韓 路

楚文娟1

胡少東1

趙志偉1

楊 靖2

田海英1

(1. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州 450000；2. 鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450002)

卷煙紙作為卷煙的輔料，不僅是包裹煙絲，同時(shí)還參與了煙支燃燒，對煙支外觀[1]、卷煙燃燒性[2]、卷煙感官質(zhì)量、煙氣化學(xué)成分[3]都起著十分重要的作用。目前，對卷煙紙的研究除了集中在其功能性添加劑，如燃燒調(diào)節(jié)劑、降害型助劑等方面外，更可以通過在卷煙紙中添加香料改進(jìn)卷煙主流煙氣味道與品質(zhì)，達(dá)到增香的目的。目前，卷煙紙加香方式主要有以下兩種：① 在生產(chǎn)過程中直接將香料涂布于卷煙紙上[4]，采用該種方法制備的卷煙紙嗅香明顯，適用于外香型卷煙，但因揮發(fā)性的影響，貯藏期間及抽吸時(shí)特征香氣成分會產(chǎn)生較大損失；② 采用包埋技術(shù)將香料微膠囊化，然后再涂布于卷煙紙上[5]，中國對微膠囊在卷煙紙中的應(yīng)用已開展了相關(guān)研究。徐蘭蘭等[6-7]考察了微膠囊對卷煙紙陰燃速率和陰燃溫度的影響，證明了微膠囊在卷煙紙中的可用性。秦艷等[8-9]研究了沉香精油及紅棗精油微膠囊在卷煙紙中的應(yīng)用，結(jié)果顯示其能有效掩蓋卷煙雜氣，降低刺激性，增加甜潤感，煙氣柔和細(xì)膩。沈靜軒等[10]研究表明苯乙醇微膠囊在卷煙紙上有較高的貯藏穩(wěn)定性。黃富等[11]將分子囊化薄荷腦涂布于卷煙原紙上制成特色薄荷型卷煙紙，改善了薄荷型卷煙的品質(zhì)，并解決了薄荷型卷煙生產(chǎn)中的環(huán)境污染和生產(chǎn)線串味問題。中國也有專利報(bào)道了香料微膠囊在卷煙紙中的應(yīng)用[12-14]。

煙草中除揮發(fā)性香味成分外，還存在一些糖苷類化合物，此類物質(zhì)揮發(fā)性弱，幾乎沒有香氣，但在燃吸過程中可裂解釋放出糖苷配基，進(jìn)而影響煙草香氣品質(zhì)和感官舒適性[15]。Chan等[16-17]合成了肉桂醛葡萄糖苷和香蘭素葡萄糖苷并將其添加到卷煙中，可以明顯增加香氣。曾世通等[18-19]將β-紫羅蘭醇葡糖苷和8種葡萄糖苷添加到卷煙中，研究其熱裂解產(chǎn)物及在卷煙主流煙氣中的釋放行為。李斌[20]將乙基香蘭素葡萄糖苷添加到低焦油卷煙中用于香味補(bǔ)償，同時(shí)提高了滿足感。段海波等[21-22]將玫瑰醇和香葉醇糖苷添加到卷煙中，發(fā)現(xiàn)卷煙香氣豐滿且前后一致性較好。研究[23-25]發(fā)現(xiàn)，具有相同官能團(tuán)的醇類、醛類和酯類香料單體在卷煙煙氣中的轉(zhuǎn)移率大多隨著沸點(diǎn)和分子量的增加而變大，低沸點(diǎn)和高沸點(diǎn)香料的遷移率較中、高沸點(diǎn)香料遷移率小。這是因?yàn)榈头悬c(diǎn)香料在燃吸過程的焦油載體中有較高的透發(fā)性，從而損失嚴(yán)重，遷移率?。桓叻悬c(diǎn)香料揮發(fā)性小，不易被焦油所攜帶，大多參加熱解，遷移率小，而中、高沸點(diǎn)的香料遷移率較高。目前，國內(nèi)外有關(guān)糖苷類物質(zhì)在卷煙加香中的應(yīng)用已有較多研究，但該類物質(zhì)在卷煙紙中的應(yīng)用卻鮮見報(bào)道,徐若飛等[26]將乙基香蘭素糖苷添加到卷煙盤紙上，研究其作為盤紙?zhí)砑觿┰鱿愕目赡苄?，但未研究裂解產(chǎn)物乙基香蘭素在卷煙主流和測流煙氣中的轉(zhuǎn)移規(guī)律。文章擬將7種葡萄糖苷按照不同的添加量添加到卷煙紙中，對其主要裂解產(chǎn)物在卷煙主流煙氣和側(cè)流煙氣中的裂解轉(zhuǎn)移率進(jìn)行研究，以期為該類物質(zhì)在卷煙紙加香中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)品(β-D-吡喃葡萄糖5-甲基糠醇苷、β-D-吡喃葡萄糖苯乙醇苷、β-D-吡喃葡萄糖大茴香醇苷、β-D-吡喃葡萄糖香蘭素苷、β-D-吡喃葡萄糖乙基香蘭素苷、β-D-吡喃葡萄糖薄荷醇苷和β-D-吡喃葡萄糖葉醇苷)：產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)IR、NMR、HRMS表征，純度達(dá)99%以上，自制；

