蘇丹丹，吳德軍，張文軍，李 銳，周桂園*

(1.中煙施偉策(云南)再造煙葉有限公司，云南 玉溪 653100；2.煙臺(tái)中海釣臺(tái)生物技術(shù)開發(fā)有限公司，山東 煙臺(tái) 264000)

【研究意義】香氣物質(zhì)是反應(yīng)煙葉質(zhì)量的重要因素之一，其組成和含量會(huì)影響煙葉的香氣量、香氣質(zhì)和香型，從而影響煙葉在卷煙中應(yīng)用[1]。再造煙葉，具有成本低、焦油釋放量低等優(yōu)點(diǎn)，是目前卷煙生產(chǎn)中的一種重要原料之一。再造煙葉依據(jù)生產(chǎn)工藝過程的不同可以分為稠漿法、輥壓法和造紙法，其中造紙法再造煙葉的生產(chǎn)工藝包含了煙草原料的提取、濃縮和涂布等生產(chǎn)過程，由于再造煙葉的原料多為品質(zhì)較差、價(jià)格低廉的煙梗、煙葉碎片及煙灰等，其含有的香氣成分組成駁雜且香氣量不足，生產(chǎn)工藝過程中提取、濃縮及烘干等工藝過程需要較高的溫度，也會(huì)促使一部分小分子、易揮發(fā)性香氣成分逸失，導(dǎo)致造紙法再造煙葉自身存在香氣組成不完整、香氣量不足等問題，制約了其在卷煙行業(yè)的應(yīng)用。β-環(huán)糊精[2]，是一種由淀粉生物轉(zhuǎn)化而得到的環(huán)狀麥芽低聚糖，其分子呈中空的圓錐形結(jié)構(gòu)，具有包埋客體的特性，可以提高被包埋客體的穩(wěn)定性，并可實(shí)現(xiàn)緩釋和靶向運(yùn)輸?shù)取Ｒ虼?，將?環(huán)糊精應(yīng)用于再造煙葉濃縮工藝中，研究包合作用對(duì)再造煙葉濃縮液保香的影響，對(duì)提高再造煙葉的香氣穩(wěn)定性有重要的影響?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】有關(guān)環(huán)糊精在醫(yī)藥[3-5]及香精香料行業(yè)[6]的應(yīng)用已有長久的研究和有效的發(fā)展，煙草行業(yè)的研究，多集中于應(yīng)用環(huán)糊精包埋煙草中有害成分,如酚類、亞硝胺、粒相物等以減少煙草中有害物質(zhì)的釋放[7-8]。也有將環(huán)糊精包埋煙草風(fēng)味成分后添加于煙草中，通過包合物的穩(wěn)定性而使煙草香氣很好地得以保留，降低煙草貯存過程中的香味損失等[9-11]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】隨著新型煙草的迅猛發(fā)展，也有β-環(huán)糊精在電子煙煙液中的應(yīng)用[12]。而有關(guān)β-環(huán)糊精在再造煙葉行業(yè)的應(yīng)用研究則相對(duì)較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過兩步同時(shí)蒸餾萃取方法，比較添加β-環(huán)糊精前后煙草濃縮液的游離態(tài)及結(jié)合態(tài)香氣成分及含量的不同，將β-環(huán)糊精應(yīng)用于再造煙葉生產(chǎn)中，最大限度減少再造煙葉生產(chǎn)過程中香氣成分的揮發(fā)和逸失，確保香氣成分的完整性，為研究再造煙葉生產(chǎn)過程中保留香氣成分提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 供試材料 按照再造配方稱取等份煙草原料，含煙葉碎片、煙梗、煙末等，取樣于某再造煙葉公司原料庫。

1.1.2 主要儀器 粉碎機(jī)(北京中興偉業(yè)儀器有限公司)，同時(shí)蒸餾萃取裝置(天長市華玻實(shí)驗(yàn)儀器廠)，GC7890B/MS 5977 氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Agilent 公司)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)。

1.1.3 分析試劑 β-環(huán)糊精，檸檬酸、磷酸氫二鈉、無水硫酸鈉、磷酸、乙醇、二氯甲烷、乙酸苯乙酯，均為分析純(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 濃縮液β-環(huán)糊精包合物的制備 稱取β-環(huán)糊精2.2 g和煙草原料500 g加入到反應(yīng)釜中，按照1∶10的比例加入60 ℃熱水，60 ℃水浴攪拌提取1 h；固液分離，濾液減壓濃縮至折光Brix值為60%，得到濃縮液。

