一种雪茄特征致香成分的提取及分析方法

技术领域

本发明涉及雪茄成分提取的技术领域，具体涉及一种雪茄特征致香成分的提取及分析方法及其在辅助开发雪茄烟香气特征产品中的应用。

背景技术

雪茄烟因其吃味浓郁醇厚，焦油含量低，烟碱含量高的特点，被多数烟草消费者认可，雪茄烟消费近几年在我国得到充分的发展。随着雪茄烟市场的不断扩大，雪茄烟在栽培、调制、发酵等方面得到深入研究。王玉华等人建立了国内外不同产区雪茄烟中性致香物质之间的线性关系，同时发现雪茄烟致香成分与常规化学成分不相关；刘秀妮等人通过对全球主要产地的雪茄烟叶进行风味特征研究，发现产地的地理纬度是影响雪茄烟叶风味特征的主要因素；于航等人以致香成分质量分数为变量建立的判别函数，可对雪茄烟的产地进行有效区分；雪茄烟独特的风格特征与其内在香气成分存在显著的密切关系，但对雪茄烟香气的主要贡献组分目前仍未有人研究，对于由多个化学成分共同决定的香气研究，如何找寻主要呈香物质是风味化学的研究热点。顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(headspacesolid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)联用技术、气相色谱-嗅闻(gas chromatography-olfactometry，GC-O)联用技术是研究食品中挥发性成分的主要方法。

香气活力值(OVA)是指具有香味的化合物的相对浓度与其嗅觉阈值的比值。香味化合物的香气活力值越高，则该香味化合物在整个香味体系中的贡献越大。可以通过比较不同香味化合物的香气活力值大小来判定该香味化合物是否为雪茄烟的特征香气物质。

目前对雪茄烟的香气活性组分的研究尚未有报道，对雪茄烟特征风味化学缺乏深入研究，对决定雪茄烟风格特征的化学成分仍不明确。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种雪茄特征致香成分的提取及分析方法。通过固相微萃取SPME和同时蒸馏萃取(SDE)结合的前处理方法提取雪茄中的主要特征致香成分，结合气相色谱-嗅闻-质谱联用仪(GC-O-MS)进行香气组分定性，得出对雪茄烟整体香气特征风格具有重要贡献作用的关键呈香物质。

为了实现以上发明目的，本发明技术方案如下：

本发明提供一种雪茄特征致香成分的提取及分析方法，具体包括以下步骤：

步骤1：称取烟末样品于顶空瓶中，加入内标1-辛醇，在密封条件下平衡样品，在一定温度下顶空吸附，吸附完成后将SPME进样针迅速插入GC进样口，推出萃取头解吸附，同时启动GC-MS进行数据采集，数据作为精油样品1号进行分析；

步骤2：称取烟末样品于圆底烧瓶中并加入蒸馏水放入加热套中并连接同时蒸馏萃取装置的一段，另一端接装有二氯甲烷的圆底烧瓶，该烧瓶在水浴锅中加热回流，同时蒸馏萃取，萃取完成后加入无水硫酸钠干燥过夜，将萃取液收集，旋转浓缩，加入内标2-甲基-3庚酮后作为精油样品2号进行GC-MS分析；

步骤3：步骤1提取的样品和步骤2提取的样品分别经过GC-MS后，以1：1的分流比进入嗅闻装置进行嗅闻检测，确定提取成分的香气特征。

进一步地，步骤1所述的烟末样品与顶空瓶内部容量的质量体积比为1g：20mL；

进一步地，步骤1所述的平衡样品的温度为70℃；

进一步地，步骤1所述的平衡样品的时间为14h；

进一步地，步骤1所述的顶空吸附的温度为70℃；

进一步地，步骤1所述的顶空吸附的时间为60min；

进一步地，步骤1所述的解吸附的时间为15min；

进一步地，步骤2所述的烟末样品与蒸馏水的质量体积比为1g：30mL；

进一步地，步骤2所述的同时蒸馏萃取的时间为2.5h；

进一步地，步骤1和步骤2中所述的GC-MS的色谱分析条件为：

GC条件：载气(He)，载气流速1.5mL/min，恒流模式；进样口温度250℃；柱温40℃，保持4min，以6℃/min至100℃，4℃/min至250℃，保持5min，不分流；

