不同烘烤阶段3种香料植物挥发性成分分析

朱海滨, 张晓龙, 李 觅, 杨 义, 缪立新, 董石飞, 王柱石

(1.红云红河烟草(集团)有限责任公司, 云南 昆明 650202; 2.云南瑞升烟草技术(集团) 有限公司,云南 昆明 650106; 3.云南天禾地生物科技股份有限公司, 云南 昆明 650106; 4.昆明市烟草公司宜良分公司, 云南 宜良 652100)

不同烘烤阶段3种香料植物挥发性成分分析

朱海滨1, 张晓龙2,3, 李 觅1, 杨 义1, 缪立新4, 董石飞1, 王柱石2

(1.红云红河烟草(集团)有限责任公司, 云南 昆明 650202; 2.云南瑞升烟草技术(集团) 有限公司,云南 昆明 650106; 3.云南天禾地生物科技股份有限公司, 云南 昆明 650106; 4.昆明市烟草公司宜良分公司, 云南 宜良 652100)

通过电热式烘箱模拟烤烟三段式烘烤工艺，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法分析在烘烤过程不同阶段墨红玫瑰、香茅草和香叶天竺葵风干样挥发性成分。结果表明，在烘烤过程不同阶段3种香料植物挥发性成分种类和含量均发生明显变化，墨红玫瑰和香茅草风干样在烘烤前挥发性成分里相对含量最多的为丁香酚，其次为醛类和醇类物质。随着烘烤温度的升高和烘烤时间的增加，墨红玫瑰挥发性成分以酚类、醇类、烯类和醛类物质为主，香茅草挥发性成分以醛类和烯类物质为主；墨红玫瑰挥发性成分种类在缓慢增加，挥发性成分含量先减少后增加；香茅草挥发性成分种类先减少后增加，挥发性成分含量除在60 ℃时高于烘烤前的风干样外，其他温度下均低于烘烤前的风干样；香叶天竺葵风干样在烘烤前至60 ℃间的挥发性成分以酯类、醇类、酮类和烯类物质为主，在68 ℃时的挥发性成分以醛类物质为主。

香料植物；三段式烘烤工艺；挥发性成分；墨红玫瑰；香茅草；香叶天竺葵

天然香原料植物具有独特浓郁的芳香气味[1-2]，是香料工业、食品工业和烟用等产品中首选的香料。墨红玫瑰(RosachinensisJacq “crimson Glory”)是一种重要的食用玫瑰品种，其植株较矮，花期为每年的4—12月，花朵重瓣30～35枚，深红带黑红色，色素含量较高，有丝绒一样的质感，花浓香且香味纯正[3]。香茅草(Cymbopogoncitratus)是生长在亚热带的一种茅草香料，属于禾本科白茅属的多年生草本植物，其天然含有柠檬香味，具有和胃通气、醒脑催情的功效[4]。香叶天竺葵(PelargoniumgraveolensL.)属于牛儿苗科天竺葵属的多年生亚灌木，原产于非洲南部，其香叶油是具有玫瑰香气的淡黄绿色芳香油，香气浓郁且稳定持久[5]。这3种香料植物油除主要用于香精、香水、食品外，还添加到烟草中以增加香气。有关墨红玫瑰、香茅草、香叶天竺葵精油成分的研究已有较详细报道[6-10]，但对于它们的植物风干样在烘烤不同温度下挥发性成分的变化尚未见报道。中国是烟草大国，但与津巴布韦、巴西、美国等先进产烟国相比，烟叶质量较差，香气、吃味普遍不足，难以满足高档卷烟的生产需求。近年来，众多的科研工作者致力于提高烟叶的香气量以求改善卷烟吃味，不仅在致香成分的研究方面取得了显著的成绩[11-12]，而且在提高烟叶香气量上也有较多的研究报道，如通过配施有机肥、提高烟叶采收成熟度等[13-14]。鉴于香料植物本身含有较多的香味物质，且天然香精香料在卷烟开发中已被广泛用来提升烟叶抽吸品质，詹军等[15-16]尝试在烟叶烘烤过程中加入外源香料植物进行调香(即烘烤调香)，结果表明，添加不同香料植物对烤后烟叶香气质量和香吃味有不同的影响，其中添加红玫瑰对烤后烟叶香气质量的改善较明显。而烘烤过程中香料植物不同添加阶段、添加量等对烤后烟叶的影响尚未见有深入研究和报道。针对不同香料植物在烘烤不同温度下挥发性成分可能存在的差异，本研究通过模拟烤烟三段式烘烤工艺，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法分析在烘烤过程不同阶段墨红玫瑰、香茅草和香叶天竺葵挥发性成分的变化，以便为烟叶烘烤调香过程中香料植物适宜的添加阶段提供技术参考。

