鄭 凱，范 磊，趙珊珊，許 衡，羅貞寶，李浩亮*，王 充，許春平

（1.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司許昌卷煙廠，河南 許昌 461000；2.鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，鄭州 450002；3.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，鄭州 450016；4.貴州省煙草公司畢節(jié)市公司，貴州 畢節(jié) 551700）

不同臭氧濃度對下部煙葉化學(xué)成分和香味物質(zhì)的影響

鄭 凱1，范 磊1，趙珊珊2，許 衡3，羅貞寶4，李浩亮3*，王 充2，許春平2

（1.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司許昌卷煙廠，河南 許昌 461000；2.鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，鄭州 450002；3.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，鄭州 450016；4.貴州省煙草公司畢節(jié)市公司，貴州 畢節(jié) 551700）

為研究臭氧對煙葉內(nèi)在品質(zhì)的影響，用不同濃度的臭氧對許昌煙區(qū)下部煙葉進(jìn)行處理，檢測了化學(xué)成分和香氣物質(zhì)并進(jìn)行了感官評價。結(jié)果表明，經(jīng)過不同濃度臭氧處理后，煙葉水溶性總糖和還原糖含量增加，糖堿比升高；煙氣柔細(xì)度提高，雜氣減輕，刺激性降低，勁頭略減小，抽吸品質(zhì)有所改善。經(jīng)過臭氧處理后，煙葉新增19種香味物質(zhì)。硬脂酸、壬醛、癸醛、棕櫚酸、肉豆蔻酸和亞麻酸6種香氣物質(zhì)檢出量隨臭氧濃度升高呈增加趨勢，巨豆三烯酮和苯甲醛則相反。綜合認(rèn)為，經(jīng)臭氧處理后煙葉化學(xué)成分趨于協(xié)調(diào)，香味物質(zhì)更加豐富，抽吸品質(zhì)改善。其中以403.859 mg/L臭氧處理效果最佳。

臭氧濃度；香味物質(zhì)；常規(guī)化學(xué)成分；感官評定

臭氧（Ozone）很不穩(wěn)定、較活躍，在常溫條件下極易分解，200 ℃時迅速分解，因此臭氧的氧化性比氧更強(qiáng)[1]，臭氧自發(fā)現(xiàn)后，很快應(yīng)用于發(fā)達(dá)國家食品消毒與儲存[2-7]、水處理[8-10]、醫(yī)療[11-13]等領(lǐng)域，是強(qiáng)氧化劑、消毒劑。曾德琪等[14]研究表明，臭氧處理煙葉能降低焦油、煙堿和總氮含量，同時提高總糖量和還原糖的含量；胡捷等[15]研究表明，臭氧處理在雪茄煙發(fā)酵提質(zhì)中，在保留雪茄煙葉本香的同時，不僅改善了加工處理前雪茄煙葉苦味、雜氣重，刺激性強(qiáng)，勁頭大及余味不舒適的缺點，而且也縮短了煙葉醇化周期，緩解煙葉庫存量過多的問題。但是，對于臭氧處理煙葉的工藝研究還處于初級階段，且目前還沒有對臭氧處理煙葉后香味成分的分析研究，該試驗采用不同濃度的臭氧處理煙葉，通過GC-MS和連續(xù)流動儀分析臭氧對煙葉香味成分和常規(guī)化學(xué)成分的影響，從而獲得相對較好的臭氧處理濃度條件，以期得到一種提高煙葉品質(zhì)的新工藝。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑、儀器

1.1.1 材料 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司許昌卷煙廠提供的2013年河南許昌下部煙葉（復(fù)烤煙葉，X011等級煙葉）。

1.1.2 試劑 二氯甲烷（天津市富于精細(xì)化工有限公司）、無水硫酸鈉（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）、氯化鈉（天津市永大化學(xué)試劑有限公司）、標(biāo)樣化合物乙酸苯乙酯（北京百靈威科技有限公司），均為分析純。

