卷煙香型關(guān)鍵致香物篩選與香型定量判定模式

李晉明，端 凱，汪 海，張曉東，黃齊林，任繼陽，史云東，左玉萍

1.云南中煙紅塔集團技術(shù)中心，云南省玉溪市紅塔區(qū)紅塔大道118號 653100

2.玉溪師范學(xué)院，云南省玉溪市紅塔區(qū)鳳凰路134號 653100

卷煙香型關(guān)鍵致香物篩選與香型定量判定模式

李晉明1，端 凱1，汪 海1，張曉東2，黃齊林2，任繼陽2，史云東2，左玉萍1

1.云南中煙紅塔集團技術(shù)中心，云南省玉溪市紅塔區(qū)紅塔大道118號 653100

2.玉溪師范學(xué)院，云南省玉溪市紅塔區(qū)鳳凰路134號 653100

為了更加客觀、科學(xué)地判定卷煙香型，建立卷煙香型定量判定模式，為香型風(fēng)格特征葉組配方提供理論依據(jù)與指導(dǎo)作用，采用優(yōu)化的同時蒸餾萃?。⊿DE）法萃取卷煙煙絲中的揮發(fā)性與半揮發(fā)性物質(zhì)，采用逐步回歸分析法從萃取物中篩選出關(guān)鍵致香成分，建立卷煙香型定量判定模型。并對8個卷煙樣品的“卷煙香型定量判定模型”法判定結(jié)果與“香味輪廓法”評吸結(jié)果進行了對比驗證。結(jié)果表明：共篩選出10種關(guān)鍵致香成分，對卷煙香型的影響大小順序為①法尼基丙酮＞②棕櫚酸＞③4-環(huán)戊烯1，3-二酮＞④苯甲酸芐酯（安息香酸芐酯）＞⑤肉豆蔻酸（十四酸）＞⑥二氫獼猴桃內(nèi)酯＞⑦苯甲醇（芐醇）＞⑧棕櫚酸甲酯＞⑨糠醛＞⑩巨豆三烯酮。它們與卷煙香型指數(shù)Y定量的回歸方程達(dá)極顯著水平，說明所建模型可信度較高。兩種方法對8個卷煙樣品香型的判定結(jié)果較一致，重合率達(dá)86.67%。

卷煙香型；致香物；篩選；香型特征；定量判定模式；香味輪廓法

中式卷煙是指以國內(nèi)煙葉為主體原料，具有明顯的中國烤煙煙葉香氣特征（卷煙香型）的卷煙，卷煙香型決定了其風(fēng)格特征，烤煙香型決定了卷煙香型。不同產(chǎn)地烤煙香型不同，以不同產(chǎn)地烤煙香型為主料的卷煙香型也不同。香型是中式卷煙風(fēng)格重要的構(gòu)成因素和表征［1］。全國各煙草企業(yè)都非常重視各自品牌的卷煙香型。對于烤煙香型判定，已經(jīng)有定性判定（評吸判定）與部分定量判定（數(shù)據(jù)判定）兩種模式。評吸判定屬于主觀的“定性判定”方法，受到評吸者個人差異的影響。20世紀(jì)50年代，根據(jù)烤煙吸食時的香氣特點，將烤煙香型分為清香型、中間香型和濃香型［1-2］。到目前為止，已經(jīng)在3種基本香型的基礎(chǔ)上，定性判定（評吸判定）出了12種卷煙香型。前人也已研究了一些烤煙香型定量判定模式，如：通過主成分分析法擬合烤煙化學(xué)成分指標(biāo)與香型之間的關(guān)系，并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法構(gòu)建烤煙香型預(yù)測模型［3］；通過烤煙化學(xué)成分與香型的顯著性分析，對不同產(chǎn)區(qū)煙葉進行聚類［4］；結(jié)合烤煙中部煙葉的香氣成分、化學(xué)成分含量與單料評吸結(jié)果，采用逐步分析法建立煙葉香型指數(shù)模型［5］等。但關(guān)于卷煙香型定量判定（數(shù)據(jù)判定）方面的研究尚未見相關(guān)報道。為此，借鑒烤煙香型定量判定模式而建立卷煙香型定量判定模式，旨在更加客觀、科學(xué)地判定香型，為卷煙香型特征葉組配方設(shè)計提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

