徐華軍 鄒鵬 徐志強 張李明 夏虹

摘要 [目的] 研究煙氣中揮發(fā)性羰基化合物與卷煙味覺特性的相關性。[方法]通過簡單相關分析、偏相關分析和通徑分析方法分析了48個煙葉樣本中8種揮發(fā)性羰基化合物釋放量對卷煙味覺特征的影響。[結果]試驗表明，甲醛、丙酮、丙烯醛與煙氣味覺特征各指標基本都呈顯著或極顯著正相關，丁醛等與味覺特征沒有顯著相關性，其中甲醛與苦味，丙烯醛、丙酮與甜味呈良好線性相關，乙醛、丙醛與味覺特征相應顯著性指標呈多元線性相關。[結論] 研究確定了揮發(fā)性羰基化合物對煙氣口感特征的影響規(guī)律，可為卷煙生產開發(fā)更適消費者喜好的產品提供參考依據。

關鍵詞 揮發(fā)性羰基化合物;主流煙氣;味覺特征;相關性

中圖分類號 TS411;S572 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）33-11951-03

Relationship of Volatile Carbonyl Compounds in Main Smoke Steam and Taste Characteristics

XU Hua-jun， ZOU Peng， XU Zhi-qiang et al

（Technology Center of China Tobacco Anhui Industrial Co. Ltd.， Hefei， Anhui 230088）

Abstract [Objective] To study relationship of volatile carbonyl compounds in main smoke steam and taste characteristics. [Method] The effects of release amount of 8 volatile carbonyl compounds from 48 tobacco samples on tobacco taste characteristics were analyzed by correlation analysis， partial correlation analysis and path analysis. [Result] The results indicated that formaldehyde， acetone， acrolein positively and significantly correlated with each taste properties of smoke， butyraldehyde showed no correlation with taste characteristics. That is， formaldehyde linearly positively correlated with bitterness， acetone and acrolein positively correlated with sweetness， acetaldehyde and propylaldehyde showed multiple linear correlation with taste characteristics. [Conclusion] The influence law of volatile carbonyl compounds on smoke taste characteristics was studied， which can provide reference basis for developing more appropriate tobacco products.

Key words Volatile carbonyl compounds; Main steam smoke; Taste characteristics; Relationship

基金項目 國家煙草專賣局資助項目（110200901002）。

作者簡介 徐華軍（1976- ），男，安徽潛山人，工程師，碩士，從事煙草化學方面的研究。

收稿日期 2014-10-10

揮發(fā)性羰基化合物是卷煙主流煙氣中的一類重要有害物質[1-2]，一般在卷煙燃燒過程中由糖和纖維素裂解產生[3-4]，包括甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛、巴豆醛和甲基乙烯基醛等，這些物質進入口腔后，會刺激吸煙者口腔黏膜，造成多痰，同時產生干燥感。單一的揮發(fā)性羰基化合物刺激性并不十分強烈，除非它們在煙氣中的含量遠遠高于正常含量。同時，有研究發(fā)現(xiàn)，與煙氣中含量相當的乙醛、丙烯醛、巴豆醛和甲酸混合物卻有刺激性，說明這些化合物有協(xié)同作用[5-8]。

卷煙煙氣味覺特征是消費者吸食卷煙的基本感受之一，是影響卷煙吸食品質和決定消費者喜好的重要指標。筆者通過對篩選出的煙葉樣本進行煙氣分析的基礎上，研究了各種揮發(fā)性羰基化合物與卷煙煙氣口感特征單一指標以及整體的相關性，確定了揮發(fā)性羰基化合物對煙氣口感特征的影響規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試樣品。按照品種覆蓋全面、部位齊全、煙葉產區(qū)覆蓋廣的原則，篩選了安徽中煙工業(yè)有限責任公司國內外48個等級烤煙煙葉，部位包括上部、中部和下部，品種主要包括云85、云87、K326、紅花大金元、翠碧一號等，產區(qū)覆蓋了我國主要煙葉產區(qū)（云南、福建、貴州、湖南等）以及國外主要進口地區(qū)（巴西、美國、津巴布韋）。煙葉原料均采用統(tǒng)一工藝條件、統(tǒng)一輔助材料制備成卷煙樣品，以供羰基化合物檢測分析及感官舒適度評價分析。

