目前仍有许多研究应用该方法进行植物精油的提取,如相梧精油(Lotaetal.,2000; Hosnietal.,2010; Settanni etal., 2012)、大專精油(Al-Rezaetal.,2010)、孜然精油(Lietal.,2009)、百里香精油(Sagdic et al.,2008; Sarikurkcu et al., 2010)、丁香花精油(Guanetal.,2007)等。同样,HD方法也是是提取烟草精油的经典方法,其主要原理是烟草样品与水共同加热或者将水蒸汽通过烟草样品时,烟草中的挥发性香味物质会随着水蒸汽蒸馆出来,蒸汽冷凝后进行液液分离就得到烟草精油。虽然该方法设备简单易操作,但是,由于提取时样品与水共沸,一些热敏性挥发成分会遭到破坏,因此,Kim等(1982)报道了一种基于HD方法的改进方法进行烟草精油提取,称为气体共蒸馏法(GasCo-distillation)o该方法可以防止一些热敏性成分的破坏,但是由于需要恒定气体及冰浴等,条件难以控制,此方法最终未推广开来。所以,HD方法仍然是烟草精油提取的重要方法,Stojanovic 等(2000)、Alagic 等(2002)和Palie 等(2002)应用HD方法分别对CWyfl烟草、rafci烟草和烟草品种进行了烟草精油提取;高宏建等(2011)利用水蒸