化橘红浸膏挥发性成分分析及其在加热不燃烧卷烟中的应用

杨雪燕，盛光发，段 勤，肯生叶，田飞宇，杨 屹，陈金龙，金云峰

（云南养瑞科技集团有限公司，昆明 650500）

化橘红又称化州橘红，为芸香科植物化州柚（Citrus grandisvar. Tomentosa）或柚［Citrus grandis（L.）Osbeck］的未成熟或近成熟的干燥外层果皮［1，2］，又名“毛橘红”“光七爪”“柚皮橘红”等［3］。化橘红属于“中国四大南药”和“十大广药”之一，更是岭南八大道地药材之首，有着“一片值千金”的说法［4，5］。化橘红中具有多种药理活性成分，主要成分为黄酮类化合物、挥发油、多糖和香豆素类化合物等［6］；其主要功效为理气宽中、燥湿化痰，用于治疗咳嗽痰多、支气管哮喘，还有抗氧化、抗炎和调节免疫和防治糖尿病、心肌功能损伤等药理作用［7］。化橘红因其良好的医疗保健作用，被广泛应用于中医临床治病防病，但目前还未见化橘红在加热不燃烧卷烟领域的应用报道。

加热不燃烧（Heat not burning，HNB）烟草制品是一种利用热源对烟草材料进行持续低温加热，以释放含有烟碱的气溶胶，烟草材料只受热并不燃烧的一种新型烟草制品［8-10］。相对于其他新型烟草制品，其感官体验更接近传统卷烟［11］。加热不燃烧烟草制品的加热温度较低（500 ℃以下），远低于传统卷烟，仅发生蒸馏及较简单的热解反应［12］，有效减少了因高温燃烧、热解和热合成过程中很多潜在有害物质的产生［13，14］，且不产生测流烟气，很大程度上降低了烟草制品对人体的危害［15］。此外，加香颗粒作为加热不燃烧烟草制品的致香材料，相对于烟草薄片在加热抽吸过程中具有发烟量大、释香均匀、可调控性强、不易碳化、制造工艺简单等优势，逐渐成为研发热点。

为了对以化橘红浸膏为原料的加热不燃烧烟草制品及其应用效果进行可行性研究，本研究制备了化橘红浸膏，并利用气相色谱-质谱联用（GC∕MS）技术和热裂解技术结合谱库检索分析了化橘红浸膏的挥发性成分和热裂解产物，应用峰面积归一化法计算各成分的相对含量。在此基础上，将化橘红浸膏作为原料应用于加热不燃烧卷烟颗粒材料中，开发出一款具有细腻柔和烟气、改善喉部舒适性功效的加热不燃烧烟草制品，并对其潜在的应用价值进行阐述。

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

化橘红干品、无水乙醇（天津市大茂化学试剂厂），色谱纯乙醇（德国默克公司），去离子水，丙二醇（分析纯，天津市大茂化学试剂厂），20 目网筛、300目滤布（天台九星工业滤布有限公司），有机相滤膜（0.45 μm，天津市津腾实验设备有限公司）。

1.2 仪器和设备

MS204S 型电子天平（梅特勒-托利多）、粉碎机（吉首市中州制药机械厂）、回流提取装置（自制）、RV8V 旋转蒸发仪（德国IKA 公司）、7890B-5977A型气相色谱-质谱联用仪（美国安捷伦公司）、Pyroprobe 5200 型热裂解仪（美国CDS 公司）、DHG-9246A型烘箱（上海精宏实验设备有限公司）、YK-100型摇摆式造粒机（南京范群干燥设备厂）。

1.3 试验方法

1.3.1 化橘红浸膏的制备 将化橘红粉碎，过20 目筛网。准确称取500 g 样品置于10 L 圆底烧瓶中，加入6 L 体积分数70%的乙醇，回流提取2 次（第一次120 min，第二次30 min），提取液放出混合，冷却，沉降10 h 以上；滤液用300 目的滤布过滤，并减压浓缩至膏状，得到化橘红浸膏。化橘红浸膏为深棕色膏体，化橘红本香保持较好。

1.3.2 化橘红浸膏的分析条件 气相色谱条件：毛细管色谱柱HP-5MS（60.00 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气为高纯氦气；进样口温度250 ℃；进样量1 μL；分流比15∶1；色谱柱流量1.0 mL ∕min；程序升温为初始温度50 ℃，保持2 min，以4 ℃∕min 升至240 ℃，保持2 min，然后以15 ℃∕min升至300 ℃，保持20 min。质谱条件：电子轰击（EI）电离源；电子能量70 eV；传输线温度280 ℃；离子源温度230 ℃；溶剂延迟4.8 min；质量扫描范围33～400 amu；扫描方式为全扫描。

1.3.3 化橘红浸膏的热裂解试验 取适量石英棉置于热裂解仪专用石英管中，抽取1 μL 样品均匀附着在石英棉上，然后将石英管转入热裂解仪中进行热裂解。裂解器附件温度：初始温度50 ℃，以100 ℃∕min升至250 ℃并保持1 min。裂解温度程序：50 ℃保持5 s，以20 ℃∕s 升至300 ℃并保持15 s。吸附与脱附条件：吸附温度40 ℃，脱附温度280 ℃，脱附及进样时间4 min。裂解气（含9%氧气的氮氧混合气），流速30 mL∕min，裂解产物进入GC∕MS 进行分析。

1.3.4 化橘红加热不燃烧卷烟颗粒的制备 将配方烟丝于50 ℃烘箱中干燥4 h，粉碎至80～120 目，按照表1 的样品组称取物料，混合均匀后，采用YK-100型摇摆式造粒机进行造粒，辊筒转速55 r∕min，筛网粒径20目，造粒后烘干备用，控制颗粒水分在8%～10%。

