周慧明，華 青，陶立奇，鄭賽晶*

1. 上海新型煙草制品研究院，上海楊浦區(qū)大連路789 號(hào) 200082

2. 上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，上海市楊浦區(qū)長(zhǎng)陽(yáng)路717 號(hào) 200082

加熱非燃燒（Heat-not-burn，HNB）煙草制品是一種加熱由煙草原料制成的煙棒以釋放含有煙堿的氣溶膠而非直接燃燒煙草原料的煙草制品[1-2]。傳統(tǒng)卷煙的燃燒錐可以達(dá)到甚至超過(guò)900 ℃，而HNB 煙草制品的加熱溫度通常不超過(guò)300 ℃[1-3]。HNB 加熱溫度較低，有害和潛在有害成分的釋放量較低，且不產(chǎn)生側(cè)流煙氣。近年來(lái)，隨著對(duì)環(huán)境和健康問(wèn)題越來(lái)越重視，全球控?zé)熈Χ瘸掷m(xù)增大，HNB 制品逐漸成為研發(fā)熱點(diǎn)。煙草制品的品質(zhì)是由其煙氣釋放特征所決定的，煙氣中的香味成分是影響煙氣感官品質(zhì)的重要組成部分。因此，研究煙氣中香味成分的釋放規(guī)律及其影響因素對(duì)于HNB 煙草制品的發(fā)展和品質(zhì)優(yōu)化具有重要意義。迄今為止，已有一些與加熱煙草原料或HNB 制品香味物質(zhì)釋放行為有關(guān)的報(bào)道。例如Forster 等[4]研究了將煙草混合物在100～200 ℃加熱產(chǎn)生的釋放物，結(jié)果表明在該溫度段，煙堿和一些煙氣物質(zhì)的釋放是源于煙草混合物的蒸發(fā)轉(zhuǎn)移或初始熱分解；霍現(xiàn)寬等[5]研究了7 種不同類(lèi)型煙葉原料在200～500 ℃加熱狀態(tài)下的煙氣香味成分釋放特征，結(jié)果表明不同類(lèi)型煙葉原料受熱時(shí)煙氣香味成分的釋放特征存在明顯差異，煙葉原料部位間的差異不明顯；朱浩等[6]研究了3 種HNB 制品的26 種煙熏香成分釋放情況，重點(diǎn)關(guān)注了與傳統(tǒng)卷煙的對(duì)比。然而，目前尚未有針對(duì)再造煙葉作為HNB 煙草原料在加熱時(shí)釋放香味成分的研究報(bào)道。HNB 煙草原料通常含有一定比例的甘油，可以作為主要的氣溶膠劑，提升氣溶膠總粒相物的釋放量，并可在氣溶膠中幫助攜帶煙堿和香味物質(zhì)[3,7]。此外，甘油還可能與煙草原料相互作用，影響氣溶膠的成分[8]。

為了探索HNB 煙氣粒相物中香味成分的釋放行為，采用氣相色譜的柱溫箱提供熱源，吸煙機(jī)提供抽吸引擎，使用自主設(shè)計(jì)的石英管模擬HNB 卷煙的加熱管，開(kāi)發(fā)了一個(gè)模擬HNB 的裝置，在不同甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)和加熱溫度條件下加熱HNB 煙草原料，利用中心切割二維氣相色譜-質(zhì)譜分析HNB 煙草原料釋放的氣溶膠中粒相物所含的香味成分和煙堿，并對(duì)其釋放行為進(jìn)行研究，旨在考察加熱非燃燒狀態(tài)下再造煙葉顆粒（Reconstituted tobacco particles，RTPs）香味成分的釋放規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

再造煙葉顆粒的含水率為7%，粒徑為1～2 mm（由上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司提供）。

甘油（AR，阿拉丁試劑公司）；甲基叔丁基醚（99.8%，美國(guó)Anaqua 公司）；戊酸甲酯（98%）、庚酸甲酯（98.2%）、壬酸甲酯（98%）、十三酸甲酯（98.1%）、十五酸甲酯（98%）（中心切割二維氣相色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)香味物質(zhì)時(shí)使用的混合內(nèi)標(biāo)物，美國(guó)ChemService 公司）。