1.1.2 主要試劑。

乙腈（色譜純），Tedia公司;甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、丁酮和丁醛的2，4-二硝基苯阱衍生物標樣物（純度不低于99.0%），Sigma公司。

1.1.3 主要儀器。Agilent 1100高效液相色譜儀、紫外檢測器，Agilent公司;Zorbax Eclipse XDB C18反相色譜柱（4.6 mm×150 mm，5 μm），Agilent公司;RM-200 吸煙機，Borgwart公司。

1.2 方法

1.2.1 煙氣中揮發(fā)性羰基化合物的測定。

將48個煙葉樣本通過在線卷制成成品卷煙，每樣取40支樣品卷煙置于溫度（22±1）℃ 、相對濕度（60±2）%的環(huán)境下平衡48 h，根據質量允差（±0.02 g）及吸阻值允差（±49 Pa）選出合適的煙支作為測試樣品。按照GB/T 19609的規(guī)定收集2支卷煙的總粒相物，按照YC/T254-2008《卷煙 主流煙氣中主要羰基化合物的測定高效液相色譜法》規(guī)定進行劍橋濾片的處理及樣品的萃取，并進行HPLC分析，每個樣品平行測定2次。

1.2.2 色譜條件。

色譜柱：Zorbax Eclipse XDB C18反相色譜柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）色譜柱;流動相A：水-乙腈-四氫呋喃-異丙醇（59∶30∶10∶1）混合溶液;流動相B：水-乙腈（35∶65）混合溶液;柱溫：30 ℃。進樣量：5 μl，柱流量：0.8 ml/min，梯度洗脫程序：0～20 min，流動相A 100%，流動相B 0%，20～40 min，流動相A 60%，流動相B 40%;檢測波長：365 nm，采用紫外檢測器。

1.2.3 煙氣味覺特征評價[9]。

根據煙氣特點，該研究將卷煙煙氣所產生的口腔感受統(tǒng)一歸為卷煙煙氣味覺特征。由于單料煙卷煙煙氣中酸、咸、鮮3種基本味覺感受不明顯，不列入項目考察范圍。除了基本味覺以外，口腔對煙氣特征感受明顯的還包括口腔刺激、殘留、干燥、收斂4個指標。這4個指標是口腔神經末梢對外源刺激的反應，目前雖然沒有發(fā)現(xiàn)明確的味蕾受體，但是對卷煙消費者的喜好也起著決定作用。因此該研究的煙氣味覺特征包括甜、苦、口腔刺激、殘留、干燥和收斂6個感官指標。

選擇20名擁有國家煙草專賣局頒發(fā)的卷煙感官評吸技術合格證書的專業(yè)人員組成評價小組，首先配制不同濃度梯度的蔗糖、咖啡因溶液進行溶液味覺特征強度培訓后，將不同味覺特征類型的香料及混合物添加到單料煙中由小組成員進行味覺評價培訓，直到評價小組成員能夠分辨出不同復配香料變化規(guī)律后開始進行卷煙味覺特征評價。

評價指標采用9分制，單項評分最小為0.5分?？谇淮碳さ梅址执蟆⒅?、小3個檔次，對應分值分別為1～3分、4～6分、7～9分，刺激性越強，得分越低，刺激性越弱，得分越高?？辔?、殘留、收斂和干燥指標判定與口腔刺激指標相同。甜味得分分高、中等、低3個檔次，對應分值分別為7～9分、4～6分、1～3分，煙氣甜味越高，得分越高，煙氣甜味越低，得分越低。