表1 不同化橘红浸膏用量颗粒制备试验组

1.3.5 化橘红加热不燃烧卷烟感官评价 每组颗粒样品按照图1 的纸管型烟支结构制备成烟弹。烟弹结构包括外壁支撑纸管、醋纤段、封堵固件和颗粒。以未添加化橘红浸膏的空白颗粒作为对照，组织专家进行感官评吸。感官评价方法参照赵璐等［16］的评价指标和评分标准，对烟弹的烟雾量（10 分）、香气香味（30 分）、劲头（10 分）、协调性（10 分）、刺激性（15 分）、口感（25 分）6 个指标进行评价打分。每个指标达到相应要求时，试样各单项计分，各项指标均以0.5 分为记分单位。加热不燃烧卷烟感官质量记分采用百分制，取平均值统计得分。

图1 烟弹结构

2 结果与分析

2.1 化橘红浸膏的化学成分鉴定

化橘红浸膏的挥发性成分及其裂解产物由GC∕MS 检测所得的总离子流色谱，如图2 所示。由图2 可见，化橘红浸膏的挥发性成分相对其热裂解产物而言，组分较少，且含有多种高沸点化合物。化橘红浸膏的裂解产物中较低沸点的化合物比例相对较高。使用NIST11 数据库对照标准谱图进行检索，取正、反匹配度均大于800（最大值为1000）的鉴定结果，共鉴定出61 种化合物，化橘红浸膏及其裂解产物分别鉴定出28 种和50 种主要成分。用色谱峰面积归一化法进行定量分析，计算各成分的相对含量，得到化橘红浸膏及其裂解产物鉴定的化合物峰面积之和分别占总挥发性成分峰面积的85.059%、91.334%，结果如表2 所示。

图2 化橘红浸膏挥发性成分及其裂解产物GC/MS 总离子流色谱

由表2 可知，化橘红浸膏中检测出以柚皮素为主的黄酮类物质，单萜烯类挥发油成分，佛手苷内酯、异柳叶白姜花内酯、二氢山芹醇等以香豆素为母核的化合物和D-甘露糖、阿洛糖、D-葡萄糖、D-半乳糖等多糖类成分。化橘红黄酮类物质主要有解热、镇痛、抗炎的功效，有助于支气管细胞的生长，从而促进治疗咳嗽化痰等呼吸道疾病［17，18］；挥发油成分具有祛痰、止咳、驱风、镇痛和杀菌消炎等作用［19］；化橘红抗菌、抗病毒活性及抗氧化的功效主要与香豆素类化合物有关［20］；化橘红多糖能够显著清除DPPH 自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基，具有抗氧化和抗疲劳的作用［21］。

表2 化橘红浸膏中的主要挥发性成分及热裂解产物

续表2

化橘红浸膏经裂解后，化合物种类增加，包括糠醇、糠醛、糠酸、呋喃酮等呋喃类物质，吡喃酮、羟基丙酮、环戊烯酮、羟基苯乙酮等酮类物质，羟基吡啶、奎宁酸等氮杂环化合物和氧化芳樟醇等致香物质。呋喃类化合物是焦香风味的主要来源之一，酮类化合物是良好的增香剂和低热甜味剂，含氮杂环化合物可以增强烟草香和丰满度，这些裂解香气成分相互配合，使得化橘红浸膏裂解产物具有其特征香韵和生津、柔和细腻烟气的效果。

2.2 化橘红浸膏在加热不燃烧卷烟中的加香评析结果

在加热不燃烧卷烟颗粒中加入不同含量化橘红浸膏的评吸结果如表3 所示。6 组样品的感官评价得分表明，感官评价得分表明，化橘红浸膏的应用对颗粒香气香味、劲头、协调性、刺激性、口感均有明显影响，在3%用量以内，香气香味、劲头、刺激性和口感与化橘红用量呈明显正相关；用量高于3%后，权重较高的香气香味和口感与其呈负相关；而化橘红用量在超过1%后，协调性得分与其呈负相关，这可能是由于其具有一定的药香所致。

综合来看，化橘红浸膏在加热不燃烧颗粒中的应用具有明显的增益效果，化橘红特征韵调清晰，香气饱满，口感回甘，烟气细腻圆润，化橘红特征与烟香融合性好，余味干净，能够明显提升甜润感，改善口腔和喉部舒适性，用量应控制在1%～3%。

3 小结

化橘红浸膏中的有效成分主要有4 类，分别是黄酮类、挥发油、香豆素类和多糖成分，具有理气宽中、燥湿化痰、抗炎、抗氧化和调节免疫等作用。热裂解法能体现香料样品在加热条件下化合物的裂解转变过程，从分析检测结果来看，在低温不燃烧卷烟的工作条件下（300 ℃），部分大分子化合物裂解为醛酮类小分子物质，如呋喃类、酮类、含氮杂环化合物等，从而发挥致香效果。

将化橘红浸膏应用于加热不燃烧卷烟中，在保持较好的特征香韵基础上，开发出一款改善口腔和喉部舒适性的化橘红加热不燃烧卷烟。抽吸试验表明，化橘红浸膏特征韵调清晰，能够有效提升加热不燃烧颗粒的甜润生津感，细腻柔和烟气、提升烟气质感，并改善喉部舒适性。运用该思路可望将更多天然香原料提取物的应用拓展到加热不燃烧卷烟领域，并为天然提取物在加热不燃烧卷烟材料中的应用研究奠定基础。