SM400 20 孔道吸煙機(jī)（英國(guó)Filtrona 公司）；7890B/5977A 氣質(zhì)聯(lián)用儀、DB-5MS 色譜柱（30 m×0.32 mm i.d.×0.25 μm d.f.）、DB-WAX 色譜柱（60 m×0.32 mm i.d.×0.25 μ m d.f.）（美 國(guó)Agilent 公司）。自主設(shè)計(jì)的石英管結(jié)構(gòu)如圖1 所示，石英管主體部分為兩端開(kāi)口、外徑8 mm、內(nèi)徑6 mm 的石英管，下部側(cè)面連接一根彎折的外徑6 mm、內(nèi)徑2 mm 的細(xì)管，細(xì)管另外一端連接一段外徑8 mm、內(nèi)徑6 mm 的石英管。主體石英管與細(xì)管組件的最大直徑為1.6 cm。主體石英管內(nèi)部上端有卡口，可以固定內(nèi)部的填充物。主體石英管上方連接裝有劍橋?yàn)V片的捕集器和吸煙機(jī)的抽吸引擎。

1.2 方法

1.2.1 再造煙葉顆粒樣品制備

將適量的水與甘油混勻，加入到適量的預(yù)先測(cè)得含水率為7%、不含甘油的再造煙葉顆粒樣品中，攪拌均勻，并在恒溫恒濕箱中放置72 h。用該方法分別制備了含水率16%、甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、10%、30%的再造煙葉顆粒樣品，分別標(biāo)記為樣品A、B、C。由于在攪拌過(guò)程中，水與甘油會(huì)發(fā)生少量揮發(fā)，因此利用色譜法測(cè)定了最終樣品的甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)和含水率，結(jié)果見(jiàn)表1 所示。

圖1 石英管（左）和石英管填充（右）示意圖Fig.1 Schematic diagram of quartz tube（L）and quartz tube filled with samples（R）

表1 再造煙葉顆粒樣品中含水率和甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)測(cè)值Tab.1 Moisture and glycerol contents in prepared samples of reconstituted tobacco particles （%）

1.2.2 粒相物捕集方法

向石英管中先填充少量石英棉，然后加入適量顆粒樣品、末端填入少量石英棉，最后在尾部塞上耐高溫的密封墊，如圖1 所示。

加熱源采用安捷倫公司6890N 氣相色譜的柱溫箱，柱溫箱上方開(kāi)3 個(gè)直徑為2 cm 的孔，可以將石英管順利地放入和取出，結(jié)構(gòu)如圖2 所示。經(jīng)測(cè)試，改造后的柱溫箱可以提供溫度穩(wěn)定的熱源。

圖2 安捷倫6890N 氣相色譜柱溫箱改造示意圖Fig.2 Schematic diagram of modified Agilent 6890N GC oven

將氣相色譜柱溫箱的溫度設(shè)置為目標(biāo)溫度，溫度達(dá)到目標(biāo)溫度并穩(wěn)定5 min 后，將裝有待測(cè)樣品的石英管置于箱體上方的孔內(nèi)，進(jìn)行加熱與抽吸。本實(shí)驗(yàn)中采用ISO 4387—2000[9]的抽吸方法，具體參數(shù)為抽吸容量35 mL、每口抽吸時(shí)間2 s、抽吸間隔30 s、抽吸20 口。

1.2.3 中心切割二維氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定香味成分

劍橋?yàn)V片捕集粒相物后，濾片置于錐形瓶中，加入20 mL 甲基叔丁基醚，400 μL 脂肪酸甲酯混標(biāo)溶液（戊酸甲酯、庚酸甲酯、壬酸甲酯、十三酸甲酯、十五酸甲酯），振蕩45 min 后，取樣進(jìn)行中心切割二維氣相色譜-質(zhì)譜分析，分析條件參照文獻(xiàn)[10]。

2 結(jié)果與討論

HNB 煙草制品的加熱溫度通常在200～300 ℃，甘油是HNB 煙草原料中常用的添加劑。因此，本研究中分別分析了3 種甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的HNB 煙草原料在150、180、210、240、300、350 ℃釋放的粒相物中的香味成分。

