范 武，葉遠(yuǎn)青，謝寄清，郭曉東，姬凌波，柴國(guó)璧，劉俊輝，霍現(xiàn)寬，毛 健，席 輝，王丁眾，史清照，宋瑜冰，馬 驥，宗永立，張建勛，張?zhí)毂?，張啟東*

1.中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院 煙草行業(yè)煙草香料基礎(chǔ)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào)450001

2.江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，南京市興隆大街29號(hào)210019

在嗜好性消費(fèi)品復(fù)雜的風(fēng)味體系中，往往存在一種“核心風(fēng)味成分”，例如煙草制品中的煙堿、酒類產(chǎn)品中的乙醇、碳酸飲料中的CO2。核心風(fēng)味成分的存在是這些嗜好性消費(fèi)品保持產(chǎn)品類型的必要條件，核心風(fēng)味成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平和遞送方式是產(chǎn)品品類劃分的標(biāo)志性特征。核心風(fēng)味成分的感官效應(yīng)對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味設(shè)計(jì)和工藝調(diào)控具有重要影響，明確其感官作用特征及影響因素則是產(chǎn)品開發(fā)必須面對(duì)的重要命題。目前對(duì)煙堿感官特征的報(bào)道存在一定差異。韓富根［1］指出煙堿具有強(qiáng)烈的辛辣感；Thuerauf等［2］報(bào)道了煙堿作用于鼻腔會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的嗅覺(jué)刺激性；賴燕華等［3］以感官導(dǎo)向方式從初烤煙葉中分離出一種口腔辣感組分，并明確了煙堿是該組分的關(guān)鍵性辣感成分；冒德壽等［4］則認(rèn)為煙堿同時(shí)具有辣感和苦味，而在卷煙主流煙氣中通常表現(xiàn)為苦味；一些網(wǎng)絡(luò)百科全書（如維基百科、百度百科等）中，多將煙堿的感官作用描述為苦味或焦苦味。事實(shí)上，已發(fā)現(xiàn)煙堿能夠激活一種三叉神經(jīng)系統(tǒng)末梢的瞬時(shí)受體電位通道（Transient receptor potential channel，也稱TRP受體）亞型TRPA1［5］。TRP受體除了能被特定化合物激活以外，也對(duì)高溫（43℃以上）和局部組織損傷產(chǎn)生響應(yīng)［6］，與刺激性感受具有密切聯(lián)系?；衔锛せ頣RP受體產(chǎn)生的感官效應(yīng)被稱為“Chemesthesis”［7］，目前常將其譯為“化學(xué)感覺(jué)”［8］或“化學(xué)物理覺(jué)”［9］，這是煙堿感官作用重要的生理基礎(chǔ)。

當(dāng)前煙草制品多元化發(fā)展趨勢(shì)日益顯著，而在各類型煙草制品的使用過(guò)程中，煙堿處于不同的介質(zhì)環(huán)境。傳統(tǒng)卷煙主流煙氣粒相物以油溶性成分為主，水溶性部分的質(zhì)量?jī)H占約三分之一［10］，因此傳統(tǒng)卷煙煙氣中煙堿處于相對(duì)親油性的氣溶膠環(huán)境。加熱卷煙消費(fèi)時(shí)產(chǎn)生大量水分［11］，電子煙則直接以甘油和丙二醇等親水成分作為發(fā)煙溶劑，造成其煙氣中煙堿處于相對(duì)親水性的氣溶膠環(huán)境；而使用口含煙時(shí)，溶出的煙堿實(shí)際處于水溶液環(huán)境。針對(duì)不同介質(zhì)環(huán)境中煙堿的感官作用特征、風(fēng)味閾值及其影響因素的系統(tǒng)性分析比對(duì)研究鮮見報(bào)道。為此，系統(tǒng)評(píng)價(jià)了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿在水溶液、親水性氣溶膠（丙二醇）和親油性氣溶膠（三乙酸甘油酯）等介質(zhì)模型中的感官作用特征，測(cè)定了各介質(zhì)中煙堿的風(fēng)味覺(jué)察閾值，分別利用pH值和核磁共振（NMR）技術(shù)計(jì)算了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿水溶液和煙堿氣溶膠冷凝物中的游離煙堿比例（αfbn）；分別考察了各介質(zhì)中乳酸和薄荷醇對(duì)煙堿感官作用特征、風(fēng)味覺(jué)察閾值以及αfbn的影響；對(duì)比了相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿在丙二醇和三乙酸甘油酯氣溶膠介質(zhì)中感官作用的差異，并利用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（SPME-GC/MS）研究了這2種介質(zhì)極性對(duì)煙堿氣相分布的影響，旨在為中式卷煙滿足感、舒適性提升及新型煙草制品的研發(fā)提供基礎(chǔ)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

