基于香氣活力值的烤煙煙葉清（青）香風(fēng)格特征分析

楊 靖，宋夢坤，楊鵬飛，何春雨，鐘聞英，賈春曉，毛多斌*

1.鄭州輕工業(yè)大學(xué)煙草科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)科學(xué)大道136號 450001

2.鄭州輕工業(yè)大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)科學(xué)大道136號 450001

清（青）香香韻是具備清新、新刈草或綠色植物香氣的一種香韻［1］，其中，青香韻通常被描述為新鮮采割的青草所表現(xiàn)的氣味，清香韻則側(cè)重表達氣息的新鮮感覺，通常二者被視為同一種香韻，是突出卷煙清香型風(fēng)格的特征香韻。近年來，國內(nèi)外的研究表明，煙葉或煙氣中具有清香特征的物質(zhì)主要是中性香氣成分，其與質(zhì)體色素、西柏三烯類等降解物有關(guān)［2-5］。杜詠梅等［6］研究發(fā)現(xiàn)，清香型煙草的二氫大馬酮、香葉基丙酮等中性揮發(fā)性成分與濃香型煙草存在差異。目前，烤煙煙葉理化指標(biāo)與煙葉清香型風(fēng)格的相關(guān)分析已有較多報道［7-8］，但香氣成分分析結(jié)果無法與卷煙感官品質(zhì)較好地關(guān)聯(lián)。閾值技術(shù)是篩選復(fù)雜體系關(guān)鍵香氣活性成分、表征香氣風(fēng)格特征、重構(gòu)香氣模型等方面的熱點技術(shù)之一，近年來在食品科學(xué)研究領(lǐng)域已有大量研究報道［9-13］，在煙草科學(xué)研究領(lǐng)域，國內(nèi)外也先后開始進行相關(guān)研究。張啟東等［14］、遲廣俊等［15］、冒德壽等［16］利用滋味活性值（Taste active value，TVA）分析了煙葉或煙氣中關(guān)鍵酸味物質(zhì)和甜味物質(zhì)。Leffingwell等［17］、朱浩等［18］利用香氣活力值（OAV）技術(shù)研究了香料煙中關(guān)鍵酸性香氣成分和卷煙主流煙氣總粒相物中的煙熏香成分。而目前基于OAV判斷煙草香氣成分對凸顯卷煙風(fēng)格特征貢獻大小的研究鮮有報道，因此，以玉溪C3F和許昌C3F煙葉為研究對象，通過測定清香成分在主流煙氣中的釋放量，結(jié)合其嗅覺閾值計算獲得OAV，通過比較OAV的大小判定其對清香香韻的貢獻，并在此基礎(chǔ)上，對比分析這些清香成分對兩種煙葉整體清香香韻貢獻度的差異，以期為定量表征煙葉原料香氣風(fēng)格特征提供新的技術(shù)手段和理論支撐。

1.材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

2016年河南許昌復(fù)烤煙葉C3F，2016年云南玉溪復(fù)烤煙葉C3F（簡稱為許昌C3F和玉溪C3F），由河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司駐馬店卷煙廠卷制為樣品卷煙，主要技術(shù)指標(biāo)為煙支總長84 mm（59 mm+25 mm），煙支質(zhì)量0.91 g/支，接裝紙不打孔，焦油量10.1 mg/支，煙堿量0.86 mg/支，一氧化碳量11.9 mg/支。樣品卷煙于4℃下保存。

二氯甲烷、正己烷、異丙醚、異丙醇（色譜純），氫氧化鈉、鹽酸、無水硫酸鈉（分析純）（天津市凱通化學(xué)試劑有限公司）；11種標(biāo)準(zhǔn)品：6-甲基-5-庚烯-2-酮、β-大馬酮、二氫大馬酮、3-乙酰基吡啶（≥98%，美國Sigma-Aldrich公司），乙酸糠酯、壬醛、癸醛（≥98%，北京百靈威科技有限公司），2-乙基己醇［≥99%，阿法埃莎（天津）化學(xué)有限公司］，氧代異佛爾酮（≥99%，Chromadex公司），枯茗醛（≥97%，北京百靈威科技有限公司），香葉基丙酮（≥98%，東京化成工業(yè)株式會社）；內(nèi)標(biāo)：2,6-二氯甲苯、硝基苯、反-2-己烯酸（≥98%，北京百靈威科技有限公司）。