2.1 香味成分釋放種類(lèi)和釋放總量

將檢測(cè)到的香味成分分為煙草生物堿、酚類(lèi)、醛酮類(lèi)、非煙草生物堿的氮雜環(huán)類(lèi)（以下簡(jiǎn)稱氮雜環(huán)類(lèi)）、有機(jī)酸、呋喃類(lèi)、烯類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)等9 類(lèi)，見(jiàn)表2。從表2 可知，在不同加熱溫度下，3 種甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的HNB 原料的受熱釋放產(chǎn)物中，香味成分的種類(lèi)各有差異。300 ℃以下時(shí)，隨著加熱溫度的升高，A～C 3 種再造煙葉顆粒樣品釋放的粒相物中各種香味組分的種類(lèi)數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，尤其是酚類(lèi)、醛酮類(lèi)、氮雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)數(shù)較為顯著。超過(guò)300 ℃之后，香味組分種類(lèi)數(shù)的增加趨勢(shì)并不明顯。加熱溫度＜240 ℃時(shí)，同一加熱溫度下，粒相物中檢出的香味組分種類(lèi)數(shù)依次為A＜B≤C，且A 與B 之間的差距遠(yuǎn)大于B 與C 之間的差距，3 種樣品之間的差異主要表現(xiàn)為酚類(lèi)、氮雜環(huán)類(lèi)、呋喃類(lèi)物質(zhì)的釋放差異。因此可推測(cè)，甘油的加入可以降低一些香味物質(zhì)釋放所需的溫度。

表2 不同加熱溫度下再造煙葉顆粒樣品煙氣粒相物中香味成分的數(shù)量Tab.2 Total numbers of aroma components in aerosol collected matter（ACM）of reconstituted tobacco particle samples at different heating temperatures

圖3 不同加熱溫度下3 種樣品煙氣粒相物中香味成分釋放總量（a）、單位干質(zhì)量原料煙氣粒相物釋放量（b）、單位質(zhì)量粒相物中香味物質(zhì)釋放量（c）Fig.3 Total release of aroma components in ACM (a),ACM release from per unit mass of dry RTP materials (b) and aroma component releases per unit mass of ACM (c) of three samples at different heating temperatures

加熱狀態(tài)下，3 種甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的原料在不同溫度加熱后釋放的香味成分總量見(jiàn)圖3a，單位干質(zhì)量原料的煙氣粒相物釋放量見(jiàn)圖3b。從圖3a 可知，在該研究的溫度段，3 種原料的香味物質(zhì)釋放總量均隨溫度的升高而持續(xù)增加。此外，當(dāng)加熱溫度在300 ℃以下時(shí)，粒相物中檢出的香味成分總量依次為A＜B＜C，且樣品A 與B 之間的差異比B 與C 之間的差異更為顯著；加熱溫度逐漸提高后，3 種樣品之間的差距逐步減小；當(dāng)溫度達(dá)到350 ℃時(shí)，3 種樣品的煙氣香味成分總釋放量已非常接近，樣品A 和C 的香味物質(zhì)釋放總量略低于樣品B。因此，提高加熱溫度和加入甘油均有利于香味物質(zhì)的產(chǎn)生和釋放。加熱溫度低于300 ℃時(shí)，樣品中的甘油起主導(dǎo)作用，超過(guò)300 ℃后，甘油對(duì)香味成分釋放的促進(jìn)作用明顯減弱，而升溫的促進(jìn)作用相對(duì)顯著。由圖3b 可見(jiàn)，單位干質(zhì)量原料的煙氣粒相物釋放量隨加熱溫度的升高不斷增加，同一溫度下，樣品B 的粒相物釋放量高于樣品A，樣品C 的粒相物釋放量顯著高于B 和A。煙氣中香味成分濃度對(duì)煙氣感官質(zhì)量有重要影響，由圖3c 可見(jiàn)，樣品C 的氣溶膠中香味物質(zhì)濃度相對(duì)較低，樣品A 和B 相對(duì)較高，超過(guò)210 ℃樣品A 的最高。因此，提高加熱溫度可以增加單位干質(zhì)量原料的粒相物釋放量，甘油的加入可顯著增加氣溶膠的釋放量。甘油是氣溶膠的重要組成部分，但原料中大量的甘油也會(huì)導(dǎo)致香味成分的濃度下降。

為了深入了解加熱溫度和原料中甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)各類(lèi)香味成分釋放行為的影響，對(duì)9 類(lèi)香味成分（表3）的檢測(cè)結(jié)果分別進(jìn)行釋放量及影響因素分析，結(jié)果見(jiàn)圖3。圖3 中與香味成分相關(guān)的數(shù)據(jù)均為香味成分峰面積與內(nèi)標(biāo)峰面積的比值除以原料干質(zhì)量后的數(shù)值。

