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多酚是烟草中的一类重要物质,对卷烟的感官质量有重要影响.这是因为烟草中的多酚一般具有令人愉快的香气,在燃吸时由于干馏、氧化和裂解等作用,可产生多种具有芳香气味的成分[1].多酚类物质在卷烟燃吸时还能产生酸性反应,中和烟气中的部分碱性,使卷烟的吃味醇和[2].烤烟中的多酚主要有咖啡单宁类的绿原酸、隐绿原酸和新绿原酸,黄酮类的芸香苷和莰菲醇基-3-芸香糖苷(山奈酚糖苷),以及香豆素类的莨菪亭等.研究显示[3-6],绿原酸、芸香苷、新绿原酸和隐绿原酸是烤烟中质量分数最高的4种多酚,而且对卷烟的感官质量有重要影响.山奈酚糖苷和芸香苷的结构非常相似,在烟草中的质量分数也比较高[6-8].莨菪亭是典型的香豆素类多酚,对烟叶和卷烟的品质也有重要影响[3, 5].因此,系统地研究复烤后烟叶中的新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、莨菪亭、芸香苷和山奈酚糖苷质量分数及其变化规律,对于烟草加工和卷烟企业配方人员对烟叶的选用具有重要意义.
目前对于烟草中多酚类物质的质量分数分布[3, 5-20],多酚类化合物对卷烟品质的影响[3-5, 19-22]已有较多研究.由于烟叶在复烤后需醇化一段时间才能使用,因而研究不同醇化时间烟草中多酚类物质的质量分数变化,对于卷烟企业配方人员确定烟叶的使用,评价烟叶的最佳醇化期等具有重要意义,但是,目前对于烟叶的醇化时间与多酚类物质的质量分数变化之间的关系尚研究较少[23-26].本文选取不同烤烟品种、不同部位的72个复烤后烟叶样品,系统研究了烤烟中新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、莨菪亭、芸香苷和山奈酚糖苷6种多酚类物质的质量分数变化与醇化时间的关系.
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2012年产自广东南雄的粤烟97(Yue97),云南曲靖的K326,河南洛阳的中烟100(Z100),福建三明的翠碧一号(CB1),重庆丰都的云烟87(Yun87)和四川凉山地区的红花大金元(HD)6个烤烟品种,每个品种烟叶均选取B2F,C3F和X2F的3个等级,每个等级取4个平行样,分别放置到四川中烟工业有限责任公司的成都多宝寺一号仓库、成都多宝寺2号仓库、什邡李子园仓库和西昌新厂区仓库进行醇化.
甲醇(色谱纯),美国Thermo Fisher Scientific公司;冰乙酸(色谱纯),新绿原酸(CAS:906-33-2,≥99%),绿原酸(CAS:327-97-9,≥98%),莨菪亭(CAS:92-61-5,≥98%)和芸香苷(CAS:153-18-4,≥98%)均购置于阿拉丁试剂有限公司;隐绿原酸(CAS:905-99-7,≥98%),美国Sigma-Aldrich公司;莰菲醇基-3-芸香糖苷(山奈酚糖苷)(CAS:17650-84-9,≥98%),上海同田生物技术股份有限公司.
Agilent 1290 Infinity型超高效液相色谱仪,美国Agilent公司;色谱柱(ACQUITY UPLC® HSS T3 1.8 μm 2.1×100 mm),美国Waters公司;针筒式过滤器(0.22 μm,水系),天津市津腾实验设备有限公司;Mettler AX504型电子天平(感量0.0001 g),瑞士梅特勒-托利多公司;8510E-DTH型超声波清洗器,美国Branson Ultrasonics公司;Direct-Q型超纯水器,美国Millipore公司.
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在仓库进行醇化的烤烟样品,每6个月取1次样,然后检测其多酚质量分数.所有样品检测前均先在40 ℃下干燥8 h,然后粉碎过40目筛,密封后在-18 ℃冰箱中保存.采用YC/T 31-1996[27]规定的方法测定烟叶样品中的水分,专利104777256A[28]中公开的方法测定新绿原酸、绿原酸和隐绿原酸等6种多酚的质量分数,折算成干品后进行统计.
1.1. 材料、试剂与仪器
1.2. 样品前处理与分析
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将检测数据按照品种进行统计(表 1至表 3),结果发现对于同一种化合物,虽然其在不同烤烟品种烟叶中的质量分数差别较大,但是各种品种烟叶的多酚质量分数随醇化时间的变化关系比较一致,有一定的共性.例如,对于粤烟97和翠碧一号两种烤烟,其茛菪亭质量分数在醇化0~2.5年的6次检测结果依次分别是:0.26,0.25,0.27,0.29,0.30,0.25 mg/g和0.13,0.13,0.13,0.14,0.21,0.14 mg/g,两种烤烟的多酚质量分数随醇化时间的变化均是:在醇化开始时茛菪亭的质量分数较低,随后缓慢升高,2年之后达到峰值,分别是0.30 mg/g和0.21 mg/g,然后质量分数又都快速下降,但是两个品种烟叶的茛菪亭质量分数却差别很大(表 2).对于K326和粤烟97两种烟叶,其芸香苷质量分数的变化是:在醇化开始时最高(分别为6.59 mg/g和3.23 mg/g),2.5年时最低,分别下降到5.41 mg/g和2.78 mg/g,两者随醇化时间的变化趋势一致,但质量分数几乎相差了1倍(表 3).
