爆珠香味成分剖析及其在卷煙中轉(zhuǎn)移率

郭華誠(chéng)，趙琪，吳艷艷，朱遠(yuǎn)洋，郜海民，李瑞麗*

1. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心（鄭州 450000）；2. 鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院（鄭州 450000）

為豐富煙香、提高卷煙吸食品質(zhì)，煙草行業(yè)提出濾棒加香卷煙新思路[1-2]。卷煙濾棒加香可以賦予傳統(tǒng)濾棒獨(dú)特的香味特征，給予消費(fèi)者新奇的吸食感受[3-5]。中國(guó)煙草市場(chǎng)濾棒加香卷煙主要有爆珠濾棒、香線濾棒、復(fù)合濾棒、甜味接裝紙等，其中以爆珠濾棒卷煙種類最為豐富[6-10]。

爆珠濾棒主要利用惰性多聚天然高分子或合成高分子材料，將香精香料包裹在一個(gè)密閉膠囊中，形成一種具有半透膜或密封膠囊，再將膠囊植入濾嘴來達(dá)到加香目的。通過爆珠加香，可以減弱卷煙刺激性，改善和豐富卷煙香氣，顯著提升卷煙香氣豐富性、感官質(zhì)量及抽吸趣味性[11-12]。

近幾年，國(guó)內(nèi)爆珠卷煙發(fā)展迅速，且類型多樣[11-15]，但對(duì)其香味成分的分析及香味成分在卷煙中轉(zhuǎn)移行為研究相對(duì)較少[16]，不利于爆珠卷煙開發(fā)和應(yīng)用。因此，試驗(yàn)以國(guó)內(nèi)外4種暢銷爆珠濾棒卷煙為研究對(duì)象，通過GC-MS對(duì)爆珠卷煙揮發(fā)性、半揮發(fā)性香味成分進(jìn)行分析，并研究香味成分向卷煙中轉(zhuǎn)移行為，明確其香味成分在主流煙氣粒相物中轉(zhuǎn)移規(guī)律，為爆珠加香在卷煙中應(yīng)用提供指導(dǎo)及監(jiān)督，為豐富煙香提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

4種爆珠卷煙，標(biāo)號(hào)為樣品A（冰橙口味）、樣品B（薄荷口味）、樣品C（山藥口味）、樣品D（薄荷+青檸口味），河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司提供。

無水乙醇、正己烷（色譜級(jí)，天津市富宇精細(xì)化工有限公司）；二氯甲烷（色譜級(jí)，天津迪馬科技有限公司）；乙酸苯乙酯（標(biāo)準(zhǔn)品，≥98%，北京百靈威試劑有限公司）。

SB-3200 DT超聲波清洗機(jī)（寧波新芝生物科技股份有限公司）；7890 B/5977 A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)安捷倫科技有限公司）；EL 204電子天平（感量0.000 1 g，梅特勒-托利多儀器有限公司）；RM 200轉(zhuǎn)盤式吸煙機(jī)（德國(guó)博格瓦爾特有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 萃取溶液的配置

準(zhǔn)確稱取0.025 g乙酸苯乙酯于250 mL容量瓶中，用無水乙醇定容至刻度，得到溶液質(zhì)量濃度0.100 0 mg/mL萃取液。

1.2.2 樣品前處理

1.2.2.1 爆珠香味成分分析

將爆珠從濾棒中剝出，稱取0.1 g爆珠樣品，放入50 mL具塞錐形瓶中，壓破爆珠，加入5 mL萃取溶液，超聲萃取20 min，靜置，過0.45 μ m有機(jī)膜，待進(jìn)樣。

1.2.2.2 香味成分向主流煙氣總粒相物轉(zhuǎn)移率分析

將樣品置于溫度22±2 ℃和相對(duì)濕度60%±2%條件下平衡48 h，劍橋?yàn)V片同樣環(huán)境條件平衡12 h。以未捏爆爆珠的爆珠卷煙作為空白對(duì)照，按GB/T 19609—2004規(guī)定方法抽吸卷煙，用φ 92 mm劍橋?yàn)V片捕集20支卷煙主流煙氣總粒相物。抽吸完畢后，將劍橋?yàn)V片置于同時(shí)蒸餾萃取裝置一端1 000 mL圓底燒瓶中，依次加入300 mL蒸餾水和30 g氯化鈉，用電熱套加熱；裝置的另一端連接濃縮瓶，加入60 mL二氯甲烷，60 ℃加熱，反應(yīng)時(shí)間2 h，結(jié)束后，加入1 mL乙酸苯乙酯內(nèi)標(biāo)溶液，將其濃縮至1.0 mL，過0.45 μ m有機(jī)膜，待上樣。

