气相色谱-质谱联用分析高温酸处理对烟末风味物质的影响

处理对烟末风味物质的影响

朱明明1，卓浩廉2，赵谋明1，伍锦鸣2，赵强忠1，黎玉茗2

（1.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 5100）（2.广东中烟工业有限责任公司，广东广州 510610）摘要：以烟末为原料，制备了高温水解和高温酸水解处理的两种抽提物，采用同时蒸馏萃取-气相色谱-质谱联用（S DE-GC-MS）对比分析了两种处理方式的风味物质，结果表明：经高温酸处理后化合物种类增加，其中酮类、酯类种类相同，相对含量减少；醛类种类增加，相对含量减少；醇类种类减少，相对含量增加；且产生的3-甲基戊酸、2-甲基丁酸是香料烟中的重要成分，1-羟乙基-4-甲基哌嗪、5,8-二甲基苯并吡嗪及2-甲基-5-乙基呋喃有极高的香气强度。经感官评吸表明，高温酸水解后得到的抽提物香气提升，刺激性降低，余味变舒适。

关键词：烟末；酸；风味物质；气相色谱-质谱联用；感官评吸

文章篇号：1673-9078(2012)11-1590-1594

Influences of Acid T reatment at High T emperature on Flavor Compounds in T obacco Powder by GC-MS Analysis

ZHU Ming-ming1,ZHUO Hao-lian2, ZHAO Mou-ming1, WU Jian-ming2, ZHAO Qiang-zhong1, LI Yu-ming2

(1.College of Light Industry and Food Sciences, South China University of Technology, Guangzhou 5100, China)

(2.China Tobacco Guangdong Industrial Co., Ltd, Guangzhou 510610, China)

Abstract: Two kinds of extracts from tobacco powder treated with methods of high temperature and high temperature acid hydrolysis were prepared and analyzed by using simultaneous distillation extraction/gas chromatography-mass spectrometry. The varieties and contents of flavor substances in tobacco powder treated with the two methods were compared. The results showed that the total number of flavor compounds from tobacco processed with high temperature acid hydrolysis increased compared with that processed with high temperature hydrolysis. Ketones and esters kept the same number with that processed with high temperature hydrolysis, and the relative contents decreased. The amount of aldehydes increased, but the content of aldehydes decreased. The amount of alcohols reduced, but the relative content increased. The 3-methylpentanoic acid and 2-methyl butyric acid produced from tobacco treated with high temperature acid hydrolysis were important components of the smoke spice, and 1-hydroxyethyl-4-methyl-piperazine,5, 8-dimethyl quinoxaline and 2-methyl-5-ethyl furan were of extremely high aroma intensity. The evaluation of smoking showed that the aromas increased, the stimulion declined, and the aftertaste becomes comfortable after high temperature acid hydrolysis.

Key words: tobacco powder; acid; flavor components; GC-MS; sensory evaluation

在烟用香料的生产过程中，常需对烟草进行前处理（如水解），以制备香气更丰富的烟用香料。水解主要是将大分子物质如蛋白质、糖类等进行降解，释放出氨基酸和还原糖，氨基酸和糖类在浓缩时会发生美拉德反应，可以增加含吡喃、吡嗪等环状小分子结构的风味物质，且在浓缩过程中，提取物受热后发生复收稿日期：2012-05-09

基金项目：广东中烟工业公司科技项目（05XM-QK[2010]013）

作者简介：朱明明（1987-），女，硕士研究生，研究方向为食品生物技术通讯作者：赵强忠（1976-），男，博士，副教授，主要从事于食品生物技术和食品乳状液方面的研究杂的物理化学变化，能致使一些风味物质如酮类、醇类、酯类、醛类和酸类等的溶出。

酸水解具有水解迅速彻底，效率高、成本低和投资小等优点，是历史最悠久、使用最广泛的生产方法之一。可使用的酸包括苹果酸、柠檬酸、盐酸、硫酸和磷酸等，目前，水解最常用的盐酸，具有刺激性气味，且能破坏敏感氨基酸、单糖及多糖等，而且酸法水解会生成有毒性和致癌性的氯丙醇类物质[1,2]，不利于烟用香料的研究；而有机酸柠檬酸、苹果酸是中强酸，具有无毒、无色及无臭等特性，能调节烟气pH值、减轻刺激性及改善余味，是影响烟草吸食品质的主要

1590化学成分之一，也是卷烟加料常用的成分，柠檬酸的盐类化合物还可以起到助燃的作用[3]，因此，通过用有机酸水解烟末，制备烟用香料，可以提高烟用香料的风味物质。同时蒸馏萃取（simultaneous di stillation extraction，SDE）是一种被广泛使用的分析挥发性化合物的技术，集提取和浓缩于一体，而且化合物检测范围广[4,5]。本试验制备高温水解和高温酸水解的两种烟末抽提物，采用同时蒸馏萃取法，结合气相色谱-质谱联用仪考察高温酸处理对烟末风味物质的影响，为制备烟用香料提供理论依据和方法指导。

1材料和方法

1.1 材料与设备

C2F（B）烤烟，由广东省中烟公司提供，粉碎，过80目筛，备用。柠檬酸、氢氧化钾、二氯甲烷和无水硫酸钠等试剂，均为分析纯。

PHS-25数显pH计，上海精密科学仪器有限公司；GL-21M高速冷冻离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司；LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂；SHZ-82水浴恒温振荡器，金坛市恒丰仪器厂；HHW-21CO-6W型电热恒温水浴锅，上海福玛实验设备有限公司；气相色谱-质谱联用仪，美国Thermo公司。