選擇2012—2014年的15種卷煙樣品：玉溪（軟）、紅塔100、紅塔1956、紅塔150、云煙、黃果樹、帝豪、芙蓉王、利群、泰山、白沙、黃鶴樓、雙喜、蘇煙、中華。其中以云南卷煙紅塔山、玉溪（軟）、云煙為清香型代表；以河南帝豪、湖南芙蓉王為濃香型代表；以貴州黃果樹、山東泰山為中間香型代表。同時，選擇8種驗證卷煙香型定量判定模式樣品：玉溪莊園（硬）、玉溪莊園（軟）、高檔遵義（硬）、貴煙（喜）、金圣（行云）、黃金葉（天葉）、黃金葉（大金圓）、黃山（天都）。

萃取劑：二氯甲烷（AR，上海試劑一廠）；內(nèi)標(biāo)：正十七烷（純度99%，美國Aldrich公司）。內(nèi)標(biāo)/萃取劑（體積比）：1/2 000。

同時蒸餾萃?。⊿DE）6臺套裝置：包括PDHW型電熱套（鞏義市英峪予華儀器廠）；SDE玻璃管路［云南瑞升煙草技術(shù)（集團）有限公司］；Syncore Analyst/Polyvap型六位樣品快速定量濃縮儀（上海彥哲儀器設(shè)備有限公司）。PB3002-SDR電子天平（精度：0.001 g；瑞士Mettler-Toledo公司）；7890A/5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國Agilent公司）。

1.2 方法

1.2.1 卷煙香型的定性判定（評吸判定）方法

由紅塔集團技術(shù)中心7名國家級卷煙評吸專家，采用“香味輪廓法”［6-7］，從卷煙香型（清香型、中間香型、濃香型），香氣傳遞速度（快、中、慢）以及主體香韻（清甜、本草、焦甜）三方面對15個卷煙樣品香型進行評吸（暗評），記錄各樣品的香型類型及香型評吸賦值Y定性。參考文獻(xiàn)［5］中烤煙香型范圍的劃分對各卷煙樣品的Y定性值進行判定：清香型（＜1.965）、清偏中（1.966～2.294）、中偏清（2.295～2.624）、中間香型（2.625～2.964）、中偏濃（2.965～3.294）、濃偏中（3.295～3.624）、濃香型（＞3.625），以確定各卷煙樣品的香型。

1.2.2 卷煙煙絲中揮發(fā)性與半揮發(fā)性物質(zhì)的萃取

在蒸餾瓶中，稱取卷煙煙絲20 g，加水350 mL，加入內(nèi)標(biāo)物質(zhì)正十七烷1 mL，以備蒸餾；在萃取瓶中，加入40 mL萃取劑二氯甲烷；然后按以下步驟進行：①萃取3 h（比傳統(tǒng)SDE法［8］的2 h延長1 h），萃取瓶60℃恒溫水?。虎谳腿r加熱套蒸餾溫度200℃；③按照常規(guī)方法分離水分、濃縮萃取液至1 mL、制樣，進行GC/MS分析。

以15個試驗卷煙樣品為1組，每組重復(fù)3次。對采集到的近300個物質(zhì)峰圖與NIST譜庫比對，選擇匹配度≥80%、相對峰面積大于0.3%的物質(zhì)，采用內(nèi)標(biāo)校正面積歸一法定量。

1.2.3 卷煙香型定量判定模型的建立

采用逐步回歸分析法［9］從萃取出的揮發(fā)性與半揮發(fā)性物質(zhì)中篩選出關(guān)鍵致香成分，建立卷煙香型指數(shù)Y定量與關(guān)鍵致香成分Xi的回歸方程，即得到卷煙香型定量判定模型。當(dāng)Y定性與Y定量之間的殘差在所有樣品點上達(dá)到最小，用Y定量代替Y定性。再用判定系數(shù)R2評價多元線性回歸模型的一致性，若R2≥0.95，則Y定量可以代替Y定性。

2 結(jié)果與討論

2.1 卷煙香型的定性（評吸）判定結(jié)果

根據(jù)1.2.1中卷煙樣品香型的定性評吸方法，可得15個樣品的定性（評吸）判定結(jié)果（表1）。

2.2 卷煙煙絲中揮發(fā)性與半揮發(fā)性物質(zhì)萃取結(jié)果

通過1.2.2小節(jié)中優(yōu)化SDE方法萃取，得到初選的卷煙煙絲中揮發(fā)性與半揮發(fā)性物質(zhì)見表2，共101種，多于采用傳統(tǒng)SDE方法得到的目前最多的64種物質(zhì)［10］。