1.2.4 統(tǒng)計方法。

味覺特征單項得分統(tǒng)計：對每個樣品，假定其分值服從多元正態(tài)分布N（μ，∑），則μ的最大似然估計為n個觀測值x1，x2，…，x15，平均值，即：

μ==ni=1xin

由于服從多元正態(tài)N（μ，∑/n），即使用將縮減單個評吸人員之間的打分差異∑縮減至∑/n 。因此，計算每個樣品的平均分值作為該樣品的評吸數據。

味覺特征總分統(tǒng)計：各單項指標采用相同權重，各指標得分求和后除以6即為味覺特征得分。

數據的統(tǒng)計分析主要運用SPSS V19.0進行。

2 結果與分析

2.1 簡單直線相關和偏相關分析

為了全面地考察煙氣中8種揮發(fā)性羰基化合物與卷煙味覺特征的關系，對8 種揮發(fā)性羰基化合物與味覺特征同時進行簡單相關分析和偏相關分析，結果見表1。

簡單相關性研究說明，煙氣中8種揮發(fā)性碳基化合物與味覺特征的相關性都呈正相關，其中甲醛釋放量除了與煙氣味覺特征中的甜味沒有相關性外，與其他5個指標的相關性都顯著。特別是與苦味、殘留指標相關性極顯著;乙醛釋放量與收斂呈極顯著的相關性，與殘留呈顯著的相關性。丙酮與味覺特征的甜味、苦味、刺激及收斂呈極顯著的相關性，與殘留有顯著的相關性。丙烯醛與味覺特征的甜味有極顯著的相關性。丙醛與味覺特征的殘留、收斂有極顯著的相關性、與苦味有顯著的正相關。巴豆醛與收斂指標有顯著的相關性，2-丁酮、丁醛與味覺特征指標之間沒有顯著的相關性。

通過進一步偏相關分析結果表明，乙醛、丙烯醛與甜味，甲醛與苦味、刺激、干燥有顯著或極顯著的正相關性，并且與簡單相關性分析結果一致，可以看出乙醛、丙烯醛與味覺特征的甜味指標，甲醛與苦味、刺激、干燥指標之間的直接和間接正面影響都較大，而丙烯醛與甜味指標負相關，這與簡單相關性分析結果相反，說明丙烯醛對味覺特征的甜味指標有直接的正面影響，有負面的間接影響。同時，巴豆醛與甜味指標，2-丁酮與苦味指標有顯著的正相關，簡單相關性分析結果不顯著，說明巴豆醛對味覺特征的甜味指標，2-丁酮對苦味指標有間接的影響作用。

為進一步分析煙氣中揮發(fā)性羰基化合物對煙氣味覺特

表1 揮發(fā)性羰基化合物與味覺特征簡單相關及偏相關系數

注：*表示相關程度達0.05 顯著水平，**表示相關程度達0.01 極顯著水平。

征的影響，根據研究樣本揮發(fā)性羰基化合物含量分布情況，將揮發(fā)性羰基化合物含量劃分成不同區(qū)間。與揮發(fā)性羰基化合物呈顯著相關的味覺特征指標在各自取值范圍內取平均值進行分析作圖。圖1顯示了揮發(fā)性羰基化合物與煙氣味覺特征指標的趨勢。

從圖1的分析結果看以看出，巴豆醛與收斂，甲醛與苦味，丙烯醛、丙酮與甜味都呈良好的線性上升趨勢，乙醛和丙醛與味覺特征相應顯著性指標都呈多元線性上升關系，丙醛含量超過30 μg/支，殘留和收斂變化不顯著，但是苦味得分卻顯著上升。乙醛含量超過300 μg/支，甜味、殘留和收斂3個指標得分變化不顯著。甲醛與刺激性呈多元線性上升趨勢，總體來說，甲醛含量超過40 μg/支，卷煙味覺特征較好。

2.2 通徑分析

前面的相關分析簡單測定了揮發(fā)性羰基化合物與味覺特征指標2個變量之間的相互關系，但是不能了解其中的相關原因和效應大小。通徑分析可將相關系數剖解為直接作用和間接作用各組成部分，并可估量各分量對總決定度的相對貢獻。