1.2 实验方法

1.2.1 风味物质分析样品的制备

对照样品1：称取烟末30 g，按料液比1:6加水，置于250 mL锥形瓶中，自然pH值，110 ℃高压密封处理2 h，离心、抽滤，得到提取液，并用旋转蒸发器浓缩至固形物含量为40%左右，得到抽提物；处理样品2：称取烟末30 g，按料液比1:6加水，置于250 mL 锥形瓶中，柠檬酸调节pH为2.0，110 ℃高压密封处理2 h，碱调节pH值为4.5，离心、抽滤，得到提取液，提取液用旋转蒸发器浓缩至固形物含量为40%左右，得到抽提物。

1.2.2 抽提物评吸

参考文献[6]。

1.2.3 GC-MS样品预处理方法

将制备的抽提物置于2 L烧瓶中，加水至400 mL，取萃取液二氯甲烷50 mL置于100 mL烧瓶中，分别连接在SDE装置上。2 L烧瓶用可调式电热套加热至沸腾，100 mL烧瓶用60 ℃恒温水浴加热，接通循环冷却水，同时蒸馏萃取2.5 h。萃取液加无水硫酸钠10 g干燥，澄清萃取液，萃取液用维式分流柱浓缩到1 mL 左右，过0.45 μm有机膜，取样，GC-MS联机检测。

1.2.4 GC-MS分析条件

色谱条件：色谱柱：Tr-5ms弹性石英毛细管（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气：高纯氦气；载气流量：1.0 mL/min；进样量：2 μL；进样口温度：250 ℃；分流比：10:1；程序升温：起始温度40 ℃，保持1 min，以4 ℃/min升至250 ℃，保持20 min。

质谱条件：电子轰击（EI）离子源：电子能量70 eV；离子源温度：250 ℃；传输线温度：270 ℃；质量范围：m/z 35~500 amu。

1.2.5 定性定量分析

定性分析：对检测结果的分析以NIST数据库检索为主，结合保留指数进行人工谱图解析，确定烟末抽提物中的风味物质。

定量分析：采用面积归一化法进行定量分析，求得烟末抽提物中各风味物质的相对含量。

2 结果与讨论

2.1

风味物质鉴定结果

图1 样品1

的总离子流图

Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile compounds in

Sample 1#

图2 样品2的总离子流图

Fig.2 GC-MS total ion chromatogram of volatile compounds in

Sample 2#

1591表1 酸处理前后风味物质比较

Table 1 Comparison of flavor compounds between the samples treated with high temperature and acid treatment

化合物类别

化合物名称

1# 2#

相对含量/% 3-甲基丁醇 1.16 0.53

苯甲醇*0. 1.45 异胡薄荷醇0.39 -

二氢-γ-紫罗兰酮-

α-

酯类甲基丙烯酸月桂酯0.81 -

异戊酸香叶酯0.44 -

二氢猕猴桃内酯*- 0.57

邻苯二甲酸二丁酯* 1.51 0.43

视黄醇乙酸酯 4.42 0.66

二十碳五烯酸甲酯- 1.61

邻苯二甲酸二异丁酯* 3.86 0.70

壬基琥珀酸酐- 0.22

总相对含量11.70 4.16

酸类

3-甲基戊酸- 2.23

2-甲基丁酸- 1.91

花生酸- 0.52

总相对含量- 4.66

酚类2-烯丙基-4-甲基苯酚 2.00 -

杂环化合物

2-乙基-N-甲基吡咯0.38 -

1-羟乙基-4-甲基哌嗪- 0.20

5，8-二甲基苯并吡嗪- 0.28

香橙烯氧化物

程度上能提高卷烟的香气质和香气量，而在样品2中

未被鉴定出，有可能是高温酸作用下，一些风味物质

发生了氧化或异构化等反应。样品2中被鉴定出巨豆

三烯酮C、二氢-γ-紫罗兰酮和4-羟基-3-甲基苯乙酮等，

前两种是烟草中常见的重要风味物质，4-羟基-3-甲基

苯乙酮赋予了薄荷香、清凉香及药香[10]。

由酯类化合物可知，样品1中的5-羟基十二酸-δ-

1592

1593

内酯具有香气浓甜、桃子样果香、并微带奶油味的特征，此物质可以作为潜在的香气成分添加到香烟中；异戊酸香叶酯更具有玫瑰香气、似菠萝底香和苹果甜味特征，样品2中有二氢猕猴桃内酯和二十碳五烯酸甲酯被鉴定出。

由醇类化合物可知，样品1中醇类种类最多，大部分醇类在样品2中未被鉴定出，异胡薄荷醇具有药草的薄荷样香气，可作为玫瑰、香叶天竺葵、东方型

[11]

水解下，脱水生成了小分子量的酸，且有酸的特征香气。

由杂环类化合物可知，样品1中鉴定出的吡咯具有甜的醚香气，其可能是在高温条件下棕色化反应产生的，在吸烟时有可能部分转移到烟气中，可增加果香、木香和甜香香韵。样品2中被鉴定出四种杂环化合物，1-羟乙基-4-甲基哌嗪、5，8-二甲基苯并吡嗪及

2-甲基-5-乙基呋喃是样品2中被鉴定出产生的新杂环类化合物，烟草和烟气中的杂环化合物有可能来自于高温酸处理后的棕色化产物，1-羟乙基-4-甲基哌嗪提供了烤坚果香气、烤土豆片、杏仁和巧克力味，5，8-二甲基苯并吡嗪是杂环化合物中比较重要的一类化合物，可能提供甜的、令人愉悦的气息，2-甲基-5-乙基呋喃可提供甜的，坚果香气[15]，而且吡嗪类化合物有着极高的香气强度和极低的香气阈值，所以对香气的[1] 崔春,赵谋明,曾晓房,等.酸法和酶法水解植物蛋白的差异及

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