第十四章 烟草香气成分的香气和吸味特征

第十四章烟草香气成分的香气和吸味特征

烟草成分(Composition of Tobacco)

烟草的可用性定义

Akehurst的说法：

有人买就是可用性，再具体些，包括低成本、低焦油、好吸味、新技术（消费者喜新厌旧心理）。

左天觉先生：对烤烟而言，可用性由下列因素决定：

（1）看得见摸得着的：大小、均匀性、完整性、异物、伤残、颜色、组织、厚薄、密度、成熟度、香气、香味。

（2）物理的：填充性、抗碎性、水分、含片率、燃烧性、部位。

（3）化学的：烟碱、糖、石油醚提取物、矿物元素、水溶性灰份的碱度、总氮、蛋白质氮、 -氨基氮、淀粉、非挥发酸、总挥发碱。

我们的理解：目前，烟草的可用性包括

（1）抽吸质量：适宜的香吸味，满足配方要求。

（2）加工性能：适宜的填充性、抗碎性等，满足加工需要，用最少的烟叶卷制出最多的产品。

（3）安全性：低农药残留、重金属、TSNA，无公害绿色产品是未来的方向。卷烟的香吸味机理与来源

烟气成分溶解于唾液并进入鼻腔，与嗅觉感受器发生作用、与味蕾发生接触，刺激神经兴奋，向大脑传递信号，唤起大脑对各种香气和味道的印象。

来源包括：

（1）烟草生物碱类，蛋白质、氨基酸等含氮化合物。

（2）碳水化合物、有机酸等含氧化合物。

（3）萜烯类芳香化合物。

最终品质取决于上述三角源的平衡。

烟草中的碳水化合物

碳水化合物：含量最大的一类物质，占烟叶重量的40%。

结构性碳水化合物：纤维素、半纤维素、果胶。

非结构性碳水化合物：单糖、双糖、多糖。

结构性碳水化合物

结构性碳水化合物：构成细胞壁的组分。

（1）纤维素：

含量：梗（12-15%）>叶（5-6%）；下部>上部；

聚合度：梗（1600-1800）>叶（110-1650），上部>下部，木材3000。

（2）半纤维素：3-5% 。

（3）果胶：水解主要生成半乳糖醛酸，叶6-12%，梗12-15% 。

（4）木质素：含100个以上芳香环结构单元的（多数带甲氧基）的高分子化合物，是酚类、苯甲醇、苯乙醇及其它许多芳香化合物的来源，其实并不是碳水化合物。

非结构性碳水化合物

来源：青烟叶光和作用积累大量淀粉，调制过程中在淀粉酶作用下水解生成小分子糖类。

分类：

（1）单糖：主要为葡萄糖、果糖，相对比例约1：1。

（2）双糖：主要是蔗糖，没有还原性，常规分析中列入非还原性糖。烤烟中葡萄糖、果糖和蔗糖的比例约6：6：2。

（3）多糖：淀粉和糊精。

结构性碳水化合物与可用性

纤维素：增加填充性和燃烧性，但过多产生刺激、粗糙和燃烧纸的味道。

果胶：有利于烟草的保润和柔韧性，但燃烧产生甲醇，对吸味不好。

薄片生产中磷酸氢二铵的作用：溶解果胶成分，加热时氨蒸发，留下果胶作粘合剂，氨气同时促进Maillard反应，产生更多吡嗪类物质。

国外有人提取苹果渣果胶，加入卷烟，保润效果与丙二醇相当（“555”没有丙二醇）。

木质素：酚类、苯甲醇、苯乙醇的主要来源。酚类表现为烟熏味，过多为木质气；后者有花香，可柔和烟气，但过量时有苦味。

葡萄糖、果糖、蔗糖与可用性

直接进入烟气：很少，光嘴烟0.5%左右。

燃烧裂解：生成酸性物质，平衡含氮化合物的碱性，柔和烟气。TGA/FTIR获得烤烟的热失重曲线，甲酸有3个生成高峰：190C（简单糖裂解），250C（果胶、半纤维素裂解），310C（纤维素裂解）；白肋烟190C没有甲酸生成，因为没有简单糖的存在。

焦糖化、裂解：形成呋喃、吡喃、内酯类等各种香气成分（评吸时可体会到，焦糖香重的烤烟一般含糖高、焦油高）

参与Maillard反应，生成大量的烤香、爆米花香、坚果香类的杂环类香气成分（从发表文献及产品分析看，PM作的最出色，RJR近几年似乎加大这方面的研究开发力度，我们更该加强Maillard反应的研究开发）。

