不同產(chǎn)地菊苣浸膏揮發(fā)性成分對(duì)比分析及其在卷煙中的應(yīng)用

周靜媛，徐世濤，姚 響，劉勁蕓，吳 恒，杜 超，郭生云，韓智強(qiáng)，王夸平

菊苣（Cichorium Intybus L.）為菊科菊苣屬多年生草本植物，廣泛分布于歐洲、亞洲、北非，中國主要分布于西北和東北各省［1］。 菊苣可作為高檔蔬菜［2］、優(yōu)質(zhì)牧草［3］以及功能性食品［4］等，開發(fā)應(yīng)用前景廣闊。菊苣根干片經(jīng)焙炒浸提制得的浸膏具有類似可可或咖啡的焦香味，已應(yīng)用于煙草加香、含乙醇或不含乙醇的苦味飲料中［5］。目前，菊苣浸膏已成為煙草工業(yè)的重要香料之一。

但是，對(duì)菊苣浸膏揮發(fā)性成分方面的研究報(bào)道相對(duì)較少，梁宇等［6］采用 SPME－GC／MS 聯(lián)用技術(shù)對(duì)菊苣浸膏揮發(fā)性成分進(jìn)行鑒定，共鑒定出38種化學(xué)成分。另外，針對(duì)不同產(chǎn)地的菊苣浸膏揮發(fā)性成分對(duì)比分析的研究未見報(bào)道。因此，本試驗(yàn)分別對(duì)云南祿勸、石林以及青海西寧3個(gè)不同產(chǎn)地栽培的菊苣進(jìn)行揮發(fā)性成分對(duì)比分析，并通過卷煙加香試驗(yàn)評(píng)價(jià)，探索不同產(chǎn)地菊苣浸膏揮發(fā)性成分差異及對(duì)提高卷煙吸食品質(zhì)的作用，旨在為菊苣原料產(chǎn)地篩選、提取工藝優(yōu)化和產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1　材料與方法

1.1　材料與試劑

材料：菊苣A，產(chǎn)自云南省昆明市祿勸縣；菊苣B，產(chǎn)自云南省昆明市石林縣；菊苣C，產(chǎn)自青海省西寧市。

試劑：重蒸二氯甲烷、萘（色譜純）、70%乙醇；內(nèi)標(biāo)：稱取一定量的萘，加入無水乙醇配制100 mg／L的濃度，待用。

1.2　儀器

電子秤（福州科迪電子技術(shù)有限公司），WND－500A高速粉碎機(jī)（浙江偉能達(dá)電器有限公司），布氏漏斗（四川蜀玻有限責(zé)任公司），Vacuum pump V－700真空泵（瑞士 BUCHI公司），R－210旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士 BUCHI公司），KBF恒溫恒濕箱（德國 Binder），GC／Tof高分辨氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國Waters公司）。

1.3　GC／MS 分析和試驗(yàn)方法

1.3.1菊苣浸膏提取 分別稱取等質(zhì)量的菊苣A、B和C干片樣品，經(jīng)烘焙處理后按料液質(zhì)量比1∶5加入70%的乙醇，在提取溫度65℃、提取時(shí)間2 h條件下熱回流提取2次，提取液冷卻至室溫，用200目濾布過濾后靜置24 h，抽濾，減壓濃縮，制備得到菊苣浸膏 A、B、C。

1.3.2色譜條件 色譜柱為 DB－5MS 柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣 He，流速為 1.0 mL／min，進(jìn)樣量1 μL，溶劑延遲時(shí)間為 2 min；分流比為 10∶1；升溫程序：50℃停留1 min，以8℃／min先升至160℃，160℃停留 2 min，再以8℃／min升至 260℃，停留15 min，進(jìn)樣口溫度260℃。

1.3.3質(zhì)譜條件 EI離子源，電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍30～550 aum，傳輸線溫度280℃；離子源溫度230℃。用NIST和WILEY標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫定性分析。

1.4　卷煙加香試驗(yàn)

用云煙品牌的云煙（紫）葉組進(jìn)行卷煙加香評(píng)價(jià)試驗(yàn)，稱取9份100 g的卷煙配方葉組，將制備得到的菊苣浸膏 A、B、C 分別按照 0.05%、0.10%、0.20%的比例添加到葉組中，混配均勻后置于22℃、相對(duì)濕度60%的恒溫恒濕箱中平衡48 h，取出后制成規(guī)格相同的煙支，以未添加的空白卷煙作對(duì)照，組織專家對(duì)以上樣品進(jìn)行感官評(píng)吸。

2　結(jié)果與分析

2.1　菊苣浸膏揮發(fā)性成分分析

通過GC／MS法分別對(duì)3種菊苣浸膏的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，獲得3種菊苣浸膏的總離子流色譜（圖1，圖2，圖3）。對(duì)每種色譜峰的質(zhì)譜裂解圖進(jìn)行NIST和WILEY質(zhì)譜庫檢索，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行分析確認(rèn)，菊苣浸膏A共鑒定出29種化學(xué)成分，浸膏B為36種，浸膏C為26種，通過峰面積歸一化法求得各致香成分相對(duì)含量見表1。