1.1.3 儀器 AA3型連續(xù)流動分析儀（德國SEALAnalytical公司）、Agilent 6890GC/5973MS 氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國 Agilent 公司）、WH-臭氧發(fā)生器（南京沃環(huán)科技實業(yè)有限公司）、QL-10型無油空氣泵（山東賽克斯氫能源有限公司）、EUV-03紫外臭氧檢測儀（金壇億通電子有限公司）、SY-111型切絲機(jī) （河南富邦實業(yè)有限公司）、LSB-5110型低溫冷卻循環(huán)泵、LHS-50CL型恒溫恒濕箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）。

1.1.4 GC-MS條件 色譜條件：HP-5MS (60 m× 0.25 mm i.d.×0.25 μm d .f.)色譜柱；載氣：高純氦氣；進(jìn)樣口溫度：280 ℃；流速：3 mL/min；分流比為5:1。升溫程序：起始溫度50 ℃保持2 min，以8 ℃/min升至200 ℃，再以2 ℃/min升至280 ℃保持10 min。

質(zhì)譜條件：接口溫度270 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，離子化方式EI，電子能量70 eV，質(zhì)量掃描范圍35～550 m/z。

1.2 方法

1.2.1 原料的臭氧處理 取適量樣品煙葉，去梗除雜，在相對濕度60%，溫度（22±2）℃的環(huán)境中平衡48 h。取適量煙葉樣品，進(jìn)行臭氧處理，溫度26～28 ℃，采用的臭氧濃度分別為0 mg/L、低濃度292.267 mg/L、中濃度348.778 mg/L、高濃度403.859 mg/L（該濃度梯度是通過調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生器的通氧量和電流，并由紫外臭氧檢測儀測出具體數(shù)據(jù)）。每種處理方法的處理時間為90 min，然后將處理后的樣品平衡24 h?；瘜W(xué)分析時，進(jìn)一步將煙葉粉碎成煙末，過篩（60目）。

1.2.2 感官評價方法 將臭氧處理后的煙葉樣品切絲，然后分別按照每支煙總重（0.80 ±0.01）g的標(biāo)準(zhǔn)卷制樣品，按照國標(biāo)要求，在溫度（22±2）℃、相對濕度（60±5）%的恒溫恒濕箱中平衡48 h。以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 138—1998 煙草及煙草制品感官評價方法[16]為基礎(chǔ)，采用9分制量化賦值，召集廠級感官質(zhì)量評委對樣品進(jìn)行評吸。

1.2.3 化學(xué)常規(guī)成分測定方法 將處理后的樣品依據(jù)YCT 31—1996 煙草及煙草制品 試樣的制備和水分測定 烘箱法[17]、YCT 159—2002 煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續(xù)流動法[18]、YCT 160—2002 煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續(xù)流動法[19]，YCT 162—2011 煙草及煙草制品 氯的測定 連續(xù)流動法[20]，YCT 173—2003 煙草及煙草制品中鉀的測定法 火焰光度法[21]，分別進(jìn)行待檢測樣品制備和測定水溶性糖、還原糖、煙堿、氯、鉀含量。每個樣品做3次平行試驗。

1.2.4 香味成分分析前處理 將1.2.1處理后的每種樣品煙末稱取30 g放入1000 mL的燒瓶中，加入300 mL去離子水，并加入30 g NaCl，幾顆沸石，一端連接到同時蒸餾萃取裝置，另一端連接盛有50 mL二氯甲烷的小燒瓶中，60 ℃水浴加熱，蒸餾萃取2.5 h，將小燒瓶取下，加入無水硫酸鈉置于冰箱中干燥過夜，再向萃取液中加入1 mL內(nèi)標(biāo)溶液40 ℃水浴中濃縮至1 mL，為GC-MS備用。

1.2.5 統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)采用SPSS（v21）、Excel軟件中進(jìn)行統(tǒng)計分析和制作表格。

2 結(jié) 果

2.1 感官質(zhì)量評價

對比臭氧處理后樣品與空白樣品，結(jié)果表明（表1），煙葉經(jīng)過不同臭氧濃度處理后，煙葉抽吸品質(zhì)有一定改善。主要表現(xiàn)為隨臭氧濃度增加，煙 氣柔細(xì)度提高，雜氣減輕，刺激性逐漸降低，勁頭呈減小趨勢。而香氣量、香氣質(zhì)、濃度、燃燒性和灰色未得到明顯改善。