1,2-丙二醇（99.8%，北京百靈威科技有限公司）；三乙酸甘油酯［99.9%，阿法埃沙（中國(guó)）有限公司］；煙堿（＞98%，陜西天則生物技術(shù)有限責(zé)任公司）；乳酸（98%）、薄荷醇（99%）（美 國(guó)Sigma-Aldrich公司）；蒸餾水（屈臣氏飲用水，廣州屈臣氏食品飲料有限責(zé)任公司）；2-甲基喹啉（內(nèi)標(biāo)，99%）、（E）-3-己烯酸（內(nèi)標(biāo)，98%）（美國(guó)Across公司）；N，O-雙（三甲基硅烷基）三氟乙酰胺［N，O-Bis（trimethylsilyl）trifluoroacetamide，BSTFA，＞99%，美國(guó)Regis Technologies公司］；二甲基亞砜-d6（DMSO-d6，99.8% D，0.03% TMS）、叔丁胺（99%）、乙酸（98%）（美國(guó)Alfa Aesar公司）。

SM450型20孔道 吸煙 機(jī)（英國(guó)Cerulean公司）；7895A/5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent公司）；AVANCE NEO 600M核磁共振儀（德國(guó)Bruker公司）；電子煙TF33-T29型一次性可更換煙彈、電子煙TF3301A型電池（深圳麥克韋爾科技有限公司）；同軸核磁管（美國(guó)Norell公司）；PHS-3C酸度計(jì)（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）；44 mm劍橋?yàn)V片（英國(guó)Whatman公司）；CP224S型分析天平（感量0.000 1 g，德國(guó)Sartorius公司）；50/30 μ m DVB/CAR/PDMS固相微萃?。⊿PME）萃取纖維頭（美國(guó)Supelco公司）；SPME自動(dòng)進(jìn)樣平臺(tái)、20 mL帶橡膠墊螺紋頂空進(jìn)樣玻璃瓶（德國(guó)Gerstel公司）；0.45 μm尼龍濾膜（天津津騰公司）。

1.2 方法

1.2.1 氣溶膠中煙堿、薄荷醇和乳酸釋放量的測(cè)定

對(duì)水溶液體系而言，所評(píng)價(jià)溶液中煙堿和其他成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠在溶液配制階段準(zhǔn)確控制。但對(duì)氣溶膠體系而言，需要利用電子煙具將各類介質(zhì)的煙堿溶液生成氣溶膠進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此需要首先明確“溶液煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)-氣溶膠煙堿釋放量”的關(guān)系，以便獲取所評(píng)價(jià)氣溶膠中煙堿的準(zhǔn)確釋放量。利用6個(gè)不同介質(zhì)（表1）制備了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿溶液（20.0、10.0、5.00、2.50、1.25、0.625、0.313和0.157 mg/g），并利用電子煙具生成氣溶膠。由于氣溶膠中絕大部分煙堿分布于粒相［12］，因此收集粒相物并進(jìn)行煙堿定量分析。同時(shí)，為了明確部分類型介質(zhì)氣溶膠中薄荷醇和乳酸的準(zhǔn)確釋放量，也對(duì)其粒相物進(jìn)行定量分析。