1 材料与方法

1.1试验材料及仪器

供试香料植物品种为墨红玫瑰、香茅草和香叶天竺葵。香料植物的调香部分为当季生长正常、无病虫害的花朵和叶片，均于晴朗天气早晨带露水采摘，置于自然通风处自然风干后备用。

供试加热设备为3台电热式电烘箱。气相色谱-质谱联用仪(Agilent 7890A/5975C)：美国安捷伦公司；手动SPME进样器和固相微萃取头(75μm CAR/PDMS)：美国Supelco公司；20 mL透明钳口顶空瓶及20 mm银色开口铝盖：美国安捷伦公司；电磁加热搅拌器(PC-420D型)：美国Coming公司。

1.2试验设计

将香料植物墨红玫瑰、香茅草和香叶天竺葵风干样3 kg分别置于3台电热式电烘箱，模拟烤烟三段式烘烤工艺对香料植物进行连续加热，设定温度及稳温时间为：38 ℃稳温36 h,42 ℃稳温24 h,47 ℃稳温24 h,54 ℃稳温18 h,60 ℃稳温16 h,68 ℃稳温24 h。分别在烤前和38，42，47，54，60，68 ℃稳温结束时取样，分析鉴定香料植物在烘烤前和烘烤过程不同阶段的挥发性成分。

1.3样品处理及分析

样品前处理方法及仪器条件参考文献[17]进行。定性测定结果保留Nist 05标准谱库或Wiley 275标准谱库检索的鉴定结果，并由长期从事谱图解析的专业工作人员分析予以确定。化合物相对含量的确定采用峰面积归一化法。

2 结果与分析

2.1不同烘烤阶段墨红玫瑰挥发性成分的组成

采用质谱检索定性和峰面积归一化法定量的方法得到烘烤过程不同阶段墨红玫瑰挥发性成分种类及其含量如表1。从表1可以看出，墨红玫瑰风干样烘烤前和烘烤过程中挥发性成分以酚类、醇类和烯类物质为主。相比烘烤前的风干样，烘烤加热过程中醛类和酮类物质含量增加，烯类和酸类物质含量减少。其中烘烤前的墨红玫瑰风干样挥发性成分种类最少(35种)，但相对含量较高；在60 ℃时墨红玫瑰风干样挥发性成分种类和相对含量均最高(49种、88.56%)，在47 ℃时墨红玫瑰风干样挥发性成分相对含量最低。

表1 不同烘烤阶段墨红玫瑰挥发性成分种类及相对含量Table 1 The types and relative contents of volatile constituents of crimson glory rose at different stages in the baking process

表2为烘烤过程不同阶段墨红玫瑰挥发性成分中相对含量大于0.5%的化合物。从表2可知，烘烤前墨红玫瑰挥发性成分中含量最大的为丁香酚，相对含量达52.45%，其次为β-石竹烯、乙酸、Z-5-十九碳烯、香叶醇和苯乙醇。烘烤加热后的丁香酚急剧减少，2-甲氧基-3-(2-丙稀基)-苯酚急剧增加，其相对含量在烘烤各阶段均超过42%。在38， 42，54 ℃时相对含量较高的物质有苯乙醇、(R)-3,7-二甲基-6-辛烯-1-醇、香叶醇、十九碳烯等；在47 ℃时相对含量较高物质的有(R)-3,7-二甲基-6-辛烯-1-醇、香叶醇等；在60 ℃时相对含量较高的物质有苯甲醇、苯乙醇、(R)-3,7-二甲基-6-辛烯-1-醇、香叶醇等；在68 ℃时相对含量较高的物质有糠醛、苯甲醇、苯乙醇、(R)-3,7-二甲基-6-辛烯-1-醇、香叶醇、十九碳烯等。

2.2不同烘烤阶段香茅草挥发性成分的组成

采用质谱检索定性和峰面积归一化法定量的方法得到烘烤过程不同阶段香茅草挥发性成分种类及其含量见表3。香茅草风干样烘烤前挥发性成分以酚类、醛类和烯类物质为主，烘烤加热后挥发性成分以醛类和烯类物质为主，其中38～60 ℃时醛类物质含量占总峰面积的39%～68%，在68 ℃时醛类物质含量降至3.93%，酚类、醇类和烯类物质含量则明显增加。在68 ℃时香茅草挥发性成分种类最多(61种)，在47 ℃时最少(36种)；在60 ℃时香茅草挥发性成分含量最多(87.06%)，在68 ℃时最少(69.04%)。

表2 不同烘烤阶段墨红玫瑰主要挥发性成分Table 2 The volatile constituents of crimson glory rose at different stages in the baking process

注：“-”表示未检测出。下同。

Note: “-”means not detected. The same as below.