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6个烤烟品种的新绿原酸质量分数随醇化时间的变化一致,均是在开始的0~1.0年时间内变化不大,随后有较大幅度的下降,在1.5年时达到最低,然后升高,在醇化2.5年时升高到与开始时相近的水平,有的质量分数还超过了起始值,而且还有进一步升高的趋势.绿原酸的质量分数随醇化时间的变化趋势是:在醇化开始时质量分数最高,然后逐渐降低,1.0~1.5年时达到最低点,然后升高,在醇化2.0年后中烟100,K326,粤烟97和红花大金元4个烤烟品种的质量分数趋于稳定,而云烟87和翠碧一号两个品种烤烟的质量分数略有下降.隐绿原酸的质量分数随醇化时间的变化趋势是:在醇化开始后质量分数下降,1.0年时均达到最低,然后回升,在醇化2.5年时除翠碧一号外,其余品种烤烟的质量分数均超过了起始值,而且还有进一步升高的趋势.
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莨菪亭的质量分数随醇化时间的变化趋势是:在起始的半年内质量分数变化不大,然后升高,在1.5~2.0年时达到最高点,然后下降.除粤烟97外,其余5个烤烟品种在醇化2.5年时的质量分数均比开始时略高.粤烟97在起始时的质量分数为0.26 mg/g,2.5年时的质量分数为0.25 mg/g.翠碧一号在醇化1.5~2.5年时的变化幅度较大,其在醇化2.0年时的质量分数为0.21 mg/g,在1.5和2.5年时的质量分数均为0.14 mg/g,变化幅度达到了50%.
芸香苷的质量分数随醇化时间的变化趋势是:在醇化开始时质量分数最高,然后下降,在0.5~1.0年时达到局部低点,然后回升,在1.5~2.0年时恢复到较高水平,然后又进一步下降,在醇化2.5年时质量分数均达到新低,而且还有继续下降的趋势.山奈酚糖苷的质量分数在开始醇化的0~1.5年内变化不大,在醇化1.0年之后,6个烤烟品种的质量分数均开始下降,2.5年时都达到最低点,同芸香苷相似,其质量分数也有进一步下降的趋势.
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在所考察的0~2.5年时间内,6种多酚的质量分数变化与醇化时间的关系并不一致. 3种绿原酸(新绿原酸、绿原酸和隐绿原酸)的质量分数变化均是在醇化开始后下降,1.0~1.5年时达到最低,然后回升.莨菪亭的质量分数随醇化时间的变化趋势与3种绿原酸相反,其在醇化开始后质量分数升高,在1.5~2.0年时达到顶点,然后下降.芸香苷和山奈酚糖苷的变化趋势则是:在醇化开始时质量分数最高,然后下降,在醇化2.5年时质量分数最低,而且还有进一步下降的趋势.基于多酚类化合物的这些变化趋势和项目组的另外一些研究[31]及人工评吸的测试结果(跟踪进行的单料烟人工评吸测试显示:醇化2.0年左右的单料烟感官质量最好),笔者将烤烟样品的最佳醇化时间确定为1.5~2.0年.
笔者还对论文中6种多酚类化合物的质量分数变化出现这种情况的原因进行了分析.出现这种变化的原因[1-2, 25, 29]可能是:烟叶醇化时的多酚质量分数变化受多种因素控制;多酚氧化酶可使酚类化合物氧化成醌,醌再与氨基酸、蛋白质、糖类等成分结合形成分子量较大的有色物质,使酚类物质的质量分数减少;烟叶中与酚类物质结合的糖苷和酯类成分也可发生水解,使多酚类化合物的质量分数降低或升高.研究显示[25, 30],在烟叶醇化过程中,多酚氧化酶的活性在醇化前期相对较高,随着醇化时间的延长,酶活性逐渐降低,1年之后趋于稳定.这可能是导致在醇化开始后3种绿原酸质量分数降低的原因.芸香苷虽然不能直接被多酚氧化酶所氧化,但能被绿原酸氧化时所产生的醌所氧化,而且芸香苷还可水解生成槲皮素和芸香糖,进而转变成甲基糠醛等成分[1, 29].这或许是醇化开始后芸香苷的质量分数持续降低的原因.莨菪亭在醇化开始后质量分数升高,原因可能是莨菪灵的水解(莨菪灵是莨菪亭的葡萄糖苷)和咖啡酸的作用.咖啡酸是生物合成莨菪亭的中间产物,研究显示其在烟叶进行烤制时才出现[1, 32].
2.1. 新绿原酸、绿原酸和隐绿原酸的质量分数随醇化时间的变化
2.2. 莨菪亭、芸香苷和山奈酚糖苷的质量分数随醇化时间的变化
2.3. 6种多酚类化合物的质量分数随醇化时间变化的原因分析与最佳醇化期
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新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、莨菪亭、芸香苷和山奈酚糖苷6种多酚类物质在不同品种烤烟烟叶中的质量分数虽然差别较大,但是每种化合物在不同品种烟叶中的质量分数随醇化时间的变化关系比较一致,有一定的共性.新绿原酸、绿原酸和隐绿原酸随醇化时间的变化趋势均是在醇化开始后质量分数下降,在1.0~1.5年时达到最低点,然后回升.莨菪亭的变化趋势与3种绿原酸相反,其在醇化开始后质量分数升高,1.5~2.0年时达到最高点,然后下降.芸香苷和山奈酚糖苷的变化趋势则是,在醇化开始时质量分数最高,然后下降,在醇化2.5年时质量分数最低,而且还有进一步下降的趋势.醇化1.5~2.0年的烤烟烟叶品质较好.