1.2.2 評(píng)吸樣品制備 按照常規(guī)造紙法再造煙葉工藝流程，分別制備出添加β-環(huán)糊精的再造煙葉樣品及未添加β-環(huán)糊精的空白再造煙葉對(duì)照樣，切絲后在恒溫(22±1)℃、恒溫相對(duì)濕度(60±5)%條件下平衡48 h后，將再造煙葉絲制成不同的樣品煙支。

1.2.3 濃縮液中香味物質(zhì)的提取 采用兩步SDE法測(cè)定煙草中游離態(tài)、結(jié)合態(tài)致香成分，稱取濃縮液10.00 g置于500 mL兩口圓底燒瓶中，加入250 mL pH5.59檸檬酸磷酸鹽緩沖溶液；另取50 mL二氯甲烷置于250 mL圓底燒瓶中，加0.10 mL內(nèi)標(biāo)溶液。同時(shí)蒸餾萃取4 h。取出二氯甲烷瓶，得到游離態(tài)致香成分[13-14]。

在樣品瓶中補(bǔ)水至約250 mL，加3 mol·L-1H3PO4溶液12.85 mL，調(diào)節(jié)緩沖溶液的pH至2.5；另取50 mL二氯甲烷置于250 mL圓底燒瓶中，加0.10 mL內(nèi)標(biāo)溶液。同時(shí)蒸餾萃取4 h。取出二氯甲烷瓶，得到結(jié)合態(tài)致香成分。

向二氯甲烷溶液中加無水硫酸鈉干燥至少2 h，40 ℃常壓濃縮至1 mL，進(jìn)行GC-MS分析。

1.2.4 GC-MS分析條件 GC條件：HP-5MS[30 m×0.25 mm(id)(0.25 μm)]毛細(xì)管色譜柱：載氣He，流速1.0 mL·min-1；進(jìn)樣口溫度250 ℃；進(jìn)樣量1 μL，分流比：10∶1；程序升溫：初溫50 ℃，保持2 min，以3 ℃·min-1升到200 ℃，保持2 min，再以6 ℃·min-1升到260 ℃，保持5 min。

MS條件：質(zhì)譜檢測(cè)器：傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四級(jí)桿溫度：150 ℃；電磁源EI；電離能70 ev；質(zhì)量數(shù)范圍33～550 amu；質(zhì)譜掃描方式：全掃描(SCAN)；溶劑延遲：3.5 min。MS譜庫：NIST2.0.假定相對(duì)校正因子為1，內(nèi)標(biāo)(乙酸苯乙酯)法定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加β-環(huán)糊精對(duì)煙葉濃縮液游離態(tài)致香成分的影響

采用兩步法SDE-GC-MS檢測(cè)方法，從煙葉濃縮液樣品中共檢測(cè)到72種游離態(tài)致香成分，比較添加β-環(huán)糊精前后，對(duì)游離態(tài)致香成分的影響，結(jié)果見表1。

從表1可以看出，加入β-環(huán)糊精后，煙草濃縮液中的游離態(tài)香氣成分種類沒有變化，但是香氣成分含量卻發(fā)生了明顯的變化，尤其是煙草中特有的一些香氣成分，如茄酮、巨豆三烯酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、新植二烯等，其含量均有不同程度的下降。煙草特有的煙堿由40.30 μg·g-1下降為26.63 μg·g-1。

對(duì)表1中的香氣成分按照類別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，結(jié)果如表2。

表1 添加β-環(huán)糊精前后煙草濃縮液游離態(tài)致香成分比較

從表2中可知，添加β-環(huán)糊精后，游離態(tài)的分類致香成分量均較添加前有所下降，總量下降約23%。β-環(huán)糊精是一種淀粉經(jīng)酸解環(huán)化生成的產(chǎn)物，它可以包絡(luò)各種化合物分子，具有保護(hù)一些物質(zhì)抗氧化、抗光、抗熱、防揮發(fā)等功能。添加β-環(huán)糊精后，它與煙草濃縮液中的一些易揮發(fā)的香氣物質(zhì)絡(luò)合，使其在經(jīng)過4 h的同時(shí)蒸餾萃取后依然存在于樣品中，而未形成游離態(tài)香氣成分釋放出來，導(dǎo)致了游離態(tài)香氣成分總量的下降。