表1 用于產(chǎn)生氣溶膠的6種介質(zhì)Tab.1 Six media for aerosol generation

（1）氣溶膠粒相物制備與收集。將0.700 g不同介質(zhì)煙堿溶液加入一次性可更換煙彈中，將電池充滿電，按CORESTA推薦方法《CRM No.81—Routine analytical machine for e-cigarette aerosol generation and collection—Definitions and standard conditions》中的規(guī)定進(jìn)行電子煙抽吸和粒相物捕集：每30 s抽吸1口，每口抽吸時(shí)間持續(xù)3 s，抽吸容量為55 mL，抽吸曲線為矩形，采用劍橋?yàn)V片捕集氣溶膠粒相物，每張濾片捕集10口的氣溶膠。

（2）煙堿和薄荷醇的定量分析。取一片完成氣溶膠粒相物捕集的劍橋?yàn)V片置于50 mL具塞錐形瓶中，加入20 mL含內(nèi)標(biāo)的異丙醇萃取劑（內(nèi)標(biāo)物為2-甲基喹啉），室溫振蕩40 min，靜置5 min，用尼龍濾膜過(guò)濾上清液。取1.5 mL濾液至色譜瓶中，進(jìn)行GC-MS分析，每個(gè)樣品測(cè)定3次，取平均值。GC/MS參數(shù)：

色譜柱：DB-WAXETR毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣：He；柱流量：1 mL/min；進(jìn)樣口 溫 度：230℃；程 序 升 溫：110℃（1 min）；分流比：60∶1；進(jìn)樣量：1 μL；傳輸線溫度：230℃；電離模式：EI；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；電離能量：70 eV；溶劑延遲：8 min；掃描模式：選擇離子掃描，根據(jù)保留時(shí)間劃分時(shí)間段。待測(cè)化合物的保留時(shí)間、定性及定量離子的參數(shù)選擇見表2。

表2 煙堿、薄荷醇及內(nèi)標(biāo)的保留時(shí)間和選擇離子Tab.2 Retention time，quantitative and qualitative ions of nicotine，menthol and the internal standard

（3）乳酸的定量分析。取一片完成氣溶膠粒相物捕集的劍橋?yàn)V片置于50 mL具塞錐形瓶中，加入20 mL丙酮及（E）-3-己烯酸內(nèi)標(biāo)，室溫振蕩30 min，用尼龍濾膜過(guò)濾上清液。取1 mL濾液至色譜瓶中，加入100 μL衍生化試劑BSTFA，置于60℃水浴中反應(yīng)80 min，冷卻至室溫后進(jìn)行GC-MS分析，每個(gè)樣品測(cè)定3次，取平均值。GC/MS參數(shù)：

色譜柱：DB-5MS毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣：He；柱流量：1 mL/min；進(jìn)樣口溫度：250℃；程序升溫：50℃（1 min）5℃/min 180℃（0 min）；分流模式：不分流；進(jìn)樣量：1 μL；傳輸線溫度：230℃；電離模式：EI；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；電離能量：70 eV；溶劑延遲：12 min；掃描模式：選擇離子掃描，根據(jù)保留時(shí)間劃分時(shí)間段。待測(cè)化合物保留時(shí)間、定性及定量離子的參數(shù)選擇見表3。

1.2.2 不同介質(zhì)中煙堿的感官特征評(píng)價(jià)和覺(jué)察閾值測(cè)定

1.2.2.1 水溶液介質(zhì)

分別利用蒸餾水、5 mg/g乳酸水溶液和1 mg/g薄荷醇水溶液3種介質(zhì)配制初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 mg/g的煙堿溶液。利用對(duì)應(yīng)介質(zhì)，將各初始溶液按質(zhì)量逐級(jí)等比例稀釋得到一系列不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿溶液，用于煙堿感官特征評(píng)價(jià)和覺(jué)察閾值測(cè)定。

室溫（25℃）下，7名具有卷煙感官評(píng)吸資質(zhì)的評(píng)價(jià)員分別使用移液槍移取40 μL各質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液置于舌面，閉口正常呼吸，保持30 s，隨后用蒸餾水漱口清除殘留溶液。采用5分制標(biāo)度打分法對(duì)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液的苦味特征、口腔刺激和鼻腔刺激的強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中，1分為弱，2分為較弱，3分為適中，4分為較強(qiáng)，5分為強(qiáng)烈。