表3 所分析香味成分的分類(lèi)Tab.3 Classification of analyzed aroma components

2.2 各類(lèi)香味成分的釋放

2.2.1 煙草生物堿釋放

A、B、C 3 種樣品在不同加熱溫度下的煙草生物堿釋放行為如圖4 所示。可見(jiàn)，240 ℃以下，樣品A 的煙草生物堿釋放量顯著低于B 和C；隨著加熱溫度的升高，樣品A 的釋放量顯著增長(zhǎng)，但始終低于B 和C。樣品B 和C 煙草生物堿的釋放量隨溫度的變化并不明顯。因此，升高加熱溫度對(duì)無(wú)甘油樣品煙草生物堿釋放的促進(jìn)作用明顯大于含甘油樣品；甘油的加入促進(jìn)了煙草生物堿釋放。甘油在煙草顆粒中起到了傳熱媒介的作用，使煙草顆粒體系的溫度傳熱快且穩(wěn)定。此外，甘油的存在可能引起溶劑化效應(yīng)和擴(kuò)散效應(yīng)，使樣品在低溫下即能充分釋放煙草生物堿。

圖4 不同加熱溫度下3 種樣品煙氣粒相物中煙草生物堿的釋放量Fig.4 Releases of tobacco alkaloids in ACM of three RTP samples at different temperatures

2.2.2 酚類(lèi)物質(zhì)釋放

A、B、C 3 種樣品在不同加熱溫度下的酚類(lèi)物質(zhì)釋放行為如圖5 所示。可見(jiàn)，酚類(lèi)物質(zhì)釋放量均隨加熱溫度升高呈顯著增大趨勢(shì)。當(dāng)加熱溫度＜300 ℃時(shí)，酚類(lèi)物質(zhì)釋放量較低，且三者的差別較為明顯；當(dāng)溫度提高到300 ℃以上后，酚類(lèi)物質(zhì)釋放量顯著提高，且三者之間的差別不大。因此，加熱溫度可顯著影響酚類(lèi)的釋放行為，高溫有利于酚類(lèi)的產(chǎn)生和釋放；300 ℃以下甘油對(duì)酚類(lèi)釋放行為的影響相對(duì)明顯，加熱溫度升高后，甘油的影響則相對(duì)較弱。HNB 煙草原料受熱釋放的酚類(lèi)主要來(lái)源于原料中的綠原酸、奎尼酸、蕓香苷、蘆丁、氨基酸以及一些大分子物質(zhì)如纖維素、木質(zhì)素等的熱解[11-15]。低溫下前體物質(zhì)的分解程度有限，溫度升高后，加熱體系內(nèi)的反應(yīng)變得劇烈復(fù)雜，分解反應(yīng)加劇，因此酚類(lèi)的釋放量和種類(lèi)隨溫度升高顯著增加。由于樣品B 和C 含有甘油，因此相應(yīng)的酚類(lèi)釋放量高于樣品A。當(dāng)溫度達(dá)到350 ℃時(shí)，樣品C 體系內(nèi)的反應(yīng)更為劇烈，部分酚類(lèi)物質(zhì)可能進(jìn)一步分解成為小分子化合物，因此檢測(cè)到的酚類(lèi)釋放量低于A 和B。

圖5 不同加熱溫度下3 種樣品煙氣粒相物中酚類(lèi)物質(zhì)的釋放量Fig.5 Releases of phenolic compounds in ACM of three RTP samples at different heating temperatures

2.2.3 醛酮類(lèi)物質(zhì)釋放

A、B、C 3 種樣品在不同加熱溫度下醛酮類(lèi)物質(zhì)的釋放行為如圖6 所示?？梢?jiàn)，煙氣醛酮類(lèi)物質(zhì)的釋放行為與酚類(lèi)物質(zhì)較為相似。醛酮類(lèi)主要源于煙草中的糖類(lèi)物質(zhì)如葡萄糖、果糖、蔗糖、纖維素、淀粉、果膠等的熱裂解和西柏烯類(lèi)、胡蘿卜素等的降解，以及還原糖與胺類(lèi)物質(zhì)的美拉德反應(yīng)等[16-19]。低溫下，此類(lèi)反應(yīng)的進(jìn)行程度有限；隨反應(yīng)溫度的逐漸升高，醛酮類(lèi)的釋放量持續(xù)增長(zhǎng)；甘油的存在同樣促進(jìn)了含甘油樣品體系內(nèi)的反應(yīng)，因此樣品B 和C 煙氣醛酮類(lèi)物質(zhì)的釋放量高于樣品A，且在300 ℃以下釋放差距尤為明顯。