2.3 關(guān)鍵致香成分的篩選及卷煙香型定量判定模型的建立

以表2中的101種物質(zhì)的含量為自變量Xi（i=1～101），以卷煙香型指數(shù)Y定量為因變量，建立回歸方程Y定量=a+biXi（i=1～101），對101個自變量Xi按其對Y定量相關(guān)性系數(shù)R值的大?。≧＞0.95），從大到小逐個引入回歸方程，并對方程中的變量Xi進行顯著性檢驗，如不顯著就將其剔除，保證回歸方程中所選變量Xi對Y定量的作用都顯著。共篩選出10種關(guān)鍵致香成分。分別為：

表1卷煙樣品的香型賦值Y定性及其香型定性判定（評吸）結(jié)果

表2 優(yōu)化SDE法萃取的卷煙煙絲中揮發(fā)性與半揮發(fā)性物質(zhì)

表2（續(xù)）

有機酸2種：肉豆蔻酸（十四酸）和棕櫚酸（十六酸）；酯類物質(zhì)3種：苯甲酸芐酯（安息香酸芐酯）、棕櫚酸甲酯和二氫獼猴桃內(nèi)酯；羰基化合物4種：巨豆三烯酮、糠醛、4-環(huán)戊烯-1,3-二酮和法尼基丙酮；醇類物質(zhì)1種：苯甲醇（芐醇）。

建立了卷煙香型定量判定模型：Y定量=a+b1X1+b2X2+…+b10X10［11］。按照該模型計算 15 個試驗卷煙樣品的香型指數(shù)值Y定量，結(jié)果見表3。

表3 15個卷煙樣品的10種關(guān)鍵致香物質(zhì)含量及卷煙香型指數(shù)值①

表3（續(xù)）

2.4 卷煙香型定量判定模型的可信度

建立的卷煙香型定量判定模型Y定量=a+b1X1+b2X2+…+b10X10的復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.977，決定系數(shù)R2=0.954，P=0.007，模型達(dá)極顯著水平（P≤0.01）；10個因子X1～X10回歸系數(shù)的偏相關(guān)系數(shù)均達(dá)極顯著水平?？梢姡Y選出的10種關(guān)鍵致香成分可信度高。

2.5 關(guān)鍵致香成分對卷煙香型指數(shù)Y定量的影響

根據(jù)卷煙香型定量判定模型的標(biāo)準(zhǔn)化回歸方程的系數(shù)a從小到大順序［11］，可知10種關(guān)鍵致香成分對清香型、中間香型到濃香型的影響順序為：①棕櫚酸、②苯甲酸芐酯（安息香酸芐酯）、③十四酸（肉豆蔻酸）、④棕櫚酸甲酯、⑤巨豆三烯酮、⑥糠醛、⑦苯甲醇（芐醇）、⑧二氫獼猴桃內(nèi)酯、⑨4-環(huán)戊烯-1,3-二酮、⑩法尼基丙酮。根據(jù)a的絕對值大小，可知10種致香成分對卷煙香型的影響大小為：法尼基丙酮＞棕櫚酸＞4-環(huán)戊烯-1,3-二酮＞苯甲酸芐酯（安息香酸芐酯）＞肉豆蔻酸（十四酸）＞二氫獼猴桃內(nèi)酯＞苯甲醇（芐醇）＞棕櫚酸甲酯＞糠醛＞巨豆三烯酮。

2.6“卷煙香型定量判定模型”法與香味輪廓法的對比驗證

對比表1的Y定性值（評吸賦值）與表3的Y定量值（香型指數(shù)），結(jié)果見表4。由表4可知，兩種方法對卷煙香型類型的判定結(jié)果較一致，重合率達(dá)到86.67%。

再選取具有典型清香型、中間香型、濃香型的8個驗證卷煙樣品，采用兩種方法判定它們的香型，結(jié)果見表5。對兩種方法所得的Y定性值和Y定量值進行差異顯著性檢驗，采用成對雙樣本t檢驗方法，計算得到自由度為 7，t=0.233＜t7,0.05（2.365），可知兩種方法的判定結(jié)果沒有顯著性差異。