分別將各質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液樣品與2個(gè)對(duì)應(yīng)介質(zhì)樣品作為一組，由上述7名評(píng)價(jià)員依據(jù)GB/T 22366—2008［13］中針對(duì)最優(yōu)估計(jì)閾值（Best estimate threshold，BET）法測(cè)定風(fēng)味物質(zhì)閾值的描述，采用三點(diǎn)選配法（Three-alternative forced-choice method）測(cè)定煙堿在3種水溶液介質(zhì)中的覺(jué)察閾值。

1.2.2.2 氣溶膠介質(zhì)

依據(jù)1.2.1節(jié)中所獲得的“溶液煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)-氣溶膠煙堿釋放量”關(guān)系，分別利用表1中6種不同介質(zhì)配制其對(duì)應(yīng)氣溶膠煙堿釋放量為10、3和1 mg/g的煙堿溶液。將電池充滿電，7名具有卷煙感官評(píng)吸資質(zhì)的評(píng)價(jià)員分別使用電子煙具評(píng)價(jià)各煙堿氣溶膠的感官特征，采用5分制標(biāo)度打分法對(duì)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液的苦味特征、口腔刺激、鼻腔刺激、喉部刺激和整體刺激強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中，1分為弱，2分為較弱，3分為適中，4分為較強(qiáng)，5分為強(qiáng)烈。

利用表1中6種不同介質(zhì)配制初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 mg/g的煙堿溶液。利用對(duì)應(yīng)介質(zhì)，將各初始溶液按質(zhì)量逐級(jí)等比例稀釋得到一系列不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿溶液，用于氣溶膠介質(zhì)中煙堿覺(jué)察閾值測(cè)定。分別將各質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液樣品與2個(gè)對(duì)應(yīng)介質(zhì)樣品作為一組，制作電子煙煙彈，依據(jù)1.2.1節(jié)中所獲得的“溶液煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)-氣溶膠煙堿釋放量”關(guān)系，計(jì)算每種煙彈對(duì)應(yīng)氣溶膠中煙堿釋放量。將電池充滿電，由上述7名評(píng)價(jià)員抽吸各煙彈的氣溶膠，依據(jù)GB/T 22366—2008［13］中針對(duì)BET法測(cè)定風(fēng)味物質(zhì)閾值的描述，采用三點(diǎn)選配法測(cè)定煙堿在6種氣溶膠介質(zhì)中的覺(jué)察閾值。

針對(duì)煙堿感官評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的安全性說(shuō)明：

歐洲食品安全局（Europe Food Safety Authority，EFSA）依據(jù)煙堿最低可見有害作用水平（Lowest observed adverse effect level，LOAEL）0.003 5 mg/kg體質(zhì)量，給出煙堿日允許攝入量（Acceptable daily intake，ADI）為0.000 8 mg/kg體質(zhì)量［14］?；诖?，在上述煙堿感官評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中，所有評(píng)價(jià)人員均通過(guò)控制每日評(píng)價(jià)樣品數(shù)量的方式，保持日均煙堿可能攝入量低于EFSA給出的ADI要求。

1.2.3 不同介質(zhì)中游離煙堿比例（αfbn）的計(jì)算方法

蒸餾水、乳酸水溶液和薄荷醇水溶液3種水相介質(zhì)中，通過(guò)測(cè)定室溫（25℃）下各溶液的pH值，利用公式（1）計(jì)算αfbn［12］。

式（1）中，αfbn代表游離態(tài)煙堿比例，即游離態(tài)煙堿量占總煙堿量的比例；pH為煙堿水溶液的pH值；Ka為單質(zhì)子態(tài)煙堿在水中的平衡常數(shù)（25℃時(shí)為10－8.01）。