圖6 不同加熱溫度下3 種樣品煙氣粒相物中醛酮類(lèi)物質(zhì)的釋放量Fig.6 Releases of carbonyl compounds in ACM of three RTP samples at different heating temperatures

2.2.4 氮雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)釋放

由圖7 可知，氮雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)釋放量均隨加熱溫度升高呈增大趨勢(shì)，加熱溫度＜300 ℃時(shí)，3 種樣品的氮雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)釋放量大小順序?yàn)锳＜B＜C，樣品A 與B 之間的差距比樣品B 與C 之間的差距更為明顯。在本研究中，樣品A 的氮雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)釋放增長(zhǎng)趨勢(shì)較為顯著，特別在300～350 ℃溫度段。HNB 原料受熱產(chǎn)生的煙氣粒相物中的小分子氮雜環(huán)化合物主要源于煙草原料中的氨基酸、蛋白質(zhì)等的熱解和美拉德反應(yīng)等[18，20]，隨加熱溫度的不斷升高，相關(guān)的反應(yīng)逐漸加劇，因此氮雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)釋放量不斷增長(zhǎng)。當(dāng)加熱溫度達(dá)到350 ℃時(shí)，樣品C 氮雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)的釋放量明顯更低，主要由吲哚類(lèi)物質(zhì)的釋放量下降導(dǎo)致。煙氣中的吲哚已被證明是氨基酸尤其是色氨酸的熱解產(chǎn)物；同時(shí)，氨基酸類(lèi)物質(zhì)也是多環(huán)芳烴如菲、熒蒽、芘等的前體物，且高溫有利于多環(huán)芳烴的生成[21-22]。當(dāng)溫度升高到350 ℃時(shí)，甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的樣品C 因甘油的導(dǎo)熱作用，體系內(nèi)的溫度相對(duì)較高，因此部分相關(guān)前體物生成多環(huán)芳烴，吲哚的生成量減少，導(dǎo)致氮雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)釋放量減少。

圖7 不同加熱溫度下3 種樣品煙氣粒相物中氮雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)的釋放量Fig.7 Releases of nitrogen-containing compounds in ACM of three RTP samples at different heating temperatures

2.2.5 有機(jī)酸釋放

由圖8 可知，有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì)釋放行為的變化趨勢(shì)與氮雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)較為類(lèi)似。煙氣中有機(jī)酸主要源于煙草中糖類(lèi)物質(zhì)如蔗糖酯和非揮發(fā)性有機(jī)酸的熱裂解，以及揮發(fā)性有機(jī)酸的轉(zhuǎn)移[16-17,23]。隨加熱溫度的升高，加熱體系內(nèi)的反應(yīng)程度逐漸提高，有機(jī)酸類(lèi)產(chǎn)物的釋放量也隨之增加。此外，300 ℃以下，樣品A 有機(jī)酸的釋放量顯著低于B 和C，而B(niǎo) 和C 之間的差別較小；溫度升到300 ℃以后，三者之間的差異不明顯，因此300 ℃以下甘油的存在可以有效促進(jìn)有機(jī)酸的產(chǎn)生和釋放。當(dāng)溫度達(dá)到350 ℃后，樣品C 釋放的酸類(lèi)物質(zhì)少于樣品A 和B，可能主要是因乙酸和丙酸的釋放量較少引起的。樣品C 中含有較多的甘油，溫度較高時(shí)，可能由于甘油與有機(jī)酸發(fā)生了酯化反應(yīng)，消耗了一部分小分子酸。

圖8 不同加熱溫度下3 種樣品煙氣粒相物中有機(jī)酸的釋放量Fig.8 Releases of organic acids in ACM of three RTP samples at different heating temperatures

