金蓮花浸膏的熱裂解行為及單料煙加香應用研究

姬小明，于建軍，劉國順，李冰潔，趙銘欽，祁令凱

（河南農業大學煙草學院，國家煙草栽培生理生化基地，鄭州 450002）

國家煙草專賣局明確提出了要把開發運用中草藥優勢作為提高中國卷煙競爭力的重要手段和方向[1-4]。目前，國內已有多家卷煙企業采用先進的科學技術手段，在中草藥的選擇、藥物作用機理、藥理實驗上對添加中草藥成分的卷煙進行了研究，已經研制開發出對人體具有一定療效和緩解作用的中式品牌卷煙，如金圣、江山、五葉神等[2-5]。因此，研制開發含中草藥的低危害卷煙具有較大的發展空間[6]。

金蓮花又稱旱金蓮花，為毛茛科植物金蓮花（Trollius chinensis Bunge）的干燥花[7]，作為一種藥用草本植物，主要產于我國的河北、山西、內蒙古[8]，其黃色花朵可以入藥。金蓮花富含黃酮、黃色素等，在食品工業上可作為抗氧化劑、色素[9-10]。目前，對其研究主要集中在提取物的抗菌活性、抗氧化活性和茶飲料方面[11-13]。然而，金蓮花浸膏添加到卷煙中未見文獻報道。熱裂解氣相色譜-質譜聯用法（Py-GC-MS）可以模擬卷煙燃燒的環境[14-16]，并可對熱裂解產物進行分離和定性、定量鑒定。本研究采用金蓮花為原料，粉碎經乙醇提取后，制成浸膏，進行熱裂解和單料煙加香實驗，對其裂解產物進行分析，評價香氣，為金蓮花浸膏在卷煙中的應用提供參考，為開發中草藥類新型天然煙草香原料作初步探索。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

煙葉樣品為 2009年畢節、臨滄、許昌生產的C3F初烤煙葉（國家煙草栽培生理生化基地提供）；金蓮花購于藥材市場，產自內蒙古且由河南農業大學中藥材系高致明教授鑒定；所有試劑均為分析純。

儀器為Agilent7890A/5975C氣質聯用儀（美國Agilent公司），CDSPyrobe5000熱裂解儀（美國CDS公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備 精密稱取 100 g干燥金蓮花粉碎，用1000 mL乙醇回流5 h，減壓蒸除溶劑，得金蓮花浸膏。

1.2.2 Py-GC-MS檢測 （1）稱取0.1 g樣品，放入固體進樣器（Pelletiser），再置于已調節好預定溫度的裂解爐中，分別在系列溫度下進行瞬間裂解，裂解產物由載氣直接導入GC-MS中進行分離鑒定。

（2）熱裂解溫度為 300、600、900 ℃。裂解爐壓力1.03×106Pa（高于氣相色譜柱頭壓力）。裂解探頭溫度為50 ℃，以5 ℃/ms 的速度分別升到300、600和900 ℃（每個溫度保持20 s）；接口溫度280 ℃。

（3）采用NIST標準質譜庫檢索定性。氣相色譜條件：DB-5 柱（30 m × 250 mm × 0.25 μm）。進樣口溫度260 ℃。載氣He（純度為99.999%），流速為1 mL/min（氣相色譜柱頭壓為5.28 × 104Pa）。升溫程序為 50 ℃保持 2 min，以 5 ℃/min升至260℃，保持10 min。分流比為10∶1。

質譜條件 EI離子源，電子能量70 eV；掃描范圍29～550 amu；傳輸線溫度280 ℃；四極桿溫度150 ℃；電子倍增器電壓1388 V；離子源溫度230 ℃；溶劑延遲時間5 min。

1.2.3 單料煙加香 取溫度（22±1）℃和相對濕度（60±2）%環境中平衡好的單料煙絲10 g若干份，按其質量的 0.01%、0.02%、0.04%、0.06%分別稱取香料，95%乙醇適量稀釋后用喉頭噴霧器均勻噴灑在煙絲上，加香煙絲樣品在溫度（22±1）℃和相對濕度（60±2）%的恒溫恒濕箱中平衡48 h，用卷煙器分別將加香的煙絲制成煙支，繼續平衡48 h。然后由新鄭卷煙廠評吸專家評吸。其他條件相同的情況下以沒有加香料的單料煙做對照，然后進行評吸。