圖1　菊苣浸膏A的揮發(fā)性成分的總離子流色譜

圖2　菊苣浸膏B的揮發(fā)性成分的總離子流色譜

圖3　菊苣浸膏C的揮發(fā)性成分的總離子流色譜

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，菊苣浸膏B的化學(xué)成分含量最豐富，其中主要包括有機(jī)酸類9種、酯類10種、酮類4種、醛類6種；菊苣浸膏A次之，主要包括有機(jī)酸類7種、酯類8種、酮類3種、醛類3種；菊苣浸膏C化學(xué)成分種類最少，包括有機(jī)酸類7種、酯類5種、酮類3種、醛類3種。

3種菊苣浸膏共鑒定出42種成分，其中17種為三者所共有：棕櫚酸、亞油酸、亞油酸乙酯、棕櫚酸乙酯、十五酸、亞麻酸乙酯、2，6－二甲基吡嗪、亞油酸甲酯、2－甲基－2－丁醇、蒽、2－甲基四氫呋喃－3－酮、肉豆蔻酸、己醛、月桂酸、2－羥基－5－甲基－苯乙酮、糠醛和己酸。將相對(duì)含量較高成分進(jìn)行對(duì)比（圖4）。

表1　3種菊苣浸膏的揮發(fā)性成分

A、B、C 3種菊苣浸膏中相對(duì)含量最高的成分為棕櫚酸，分別為 44.37%、29.99%、53.06%，其次為亞油酸，分別為 20.44%、4.94%、22.21%。棕櫚酸具有增加煙氣甜味、蠟味和豐滿度的功效，但同時(shí)會(huì)帶來粗糙感和刺激性［7］；亞油酸會(huì)增加煙氣的粗糙感和蠟質(zhì)感，對(duì)煙質(zhì)不利［8］，在C中含量最高，B中最低。浸膏A和C中，棕櫚酸和亞油酸的相對(duì)含量為64.81%、75.27%，占據(jù)揮發(fā)性成分被檢出量的絕大部分，而B中為34.93%，僅占被檢出量的1／3左右。二者含量越高，煙氣的粗糙感和刺激性也越大。

圖4　3種菊苣浸膏主要揮發(fā)性成分的比較

亞油酸乙酯可增加煙氣濃度，使得煙氣醇和［8］，棕櫚酸乙酯可柔和煙氣和增加甜味，使卷煙香吃味表現(xiàn)出一定的焦甜香和厚實(shí)、留長(zhǎng)感［8］，其含量均為B、A中較高，且遠(yuǎn)大于C。亞麻酸乙酯可增加卷煙的甜香并使煙氣醇和，使得抽吸時(shí)表現(xiàn)出較好的煙氣濃度和厚實(shí)感［9］，含量為 B＞A＞C。

圖4中A、B、C的6種成分占總量百分比分別為85.98%、59.74%、82.67%，B 的較低，但除以上幾種成分外，還含有較高的其他種類致香物質(zhì)：2－乙酰基呋喃（11.28%）、糠醛（6.39%）、2－甲基四氫呋喃－3－酮（2.72%）、5－甲基呋喃醛（2.59%）、2－乙酰基吡咯（1.89%）。 2－乙酰基呋喃具有甜的、杏仁、堅(jiān)果香以及烤香、煙熏香，其亦存在于咖啡、馬鈴薯片等的揮發(fā)性香味成分中；糠醛具有甜味、酵母面包和黃油香味，可使卷煙香氣質(zhì)細(xì)膩飄逸、煙氣透發(fā)性好、煙氣較飽滿，以及帶來一定的焦甜香和厚實(shí)留長(zhǎng)感［9］，在B中檢測(cè)出含量最高且遠(yuǎn)高于A和C；2－甲基四氫呋喃－3－酮具有甜香、堅(jiān)果香、奶油香，存在于咖啡、堅(jiān)果、炒榛子中［10］；2－乙酰基吡咯具有核桃、甘草、烤面包、炒榛子和魚樣的香氣，是對(duì)卷煙香氣有重要作用的吡咯類成分之一。

此外，A、B、C中有一些化學(xué)成分，雖然含量不高，但對(duì)卷煙煙氣和吃味有重要作用。2，6－二甲基吡嗪具有烘烤堅(jiān)果味［11］，可帶來令人愉悅的香氣，含量A＞B＞C；亞油酸甲酯有增加甜味、柔和的作用，含量為A＞B＞C。肉豆蔻酸具有蠟質(zhì)、甜味和柔和煙氣的作用，己醛具有辛香和青蘋果的氣息［12］，己酸具有甜味和楓槭味。