RM20H型20孔道吸煙機（德國Borgwaldt-KC公司）；Waters 600半制備型高效液相色譜儀（美國Waters公司）；7890/5977 B型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國Agilent公司）；MS205DU電子天平（感量0.000 01 g，瑞士Mettler-Toledo公司）；同時蒸流萃取裝置（鄭州科技玻璃儀器廠）；DLSB-1020型低溫冷卻液循環(huán)泵（鄭州國瑞儀器有限公司）；HZ-2型電熱恒溫水浴鍋（北京市醫(yī)療設(shè)備總廠）；威瑞牌MY-1000 ML型可調(diào)控溫電熱套（山東甄城振興儀器廠）。

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理

（2）堿性組分。TPM的捕集方式和條件同酸性組分，每個濾片捕集20支卷煙，10個濾片為1組。采用文獻［22］中的方法萃取分離獲得堿性組分，無水硫酸鈉干燥后過濾，濾液中加入100 μL硝基苯（濃度為65.92 mg/mL），濃縮至1 mL后備用。

（3）中性組分。TPM的捕集方式和條件同酸性組分，每個濾片捕集20支卷煙，10個濾片為1組。采用文獻［23］中的方法萃取分離獲得中性組分，無水硫酸鈉干燥后，將得到的組分用半制備型HPLC分離，分離條件參照文獻［24］，分離后依據(jù)12個流分的定性結(jié)果合并為3個流分，分別加入100 μL 2,6-二氯甲苯（濃度為75.39 mg/mL），濃縮至1 mL后備用。

1.2.2 主流煙氣中香氣物質(zhì)的定性分析

對1.2.1節(jié)中獲得的酸性、堿性、中性組分濃縮液分別進行GC-MS定性分析。GC-MS的分析條件為：

1.2.3 主流煙氣中清香成分的確定及定量分析

根據(jù)定性結(jié)果，結(jié)合文獻［1，25-30］確定清香成分，氣味描述參考文獻［25，30］。使用內(nèi)標(biāo)法通過標(biāo)準(zhǔn)曲線對主流煙氣中的清香成分進行定量，樣品前處理和GC-MS分析條件同1.2.1節(jié)和1.2.2節(jié)。

1.2.4 各清香成分嗅覺閾值的確定和OAVs的計算

清香成分的嗅覺閾值（Olfactory threshold）數(shù)據(jù)來源于相關(guān)文獻［31-32］，嗅覺閾值以參考文獻中香氣物質(zhì)在水中的閾值為主。OAVs為卷煙樣品中清香成分在TPM中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其嗅覺閾值的比值。

1.2.5 2種烤煙煙葉的質(zhì)量風(fēng)格特色感官評價

由至少7名全國評煙委員會委員或全國調(diào)香委員會委員組成評價小組，按YC/T 530—2015［33］的感官評價方法對2種香型烤煙煙葉的質(zhì)量風(fēng)格進行評價。

2 結(jié)果與討論

2.1 主流煙氣TPM中香氣成分的定性結(jié)果

主流煙氣TPM中的各組分經(jīng)定性分析后共得到69種香氣成分，GC-MS總離子流色譜圖和定性結(jié)果見圖1～圖3和表1～表3。其中：酸性組分中香氣成分共20種（圖1和表1）；堿性組分中香氣成分共10種（圖2和表2）；中性組分中香氣成分共39種（圖3和表3）。

圖1 酸性組分的總離子流色譜圖Fig.1 TIC chromatogram of acidic components

圖2 堿性組分的總離子流色譜圖Fig.2 TIC chromatogram of basic components

圖3 中性組分中流分Ⅰ～Ⅲ的總離子流色譜圖片段圖Fig.3 Partial TIC chromatograms of fractionⅠ-Ⅲ in neutral components