表4 15個卷煙樣品的“香味輪廓法”評吸結(jié)果與“卷煙香型定量判定模型”法判定結(jié)果

表5 8個商品卷煙的“香味輪廓法”評吸結(jié)果與“卷煙香型定量判定模型”法判定結(jié)果

3 結(jié)論

（1）通過優(yōu)化SDE方法從卷煙煙絲中萃取了101種揮發(fā)性與半揮發(fā)性物質(zhì)，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)逐步回歸方法，共篩選出10種關(guān)鍵致香成分，并建立了卷煙香型定量判定模型。10種關(guān)鍵致香成分對卷煙香型的影響大小為：①法尼基丙酮＞②棕櫚酸＞③4-環(huán)戊烯-1，3-二酮＞④苯甲酸芐酯（安息香酸芐酯）＞⑤肉豆蔻酸（十四酸）＞⑥二氫獼猴桃內(nèi)酯＞⑦苯甲醇（芐醇）＞⑧棕櫚酸甲酯＞⑨糠醛＞⑩巨豆三烯酮，它們與卷煙香型指數(shù)Y定量的回歸方程達(dá)極顯著水平，說明所建模型可信度較高。卷煙香型定量判定模型在樣品覆蓋率上有待增加，準(zhǔn)確率有待覆蓋大部分卷煙而不只是品牌卷煙。

（2）采用“卷煙香型定量判定模型”法與香味輪廓法對8個驗證卷煙樣品進行了香型判定，兩種方法的判定結(jié)果較一致，重合率達(dá)86.67%。

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Key Aroma Component Screening and Quantitative Judgment Model for Flavor Type of Cigarette

LI Jinming1,DUAN Kai1,WANG Hai1,ZHANG Xiaodong2,HUANG Qilin2,REN Jiyang2,SHI Yundong2,and ZUO Yuping1
1.Technology Center of Hongta Tobacco Group Co.,Ltd.,China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.,Yuxi 653100,Yunnan,China
2.Yuxi Normal University,Yuxi 653100,Yunnan,China

To determine the flavor type of cigarette more objectively and scientifically and provide theoretical basis and guidance for cigarette blending,the volatile and semi-volatile substances in cut fillers of cigarettes were extracted by optimized simultaneous distillation extraction(SDE),and the key aroma components were screened out by stepwise regression analysis,so that a model for quantitatively discriminating the flavor type of cigarette was developed.The flavor types of eight cigarette samples were determined by the developed model and parallely compared with their sensory evaluation results based on smell profile method for model validation.The results showed that:1)Ten key aroma components were screened out,which in the order of their contribution to cigarette flavor type were farnesyl acetone＞palmitic acid＞4-cyclopentene-1,3-dione＞benzyl benzoate＞myristic acid＞dihydroactinidiolide＞benzyl alcohol＞methyl hexadecanoate＞furfural＞megastigmatrienone.The regression equation of thesaid ten components versus cigarette flavor type index Yquantitywas of extremely significant level,it indicated that the developed model possessed high reliability.2)The flavor types of the eight cigarette samples determined by the two methods were pretty well consistent with each other with the coincidence rate of 86.67%.

Flavortype ofcigarette;Aroma component;Screening;Characteristic offlavortype;Quantitative judgment mode;Smell profile method

TS452

A

1002-0861（2015）12-0066-06

10.16135/j.issn1002-0861.20151211

2015-04-04

2015-08-04

云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項目“清香型中式卷煙風(fēng)格品類特征的研究”（2009JC05）子項目：“紅塔集團卷煙和煙葉香型風(fēng)格模型研究與構(gòu)建”（K-10001.10.01）。

李晉明（1960—），工程師，主要從事煙草化學(xué)分析與研究。E-mail:lijm@hongta.com

李晉明，端凱，汪海，等.卷煙香型關(guān)鍵致香物篩選與香型定量判定模式［J］.煙草科技，2015，48（12）：66-71.LI Jinming,DUAN Kai,WANG Hai,et al.Key aroma component screening and quantitative judgment model for flavor type of cigarette［J］.Tobacco Science&Technology,2015,48（12）：66-71.

責(zé)任編輯 周雅寧