表4为不同烘烤阶段香茅草挥发性成分中相对含量大于0.5%的化合物。从表4可知，烘烤前香茅草挥发性成分中含量最大的为丁香酚，相对含量达36.06%，其次为橙花醛、(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、β-石竹烯。烘烤加热后的丁香酚急剧减少，3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛和2-甲氧基-3-(2-丙稀基)-苯酚迅速增加。在38～60 ℃时主要为3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、2-甲氧基-3-(2-丙稀基)-苯酚、β-石竹烯、β-月桂烯、乙酸香叶酯、香叶醇等；在68 ℃时主要为2-甲氧基-3-(2-丙稀基)-苯酚、(R)-3,7-二甲基-6-辛烯-1-醇、3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、愈创木烯、香叶基丙酮等。

表3 不同烘烤阶段香茅草挥发性成分种类及相对含量Table 3 The types and relative contents of volatile constituents of lemongrass at different stages in the baking process

表4 不同烘烤阶段香茅草主要挥发性成分Table 4 The volatile constituents of lemongrass at different stages in the baking process

2.3不同烘烤阶段香叶天竺葵挥发性成分的组成

采用质谱检索定性和峰面积归一化法定量的方法得到烘烤过程中不同阶段香叶天竺葵挥发性成分种类及其含量(表5)。从表5可以看出，香叶天竺葵风干样烘烤前挥发性成分以酯类、醇类、酮类和烯类物质为主，烘烤过程不同阶段各类物质含量变化较大。相比烘烤前的风干样挥发性成分，烘烤加热过程中酯类和酸类物质含量减少，其中在68 ℃时最少；烯类和醇类物质含量在38 ℃时最高，在68 ℃时最少；醛类物质含量在60 ℃时前变化不大，但在68 ℃时醛类物质含量剧增至67.12%；酮类物质含量在42 ℃时最多，在68 ℃时最少。在38 ℃时香叶天竺葵风干样挥发性成分含量和种类最多(77种，93.03%)，在54 ℃时挥发性成分含量最少(56.41%)，在68 ℃时挥发性成分种类最少(41种)。

表5 不同烘烤阶段香叶天竺葵挥发性成分种类及相对含量Table 5 The types and relative contents of volatile constituents of pelargonium graveolens at different stages in the baking process

表6为不同烘烤阶段香叶天竺葵挥发性成分中相对含量大于0.5%的化合物。从表6可知，烘烤前的香叶天竺葵挥发性成分中含量最大的为甲酸香草酯，其次为香茅醇、薄荷酮、表姜烯酮、丁酸香茅酯、香叶醇。烘烤加热后的香茅醇和表姜烯酮急剧减少，在38 ℃时主要为香叶醇、愈创木烯、薄荷酮、异薄荷酮、香草酯和香叶酯等；在42和47 ℃时主要为(R)-3,7-二甲基-6-辛烯-1-醇、甲酸香草酯和薄荷酮，这3种物质含量之和超过35%；在54和60 ℃时主要为愈创木烯、甲酸香草酯、玫瑰醚、薄荷酮、异薄荷酮、丁香酚、丁酸香茅酯等；在68 ℃时主要挥发性成分为3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛和(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛，这2种物质含量之和超过64%。

表6 不同烘烤阶段香叶天竺葵主要挥发性成分Table 6 The volatile constituents of pelargonium graveolens at different stages in the baking process

续表 Continuing table

续表 Continuing table

3 结论与讨论

试验结果表明，墨红玫瑰和香茅草风干样在烘烤前挥发性成分里相对含量最多的为丁香酚，其次为醛类、醇类和烯类物质；随着烘烤温度的升高和烘烤时间的增加，丁香酚含量迅速减少，墨红玫瑰挥发性成分里2-甲氧基-3-(2-丙稀基)-苯酚含量迅速增加，香茅草挥发性成分里3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛和(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛迅速增加。墨红玫瑰挥发性成分种类在缓慢增加，挥发性成分含量先减少后增加；在60 ℃时其挥发性成分种类和含量最多，在烘烤前墨红玫瑰挥发性成分种类最少，在47 ℃时挥发性成分含量最少。相比烘烤前的风干样，墨红玫瑰烘烤加热过程中醛类和酮类物质含量增加，酸类物质含量减少，挥发性成分以酚类、醇类、烯类和醛类物质为主。香茅草挥发性成分种类先减少后增加，在47 ℃时最少，在68 ℃时最多；挥发性成分含量除在60 ℃时高于烘烤前的风干样外，其他温度下均低于烘烤前的风干样，其中在68 ℃时最少，在烘烤前和60 ℃时相对较多。香叶天竺葵挥发性成分种类和含量在38 ℃时最多，在54 ℃时挥发性成分含量最少，在68 ℃时挥发性成分种类最少。在不同温度下香叶天竺葵挥发性成分含量变化较大，相比香叶天竺葵风干样烘烤前的挥发性成分，酯类物质含量减少，酮类物质种类增加，但含量除在42 ℃时增多外，其他温度下含量均减少；醛类物质含量在38～60 ℃时低于烘烤前的风干样，但在68 ℃时急剧增加至69.12%。