表2 添加β-環(huán)糊精的游離態(tài)致香成分分類對(duì)比

2.2 添加β-環(huán)糊精對(duì)結(jié)合態(tài)致香成分的影響

采用兩步法SDE-GC-MS檢測(cè)方法，從煙葉濃縮液樣品中共檢測(cè)到75種結(jié)合態(tài)致香成分。比較添加β-環(huán)糊精前后，對(duì)結(jié)合態(tài)致香成分的影響，結(jié)果見表3。

從表3可知，在煙草濃縮液中共檢測(cè)出75種結(jié)合態(tài)香氣成分，相比游離態(tài)香氣成分，種類有稍許增加。與游離態(tài)香氣成分相比，煙草中的特有香氣成分在添加β-環(huán)糊精后，含量有升有降。如茄酮、巨豆三烯酮B的含量有些許下降，而巨豆三烯酮C和巨豆三烯酮D的含量有所上升。煙草特有的煙堿含量由1.36 μg·g-1上升為1.42 μg·g-1。對(duì)表3中的香氣成分按照種類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，結(jié)果如表4。

表3 添加β-環(huán)糊精前后煙草濃縮液結(jié)合態(tài)致香成分比較

從表4中可知，添加β-環(huán)糊精后，結(jié)合態(tài)的分類致香成分量均較添加前有所上升，總量上升約7%。結(jié)合添加β-環(huán)糊精對(duì)游離態(tài)香氣成分的影響分析，β-環(huán)糊精可以包絡(luò)各種化合物分子，保護(hù)一些物質(zhì)防揮發(fā)。添加β-環(huán)糊精后，它與煙草濃縮液中的一些易揮發(fā)的香氣物質(zhì)絡(luò)合，這些香氣物質(zhì)在經(jīng)過4 h的同時(shí)蒸餾萃取后未釋放出來，但繼續(xù)蒸餾萃取4 h時(shí)，這些香氣物質(zhì)逐漸釋放出來，成為結(jié)合態(tài)香氣成分，從而使結(jié)合態(tài)香氣成分總量上升。

表4 添加β-環(huán)糊精的結(jié)合態(tài)致香成分分類對(duì)比

綜上，添加β-環(huán)糊精后，使樣品的游離態(tài)致香成分總量下降，結(jié)合態(tài)致香成分總量上升，香氣成分在蒸餾萃取過程中得以緩慢釋放出來，從而起到了緩釋保香的作用。

2.3 內(nèi)在感官評(píng)價(jià)

評(píng)吸結(jié)果表明，β-環(huán)糊精的添加，對(duì)協(xié)調(diào)煙香、增加香氣、降低刺激性、減少雜氣及改善余味等方面均有較明顯的效果。

3 討 論

β-環(huán)糊精作為一種典型的環(huán)糊精物質(zhì)，具有顯著的包合效果，已廣泛應(yīng)用于分離有機(jī)化合物及有機(jī)合成。也越來越多的應(yīng)用于煙草行業(yè)，在降低有害成分釋放、包埋煙草風(fēng)味成分及煙用香精香料方面得到了廣泛的研究。在造紙法再造煙葉生產(chǎn)過程中，通過兩步同時(shí)蒸餾萃取法，將β-環(huán)糊精添加到再造煙葉濃縮工藝中，濃縮液在萃取4 h后得到的游離態(tài)致香成分總量下降，繼續(xù)萃取4 h后結(jié)合態(tài)致香成分總量上升。整體上添加β-環(huán)糊精使?jié)饪s液萃取8 h得到的致香成分總量有所下降，下降比例約為12.75%。究其原因同時(shí)蒸餾萃取8 h后，部分揮發(fā)性香氣成分依然與β-環(huán)糊精處于絡(luò)合狀態(tài)，未被釋放出來，可以猜測(cè)在8 h后繼續(xù)蒸餾萃取，添加β-環(huán)糊精的濃縮液樣品可以釋放出更多的結(jié)合態(tài)香氣成分，今后可開展進(jìn)一步試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

表5 添加β-環(huán)糊精前后再造煙葉樣品的感官評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié) 論

添加β-環(huán)糊精后，再造煙葉濃縮液的游離態(tài)致香成分總量下降，結(jié)合態(tài)致香成分總量上升，濃縮液中的香氣成分得以緩釋，說明β-環(huán)糊精應(yīng)用于再造煙葉中具有緩釋保香作用。從內(nèi)在感官評(píng)吸結(jié)果也說明了β-環(huán)糊精的添加有利于協(xié)調(diào)煙香、增加香氣、降低雜氣和刺激性，能夠有效提升再造煙葉的感官質(zhì)量。