煙氣中8種揮發(fā)性羰基化合物對味覺特征構成因素的通徑分析的結果列于表2。從表2可以看出，甲醛對卷煙苦味、刺激和干燥有直接正面影響作用，乙醛與卷煙甜味直接負相關，丙烯醛、巴豆醛對卷煙甜味直接正相關，2-丁酮對卷煙苦味的正面直接影響較大，其他羰基化合物對卷煙味覺特征影響不顯著。通徑分析的結果進一步驗證了前面的簡單相關分析和偏相關分析。

圖1 揮發(fā)性羰基化合物與味覺特征指標趨勢

表2 揮發(fā)性羰基化合物與味覺特征的直接通徑系數

注：*表示相關程度達0.05 顯著水平，**表示相關程度達0.01 極顯著水平。

3 結論

煙草中揮發(fā)性羰基化合物是影響卷煙感官質量的重要因素之一[5]，隨著消費者對卷煙的需求從過去單純追求生理上的滿足感轉向追求生理上的愉悅感的轉變，對卷煙產品的味覺特征提出了更高要求，探討揮發(fā)性羰基化合物與卷煙味覺特征的關系具有重要意義。

該研究對不同地區(qū)的具有一定代表性的煙葉進行了簡單相關分析、偏相關分析和通徑分析，發(fā)現(xiàn)所選取的煙葉中甲醛、丙酮、丙烯醛與煙氣味覺特征各指標多呈顯著或極顯著正相關，丁醛等與味覺特征沒有顯著相關性，其中甲醛與苦味，丙烯醛、丙酮與甜味呈良好線性相關，乙醛、丙醛與味覺特征相應顯著性指標呈多元線性相關。

該研究僅選取8種重要揮發(fā)性羰基化合物進行分析，而煙氣中化學成分很多，可能還存在其他重要羰基化合物對卷煙味覺特征產生影響以及這些羰基化合物與其他化學成分對味覺特征產生協(xié)同影響。因此有必要在將來更全面地探討煙氣中其他主要化學成分與味覺特征間的關系。

參考文獻

[1] ANDERSEN L G，JOHN A L.Sources and sinks of formaldehyde and acetaldehyde：An analysis of denvers ambient concentration data [J].Atom spheric Environment，1996，30（12）：113-123.

[2] LOUIS J S，HANWANT B S.Measurement formaldehyde and acetaldehyde in the urban ambient air [J].Atmospheric Environment，1986，20（6）：1301-1304.

[3] BAKER R R.The generation of formaldehyde in cigarettes—Overview and recent experiments [J].Food and Chemical Toxicology，2006，44（11）：1799-1822.

[4] BAKER R R，PEREIRA DA SILVA J R，SMITH G.The effect of tobacco ingredients on smoke chemistry.Part II：Casing ingredients[J].Food and Chemical Toxicology，2004，42（S1）：39-52.

[5] 舒俊生.降低卷煙主流煙氣中羰基化合物和一氧化氮研究[D].無錫：江南大學，2010.

[6] BAKER R R，MASSEY E D，SMITH G.An overview of the effects of tobacco ingredients on smoke chemistry and toxicity[J].Food and Chemical Toxicology，2004，42：53-83.

[7] TALHOUT R，OPPERHUIZEN A，AMSTERDAM G C.Sugers as tobacco ingredient：Effects on mainstream smoke composition[J].Food and Chemical Toxicology，2006，44（11）：1789-1798.

[8] ESTERBAUER H，SCHAUR R J，ZOLLNER H.Chemistry and biochemistry of 4-hydroxynonenal，malonaldehyde and related aldehydes[J].Free Radic Biol Med，1991，10（6）：371-377.

[9]王宏偉，屈展，張啟東，等.化學感覺及其轉導機制[J].化學通報，2013，76（5）：420-424.