我国烟草香精香料的研究现状

我国烟草香精香料的研究现状叶荣飞

赵瑞峰

（广东中烟工业有限责任公司技术中心广东广州510145）

摘要：本文从制备技术、化学成分分析技术和信息化技术等对我国烟草香精香料的研究进展进行了综述，并对其发展前景进行了展望。

关键词：烟草香精香料；制备；化学成分分析；信息化中图分类号：TS2.3

文献标识码：A

文章编号：1674-46（2011）03-0034-04

烟草香精是卷烟生产中必不可少的物质，其

配方更是卷烟企业的核心技术，在改善卷烟的口感，突出烟草风格方面具有重要的作用。另外，随着人民生活水平的不断提高，人们对吸烟与健康的问题越来越重视。因此，开发低焦油低危害卷烟，在满足烟草消费者需求的同时，关注消费者健康，是烟草行业一项长期的任务，而烟草香精香料在解决卷烟因焦油降低导致香气成分减少的问题上发挥着重要的作用[1-2]。

我国烟草行业和香精行业也一直对烟用香精香料进行着研究，特别是20世纪80年代后，烟用香精香料的研究有了明显的进步。进入21世纪以来，随着烟草行业的重视和企业实力的不断增强，在烟草企业和香料企业的共同努力下，紧紧跟随国际烟用香精先进技术，在烟用香精香料技术方面取得了长足的进步。2004年初“中式卷烟”被正式确定为中国烟草行业的发展方向，要求“中式卷烟”的研发必须把握“高香气、低焦油、低危害”的原则，大力推动了烟草香精香料各研究领域的发展[3]。本文对烟草香精香料的研究进展，包括制备技术、成分分析技术、信息化发展等方面进行了综述，并对其发展前景进行了展望。

取物。根据烟草香料的发展，烟草香料可分为常规香料和新型香料，常规香料包括天然提取香料和人工合成香料，新型香料包括潜香物和微胶囊香料等。

1.1常规烟草香料的制备

烟草香料按来源主要分为3个种类，即来自烟草本身的香料、非烟草的天然香料和人工合成的香料。烟草类香料是指直接从烟草中提取所得的香料，如白肋烟浸膏、香料烟浸膏、烟草花浸膏等。非烟草天然香料是指从除烟草以外的各种动植物的某些生理器官（如香腺、香囊、花、叶、枝、干、茎、根、皮、果、籽等）的提取物和分泌物（如树脂、香膏等），因其制法不同可得到形态不同的产品，如精油、浸膏和酊剂等。合成香料是利用人工合成的香料，如苯乙醇、对氨基苯甲酸甲酯、柠檬醛、紫罗兰酮、2-乙酰基吡嗪等。天然香料的制备方法包括传统的水蒸汽蒸馏法、萃取法、压榨法等，还有新兴的分子蒸馏法、超临界二氧化碳萃取法等[4]。

分子蒸馏技术是一种新型液-液分离的高新技术，是指在高真空条件下，液体分子受热从液面逸出，利用不同分子平均自由程差异导致其表面蒸发速率不同而达到分离的方法。该技术可以有选择地蒸出目的产物，去除其他杂质。对于分离高沸点和热敏性及易氧化物料，更有常规方法不可比拟的优点[5,6]。杨靖[7]等采用分子蒸馏对云烟萃取物进行分离，实验表明分子蒸馏处理过的样品与原样相比，主要香味物质的相对含量有较大的提高，茄酮、巨豆三烯酮、香叶基丙酮相对含量提高十倍以上。

超临界流体萃取技术是20世纪60年代兴起的一种新型分离技术，利用超临界流体的兼有气、液

1烟草香料的制备

中国有丰富的动植物资源，采用各种手段获取天然香原料已成为研究热点，国内很多烟草企业已开发多种天然香原料应用于卷烟的加香中，尤其是中草药提取物，它们不仅可以改进卷烟吸味特征，还可降低烟气中的有害成分，如广东的五叶神、江西的金圣、北京的中南海等已应用了某些中草药提