2 結 果

2.1 金蓮花浸膏熱裂解產物

在相同的色譜條件下，對金蓮花浸膏300、600、900 ℃熱裂解產物進行定性分析，用NIST標準質譜庫進行匹配，并對其相對含量進行面積歸一化分析。結果顯示（表1），①300、600、900 ℃條件下裂解成分中，依次鑒定出28、29和31種成分，分別占總組分的86.19%、81.60%和82.29%。②浸膏在裂解過程中可以釋放出多種酸類、酯類、醇類、酚類、醛類和酮類等對煙草香味有利的香味物質。300 ℃熱解產物中，酸類23.69%，酯類25.64%，醇、酚類 4.48%，醛、酮類 13.27%。其中對羥基-肉桂酸、棕櫚酸、丁酸茴香酯等16種成分只存在于300℃熱裂解成分中，說明這16種成分600 ℃被完全熱解。600 ℃熱解產物中，酯類 3.52%，醇、酚類12.01%，醛、酮類7.03%。金合歡醇等6種成分只存在于600 ℃熱裂解成分中，說明這6種成分是600℃熱裂解過程中新生成的，900 ℃又被完全熱解。900 ℃熱解產物中，酸類3.76%，酯類8.08%，醇、酚類11.65%，醛、酮類13.20%。異戊酸苯乙酯、二氫獼猴桃內酯等11種成分只存在于900 ℃熱裂解成分中，說明這些成分是900 ℃熱解過程中新生成的。

2.2 單料煙加香

鑒于卷煙燃燒的復雜性，因此對單料煙絲中添加金蓮花浸膏的煙支進行感官評吸（表 2），將更有助于評價金蓮花浸膏對單料煙抽吸品質的實際影響。

評吸結果表明，①畢節、臨滄 C3F煙葉添加0.01%～0.02%的金蓮花浸膏后，能與煙香諧調，提高香氣質，增大香氣量，不增加刺激性，余味較純凈；但添加用量達到0.04%時，開始與煙香稍微不諧調，輕微掩蓋煙香，同時增加刺激性和辛辣感。用量達到0.06%時，進一步增加了刺激性和辛辣感，香氣過于顯露導致口感變差。

表1 金蓮花浸膏在各個溫度下的熱裂解產物Table1 The pyrolysis products of the extract from Trollius Chinensis Bunge at different temperatures

表2 金蓮花浸膏的單料煙加香結果Table2 The unblended cigarette flavoring results of extract from Trollius chinensis Bunge

②許昌C3F煙葉添加0.01%～0.04%的金蓮花浸膏后，能與煙香諧調，提香增質，添加量達到0.06%時開始與煙香不諧調，稍有外加香。

3 討 論

從各溫度的熱解成分來看，很多成分如十二酸、2,4,6-三甲基吡啶、金合歡醇、二氫獼猴桃內酯、香茅醛，苯甲醛等都是重要的煙草香味成分。其中，十二酸能夠促進煙葉香吃味醇和；2,4,6-三甲基吡啶能夠增加煙氣豐滿度[17]；金合歡醇具有特有的青香韻的鈴蘭花香氣，并有青香和木香香韻；香茅醛有檸檬、百合、玫瑰香氣[18]；二氫獼猴桃內酯具有輕涼爽的香氣，能增加卷煙香氣中的豐滿度，有效地改善卷煙產品的質量[17]，苯甲醛具有類似苦杏仁的芳香氣味，可以增強煙草的自然風味[19]。此外，葉醇具有強烈的新鮮草葉的青香，新茶葉和蘋果青香；δ-壬內酯具有甜的、堅果的香氣，具有奶油的味道[18]；δ-癸內酯具有桃子的香氣，能夠提高和改進煙草的香味[19]。因此，金蓮花浸膏主要熱解成分具有青香、花香香氣等香味特征，這些成分應具有諧調和增加卷煙煙香，緩和刺激性，掩蓋雜氣，提調煙香風味的作用。溫度對裂解產物有很大的影響，隨著裂解溫度的升高，裂解程度越來越激烈。到600 ℃時，除了酮類、醛類、醇類等有益的揮發性組分外，開始出現了微量的取代萘等對人體肝、腎有害的稠環芳香烴，因此，金蓮花浸膏應用到卷煙生產中尚需進行卷煙煙氣和毒理學指標測定等煙草香原料相關的安全性評價實驗。

加入適量的金蓮花浸膏可以提高單料煙的香氣質和香氣量，諧調煙香，使煙氣柔和細膩，減少雜氣，降低刺激性，改善余味。但添加量過大，則會對單料煙煙氣產生不利的影響。

4 結 論

金蓮花浸膏在300、600、900 ℃條件下裂解，隨著裂解溫度升高，裂解產物增加，300 ℃時裂解產物為28種；600 ℃時裂解產物為29種；900 ℃時裂解產物為31種。

金蓮花浸膏在不同溫度下熱解過程中產生大量的新成分，其中有一部分是重要的致香成分，對單料煙煙氣香味有一定的貢獻。

金蓮花浸膏具有改善和修飾單料煙吸味、豐滿煙氣、減輕刺激性的作用。因此，金蓮花浸膏可用于卷煙加香。

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