2.2 常規(guī)化學(xué)成分分析

常規(guī)化學(xué)成分變化結(jié)果如表2，結(jié)合統(tǒng)計學(xué)分析看出，低濃度、高濃度處理的煙葉煙堿含量顯著降低，中濃度處理的煙葉煙堿含量無明顯變化；試驗組的總糖和還原糖含量都相對空白組升高，并且高濃度時為最大值；鉀和氯含量無明顯差異；試驗組糖堿比都比空白組大，并且在高濃度時達(dá)最大值。

表1 不同臭氧濃度處理的樣品感官評吸結(jié)果Table 1 Sensory evaluation results of the samples treated by different concentrations of ozone

表2 不同臭氧濃度對煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響Table 2 Effects of different ozone concentrations on conventional chemical components of tobacco leaves %

2.3 香味成分分析

將處理后的樣品進(jìn)行香味物質(zhì)的GC-MS分析，利用Nist11譜庫將質(zhì)譜圖中各色譜峰進(jìn)行檢索，同時進(jìn)行人工解析，對化學(xué)成分進(jìn)行定性分析。采用峰面積歸一法（內(nèi)標(biāo)物質(zhì)是濃度為0.8211 mg/mL的乙酸苯乙酯）對物質(zhì)進(jìn)行定量，結(jié)果表明（表3），經(jīng)過不同臭氧濃度處理后的煙葉，其香味物質(zhì)的種類和含量都發(fā)生變化。有19種物質(zhì)在空白中未檢出而在經(jīng)臭氧處理的樣品中檢測到，其中硬脂酸、壬醛和癸醛3種物質(zhì)的檢出量隨臭氧濃度的升高而增加。棕櫚酸、肉豆蔻酸、亞麻酸3種物質(zhì)在空白中已有檢出，但中高濃度臭氧處理增加了其檢出量，且檢出量隨臭氧濃度升高呈增加趨勢。巨豆三烯酮和苯甲醛2種物質(zhì)的檢出量則隨著臭氧濃度的升高呈逐漸減少趨勢。以上說明，臭氧處理對煙葉部分香氣物質(zhì)的生成有一定促進(jìn)作用，但對少數(shù)香氣物質(zhì)的生成起到抑制作用。就香味物質(zhì)的總量（不含新植二烯）而言，低濃度臭氧處理與空白相差不大，但中高濃度處理則有明顯提高。

3 討 論

經(jīng)過臭氧處理后，樣品中煙堿含量降低可能是因為煙葉在臭氧的強(qiáng)氧化作用下，煙堿轉(zhuǎn)化成煙堿酸。總糖含量升高可能因為經(jīng)過臭氧處理使一些前體物質(zhì)水解、分解等生成小分子量糖。李林等[22]的研究表明，強(qiáng)氧化劑可以有效破壞羰基化合物及中間產(chǎn)物中的雙鍵結(jié)構(gòu)，使共軛雙鍵氧化發(fā)生斷裂，將含有共軛雙鍵的有色物分子破壞成為分子量低、雙鍵含量少的物質(zhì)。可見煙葉經(jīng)過臭氧的處理，可能導(dǎo)致煙葉中的一些化合物發(fā)生了變化，或者生成了一些新的化合物。