进一步地，步骤1和步骤2中所述的GC-MS的质谱分析条件为：

MS条件：接口温度280℃；离子源温度230℃；四极杆温度150℃；电子电离源，电子能量70eV；质量扫描范围m/z 50～550。

进一步地，步骤3所述的嗅闻检测条件为：选择6位有经验的研究人员组成感官评价小组进行培训，以熟悉各种香气的描述。嗅闻时需记录化合物出峰位置和保留时间(RT)，进行香气特征描述和香气强度评价，香气强度值用“0～5”分进行评价，5分代表非常强，4分代表比较强，3分代表中等，2分代表比较弱，1分代表很弱。每个化合物被重复嗅闻两次，每个化合物的香气强度为12次嗅闻结果的平均值。

进一步地，步骤3所述的嗅闻分析GC条件：载气(He)，载气流速1.5mL/min，恒流模式；进样口温度250℃；柱温40℃，保持4min，以6℃/min至100℃，4℃/min至250℃，保持5min，不分流。

与现有技术相比，本发明提供了一种雪茄特征致香成分的提取及分析方法。通过固相微萃取SPME和同时蒸馏萃取(SDE)结合的前处理方法可以有效的提取雪茄中的主要特征致香成分，结合气相色谱-嗅闻-质谱联用仪(GC-O-MS)进行香气组分定性，得出对雪茄烟整体香气特征风格具有重要贡献作用的关键呈香物质，为雪茄风格特征的研究开发提供了有效的提取及分析方法。

附图说明

图1SDE萃取雪茄烟中挥发性化合物的总离子流图。

图2SPME萃取雪茄烟中挥发性化合物的总离子流图。

图3SDE和SPME萃取雪茄烟中不同种类香气化合物的数目。

图4SDE和SPME萃取雪茄烟中不同种类香气化合物的含量。

图5两种方法提取雪茄烟叶的香气剖面雷达图。

具体实施方式

下面将以实施例的方式对本申请作进一步的详细描述，以使本领域技术人员能够实践本申请。应当理解，可以采用其他实施方式，并且可以做出适当的改变而不偏离本申请的精神或范围。为了避免对于使本领域技术人员能够实践本申请来说不必要的细节，说明书可能省略了对于本领域技术人员来说已知的某些信息。因此，以下详细描述不应以限制性的意义来理解，且本发明的范围仅由所附权利要求界定。以下的实施例便于更好地理解本申请，但并不用来限制本申请的范围。

本发明实施例中使用的仪器及原材料，如无特殊说明均可购至市售产品。

实施例1

固相微萃取SPME：准确称取烟末样品1.0g于20mL顶空瓶中，加入内标1-辛醇，在70℃密封条件下平衡样品14h，在70℃的温度下顶空吸附60min，吸附完成后将SPME进样针迅速插入GC进样口，推出萃取头解吸附15min，同时启动GC-MS进行数据采集，数据作为精油样品1号待分析。

同时蒸馏萃取SDE：准确称取烟末样品20.0g于1000mL圆底烧瓶中并加入与600mL的蒸馏水放入加热套中并连接同时蒸馏萃取装置的一段，另一端接装有40mL二氯甲烷的250mL圆底烧瓶，该烧瓶在60℃的水浴锅中加热，同时蒸馏萃取2.5h，萃取完成后加入无水硫酸钠干燥过夜，将萃取液收集在鸡心瓶中，旋转浓缩至1mL精油，加入内标2-甲基-3庚酮后作为精油样品2号待测。

雪茄烟中挥发性成分的GC-MS分析

SDE进样时吸取1μL注入进样口中，同时启动GC进行数据采集，设5min溶剂延迟；

烟草粉进样时将吸附完成的SPME进样针迅速插入GC进样口，推出萃取头解吸附15min，同时启动GC进行数据采集。

GC条件：载气(He)，载气流速1.5mL/min，恒流模式；进样口温度250℃；柱温40℃，保持4min，以6℃/min至100℃，4℃/min至250℃，保持5min，不分流。