收稿日期：2011-01-10，2011-04-13修回作者简介：叶荣飞（1983-），男，湖南岳阳人，助理工程师，硕士，研究方向：卷烟新产品开发。

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第3期叶荣飞赵瑞峰我国烟草香精香料的研究现状总第17期

两重性特殊性质，使之在高压条件下与待分离的固体或液体混合物接触，通过调节系统的操作压力和温度，萃取出所需的物质，随后通过降压或升温的方法，降低超临界流体的密度，使萃取物得到分离。二氧化碳因具有无毒无害、溶解能力强、成本低等优点，成为最常用的超临界萃取溶剂[8]。田景州[9]等用超临界二氧化碳萃取技术从几种不同产地的烟草中萃取烟草香精，萃取得到的烟精中含有的重要致香成分前体物质西柏类化合物无论在成分还是相对百分含量上都比传统的溶剂萃取法萃取得到的西柏类化合物要大得多，将该烟精用于卷烟加香可明显改变烟草的香味并抑制烟草的杂气。

术在卷烟工业中的研究尚处于起步阶段，有着广阔的前景。彭荣淮[17]等将薄荷醇微胶囊应用于卷烟中，结果表明微胶囊较好地增强了卷烟保留薄荷醇的能力，并改进了薄荷卷烟的吸味品质；李光水[18]制备了肉桂醛、香兰素与环糊精的包合物，比较了香兰素包合物施加于烟丝、滤嘴及烟草薄片中的使用效果，结果表明肉桂醛和香兰素经包合后稳定性都显著提高。

2烟草香料的分析鉴定

1.2新型烟草香料的开发1.2.1潜香物的研究进展

在卷烟生产过程中,许多烟草增香剂都存在着挥发性强和易升华等问题，而且在储存期会因增香剂的挥发逸出而导致卷烟寿命的缩短。而潜香物因具有挥发性弱、化学性质比较稳定、其本身几乎没有香味、但在高温受热或燃烧时却能释放多种致香成分的特性，其合成和应用成为近些年烟草香精香料研究的热点[10]。如目前薄荷类潜香物质在卷烟生产中已经取得了较好的应用效果，其中碳酸薄荷酯不但能产生纯净的薄荷香味，而且燃吸时能均匀地产生薄荷醇[11]。长沙卷烟厂合成了两种类型的潜香物，包括异丙基丙二酸、仲丁基丙二酸、葡萄糖四酯（此三种化学成分香气特征均为奶酪香）和香紫苏二醇草酸酯（其特征为柏木香），分别用于向烟气释放异戊酸、β—甲基戊酸和降龙涎醚。这些潜香物不但熔（沸）点很高，而且嗅香极轻，常温下稳定，加热时则完全分解。应用于混合型卷烟后，产品感官质量明显提高[12]。

烟草香料品种很多，组成十分复杂，其组分的定性定量分析对卷烟的生产与品牌的品质保证具有非常重要的作用，同时对烟草香精的调香也提供重要的参考，烟草香料的成分分析技术大致分为分离和鉴定两方面。

2.1烟草香料成分的分离

气相色谱技术（GC）是香精香料分析的重要实验手段，几乎所有的香味成分都能用GC的某种应用形式进行分析。气相色谱可分为气液色谱及气固色谱两种。目前绝大多数的气相色谱都是用液体为固定相的气液色谱。在气液色谱中，主要是利用样品组分连续不断地分配于移动的气相和固定的液相中而达到分离的目的。样品在气相中传递速度很快，各组分和固定相互相作用次数就多，加上可选用不同极性的固定相和采用多种灵敏的检测器，因而气相色谱显示了选择性强、分辨能力好、灵敏度高和高效快速等优点。气相色谱已成为许多组成复杂混合物分离分析的高效快速的技术和方法，其中毛细管气相色谱法是现在最常用的方法，它可以同时分离分析几十种至一百多种组分的香精香料样品。

香精香料样品一般要经过前处理，前处理方法有水蒸汽蒸馏法、同时蒸馏萃取、溶剂萃取、超临界流体萃取、固相微萃取技术等，再进行GC分析；如果样品是挥发性半挥发性组分，可直接进行GC分析。香精香料中非挥发性、热敏性成分，不能用GC法进行分析。采用高效液相色谱（HPLC）可以实现这些物质的分离。HPLC由于操作温度低，不破坏样品，避免了GC分析时某些物质可能发生分子重排或热解现象，分析物能真实代表原来的物质[19,20]。