香料植物挥发性成分中含有许多对烟气质量有重要影响的物质，如醇类物质中的苯甲醇、苯乙醇和羰基类物质中的β-紫罗兰酮可使烟气增加花香的香味，酯类物质中的二氢猕猴桃内酯可起到消除刺激的作用，氮杂环类物质可赋予烟叶浓郁的烤香[18]。因此，卷烟生产过程中常添加天然的香精香料来增补、修饰和突出烟叶本身的烟香风味，提高卷烟的香气及特有的风格特征。试验结果表明，在烘烤过程不同阶段3种香料植物挥发性成分种类和含量均发生明显变化，而这些挥发性成分中有的是对改善烤烟的香吃味有积极促进作用的物质，如香叶醇及其酯类、香茅醇及其酯类、部分醛类、烯烃类和醚类等，有的是卷烟烟气中有害物质，如萘类、苯酚及苯系物等[19-20]。烟叶香气物质含量的形成和积累受到诸多因素的影响。大量研究表明，烘烤调制过程中烤房内部的环境条件是烟叶中香气化学成分形成的关键因素，外源香料植物的加入会改变烤房内部的气体环境，烤后烟叶香气质量发生变化[15]。因此，在烤烟烘烤加入外源香料植物进行调香时，应根据香料植物在不同温度、不同阶段下其挥发性成分的种类和含量变化情况选择香料植物放入烤房的时间，以便更好地利用香料植物挥发性成分中的有利物质，达到通过烘烤调香提升烟叶香吃味的目的。

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(责任编辑：常思敏)

Changesofvolatileconstituentsof3spiceplantsatdifferentstagesinthebakingprocess

ZHU Haibin1, ZHANG Xiaolong2,3, LI Mi1, YANG Yi1, MIAO Lixin4, DONG Shifei1, WANG Zhushi2

(1.Hongyun-Honghe Tobacco (Group) Company Limited, Kunming 650202, China; 2.Yunnan Reascend Tobacco Technology (Group) Company Limited, Kunming 650106, China; 3.Yunnan Tianhedi Biotechnology Company Limited, Kunming 650106, China; 4.Yiliang Branch of Kunming Tobacco Company, Yiliang 652100, China)

Headspace solid phase micro-extraction-gas chromatography mass spectrometry was used to analyze volatile constituents of crimson glory rose, lemongrass and pelargonium graveolens air-dried samples at different stages in the baking process, by simulating the three-phase-drying method for tobacco with the electric dry oven. The results showed that at different stages in the baking process, the types and contents of volatile constituents of 3 spice plants had significant changes. Before baking, the relative contents from high to low in volatile constituents of crimson glory rose and lemongrass air-dried samples were eugenol, aldehydes and alcohols materials. With the increase of baking temperature and baking time, the main volatile constituents of crimson glory rose were phenols, alcohols, alkenes and aldehydes materials, and aldehydes and alkenes materials were mainly in the volatile constituents of lemongrass. The types of volatile constituents of crimson glory rose increased slowly, the contents of volatile constituents firstly decreased and then increased. The types of volatile constituents of lemongrass firstly decreased and then increased. The contents of volatile constituents at test temperature except at 60 ℃ were all lower than that of the air-dried sample before baking. The main volatile constituents of pelargonium graveolens air-dried sample were esters, alcohols, ketones and alkenes, before baking and before the temperature reaches 60 ℃ and the main volatile constituents at 68 ℃ were aldehydes.

spice plants; three-phase-drying method for tobacco; volatile constituents； crimson glory rose; lemongrass; pelargonium graveolens

TS 426

：A

2016-12-07

云南中烟工业有限责任公司科技项目(2015YL06)

朱海滨(1981-), 男, 河南南阳人, 农艺师, 硕士, 主要从事烟草原料研究工作。

王柱石(1985-), 男, 湖北咸宁人, 工程师。

1000-2340(2017)03-0355-10