2.2.6 呋喃類(lèi)物質(zhì)釋放

由圖9 可知，在同一加熱溫度下（除150 ℃以外），樣品C 的呋喃類(lèi)物質(zhì)釋放量最高，其次為樣品B，而樣品A 最低，表明甘油有助于呋喃類(lèi)物質(zhì)的釋放。在150～350 ℃范圍內(nèi)，呋喃類(lèi)物質(zhì)的釋放量均為先逐漸增加，達(dá)到釋放量最高值后又逐漸減少。呋喃類(lèi)物質(zhì)主要源于煙草原料中糖類(lèi)物質(zhì)低溫階段的熱解以及還原糖與含氨基物質(zhì)的美拉德反應(yīng)[16,18-19]。隨溫度逐漸升高，反應(yīng)程度逐漸增大，因此呋喃類(lèi)物質(zhì)釋放量隨溫度升高而增加；隨加熱溫度的持續(xù)升高，部分呋喃類(lèi)物質(zhì)將發(fā)生進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，生成酚類(lèi)和芳烴類(lèi)物質(zhì)[5]。甘油的存在有利于反應(yīng)體系內(nèi)的導(dǎo)熱，因此呋喃類(lèi)物質(zhì)的釋放量呈現(xiàn)C＞B＞A 的趨勢(shì)。3 種樣品對(duì)應(yīng)的呋喃類(lèi)物質(zhì)釋放最高值出現(xiàn)的順序依次為C（240 ℃）、B（300 ℃）、A（300 ℃），據(jù)此推斷，甘油可使呋喃類(lèi)物質(zhì)在相對(duì)較低的加熱溫度下充分釋放。

圖9 不同加熱溫度下3 種樣品煙氣粒相物中呋喃類(lèi)物質(zhì)的釋放量Fig.9 Releases of furan compounds in ACM of three RTP samples at different heating temperatures

2.2.7 烯類(lèi)物質(zhì)釋放

由圖10 可知，在檢測(cè)到的烯類(lèi)物質(zhì)中，新植二烯的比例最高，除個(gè)別情況外，幾乎均超過(guò)了70%。新植二烯主要源于調(diào)制HNB 原料過(guò)程中葉綠素降解生成的葉綠醇脫水，在加熱時(shí)直接轉(zhuǎn)移進(jìn)入氣溶膠，這種來(lái)源與煙草生物堿類(lèi)似，因此呈現(xiàn)了與煙草生物堿相似的釋放規(guī)律。當(dāng)溫度達(dá)到350 ℃后，體系內(nèi)的反應(yīng)變得更為復(fù)雜，尤其是含甘油的樣品B 和C，檸檬烯和新植二烯可能發(fā)生進(jìn)一步熱解，呈現(xiàn)釋放量略有下降的現(xiàn)象。

圖10 不同加熱溫度下3 種樣品煙氣粒相物中烯類(lèi)物質(zhì)的釋放量Fig.10 Releases of alkene compounds in ACM of three RTP samples at different heating temperatures

2.2.8 醇類(lèi)物質(zhì)釋放

由圖11 可知，醇類(lèi)物質(zhì)的釋放行為與氮雜環(huán)物質(zhì)、有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì)相似。醇類(lèi)物質(zhì)如苯甲醇、苯乙醇、紫羅蘭醇等有相當(dāng)一部分是以不揮發(fā)的糖苷形式存在的，在抽吸時(shí)裂解成香味物質(zhì)。此外，苯甲醇和苯乙醇可由原料中苯丙氨酸降解產(chǎn)生。因此，隨溫度的升高，醇類(lèi)產(chǎn)物釋放量逐漸增加，苯甲醇和苯乙醇的增幅尤為顯著，同時(shí)，樣品C 和B 中的甘油使加熱體系內(nèi)的反應(yīng)發(fā)生了不同程度的加劇。

圖11 不同加熱溫度下3 種樣品煙氣粒相物中醇類(lèi)物質(zhì)的釋放量Fig.11 Releases of alcohol compounds in ACM of three RTP samples at different heating temperatures

2.2.9 酯類(lèi)物質(zhì)釋放

由圖12 可知，當(dāng)加熱溫度＜300 ℃時(shí)，酯類(lèi)物質(zhì)的釋放量隨溫度的升高不斷增加，含甘油樣品B 和C 的酯類(lèi)物質(zhì)多于無(wú)甘油的樣品A，三者釋放量均較低；當(dāng)溫度≥300 ℃后，酯類(lèi)物質(zhì)釋放量激增，且3 種樣品之間并無(wú)顯著差異。酯類(lèi)物質(zhì)中二氫獼猴桃內(nèi)酯為胡蘿卜素的降解產(chǎn)物之一，一些內(nèi)酯類(lèi)物質(zhì)可由糖熱解產(chǎn)生，苯丙氨酸通過(guò)高溫?zé)峤獾确磻?yīng)也可生成酯類(lèi)物質(zhì)。300 ℃以下反應(yīng)較為溫和，溫度升高到300 ℃后，反應(yīng)劇烈程度迅速提升，酯類(lèi)產(chǎn)物顯著增加。因此，300 ℃以下時(shí)甘油對(duì)酯類(lèi)物質(zhì)的釋放行為有影響，300 ℃以上時(shí)甘油的影響可忽略；提升加熱溫度是增加酯類(lèi)物質(zhì)釋放量的關(guān)鍵因素。