对于组成复杂的样品或在一根柱子分离不好的

GC+GC）分离，即组分，可采用二维气相色谱法（

将两根极性不同的毛细血管柱连接建立所谓“极性偶合柱系统”，采用中心切割可使一些在第一根柱上分离不好的组分在第二根色谱柱上实现分离[21]。

全二维气相色谱(GC+GC)是90年代初在二维GC+GC）基础上发展起来的新技术，它把色谱（

分离机理不同而又互相的两支色谱柱以串联方

1.2.2微胶囊香精的研究进展

许多烟草香料存在挥发性强、易氧化、易分解等问题，将其微胶囊化，不仅可以防止抽吸前香料的挥发和变质，而且抽吸时可使风味持久释放。烟草微胶囊技术是利用惰性多聚的高分子材料作为囊壁，采用喷雾干燥法或复凝聚法等将香精香料即芯材包裹在一个微小密闭的胶囊之中，在一定条件下有控制地将所包裹的香精香料释放出来。这在卷烟加香加料、弥补低焦油卷烟香味的损失、以及烟草代用品等方面颇具开发潜力[13]。国外对微胶囊技术在卷烟中的应用研究取得了一定的进展，美国专利用复凝聚法将薄荷油、柠檬油、薄荷醇等微胶囊化，用于制造烟草薄片，以增加薄片的香气，改善品质[14,15]。Quinn[16]等将丁香油微胶囊化，加入烟丝中，制成的卷烟抽吸时持续释放丁香风味，而且微胶囊受热破裂时会发出愉悦的声响。国内微胶囊技

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第4卷清远职业技术学院学报2011年

式结合成二维气相色谱，在这两支色谱柱之间装有一个调制器，起捕集再传送的作用，经第一支色谱柱分离后的每一个馏分，都需先进入调制器，进行聚焦后再以脉冲方式送到第二支色谱柱进行进一步的分离，所有组分从第二支色谱柱进入检测器，信号经数据处理系统处理，得到以柱1保留时间为第一横坐标，柱2保留时间为第二横坐标，信号强度为纵坐标的三维色谱图，或二维轮廓图。全二维气相色谱(GC×GC)具有分辨率高、灵敏度高、分析时间短、定性可靠性增加等特点。这一技术在复杂香精香料样品的分离分析中将发挥重要的作用[22,23]。

基础上对白豆蔻挥发油一些组分进一步分析,共鉴定了个化合物，占馏出峰峰面积的95%以上[26]。

3烟草香精香料的信息化发展

烟草香精香料的信息化发展包括指纹图谱系统和数据库两种技术的应用。

3.1指纹图谱系统的发展与应用

烟草香精香料质量的稳定性对卷烟产品质量的稳定是非常重要的。烟草香精质量的控制以往主要通过对香精的相对密度、折射率、酸度、挥发成分总量等一些物理指标和人工嗅香来进行，但这对现代质量管理所要求的烟草香精香料质量的精密监控与科学评价，显然难以适应。在现代分析技术基础上建立的指纹图谱技术为此提供了解决的方法，指纹图谱技术在中药领域首先得到了应用和发展，近年来在烟草香精香料产品的质量监控工作中已有研究应用[27,28]。

指纹图谱系统包括指纹图谱的建立和应用。首先需要采用色谱质谱技术对具代表性的香精成分进行分析，以化学计量学方法对获得的分析数据进行处理，获取和建立香精成分特征的色谱指纹图谱。然后，把待测产品进行评价，确定产品的稳定性与波动性，判断产品是否合格。云南红河卷烟厂建立和应用了指纹图谱技术系统，其设计的使用思路是:先对其色谱指纹图谱数据进行一系列的预处理(包括数据平滑、基线校正、保留时间漂移校正等)，然后采用相关系数和相合系数法计算全谱相似度、峰面积相似度和峰高相似度三种指标，或者采用PCA-MD、PLS-DA、SIMCA和SVM等多元统计模式识别的方法对其质量进行评价。经过近一年的使用表明:该系统可以在很大程度上对烟草香精香料的质量进行评价，而且具有运算速度快、运行稳定、界面友好、操作方便等优点，在工业上具有一定的实用价值[29]。

2.2烟草香料成分的鉴定

现在最广泛应用的是气相色谱与质谱（GC-MS）联用仪，它可以对GC分离的每一种成分进行鉴定，通过在机谱库就能给出化合物的结构信息，一个复杂的混合物在较短的时间内就可以得到分离鉴定。GC-MS联用技术使香精香料成分的分离分析效率大大提高，一次可分离鉴定几十种甚至上百种的化合物。高效液相色谱与质谱联用（HPLC-MS）也与GC-MS一样，大大提高了HPLC的分析检测效率。