依據(jù)式（1）計(jì)算出爆珠中各香味成分在主流煙氣總粒相物中轉(zhuǎn)移率。

式中：Y1為主流煙氣總粒相物轉(zhuǎn)移率，%；m1為每支爆珠濾棒卷煙抽吸主流煙氣中各香味組分質(zhì)量，mg；m0為每支空白卷煙抽吸主流煙氣中各香味組分質(zhì)量，mg；m為每支爆珠各香味成分質(zhì)量，mg。

1.2.3 GC/MS分析條件

色譜條件：色譜柱HP-5MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣為氦氣，流量1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度280 ℃；進(jìn)樣量1 μL；分流比5︰1；升溫程序：初溫50 ℃，保持2 min，以4 ℃/min速率升溫至280 ℃，保持20 min。

質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源（EI），電子電流70 eV；離子源溫度230 ℃，四級(jí)桿溫度150 ℃，傳輸線溫度280 ℃；質(zhì)量掃描的范圍30～550 amu。

2 結(jié)果與分析

2.1 爆珠香味成分分析前處理?xiàng)l件優(yōu)化

2.1.1 萃取溶劑的選擇

以樣品C為研究對(duì)象，稱取0.1 g爆珠樣品，分別加入10 mL無水乙醇、二氯甲烷、正己烷萃取液，振蕩20 min，考察不同萃取溶劑對(duì)爆珠內(nèi)各類成分總量檢測(cè)結(jié)果的影響，結(jié)果如圖1所示。

結(jié)果表明，選擇無水乙醇為萃取劑時(shí)，所檢測(cè)到的酯類、酮類和醇類成分總量明顯高于其他溶劑。因此，選擇無水乙醇作為萃取溶劑。

圖1 萃取溶劑對(duì)爆珠內(nèi)各類成分總量檢測(cè)結(jié)果的影響

2.1.2 萃取方式的選擇

稱取0.1 g爆珠樣品，加入10 mL無水乙醇，分別超聲、振蕩和渦旋萃取20 min，考察不同萃取方式對(duì)爆珠內(nèi)各類成分總量檢測(cè)結(jié)果的影響，結(jié)果如圖2所示。

各類成分總量以超聲萃取法所檢測(cè)的含量最多，搖床振蕩和渦旋振蕩含量接近，因此，為保證萃取完全，選取超聲萃取作為萃取方式。

圖2 萃取方式對(duì)爆珠內(nèi)各類成分總量檢測(cè)結(jié)果的影響

2.1.3 萃取時(shí)間的選擇

在其他條件一致情況下，分別超聲萃取10，20，30，40和50 min，考察考察不同萃取時(shí)間對(duì)爆珠內(nèi)各類成分總量檢測(cè)結(jié)果的影響。結(jié)果如圖3所示。

結(jié)果表明，隨著萃取時(shí)間延長(zhǎng)，各類成分總量均呈現(xiàn)先增大再減小趨勢(shì)，萃取效果20 min最佳，這可能是與隨著萃取時(shí)間延長(zhǎng)，爆珠內(nèi)部分揮發(fā)性成分揮發(fā)損失有關(guān)。

圖3 萃取時(shí)間對(duì)爆珠內(nèi)各類成分總量檢測(cè)結(jié)果的影響

2.1.4 萃取劑用量的選擇

在其他條件一致情況下，分別加入3，5，7，9和11 mL萃取劑，考察不同萃取劑用量對(duì)爆珠內(nèi)各類成分總量檢測(cè)結(jié)果的影響。結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，隨著萃取劑用量增加，各類成分總量均呈現(xiàn)先增加后減少趨勢(shì)，5 mL萃取劑所測(cè)得含量最多。因此，萃取劑用量選擇5 mL。

圖4 萃取劑用量爆珠內(nèi)各類成分總量檢測(cè)結(jié)果的影響

2.2 爆珠香味成分向主流煙氣粒相物的轉(zhuǎn)移情況

按照1.2.2.2方法對(duì)爆珠中各香味成分進(jìn)行分析，并測(cè)定其香味成分向主流煙氣轉(zhuǎn)移率，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