糖苷配基(5-甲基糠醇、苯乙醇、香蘭素、大茴香醇、乙基香蘭素、薄荷醇、葉醇、乙酸苯乙酯)：純度均在98%以上，美國Sigma公司；

二氯甲烷、95%乙醇：分析純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；

“黃金葉”品牌空白卷煙樣品：河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司；

吸煙機(jī)：LM5+型，德國Borgwaldt-KC公司；

吸煙機(jī)：RM20H型，德國Borgwaldt-KC公司；

GC/MS聯(lián)用儀：8890-5977型，美國Agilent公司；

恒溫恒濕箱：KBF240型，德國Binder公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：RE-52A型，上海亞萊生化儀器廠；

電子天平：AB265-S型，感量0.000 1 g，瑞士Mettler公司；

香精香料注射機(jī)：Cijector型，德國BURGHART公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備 稱取7種葡萄糖苷樣品各0.07 g，加入10 mL 70%乙醇，超聲波輔助溶解，按照煙支煙絲重量的0.01%分別采用涂布和注射的方式添加到卷煙紙表面和煙支中制備成待測樣品；再分別按照煙絲重量的0.001%，0.010%，0.050%將7種葡萄糖苷涂抹到卷煙紙表面制備成待測樣品，將制備好的樣品置于恒溫恒濕箱中[相對濕度(60±2)%、溫度(22±2) ℃]平衡48 h待測?？瞻讓φ諛悠酚?0%乙醇采用相同方式加香。

1.2.2 轉(zhuǎn)移率測定 用吸煙機(jī)在國標(biāo)條件下抽吸20支卷煙，采用劍橋?yàn)V片捕集主流煙氣和側(cè)流煙氣粒相物，抽吸結(jié)束后再吸5口，取出劍橋?yàn)V片，脫脂棉擦拭捕集器后同劍橋?yàn)V片一同放入100 mL二氯甲烷溶液中。將100 μL內(nèi)標(biāo)溶液分別加入到上述溶液中，搖床振蕩1 h，超聲萃取30 min(3次)，減壓濃縮至1 mL，有機(jī)相微孔濾膜過濾，待GC-MS分析。并按式(1)計(jì)算7種糖苷配基在主流和側(cè)流煙氣中的轉(zhuǎn)移率。

(1)

式中：

a——糖苷配基在煙氣中的轉(zhuǎn)移率，%；

b——加標(biāo)樣中糖苷配基的量，μg；

c——空白樣中糖苷配基的量，μg；

d——加入的葡萄糖苷量，μg。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 分別稱取一定量的5-甲基糠醇、苯乙醇、香蘭素、大茴香醇、乙基香蘭素、薄荷醇、葉醇，用二氯甲烷定容至100 mL，配制成混合標(biāo)準(zhǔn)樣品貯備液，采用乙酸苯乙酯作為內(nèi)標(biāo)，用二氯甲烷定容至100 mL，配成內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別移取4.000 0，2.000 0，1.000 0，0.500 0，0.250 0，0.125 0，0.062 5 mL混合標(biāo)樣貯備液于容量瓶中，加入0.5 mL內(nèi)標(biāo)(乙酸苯乙酯)貯備液，用二氯甲烷定容，配制成7個(gè)不同濃度梯度的混合標(biāo)樣溶液。分別移取1.0 μL進(jìn)行GC-MS分析，并計(jì)算各標(biāo)樣的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程和相關(guān)系數(shù)。