圖12 不同加熱溫度下3 種樣品煙氣粒相物中酯類(lèi)物質(zhì)的釋放量Fig.12 Releases of ester compounds in ACM of three RTP samples at different heating temperatures

2.3 各類(lèi)香味成分的比例

加熱狀態(tài)下，釋放的各類(lèi)香味物質(zhì)占香味成分總釋放量的比值如圖13 所示。香味成分的總釋放量經(jīng)歸一化處理，其中，每類(lèi)香味物質(zhì)在香味成分總釋放量中所占比例分別按照加熱溫度從低溫至高溫的順序列在圖13 中。

圖13 不同加熱溫度下3 種樣品粒相物中各類(lèi)香味物質(zhì)所占比例Fig.13 Ratios of aroma components in ACMs of three RTP samples at different heating temperatures

隨加熱溫度的升高，3 種樣品釋放的各類(lèi)物質(zhì)在香味成分總釋放量中所占比例的變化呈現(xiàn)相似趨勢(shì)：煙草生物堿、烯類(lèi)、醇類(lèi)物質(zhì)，逐漸下降；酚類(lèi)、氮雜環(huán)類(lèi)、醛酮類(lèi)物質(zhì)，逐漸上升；呋喃類(lèi)物質(zhì)隨溫度的升高先上升后下降；有機(jī)酸類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)的變化則不明顯。此外，在加熱溫度低于180 ℃時(shí)，煙草生物堿是最主要的成分；溫度逐漸升高后，煙草生物堿、有機(jī)酸、呋喃類(lèi)為主要成分；300 ℃以上，煙草生物堿、酚類(lèi)、有機(jī)酸、醛酮類(lèi)物質(zhì)是構(gòu)成香味成分的主要物質(zhì)；在各加熱溫度下，氮雜環(huán)類(lèi)、烯類(lèi)、酯類(lèi)、醇類(lèi)物質(zhì)的比例始終較小，酯類(lèi)物質(zhì)最低。3 種樣品的各香味物質(zhì)的比例之間也存在一定的差別，樣品B 和C 在煙草生物堿、烯類(lèi)、呋喃類(lèi)釋放量比例變化上的表現(xiàn)更為類(lèi)似，與樣品A 相比則有明顯的差異。因此，通過(guò)原料中甘油的添加和加熱溫度的選擇，可以改變粒相物中香味成分之間的比例，使煙氣的香味品質(zhì)發(fā)生變化。

3 結(jié)論

①共鑒定出74 種香味成分。②加熱溫度和原料中甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)均可影響香味物質(zhì)的釋放量。300 ℃以下甘油是主要影響因素，超過(guò)300 ℃后溫度是主要影響因素。升高溫度和加入甘油均會(huì)不同程度地提高各類(lèi)香味物質(zhì)的釋放量，呋喃類(lèi)和烯類(lèi)物質(zhì)釋放量隨加熱溫度的升高先增加后降低；③加熱溫度和甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響各類(lèi)香味物質(zhì)在香味成分總釋放量中所占比例，溫度的影響更為顯著：低于180 ℃時(shí)，煙草生物堿是最主要成分；溫度逐漸升高后，煙草生物堿、有機(jī)酸、呋喃類(lèi)為其中主要成分；300 ℃以上，煙草生物堿、酚類(lèi)、有機(jī)酸、醛酮類(lèi)物質(zhì)為主要成分；氮雜環(huán)類(lèi)、烯類(lèi)、酯類(lèi)、醇類(lèi)物質(zhì)的比例始終較少，酯類(lèi)物質(zhì)最少。因此，改變HNB 卷煙制品的器具加熱溫度和煙棒中甘油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將改變煙氣的香味品質(zhì)；本研究結(jié)果對(duì)于HNB 煙草制品研發(fā)中的溫度控制、原料選擇、品質(zhì)改善等具有一定的指導(dǎo)意義。