經(jīng)臭氧處理后的樣品改善了煙葉的香氣成分。酸類物質(zhì)如棕櫚酸、肉豆蔻酸、2-十二烷基二甲酯辛酸、正十五酸可以使煙氣變得柔和且具有脂肪樣氣味，壬酸對煙氣的香味影響較大，其含量越多香味越好[23]。酮類物質(zhì)如巨豆三烯酮可以增加純正甘甜的煙香，使煙氣更加圓潤；大馬酮不僅擴(kuò)散力很好，而且花香香氣很強(qiáng)；香葉基丙酮具有新鮮、清、淡的花香香氣，略帶甜蜜-玫瑰香韻味。醛類物質(zhì)如苯甲醛具有強(qiáng)烈的苦杏仁氣息；苯乙醛稀釋后具有水果的甜香味；壬醛具有強(qiáng)的油脂氣味，其香氣為玫瑰、柑橘樣；癸醛的香氣為花香、蠟香和甜香[24]。酯類物質(zhì)如二氫獼猴桃內(nèi)酯有消除刺激性的作用；乙酸異戊酯具有香蕉的香氣[25]。酚類物質(zhì)可以發(fā)生梅拉德反應(yīng)使煙葉顏色加深，其本身就是香味物質(zhì)，而且在臭氧處理下可以生成一些新的香味物質(zhì)，酚類物質(zhì)在抽吸時可以產(chǎn)生酸，中和堿性物質(zhì)，使煙氣變得醇和[26]。雜環(huán)類物質(zhì)如吲哚是一種高度稀釋后有香味的物質(zhì)；呋喃類物質(zhì)具有烘烤制品的香氣。

煙葉中的雜環(huán)化合物因為含有氮、硫、氧等，且具有很高價值的感官特性，因此對煙葉香氣的影響很大[27]。

表3 煙葉經(jīng)不同臭氧濃度處理后香味成分分析Table 3 Analysis of aroma components in tobacco leaves treated with different concentrations of ozone μg/g

4 結(jié) 論

經(jīng)過不同濃度臭氧處理后，煙葉化學(xué)成分趨于協(xié)調(diào)，香味物質(zhì)更加豐富，抽吸品質(zhì)改善。距應(yīng)用于工藝尚有部分問題需解決。臭氧具有一定的毒性，在使用中應(yīng)考慮到密封與通風(fēng)的問題，需進(jìn)行更加深入的研究。

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Effects of Different Concentrations of Ozone Treatment on Aroma Components and Conventional Chemical Components of Lower Tobacco Leaves

ZHENG Kai1, FAN Lei1, ZHAO Shanshan2, XU Heng3, LUO Zhenbao4, LI Haoliang3*, WANG Chong2, XU Chunping2

(1. Xuchang Cigarette Factory, China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd., Xuchang, Henan 461000, China; 2. College of Food and Biological Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China; 3. Technical Center of China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd., Zhengzhou 450016, China; 4. Bijie Tobacco Company of Guizhou Province, Bijie, Guizhou 551700, China)

To investigate the effect of different concentrations of ozone on the internal quality of tobacco leaves, lower tobacco leaves were used as the experimental material and treated by different concentrations of ozone. Sensory evaluation, conventional chemical components determination and aroma components determination were carried out. The sensory evaluation showed that smoking quality of tobacco leaves was improved after different ozone concentration treatments. The effect of high ozone concentration (403.86 mg/L) was the optimal, with better smoothness of smoke, less offensive taste, and moderate strength. After tobacco leaves were treated by high concentrations of ozone, tobacco aroma components were more abundant, the types and contents of the aroma components were changed, and 19 kinds of new flavor components were generated, overall aroma effect was good. The contents of acids, alcohols and aldehydes esters also reached the highest value. The contents of total sugar and reducing sugar in the three groups were higher than that in the control group. After treated with high concentration of ozone, the contents of water-soluble total sugar, reducing sugar and sugar/nicotine ratio in the tobacco leaves reached the highest values. Based on the above-mentioned results, after treated by high concentration of ozone, the quality of tobacco smoke, the chemical and aroma quality of tobacco leaves were the best among different treatments.

ozone concentration; aroma compounds; conventional chemical components; sensory evaluation

TS41+1

1007-5119（2016）06-0090-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.06.016

河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司許昌卷煙廠項目“紫外輻照對煙葉內(nèi)在質(zhì)量影響研究”（20141035）

鄭 凱，工程師，主要從事生物催化研究與煙草質(zhì)量檢測評價。E-mail：zk81@163.com。*通信作者，E-mail：18822762@qq.com

2016-08-03

2016-10-09