丙二醇、乳酸丙二醇溶液、薄荷醇丙二醇溶液、三乙酸甘油酯、乳酸三乙酸甘油酯溶液、薄荷醇三乙酸甘油酯溶液等6種介質(zhì)氣溶膠中的αfbn可基于核磁氫譜信息計(jì)算獲得［15］。

單質(zhì)子態(tài)煙堿與游離態(tài)煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣品制備：配制含24 mg/g煙堿和100 mg/g乙酸的丙二醇溶液、24 mg/g煙堿和100 mg/g乙酸的三乙酸甘油酯溶液，分別作為丙二醇和三乙酸甘油酯中單質(zhì)子態(tài)煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣；配制含24 mg/g煙堿和11 mg/g叔丁胺的丙二醇溶液、24 mg/g煙堿和11 mg/g叔丁胺的三乙酸甘油酯溶液，分別作為丙二醇和三乙酸甘油酯中游離態(tài)煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣。將標(biāo)準(zhǔn)樣和DMSO-d6分別加入到同軸核磁管的內(nèi)管與外管中，將核磁管置于核磁共振儀中測(cè)定氫譜。

待測(cè)樣品中游離態(tài)煙堿比例計(jì)算：按照各氣溶膠介質(zhì)中煙堿和其他成分的釋放量配制溶液作為待測(cè)樣品，將待測(cè)樣和DMSO-d6分別加入到同軸核磁管的內(nèi)管與外管中，將核磁管置于核磁共振儀中測(cè)定氫譜。

依據(jù)公式（2），利用待測(cè)樣品和對(duì)應(yīng)介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)樣品氫譜中煙堿吡啶環(huán)上Ha與吡咯環(huán)上He化學(xué)位移的差值計(jì)算待測(cè)樣品的αfbn。

式（2）中，Δδ代表氫譜中煙堿吡啶環(huán)上Ha與吡咯環(huán)上He的化學(xué)位移的差值。

1.2.4 煙堿丙二醇溶液和煙堿三乙酸甘油酯溶液的SPME-GC/MS分析

配制2 mg/g的煙堿丙二醇溶液和煙堿三乙酸甘油酯溶液。分別稱取10 mg溶液置于頂空瓶中，密封。利用SPME自動(dòng)進(jìn)樣平臺(tái)，將兩類樣品在40℃分別平衡20、40、60、90、120、150、180、240 min后，用萃取纖維頭頂空吸附10 min，在進(jìn)樣口250℃下解吸附3 min，進(jìn)行GC/MS分析。以所得煙堿峰面積表征兩種相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿溶液氣相分布的差異。GC/MS分析參數(shù)：

色譜柱：DB-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣：He；柱流量：1.5 mL/min；進(jìn)樣口溫度：250℃；程序升溫：50℃（0 min）5℃/min 280℃（10 min）；分流模式：不分流；傳輸線溫度：250℃；電離模式：EI；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；電離能量：70 eV；掃描模式：全掃描；掃描范圍：33~500 amu。

2 結(jié)果與討論

2.1 氣溶膠介質(zhì)中煙堿、薄荷醇和乳酸的釋放量

通過(guò)測(cè)定6種不同介質(zhì)（表1）中8個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)下（20.0、10.0、5.00、2.50、1.25、0.625、0.313和0.157 mg/g）煙堿溶液由電子煙具所生成氣溶膠中的煙堿釋放量，獲得了感官評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)“溶液煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)-氣溶膠煙堿釋放量”的函數(shù)關(guān)系，如圖1所示?？梢钥闯?，不同介質(zhì)溶液中煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對(duì)應(yīng)氣溶膠的煙堿釋放量均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，為明確后續(xù)所評(píng)價(jià)各類氣溶膠中煙堿的準(zhǔn)確釋放量提供了便利。

圖1 6種不同介質(zhì)溶液中煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)和對(duì)應(yīng)氣溶膠中煙堿釋放量的線性關(guān)系Fig.1 Linear relationships between nicotine contents in solutions prepared with six different media and releases of nicotine in corresponding aerosols