碳水化合物的裂解产物

方法：5-10mg样于石英毛细管内，热丝加热至700C，产物用毛细管冷捕集，50ulDCM洗脱，GC/MS分析。

蔗糖：主要产物为糠醛（67.1%），5-甲基2-糠醛（4.2%），3-甲基呋喃（3.0%），糠醇（2.4%），糠酸甲酯（2.0%）。

纤维素：主要产物为糠醛（20.7%），3-羟基-2-甲基吡喃-4-酮（10.0%），糠酸甲酯（6.9%），3-甲基呋喃（6.1%），3-甲基呋喃-2-酮（5.1%），1，3-环戊二酮（3.6%），环戊酮（2.5%）5-甲基2-糠醛（2.1%），糠醇（2.0%）。

糊精：产物定性上与纤维素相似，定量略有不同。

木质素：“苯酚+邻甲基苯酚”（12.3%），“间甲基苯酚+对甲基苯酚”（16.6%），4-乙基苯酚（2.6%）。

糖的衍生物—蔗糖四元酯

指糖与低级脂肪酸结合成的四元酯，香料烟烟气的低级脂肪酸主要来源与蔗糖四元酯。只有四元酯在燃烧裂解出低级脂肪酸，全酯化的葡糖和蔗糖酯（六元酯）

是热稳定的。

Schumacher（1970）最早从香料烟中分离鉴定葡萄糖的低级脂肪酸四元酯GTE）。Severson（1980）发现一系列蔗糖的低级脂肪酸四元酯（STE）。日本烟草公司在20世纪90年代申请多个蔗糖四元酯的专利；中国“白沙”似乎添加了STE。

烟草蔗糖酯的裂解产物（ug/mg STE）

糖的衍生物——糖甙类

糖甙类：结构上由“糖+配糖体”组成。

配糖体：醇类、酚类、羰基化合物如2-苯乙醇、愈创木酚、苯甲醛等。

天然食品：杏仁、葡萄、菠萝、樱桃、茶叶、梨、桃等广泛存在。

烟草中：大量存在，作用重要。

低焦油卷烟特别需要结合态香料。

天然提取物是糖甙类的主要来源。

合成品乙基香兰素葡萄糖甙在美国的使用是公开的秘密（乙基香兰素的香气强度是香兰素的3倍）。

烤烟中的游离态和糖甙结合态香味成分分析（mg/100g）（Heckman1980）

烟草生物碱与吸烟行为

文明世界吸烟历史500年，最根本的动力应是生物碱尤其是烟碱。日本曾试验8种植物叶子做烟草替代品，山芋、竹芋、大豆、土豆等，决定性差异是他们是否含尼古丁。日本yagita,etal用印度恒河猴做医学实验，对无尼古丁烟支，猴子吸烟支数逐渐减少；重新给予正常卷烟，猴子吸烟支数恢复到原来。尼古丁是吸烟的基本因素。烟碱预防帕金森综合症的机理。尼古丁结构和性能类似乙酰胆碱，都为叔胺。

乙酰胆碱为神经传导剂：大脑经过神经纤维发出电信号—神经纤维到神经键之间隔膜内乙酰胆碱释放—乙酰胆碱占领受体刺激肌肉运动—乙酰胆碱酯酶（AChE）清除乙酰胆碱—乙酰胆碱重新在隔膜内合成—准备下次肌肉运动。

若乙酰胆碱不足，将表现颤抖麻痹等帕金森综合症，尼古丁可作为补充。

烟碱和微量烟草生物碱的香气作用

尼古丁：

（1）提供烟味、劲头、生理满足感。

（2）裂解产生吡啶类，是吡啶类杂环化合物的前体，产生油树脂样的香气。

微量生物碱：

（1）马里兰烟以降尼古丁为主，由于降尼古丁烟气转移率低于尼古丁，所以一般认为，降尼古丁为主的烟叶较醇和。

（2）可替宁的毒性只及尼古丁的1/15，但是可以增加烟香。

（3）低焦油低烟碱卷烟的加香：国外从80年代就开始重视用尼古丁类的化合物做烟用香料，国内恐怕只有“白沙”用了尼古丁酸甲酯。

烟碱和微量烟草生物碱的分布：一般商品烟叶尼古丁占总生物碱95%左右，微量生物碱5%左右。N.glutinosa：降尼古丁为主。N.glauca：假木贼碱为主。

蛋白质和氨基酸

蛋白质：一般认为，蛋白质与烟草吸味负相关；但是，没有一定量的蛋白质，吸味也很差。适量蛋白质可增加劲头和苦味，某些消费者喜欢。缺乏蛋白质的卷烟