僅存在于浸膏B中的一些成分也是非常重要的致香物質(zhì)，如3－甲基戊酸是香料煙的主要香氣成分，具有釀香、奶酪香和果香，可以增加香料煙的香氣特征；當(dāng)歸內(nèi)酯具有焦甜香，賦予卷煙頂香特征；糖醇具有谷物香和油樣的香氣［12］。

綜上，B地區(qū)的菊苣浸膏揮發(fā)性成分種類豐富性較好，主要致香成分含量較高，其次為A地區(qū)，C地區(qū)相對(duì)較差。

2.2　卷煙加香試驗(yàn)結(jié)果分析

三個(gè)地區(qū)添加菊苣浸膏后的感官評(píng)價(jià)及定性描述結(jié)果見表2。結(jié)果表明，3種浸膏添加到卷煙中后抽吸品質(zhì)均有所改善，當(dāng)添加量為0.10%時(shí)評(píng)吸效果最佳，總體表現(xiàn)B＞A＞C，即石林菊苣浸膏添加量為0.10%時(shí)效果最好，具有提升煙氣濃度和豐富性，諧調(diào)煙香，掩蓋雜氣，改善余味的功效。

表2　卷煙感官質(zhì)量評(píng)吸結(jié)果

3　小結(jié)

研究結(jié)果表明，B地區(qū)的菊苣浸膏揮發(fā)性成分種類豐富性較好，主要致香成分含量較高，其次為A地區(qū)，C地區(qū)相對(duì)較差。3種菊苣浸膏中均含有大量的棕櫚酸、亞油酸、亞油酸乙酯、棕櫚酸乙酯、亞麻酸乙酯等化學(xué)成分，這些成分是構(gòu)成卷煙香味的重要物質(zhì)［13－15］，其有機(jī)結(jié)合形成了菊苣浸膏的特征焦糖香味。添加到卷煙中具有提升煙氣濃度和豐富性，細(xì)柔和協(xié)調(diào)煙氣，掩蓋雜氣，改善余味的作用。

但是，受種植環(huán)境、栽培技術(shù)以及提取工藝等因素的影響，不同產(chǎn)地、不同來源的原料揮發(fā)性成分種類和含量均有較大差異，造成了產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。

因此，建立以揮發(fā)性成分種類和含量指導(dǎo)原料產(chǎn)地的篩選優(yōu)化模式，并采取化學(xué)反應(yīng)、生物產(chǎn)香、富集、配方組合等手段，進(jìn)行精細(xì)化加工和產(chǎn)品開發(fā)，需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

［1］中國科學(xué)院中國植物志編輯委員會(huì)．中國植物志［M］．北京：科學(xué)出版社，1997．

［2］戴素英，董文琦．新特蔬菜——菊苣的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用前景［J］．河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001，5（4）：40－43．

［3］王佺珍，崔 健．牧草菊苣及其利用潛力П利用價(jià)值和開發(fā)潛力［J］．草業(yè)科學(xué)，2010，27（2）：150－156．

［4］王姍姍，孫愛東，何洪巨．菊粉的功能性作用及開發(fā)利用［J］．中國食物與營養(yǎng)，2009（11）：57－59．

［5］ 陳連官．菊苣浸膏及其在煙用香精上的應(yīng)用［J］．四川日化，1995（1）：28－29．

［6］梁 宇，董 麗．SPME－GC／MS聯(lián)用分析菊苣浸膏的揮發(fā)性成分［J］．河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，26（7）：773－776．

［7］謝清桃，王坤波，董 穎，等．紅茶浸膏揮發(fā)性成分GC／MS分析及在卷煙中的應(yīng)用［J］．廣州化工，2012，40（23）：31－33．

［8］ 趙銘欽．卷煙調(diào)香學(xué)［M］．北京：科學(xué)出版社，2008．

［9］劉紹華，黃世杰，胡志忠，等．藏紅花精油的GC／MS分析及其在卷煙中的應(yīng)用［A］．廣西煙草學(xué)會(huì)2011年度學(xué)術(shù)年會(huì)［C］．南寧：廣西煙草學(xué)會(huì)，2011．

［10］任 民，王日新，賈興華，等．普通煙草種內(nèi)主要栽培類型間煙葉香味成分的比較與分析［J］．中國煙草科學(xué)，2008，29（6）：36－42．

［11］ 高曉玲．花生中香味成分的研究與分析［J］．生物技術(shù)世界，2012（2）：41－43．

［12］謝劍平．煙草香料技術(shù)原理與應(yīng)用［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009．

［13］景延秋，官長(zhǎng)榮，張?jiān)氯A，等．煙草香味物質(zhì)分析研究進(jìn)展［J］．中國煙草科學(xué)，2005，26（2）：44－48．

［14］高建宏．不同香型煙葉中關(guān)鍵致香物質(zhì)的GC－MS／O分析與鑒別［D］．上海：復(fù)旦大學(xué)，2012．

［15］趙曉丹，史宏志，錢 華，等．不同類型煙草常規(guī)化學(xué)成分與中性致香物質(zhì)含量分析［J］．華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2012，27（3）：234－238．