樣品A中的香味物質(zhì)主要為烯類成分，其中檸檬烯含量每支5.689 mg，轉(zhuǎn)移率1.18%，檸檬烯是柑橘類水果精油主要成分，具有令人愉快檸檬樣香氣，加入卷煙中可以改善香氣豐富性、提高香氣質(zhì)感[17]；樣品A中香味成分煙氣轉(zhuǎn)移率在0.22%～11.01%之間，以芳樟醇轉(zhuǎn)移率最高，可達(dá)11.01%，芳樟醇具有鈴蘭香氣，添加到卷煙中能起到增加香氣、柔和吸味及掩蓋雜氣等作用[18]。

樣品B中薄荷醇的含量較高，為每支6.859 mg，轉(zhuǎn)移率9.06%，薄荷醇具有薄荷樣氣味，有清鮮、甜、涼的口味，添加到卷煙中可以減輕刺激性、掩蓋雜氣[19]；樣品B各類成分煙氣轉(zhuǎn)移率在0.05%～13.32%之間，異蒲勒醇的轉(zhuǎn)移率最高，異蒲勒醇具有清新愉快的清涼香氣，廣泛用于調(diào)配薄荷香型、覆盆子香型、藥草香型等香精[20]。

樣品C中香味成分主要是酯類成分，其中乙酸薄荷酯含量為每支0.150 mg，乙酸薄荷酯具有薄荷和玫瑰似的清涼氣味，氣味比薄荷腦柔和[21]，癸酸乙酯含量為每支0.018 mg，轉(zhuǎn)移率11.74%，有葡萄酒香氣[22]；樣品C各類成分煙氣轉(zhuǎn)移率在1.21%～15.25%之間。

樣品D中醇類和烯類成分的種類和含量居多，其中薄荷醇的含量為每支7.766 mg，轉(zhuǎn)移率7.28%，萜品烯含量為每支0.411 mg，萜品烯具有柑橘和檸檬香氣，加入卷煙中可增加煙香、明顯改善煙氣質(zhì)量[23]；樣品D各類成分煙氣轉(zhuǎn)移率在0.21%～14.18%之間，松油醇的轉(zhuǎn)移率最高，松油醇具有松針香氣，加入卷煙中可以增加煙氣的木香與青香[24]。

乙酸薄荷酯、薄荷酮、薄荷醇為4種樣品共有成分，在煙氣中的轉(zhuǎn)移率均為薄荷醇＞乙酸薄荷酯＞薄荷酮。

表1 不同爆珠卷煙樣品中香味成分向主流煙氣總粒相物中的轉(zhuǎn)移率

接表1

3 結(jié)論

以國(guó)內(nèi)外4種具有代表性的爆珠濾棒卷煙為研究對(duì)象，采用溶劑萃取的前處理方法，建立GC-MS測(cè)定爆珠中香味成分的分析檢測(cè)方法。測(cè)定其香味成分向主流煙氣總粒相物中轉(zhuǎn)移率。結(jié)果表明，樣品A中香味成分的煙氣轉(zhuǎn)移率在0.22%～11.01%之間，主要成分為烯類化合物，其中檸檬烯是柑橘類水果精油的關(guān)鍵香味成分，具有令人愉快的檸檬樣香氣，加入卷煙中可以改善香氣豐富性、提高香氣質(zhì)感；樣品B中香味成分的煙氣轉(zhuǎn)移率在0.05%～13.32%之間，其中薄荷醇含量較高，可達(dá)每支6.859 mg，轉(zhuǎn)移率9.06%，具有薄荷樣氣味，有清鮮、甜、涼的口味，添加到卷煙中可以減輕刺激性、掩蓋雜氣；樣品C中香味成分煙氣轉(zhuǎn)移率在1.21%～15.25%之間，主要香味成分為酯類化合物，其中乙酸薄荷酯含量為每支0.150 mg，具有薄荷和玫瑰似清涼氣味，氣味比薄荷腦柔和；樣品D中香味成分轉(zhuǎn)移率在0.21%～14.18%之間，以醇類和烯類化合物為主，其中松油醇轉(zhuǎn)移率最高，具有松針香氣，加入卷煙中可以增加煙氣的木香與青香。乙酸薄荷酯、薄荷酮、薄荷醇為4種卷煙樣品共有成分，其在煙氣中轉(zhuǎn)移率均為薄荷醇＞乙酸薄荷酯＞薄荷酮。