檸檬草精油精密精餾及其在卷煙加香中的應用

吳恒　陸廷偉　殷沛沛等

摘要：為了更好地分離富集檸檬草精油香味成分，采用精密精餾技術對檸檬草精油精細分離和富集，并對餾分進行GC/MS分析和卷煙加香評價。GC/MS結果顯示，在不同溫度段檸檬草精油的香味成分得到分離和富集，特別是80～95 ℃的餾分中月桂烯相對含量高達70.23%，甲基庚烯酮的含量為15.79%；80～95 ℃的餾分中芳樟醇和甲基庚烯酮的相對含量分別接近原油的4倍和3倍；蒸余物中檸檬醛相對含量高達93.36%。卷煙加香結果顯示，原檸檬草精油雖然能很好地提升香氣質和香氣量，但協調性較差。精密精餾處理后，80～95 ℃餾分富集了一些具有青香、果香和甜香的成分，增加了香氣的豐富性；110～115 ℃的餾分在提升香氣質和香氣量的同時還協調煙香。精密精餾處理對檸檬草精油的香氣風格改善和品質提升都有明顯的效果。

關鍵詞：檸檬草；揮發油；精密精餾；氣質聯用；卷煙加香

中圖分類號： R284.2；TS452+.1文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0372-03

收稿日期：2014-11-27

基金項目：云南中煙工業有限責任公司項目（編號：2014FL01）。

作者簡介：吳恒（1987—），男，云南曲靖人，碩士，助理研究員，主要從事天然香料研究及開發工作。E-mail：yunnan200-2@163.com。

通信作者：陰耕云，碩士，高級工程師，主要從事煙草香精香料研究工作。E-mail：gyyin163@163.com。檸檬草（Cymbopogon citratus）學名香茅，別稱檸檬香茅，為禾本科香茅屬多年生草本植物。我國檸檬草資源十分豐富，主要分布于福建、廣西、四川、貴州、云南等省區，一年可收割3～4次，具有濃郁的檸檬香味[1]。檸檬草莖葉作藥用具有鎮靜、促進睡眠、抗焦慮、抗痙攣和助消化等功效，亦可作為調味香料或通過水蒸氣蒸餾法、索氏提取法和超臨界CO2流體萃取法提取精油。檸檬草精油以其香甜濃郁的檸檬香味而廣泛用于食品、化妝品和煙草工業中，同時還可以合成紫羅蘭酮、甲基紫羅蘭酮等[2-3]。已有學者對海南產檸檬草及云南產檸檬草揮發油化學成分進行過分析研究，其主要成分為檸檬醛、月桂烯、甲基庚烯酮和芳樟醇等[4-5]，這些成分都是煙用香精的重要香原料。然而傳統方法提取的檸檬草精油在改善和修飾卷煙煙氣的同時也存在與自然煙香協調較差的缺陷，在一定程度上影響了檸檬草精油在卷煙加香中的應用。為開發利用這一特色香料植物資源為中式卷煙服務，對檸檬草精油中重要的香味成分分離富集，提高其在卷煙加香中的適用性，具有重要的理論和實際意義。

精密精餾是指通過精餾分離沸點相近液體混合物的方法，應用精密精餾法提高產品質量，是其他許多提純方法不可取代的最為經濟的重要手段，目前精密精餾在石油化工業中應用較多，主要用于一些有機化合物的分離提純[6-8]，而在香精香料行業中應用的相關報道幾乎沒有。本研究以云南德宏產檸檬草精油為原料，采用精密精餾技術對精油中的一些香味成分進行分段富集，富集后的產物用GC/MS技術進行分析和卷煙加香評價，以期為通過精密精餾技術處理檸檬草精油提升其在卷煙中的適用性和檸檬草的充分開發利用提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

儀器：實驗精密精餾裝置（常順精細化學品有限公司科技研究所）；CMB-120實驗室煙管填充機（TABAKTECHNIK）；香精香料注射機（TABAKTECHNIK）；KBF恒溫恒濕箱（德國Binder公司）；GC/MS氣質聯用儀（美國Waters公司）。

試劑：所用有機試劑都為分析純，水為純凈水。

樣品：檸檬草精油500.00 g，由前期通過水蒸氣蒸餾法提取云南德宏基地檸檬草所得。

1.2樣品處理

精密精餾檸檬草精油的工藝如圖1所示。精密精餾設備壓力固定為0.08 MPa，溫度為80～95 ℃的條件下，首先蒸餾出一批低沸點的組分；再將蒸余物進行第2級精密精餾，在溫度110 ℃條件下獲得95～110 ℃溫度段的組分；將蒸余物進行第3級精密精餾，在溫度115 ℃的條件下獲得110～115 ℃溫度段的組分及蒸余物。各個溫度段的餾分用無水乙醇稀釋100倍后待用。

1.3儀器工作條件

氣相色譜條件：DB-35MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進樣口溫度為250 ℃，載氣為高純He氣，流速為1.0 mL/min；進樣量為0.5 μL，分流比為20 ∶1。升溫程序：起始柱溫50 ℃，保持5 min；再以10 ℃/min的速率升至 280 ℃，保持2 min，共30 min。