表1 酸性組分的定性結(jié)果Tab.1 Qualitative results of acidic components

表2 堿性組分的定性結(jié)果Tab.2 Qualitative results of basic components

表3 中性組分的定性結(jié)果Tab.3 Qualitative results of neutral components

表3（續(xù)）

2.2 主流煙氣TPM中清香成分的確定

根據(jù)2.1中的定性結(jié)果，結(jié)合文獻［1，25-30］確定11種清香成分，氣味描述參考文獻［25，30］，氣味描述及離子選擇參數(shù)見表4。由表4可知，11種致香成分雖然歸屬于清香香韻，但并非都是單純的青香，如β-大馬酮和二氫大馬酮同時兼具花香特征，也從另一面反映了“卷煙清香”這一概念本身的復(fù)雜性。

表4 主流煙氣中清香成分的確定及各清香成分的選擇離子參數(shù)Tab.4 Identification and selected ion parameters of fresh aroma components in mainstream smoke

2.3 清香成分定量分析的方法學(xué)驗證結(jié)果

主流煙氣中清香成分定量分析的方法學(xué)驗證結(jié)果見表5。由表5可知，在線性范圍內(nèi)工作曲線線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，檢測限為1.02～4.69 μg/kg，定量限為3.06～14.07 μg/kg，平均回收率為65.63%～87.36%，RSD為1.13%～4.05%。可見，該方法靈敏度較高，精密度較好，可以滿足檢測要求。

2.4 2種香型烤煙煙葉主流煙氣TPM中11種清香成分的分布

2種香型烤煙煙葉主流煙氣TPM中，11種清香成分的單支卷煙釋放量及其在主流煙氣TPM中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表6。可以看出：①玉溪C3F主流煙氣TPM中，11種清香成分的總釋放量為5.16 μg/支，其中，3-乙酰基吡啶和香葉基丙酮的釋放量較高，分別達到2.76和1.23 μg/支，占11種清香成分總釋放量的53.48%和23.84%；其次是6-甲基-5-庚烯-2-酮和二氫大馬酮，分別為0.35和0.24 μg/支，占總釋放量的6.78%和4.65%。②許昌C3F主流煙氣TPM中，11種清香成分總釋放量為4.47 μg/支，其中，3-乙酰基吡啶和香葉基丙酮的釋放量較高，分別達到3.15和1.01 μg/支，占11種清香成分總釋放量的70.48%和22.60%；其次是2-乙基己醇和氧代異佛爾酮，分別為0.08和0.07 μg/支，占總釋放量的1.79%和1.57%。③11種清香成分在玉溪C3F中的總釋放量（5.16 μg/支）高于許昌C3F（4.47 μg/支）；在2種煙葉煙氣中，3-乙酰基吡啶和香葉基丙酮釋放量均較高，3-乙酰基吡啶在許昌C3F中的占比更高，香葉基丙酮則差異不大；玉溪C3F中釋放量較高的6-甲基-5-庚烯-2酮和二氫大馬酮，在許昌C3F中的釋放量卻比較低，這種差異可能是玉溪C3F煙葉比許昌C3F煙葉清香風(fēng)格更加突出的重要原因；11種清香成分在卷煙主流煙氣TPM中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布規(guī)律類似于其單支卷煙的釋放量情況。

表5 各成分的工作曲線、相關(guān)系數(shù)、線性范圍、檢測限、定量限、RSDs及回收率（n=5）Tab.5 Linear equation，correlation coefficient，linear range，limit of detection，RSD and recovery of each component（n=5）

表6 濃香型和清香型烤煙煙葉主流煙氣中11種清香成分釋放量的分布Tab.6 Levels of 11 fresh aroma components in mainstream smoke of flue-cured tobacco of robust and fresh flavor types

2.5 各清香成分OAVs及與煙葉感官質(zhì)量的相關(guān)性

在食品風(fēng)味分析中，通常認(rèn)為OAV不小于1的化合物對整體香氣的呈現(xiàn)有貢獻，且化合物OAV越大，其對整體香氣的貢獻度就越大［9］。表7為2種香型烤煙煙葉主流煙氣TPM中11種清香成分的OAV結(jié)果。