1.2.4 檢出限、定量限、精密度和回收率測定 選取40支未加香的空白成品卷煙，按照標(biāo)準(zhǔn)的抽吸條件，收集煙氣粒相物，加入0.2 mL混合標(biāo)樣貯備液，按1.2.3的處理方法進(jìn)行萃取并濃縮至1.0 mL，分別取1.0 μL進(jìn)行GC-MS分析，平行處理7次，計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，同時(shí)計(jì)算7種糖苷配基的回收率。取系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中最低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，連續(xù)進(jìn)樣10次，分別以3倍和10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算檢出限(LOD)和定量限(LOQ)。

1.2.5 GC-MS分析條件

(1) GC條件：HP-INNOWax 色譜柱(60 m×250 μm×0.25 μm)，程序升溫：初溫50 ℃，保持2 min，溶劑延遲6 min，以4 ℃/min升至220 ℃，保持20 min。進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣為高純氦氣，流速1.0 mL/min；進(jìn)樣量1.0 μL，分流比10∶1。

(2) GC-MS條件：電離方式為電子轟擊，電子能量70 eV，接口溫度250 ℃，電子倍增器電壓2.42 kV；掃描范圍40～350 amu，定性分析采用全掃描模式，定量分析采用SIM 模式。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

由表1可知，在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的相關(guān)系數(shù)均在0.99以上，表明7種香味成分標(biāo)準(zhǔn)工作曲線相關(guān)性良好，且其線性范圍較寬，說明標(biāo)準(zhǔn)工作曲線適用于定量分析。

表1 工作曲線和相關(guān)系數(shù)Table 1 Standard curve linear regression equation and correlation coefficient

2.2 方法的檢出限、定量限、精密度和回收率

由表2可知，7種香味成分的檢出限為0.44～21.70 ng/mL，定量限為1.50～72.39 ng/mL，均遠(yuǎn)低于煙氣中各香味成分含量；相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為4.5%～9.0%，加標(biāo)回收率為76.1%～91.6%，說明該方法適合香味成分的定量測定。

表2 檢出限、定量限、精密度和回收率Table 2 Limits of detection, limits of quantitation,recoveries and precision

2.3 兩種加香方式下的轉(zhuǎn)移率

由表3可知, 兩種加香方式下，7種糖苷配基在側(cè)流煙氣中的轉(zhuǎn)移率高于主流煙氣中的，主要原因是卷煙靜燃時(shí)間比抽吸時(shí)間長, 葡萄糖苷在靜燃時(shí)裂解釋放出的糖苷配基的量比抽吸時(shí)大。在主流煙氣中，7種糖苷配基在煙絲中的轉(zhuǎn)移率高于添加到卷煙紙上的，而在側(cè)流煙氣中正好相反。這可能是添加到煙絲中的葡萄糖苷裂解產(chǎn)生的配糖體被煙絲和卷煙紙包裹，更易進(jìn)入主流煙氣，而卷煙紙?jiān)跓熤У淖钔鈱?，抽吸時(shí)裂解產(chǎn)生的糖苷配基容易擴(kuò)散到空氣中。

表3 兩種加香方式下7種糖苷配基在煙氣中的轉(zhuǎn)移率測定結(jié)果

2.4 卷煙紙中7種糖苷配基在煙氣中的轉(zhuǎn)移規(guī)律

不同添加量下，卷煙紙中7種糖苷配基在主流煙氣中的轉(zhuǎn)移率如圖1所示，在側(cè)流煙氣中的轉(zhuǎn)移率如圖2所示。

由圖1和圖2可知, 3種添加濃度梯度下，7種葡萄糖苷裂解產(chǎn)生的糖苷配體在側(cè)流煙氣中的轉(zhuǎn)移率均高于其在主流煙氣中的。

圖1 7種糖苷配基在主流煙氣中的轉(zhuǎn)移率Figure 1 Transfer rates of 7 aglycones to TPM ofmainstream cigarette smoke

圖2 7種糖苷配基在側(cè)流煙氣中的轉(zhuǎn)移率Figure 2 Transfer rates of 7 aglycones to TPM ofsidestream cigarette smoke