質譜條件：傳輸線溫度為250 ℃；離子源溫度為250 ℃；電離方式為EI+，電子能量為70 eV，質量掃描范圍為40～400 u，延遲2.5 min采集數據。

1.4卷煙加香試驗

用云煙品牌的云煙（紫）葉組進行卷煙加香評價試驗，首先用CMB-120實驗室煙管填充機按每支（0.8±0.02）g空白煙絲的標準填充成空白煙支，于溫度（22±1） ℃、濕度 （60±2）% 的環境中平衡48 h；然后將檸檬草原油和不同溫度段的餾分用5 mL 無水乙醇稀釋后分別按煙絲質量0.1%、0.01%、0.001%的添加量通過香精香料注射機注射于空白卷煙中，注射后，于溫度（22±1） ℃、濕度（60±2）%環境下平衡48 h后，以未添加的空白卷煙作對照，組織專家對以上樣品進行感官評吸。

2結果與分析

2.1檸檬草精油精密精餾結果

檸檬草精油經過精密精餾處理后各餾分香氣風格差異較大：檸檬草原油香氣風格以濃郁的檸檬香為主；得80～95℃溫度段餾分95.5 g，香氣風格以青香、果香和甜香為主；得95～110 ℃溫度段餾分157.8 g，香氣風格與原油相似，但略帶青香和花香；得110～115 ℃溫度段餾分100.6 g和115 ℃蒸余物120.5 g，二者都以強烈的檸檬香為主，略刺鼻。

2.2成分分析

在“1.3”節條件進樣分析，獲得不同精餾溫度段下檸檬草精油揮發性成分的總離子流色譜圖（圖2）。通過MassLynx V4.1化學工作站數據處理系統，在NIST 2008、WILEY譜圖庫中檢索，并結合相關文獻確定其中的化學成分（表1）；定量分析按峰面積歸一化法求得各化合物在揮發性成分中的相對百分含量。

從圖2和表1可以看出，經過精密精餾處理后的餾分與原油相比，無論在組成成分還是成分的含量上都存在較大差異。這些餾分的香氣風格特征差異與其組成和成分差異有著密切的聯系。組分和含量的差異導致富集得到的組分香氣風格差異也較大。檸檬草原油中共分離檢測到檸檬醛、月桂烯、甲基庚烯酮、β-羅勒烯和馬鞭烯醇等，共12個成分，其中很多成分都具有獨特的香氣特征（表2），檸檬草原油中含量最高的為檸檬醛（69.62%），檸檬醛是由（E）-檸檬醛和（Z）-檸檬醛組成的混合物，其次為月桂烯（12.37%），因此其香氣風格以濃郁的檸檬香為主。80～95 ℃溫度段餾分與對照相比無論在組成成分還是成分的含量上都有很大差異，其由月桂烯（70.23%）、甲基庚烯酮（15.79%）、桉樹腦（7.07%）、β-羅勒烯（4.15%）和芳樟醇（1.15%）共5個成分構成；因此，此溫度段餾分的香氣風格以青香、果香和甜香為主。95～110 ℃溫度段的餾分成分與對照相比在成分種類上沒有差異，但是其中組分的含量存在較大差異。此溫度段餾分的主要成分為檸檬醛（67.03%），其次為芳樟醇（9.63%）和甲基庚烯酮（6.14%），這2個成分的相對含量分別接近原油的4倍和3倍；此溫度段的餾分香氣風格與對照相似，但略帶青香和花香。110～115 ℃溫度段和115 ℃蒸余物2個溫度段餾分的成分組成基本一樣，其主要成分都是檸檬醛，相對含量分別為84.20%和93.36%；它們的香氣風格都以強烈的檸檬香表1不同溫度段餾分揮發性成分為主，略刺鼻。

2.3卷煙加香感官評吸結果

按“1.4”節的方法制備卷煙樣品，然后由專業評吸人員進行評吸，結果見表3。從表3可以看出，檸檬草精油在精密精餾處理前雖然對香氣質和香氣量方面有一定的積極作用，但在協調性方面存在較大缺陷，這也是檸檬草精油直接應用于卷煙加香的重要難題。然而，精密精餾處理后，80～95 ℃和110～115 ℃的餾分的卷煙加香效果要明顯好于原油；80～95 ℃餾分在卷煙中的加香效果主要體現在香氣的豐富性和余味上；110～115 ℃的餾分在卷煙中的加香效果與原油相比與自然煙香更協調了。110～115℃餾分和115℃蒸余物在

表2檸檬草精油致香成分香味特征

化學成分香味特征檸檬醛強烈的檸檬樣香氣月桂烯清淡的香脂氣味甲基庚烯酮強烈的油脂青香，柑橘香，梨樣的酸甜新鮮香β-羅勒烯甜的、草本植物的、松油的香味桉樹腦像樟腦的香味芳樟醇典型的花香香氣，淡弱的柑橘類果香香葉醇似玫瑰的香氣馬鞭烯醇馬鞭草樣香氣

卷煙加香中都存在明顯的缺陷。

3結論

在本研究中，精密精餾技術用于處理檸檬草精油制備煙用香料取得了較好的效果。通過精密精餾處理后檸檬草精油

在品質提升和香氣風格改善方面都有明顯的提升。每個溫度段餾分的成分組成和含量與其香氣風格特征和在卷煙中的吸味有著密切聯系。80～95 ℃餾分富集了一些具有青香、果香和甜香的成分，在卷煙加香中增加了香氣的豐富性；110～115 ℃的餾分與原油在成分組成上一致，但通過內部成分含量的調整后與自然煙香更協調了。另外，雖然110～115 ℃餾分和115 ℃蒸余物在卷煙加香中都存在明顯的缺陷，但是這2組餾分的檸檬醛相對含量分別高達84.20%和93.36%，可進一步加工獲得高純度的檸檬醛或者直接用作調配檸檬香味的香料。本研究在用精密精餾技術處理檸檬草精油提高其在煙草中的適用性的同時，也為檸檬草的充分開發和利用提供了一定的理論依據。

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