在2種煙葉的11種清香成分中，除2-乙基己醇外其余10種成分的OAV均大于1，說明這10種成分對煙氣清香香韻有貢獻作用。在玉溪C3F中，10種清香成分的OAV介于8.20～8.67×106之間，總OAV 為 8.91×106，β-大馬酮的OAV（8.67×106）最高，氧代異佛爾酮（8.20）最低，最高值和最低值相差高達6個數(shù)量級，表明不同成分對清香香韻的貢獻度有很大差異；主流煙氣中β-大馬酮和二氫大馬酮的釋放量之和為0.35 μg/支，僅占總釋放量的6.78%，但由于其嗅覺閾值最小，因此2種香氣成分的OAV之和（8.88×106）幾乎等于總OAV；盡管3-乙酰基吡啶和香葉基丙酮2種香氣成分的釋放量占總釋放量的77.32%，但其嗅覺閾值均較大，因此其OAV之和僅占總OAV的0.02%。以上分析表明，β-大馬酮和二氫大馬酮在彰顯煙氣清香香韻時起著更重要的作用。許昌C3F的OAV分布規(guī)律與玉溪C3F一致。

表7 主流煙氣中11種清香成分的OAVsTab.7 OAVs of 11 fresh aroma components in mainstream smoke

為了明確2種烤煙煙葉的風(fēng)格特征差異，對其感官質(zhì)量進行了評價，結(jié)果見表8。由表8可知，玉溪C3F煙葉的清甜香突出、清香明顯，而許昌C3F煙葉焦甜香突出。造成這種感官差異的原因之一是煙葉中清香成分OAV之間的差異，對比2種烤煙煙葉10種清香成分的OAV總和，發(fā)現(xiàn)玉溪C3F的總OAV為8.91×106，是許昌C3F總OAV的5倍。有研究表明［34］，OAV相差3倍以上即可明顯察覺到感官質(zhì)量的差異，因此可以判定玉溪C3F煙葉的清香更明顯，這一結(jié)果與煙葉感官評價結(jié)果一致。另一個原因是，2種烤煙煙葉風(fēng)格特征的差異可能不是由于這11種清香成分所致，而是由于許昌煙葉烤甜香的香氣成分OVAs值更高，掩蓋了清香成分。綜上可知，基于香氣活力值來判定烤煙煙葉風(fēng)格特征是可行的。

表8 濃香型和清香型烤煙煙葉風(fēng)格特征評價結(jié)果的比較Tab.8 Sensory evaluation results of style characteristics of flue-cured tobacco of robust and fresh flavor types

3 結(jié)論

11種清香成分在玉溪C3F和許昌C3F煙葉主流煙氣中的總釋放量分別為5.16和4.47 μg/支，其中，釋放量最高的3-乙酰基吡啶對煙氣清香香韻的貢獻度較低，而釋放量相對較低的β-大馬酮和二氫大馬酮的OAV較大，在彰顯煙氣清香香韻方面有重要貢獻。除OAV小于1的2-乙基己醇外，其余10種清香成分在玉溪C3F煙葉主流煙氣中的總OAV為8.91×106，是許昌C3F煙葉的5倍，這可能是玉溪煙葉清香風(fēng)格特征更加突出的重要原因。

傳統(tǒng)方法中依據(jù)香氣成分含量來判定其對煙葉風(fēng)格特征的貢獻度，而本文中建立的基于香氣活力值的判定新方法，從含量和閾值兩個維度對煙氣體系中香氣成分的貢獻度進行綜合評價，為定量表征煙葉原料香氣風(fēng)格特征提供了新的技術(shù)手段，為中式卷煙配方技術(shù)的深入研究提供了理論參考。但由于煙葉或煙氣的香氣成分種類多，本文中僅對清香香韻中11種成分的OAV進行了測定，沒有考慮煙氣復(fù)雜體系中各香韻之間的交互作用，在今后的研究中將對煙葉或煙氣中更多的香氣成分OAV進行測定，考察其對卷煙香氣的貢獻度，以更加全面、客觀地反映煙葉風(fēng)格特征與香氣成分之間的關(guān)系。