同時(shí)，含有乳酸和薄荷醇的介質(zhì)所生成氣溶膠中乳酸和薄荷醇的釋放量穩(wěn)定，分別為1.60 mg/g乳酸（5 mg/g乳酸丙二醇溶液）、1.50 mg/g乳酸（5 mg/g乳酸三乙酸甘油酯溶液）、0.38 mg/g薄荷醇（1 mg/g薄荷醇丙二醇溶液）和0.52 mg/g薄荷醇（1 mg/g薄荷醇三乙酸甘油酯溶液）。

2.2 不同介質(zhì)中煙堿的感官作用特征和αfbn

3種水相介質(zhì)中不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿的感官作用特征、覺(jué)察閾值和αfbn如表4所示。評(píng)價(jià)過(guò)程中，所有評(píng)價(jià)員均未感受到明顯的苦味和鼻腔刺激，煙堿純水溶液主要帶來(lái)口腔刺激，隨煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，溶液刺激性下降且αfbn隨之下降；5 mg/g乳酸溶液中不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙堿的αfbn均小于10-6數(shù)量級(jí)，這意味著該介質(zhì)中絕大部分煙堿以質(zhì)子化狀態(tài)存在，導(dǎo)致溶液刺激性顯著下降，但仍具有可感知的刺激性；薄荷醇在不改變?chǔ)羏bn的前提下也能顯著降低溶液的口腔刺激，但同時(shí)帶來(lái)清涼感；乳酸和薄荷醇的存在均顯著提高了煙堿在水相介質(zhì)中的覺(jué)察閾值。

表4 3種水相介質(zhì)中煙堿的感官作用特征、覺(jué)察閾值和αfbn①Tab.4 Sensory characteristics，detection thresholds and αfbn of nicotine in three aqueous media

基于2.1節(jié)所獲得煙堿等成分溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)與氣溶膠釋放量的關(guān)系，對(duì)6種氣溶膠介質(zhì)中煙堿的感官特征進(jìn)行評(píng)價(jià)，并測(cè)定覺(jué)察閾值和αfbn，各介質(zhì)氣溶膠中煙堿覺(jué)察閾值和煙堿釋放量為10 mg/g的感官評(píng)價(jià)結(jié)果見表5。評(píng)價(jià)過(guò)程中，所有評(píng)價(jià)員均未感受到明顯的苦味和口腔刺激，各煙堿氣溶膠主要帶來(lái)鼻腔刺激、喉部刺激和勁頭。

乳酸的存在造成氣溶膠中煙堿αfbn有所下降，且親水性介質(zhì)中αfbn下降更加明顯。例如，在乳酸-丙二醇介質(zhì)中，煙堿的1H NMR化學(xué)位移整體移向低場(chǎng)，其中四氫吡咯環(huán)的氮甲基上3個(gè)氫（He）的化學(xué)位移變化尤其明顯（圖2）；薄荷醇在不改變?chǔ)羏bn的前提下也能顯著降低氣溶膠的鼻腔刺激和喉部刺激，但基本不改變勁頭，同時(shí)帶來(lái)清涼感；乳酸和薄荷醇的存在均提高了煙堿在氣溶膠介質(zhì)中的覺(jué)察閾值，且乳酸對(duì)煙堿覺(jué)察閾值的影響更為顯著。

圖2 丙二醇中游離態(tài)煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣（a）、丙二醇中煙堿-乳酸樣品（b）和丙二醇中單質(zhì)子態(tài)煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣（c）的1H NMR譜Fig.2 1H NMR spectra of free nicotine standard sample（a），nicotine-lactic acid sample（b）and single proton nicotine standard sample（c）in propylene glycol

通過(guò)上述評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，煙堿在水溶液和氣溶膠中的感官作用部位存在顯著差異。煙堿水溶液主要產(chǎn)生口腔刺激，考慮到評(píng)價(jià)員并未吞咽溶液，因此不排除其產(chǎn)生喉部刺激的可能，但評(píng)價(jià)時(shí)閉口正常呼吸并未感受到鼻腔刺激；相反，煙堿氣溶膠則主要帶來(lái)鼻腔刺激和喉部刺激，即使在煙堿氣溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)（10 mg/g）評(píng)價(jià)員也未感受到明顯的口腔刺激。同時(shí)，煙堿在水中的覺(jué)察閾值明顯低于其在丙二醇和三乙酸甘油酯氣溶膠中的覺(jué)察閾值。