在0.001%添加量下，主流煙氣中的5-甲基糠醇的轉(zhuǎn)移率最高(1.24%)，薄荷醇的最低(0.27%)；在0.010%添加量下，主流煙氣中轉(zhuǎn)移率最高的為5-甲基糠醇(1.87%)，最低的為薄荷醇(0.38%)；在0.050%添加量下，主流煙氣中轉(zhuǎn)移率最高的為5-甲基糠醇(1.56%)，最低的為薄荷醇(0.31%)。7種糖苷配基在煙氣中的轉(zhuǎn)移率差別較大的主要原因可能是這些糖苷配基的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同，5個(gè)醇類化合物中薄荷醇的沸點(diǎn)最低，屬于低沸點(diǎn)化合物，5-甲基糠醇和葉醇屬于中高沸點(diǎn)化合物，但5-甲基糠醇的沸點(diǎn)高于葉醇，大茴香醇和苯乙醇的沸點(diǎn)超過200 ℃，屬于高沸點(diǎn)化合物，因此5-甲基糠醇的轉(zhuǎn)移率最高，薄荷醇的轉(zhuǎn)移率最低，其他依次為葉醇、大茴香醇和苯乙醇；2個(gè)醛類化合物中乙基香蘭素的沸點(diǎn)和分子量略大于香蘭素，所以在煙氣中的轉(zhuǎn)移率高于香蘭素。7種糖苷配基在主流煙氣粒相物中的轉(zhuǎn)移率表現(xiàn)出隨著添加量的增加先增加后降低，在0.001%添加量下，7種糖苷配基在主流煙氣中的轉(zhuǎn)移率為0.27%～1.24%，0.010%添加量下為0.38%～1.87%，0.05%添加量下略有下降，為0.31%～1.56%，可能是添加量越高，進(jìn)入主流煙氣的糖苷配基越容易被煙絲吸附，從而減少其被劍橋?yàn)V片捕集的量。在側(cè)流煙氣中，7種糖苷配基的轉(zhuǎn)移率也表現(xiàn)出相同的規(guī)律，可能是因?yàn)樘砑恿枯^小時(shí),香料本身的損耗加上有濾嘴的截留,使得遷移率較小。當(dāng)添加量逐漸增大時(shí),遷移率也逐漸增大,當(dāng)添加比例增大到一定程度時(shí),遷移率呈減小趨勢,可能與氣溶膠運(yùn)載能力有關(guān)。當(dāng)添加量較少時(shí),氣溶膠有足夠的能力將其運(yùn)載進(jìn)入煙氣,所以遷移率隨添加量而增大,當(dāng)添加量超過氣溶膠運(yùn)載能力時(shí),香料單體遷移的量不再增大,遷移率減小。

3 結(jié)論

將7種糖苷類香味前體物分別采用注射機(jī)加香和卷煙紙涂布加香方式添加到卷煙紙上，其燃燒后均能釋放出相應(yīng)的糖苷配基。在主流煙氣中，注射到卷煙中的7種糖苷配基的轉(zhuǎn)移率高于涂布于卷煙紙表面的，而在側(cè)流煙氣中正好相反；將7種糖苷類香味前體物按3種不同的添加量涂布到卷煙紙表面，其在側(cè)流煙氣中的轉(zhuǎn)移率高于主流煙氣中的；糖苷配基在主流煙氣和側(cè)流煙氣中轉(zhuǎn)移率最高的為5-甲基糠醇，最低的為薄荷醇，其他依次為葉醇、大茴香醇、苯乙醇、乙基香蘭素和香蘭素。糖苷配基在主流、側(cè)流煙氣中的轉(zhuǎn)移率隨著添加量的增加先增加后降低。煙草中的葡萄糖苷類物質(zhì)較多，文章僅對部分該類物質(zhì)在卷煙紙中的轉(zhuǎn)移規(guī)律進(jìn)行了探討，此外，還有一些對卷煙感官有明顯作用的葡萄糖苷由于在自然界中含量低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、化學(xué)合成難度大而沒有涉及，后續(xù)可以嘗試采用生物合成技術(shù)來制備，探索該類物質(zhì)在卷煙加香中的作用效果，為拓展其應(yīng)用范圍打下基礎(chǔ)。