近年发展的飞行时间质谱（TOFMS）是以飞行时间作为质量分析器的质谱检测器，采用了延迟引出技术和离子反射技术，高速扫描（＞100次/S），分辨率达到20000以上。飞行时间质谱每秒能产生≥50个谱的谱图，能精确处理快速GC得到的窄峰，是GC×GC最理想的检测器。全二维气相色谱与飞行时间质谱联用（GC×GC-TOFMS）的分离定性能力显著强于GC—MS，能同时对每一组分给出三维定性信息，定性可靠性大大提高。GC×GC-TOFMS将成为复杂香精香料挥发性半挥发性组分强有力的分析工具[24]。熊国玺[25]等针对在一维色谱上分离峰太少或色谱图中有明显重叠峰的烟草香精,采用全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOFMS)对烟草香精进行了定性分析,结果表明,GC×GC-TOFMS比一维气相色谱/质谱(GC-MS)具有更强的分离能力，并且更符合该香精的评吸结果，有利于准确地认识香精的组成与功能之间的关系。

色谱与红外光谱联用，包括GC-IR和HPLC-IR,可以提供被分析物的结构信息来定性。虽然由于色谱与红外光谱联用的标准IR光谱图太少，此技术不如GC-MS那样广泛使用和受重视，但有些物质有同分异构体，特别是顺反异构体，其质谱图差别很小，仅用质谱法很难鉴定，此时用GC-R或HPLC-IR来配合鉴定，则可大大提高鉴定的准确性。苏德民等运用GC-IR技术，在GC-MS分析的

3.2烟草香精数据库发展

计算机具有精准﹑快速的逻辑运算处理能力，强大的数据库存储能力，以及建立模型系统分析实验数据的能力，因此，利用计算机技术构建烟草香精香料数据库可以实现香精香料信息数据的有效管理与控制，使调香人员能更准确地理解香原料，达

，从而提高香精配方的到对香原料的全面“可知”

调制效率。目前，郑州烟草研究院在对香精香料进行系统﹑深入研究的基础上，主持编制了烟草香精香料数据库，涵盖了200多种天然精油﹑1700多种合成香料﹑100多种色素的各种数据。这是烟草行业有关香精香料方面较为综合的一种数据库。厦门卷烟厂研究建立了一种食用香精香料的MicrosoftAccesss数据库，以VBA和SQL语言编

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第3期叶荣飞赵瑞峰我国烟草香精香料的研究现状总第17期

写查询、维护、报表和管理数据库系统，收集了3000多种食用香精香料原料、1000多个配方、1000多个原料供应信息和较为全面的调香工艺所需知识，并实现了该香精香料数据库在配方上的应用[30]。

4结论

烟草香精香料研究涉及有机化学、结构化学、分析化学、烟草工艺学、毒理学、生理学等多个学科，是一个多学科交叉的研究方向，必然伴随相关科学领域的进步而发展。另外，随着中国烟草品类的进一步完善，烟草香精香料的发展空间正在进一步打开。近几年几大卷烟知名新品类的崛起，都有着与之相辅相成的香精香料来支撑。随着各卷烟企业科研力度的加大，根据烟草香精香料的发展现状，今后在以下两方面的研究会越来越深入：（1）香原料的基础性和规律性研究，包括香料单体的化学成分及热裂解行为与卷烟感官品质的关联分析，

2）新型烟草香原实现对香料单体的理性掌握。（

料的开发和应用研究，对重要烟草合成香料特别是与香味特征有关的重要高档合成香料进行开发和规模化生产应用研究，利用新型加工方式开发天然香原料新品种，以丰富烟用新原料资源。

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ReviewontheAdvancesofTobaccoFlavoringAdditive

YERongfei;ZHAORuifeng

(TechnologyCentre,ChinaTobaccoGuangdongIndustrialCo.,Ltd,Guangzhou,Guangdong510145,China)

Abstract:Thisarticlebrieflyintroducestheadvancesoftobaccoflavoringadditive,includingthemethodsofextraction,analysisonchemicalcompositionsandinformationization.

Keywords:Tobaccoflavoringadditive;extraction;Analysisonchemicalcompositions;informationization

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