MS条件：接口温度280℃；离子源温度230℃；四极杆温度150℃；电子电离源，电子能量70eV；质量扫描范围m/z 50～550。

同时蒸馏萃取(SDE)和固相微萃取(SPME)对雪茄烟叶进行处理，挥发性成分的总离子流图如图1和图2所示。由色谱图可得两种方法处理雪茄烟叶挥发性成分存在差异，由色谱图1可得同时蒸馏萃取(SDE)雪茄烟叶主要出峰时间在25min-50min，固相微萃取(SPME)雪茄烟叶的主要出峰时间在10-40min。

各类挥发性化合物数目含量的对比分析

采用同时蒸馏萃取(SDE)法和固相微萃取(SPME)法从雪茄烟叶中共鉴定出75种提取香气成分(表1)，不同种类化合物的数目和含量汇总于图3和图4。由图3可得同时蒸馏萃取提取所得醇类(11个)的种类最多，酸类(2个)和烃类化合物(2个)最少；固相微萃取取所得烃类化合物最多(11个)，酸类化合物最少(0个)，其中同时提取得到的化合物有7个。因此，同时蒸馏萃取(SDE)能够更好的萃取醇类、醛类、酮类、酸类化合物和杂环类化合物，固相微萃取(SPME)对酯类、烃类化合物和杂环类化合物的萃取数量较多，两种方法具有较好的互补作用。

由图4可得，同时蒸馏萃取(SDE)和固相微萃取(SPME)萃取雪茄烟香气物质不同种类之间的含量呈明显差异，同时蒸馏萃取(SDE)萃取出44种化合物，含量为373.59mg/mL，固相微萃取(SPME)萃取出41种化合物，含量为436.92mg/mL同时蒸馏萃取(SDE)和固相微萃取(SPME)的雪茄烟萃取物中杂环类化合物的含量最高，分别为164.09mg/mL和318.31mg/mL，杂环类化合物以烟碱为主；同时蒸馏萃取法所得醇类化合物和酮类化合物含量较多。由此可见，可结合两种方法可有效提取雪茄烟叶中的各种成分。

雪茄烟挥发性成分的GC-O分析

雪茄烟味道醇厚，香气成分丰富，多种香气的相互协调，相互作用，赋予雪茄烟独特的风味特征。由表1所示，在雪茄烟精油的75种挥发性香气成分中，可由嗅闻仪鉴定到的香气物质有41种，其中醇类9个香韵以甜香、花香、木香、青香为主，醛类5个以果香、花香为主；酮类8个，以花香、果香、烟草本香为主，也有赋予雪茄烟香味的土腥味；酯类化合物7个，有花香、果香、甜香和木香；烃类化合物有4个，赋予花香、甜香和木香香韵；杂环类化合物有5个，具有花香、果香、甜香和烟草本相；其它类化合物有香味特征的有3个，1,2-二甲苯具有辛辣气，二甲基三硫具有烤蒜味，都是对雪茄烟香味不利的化合物，而邻伞花烃具有木香特征。总体上看，雪茄烟提取物中具有香气化合物的香气强度值范围在1-4之间，同时蒸馏萃取雪茄烟挥发性成分中，香气强度值最高的是邻伞花烃(4)，苯甲醛(2)和植酮(3，2)在同时蒸馏萃取(SDE)和固相微萃取(SPME)中都呈现较高的香气强度值，芳樟醇(3)、乙酸芳樟酯(3)在固相微萃取(SPME)中的香气强度值较高。因此可将雪茄烟的香气分为甜香、花香、果香、木香、青香和烟草本香6种香韵。如图5所示，同时蒸馏萃取提取的雪茄烟叶以烟草本香和果香为主，固相微萃取提取的雪茄烟叶更能体现花香香韵。

表1两种方法提取雪茄烟的挥发性化合物的GC-MS及GC-O结果

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表2两种方法提取雪茄烟的香气成分

重组试验及感官评价

基于香气活力值选出同时蒸馏萃取(SDE)和固相微萃取(SPME)萃取所得雪茄烟主要香气成分、按照其精油中的含量百分比加入丙二醇溶剂中进行香气重组，分别得到香气重组物A和香气重组物B。对照组为喷洒等量的体积分数95％无水乙醇并制成烟支。分别将两种方法提取雪茄烟的香气重组物A、B的香气重组物以0.001％加入到空白卷烟中进行感官评价，评价如表3所示。

表3感官评价结果

由表3卷烟感官质量评价结果可得，添加A、B香气重组物的卷烟比空白卷烟的抽吸效果有显著提升。