乳酸和薄荷醇分別通過(guò)降低游離煙堿比例和產(chǎn)生反向化學(xué)感覺(jué)兩種途徑影響煙堿感官作用。煙堿只有在游離狀態(tài)才能進(jìn)入氣相，有研究者認(rèn)為氣相游離煙堿是煙草制品產(chǎn)生刺激性和勁頭的主要原因［12］，有機(jī)酸通過(guò)降低體系αfbn減少了游離煙堿的氣相分布，從而減弱體系的刺激性；然而，水溶液中煙堿產(chǎn)生顯著的口腔刺激，該效應(yīng)同樣隨αfbn降低而減小，證明游離煙堿的刺激性表現(xiàn)并不依賴其氣相分布。另一方面，從感官作用的分子機(jī)制看，煙堿通過(guò)激活熱效應(yīng)化學(xué)感覺(jué)受體TRPA1產(chǎn)生刺激性［5］；而薄荷醇一方面能夠激活冷效應(yīng)化學(xué)感覺(jué)受體TRPM8［16］造成與煙堿相反的化學(xué)感覺(jué)效應(yīng)，另一方面能夠抑制TRPA1［17］從而有可能降低煙堿帶來(lái)的刺激性。

2.3 氣溶膠介質(zhì)極性對(duì)煙堿感官作用和頂空分布的影響

相同煙堿釋放量的丙二醇?xì)馊苣z和三乙酸甘油酯氣溶膠感官特征的差異見表6?？梢钥闯?，煙堿三乙酸甘油酯氣溶膠的鼻腔刺激和喉部刺激普遍高于相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿丙二醇?xì)馊苣z。由表5可知，三乙酸甘油酯氣溶膠中煙堿的覺(jué)察閾值也明顯低于丙二醇?xì)馊苣z。由于在丙二醇?xì)馊苣z和三乙酸甘油酯氣溶膠兩個(gè)體系中，煙堿均以游離狀態(tài)存在，同時(shí)游離煙堿的氣相分布也是影響煙堿感官作用的原因之一［12］，因此考察了相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿丙二醇和煙堿三乙酸甘油酯兩種溶液的煙堿頂空分布情況。

表6 丙二醇和三乙酸甘油酯氣溶膠中煙堿的感官作用特征Tab.6 Sensory characteristics of nicotine in propylene glycol and glyceryl triacetate aerosols （分）

由圖3可知，相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下煙堿三乙酸甘油酯溶液的煙堿頂空分布明顯高于煙堿丙二醇溶液，表明介質(zhì)極性能夠顯著影響游離煙堿的氣相分布，是影響煙堿氣溶膠感官作用的另一個(gè)重要因素。

圖3 相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的煙堿丙二醇溶液和煙堿三乙酸甘油酯溶液頂空分布情況Fig.3 Headspace distribution of nicotine-propylene glycol solution and nicotine-glyceryl triacetate solution at same nicotine contents

3 結(jié)論

①煙堿水溶液主要表現(xiàn)為口腔刺激，煙堿氣溶膠則帶來(lái)鼻腔和喉部的刺激性；②煙堿在水溶液、丙二醇?xì)馊苣z和三乙酸甘油酯氣溶膠中的風(fēng)味覺(jué)察閾值分別為0.072、0.296和0.197 mg/g；③乳酸通過(guò)顯著降低αfbn而降低煙堿刺激性并提升其覺(jué)察閾值，薄荷醇也可產(chǎn)生類似作用但對(duì)αfbn沒(méi)有影響，不同極性的氣溶膠介質(zhì)則可能通過(guò)改變煙堿氣相分布情況影響其感官作用特征和風(fēng)味覺(jué)察閾值。