香蘭素—a—D—葡糖苷的熱裂解分析及在卷煙中的應用

摘要：采用在線熱裂解-氣相色譜/質譜聯用技術（Py-GC/MS）模擬卷煙燃吸，將香蘭素-α-D-葡糖苷樣品分別在不同溫度（300、600、900 ℃）下熱裂解，將熱解產物直接引入氣相色譜-質譜儀分析。結果表明，裂解溫度對香蘭素-α-D-葡糖苷產生的裂解產物種類和含量影響較大，300、600、900 ℃下的熱裂解產物中分別鑒定出3、53、68種裂解產物，主要裂解產物為香蘭素，同時裂解也產生了醛類、酮類、呋喃類、有機酸和酚類等致香成分，這些產物改善和提高了卷煙品質。

關鍵詞：香蘭素-α-D-葡糖苷；卷煙；熱裂解；Py-GC/MS

中圖分類號：TS452 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）24-6156-03

糖苷類化合物是植物在生長過程中形成的次級代謝產物，煙草中某些揮發性香味成分就是以糖苷的形式存在于煙葉中[1]。香蘭素-α-D-葡糖苷作為香料前體物質分子量較大，沸點較高，香氣較淡，但經過高溫加熱或燃燒裂解能釋放出具有甜奶香及烘烤香味道，可以供煙用香精使用[2]。

熱裂解分析技術始于20世紀70年代，隨著儀器不斷更新，逐步實現了熱裂解氣相色譜質譜（Py-GC/MS）聯用技術，作為一種預測燃燒產物技術，目前已在煙草研究中得到應用[3，4]。在卷煙燃吸（抽吸）過程中，卷煙中的添加劑（如香精香料）和煙絲化學成分會發生熱解，產生多種復雜物質。分析卷煙添加劑在煙氣中的裂解行為及裂解產物，可模擬卷煙添加劑在卷煙燃燒過程中的化學變化，對卷煙加香及感官評吸具有指導意義[6-9]。卷煙抽吸品質是通過煙支燃燒產生的卷煙煙氣來體現，目前對于香蘭素-α-D-葡糖苷的熱裂解產物研究較少。本研究采用熱裂解-氣相色譜/質譜法分析香蘭素-α-D-葡糖苷在不同溫度下的熱裂解產物，旨在分析卷煙燃燒過程中香蘭素-α-D-葡糖苷對卷煙抽吸品質的影響提供參考，為卷煙加香提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

2 結果與分析

2.1 香蘭素-α-D-葡糖苷裂解產物成分分析

香蘭素-α-D-葡糖苷在300、600、900 ℃下裂解產物用面積歸一法分析，結果見表1。由表1可知，香蘭素-α-D-葡糖苷的熱裂解產物主要是醛類、酮類、呋喃類、有機酸和酚類等。熱裂解溫度對香蘭素-α-D-葡糖苷產生的裂解產物種類和相對含量構成影響較大，香蘭素-α-D-葡糖苷在300 ℃熱裂解產物只檢測到3種裂解成分，主要產物為香蘭素。在600 ℃進行裂解，香蘭素-α-D-葡糖苷及其熱裂解產物受熱發生聚合、縮合和裂解等復雜反應，產生了大量的香味成分，產物變得復雜，共檢測到53種裂解產物，占總峰面積的96.58%；在900 ℃裂解溫度下，裂解產物的種類進一步增加，一些大分子化合物高溫下裂解，同時，碳氫化合物形成了較穩定的苯系化合物。共檢測到68種揮發性成分，占總峰面積的95.53%。

將不同裂解溫度下香蘭素-α-D-葡糖苷裂解產物分類，結果如圖2所示。由圖2可知，在300 ℃裂解產生的酯類物質百分含量最高，含量為0.41%，而其他的香味物質幾乎沒有；在600 ℃裂解產生的呋喃類物質百分含量最高，達到1.88%；其他裂解化合物均隨裂解溫度升高而提高。

香蘭素-α-D-葡糖苷裂解的主要產物是香蘭素和β-D-阿洛糖，在300℃裂解產生香蘭素的比例為72.83%，β-D-阿洛糖為5.81%，在600 ℃裂解產生香蘭素的比例為69.15%，β-D-阿洛糖為16.16%，在900 ℃裂解產生香蘭素的比例為61.73%，β-D-阿洛糖為11.13%，主要裂解的產物香蘭素和β-D-阿洛糖的裂解比例明顯下降，而其他裂解產物種類和含量都有所增加。

2.2 裂解產生的致香成分分析

香蘭素-α-D-葡糖苷的熱裂解產生了大量香蘭素，具有香莢蘭豆香氣及濃郁的奶香；裂解產生呋喃類化合物，可以提供甜烤香、焦糖香氣，如糠醛具有甜香、烤香、堅果、焦糖香氣，5-甲基糠醛具有甜、焦糖香風味，5-羥甲基糠醛具有甜、烘烤香風味；裂解產生的有機酸，如糠酸、2，2-二甲基-3-羥基丙酸等能中和煙氣中的堿性物質，降低刺激，適口性好；熱裂解產生的多種酮類物質，如3-甲基-2-環戊烯-1-酮具有甜的焦糖香味，甲基環戊烯醇酮有堅果甜香氣；裂解產生的丁香酚具有強烈的丁香香氣和溫和的辛香香氣、愈創木酚有特殊芳香氣味，提高了香蘭素-α-D-葡糖苷裂解產物的香韻豐富性。

3 結論

采用Py-GC/MS對香蘭素-α-D-葡糖苷進行熱裂解分析，300、600、900 ℃裂解產物分別達到3、53、68種，其主要產物為香蘭素，同時也產生了醛類、酮類、呋喃類、有機酸和酚類等致香成分，這些產物可賦予煙草甜味奶香風味，改善和提高卷煙的品質。研究結果可為該化合物在卷煙燃燒過程的轉化行為提供例證，為卷煙加香技術提供參考。

參考文獻：

[1] 黃致喜，金其璋，羅壽根，等.香味化學與工藝學[M].北京：中國輕工業出版社，1991.

[2] 解萬翠. 糖苷香料前體的合成及其應用研究[D].江蘇無錫：江南大學，2007.

[3] SCHMELTZ I， SCHOLOTZHAUER W. Benzo[a]pyrene， phenols and other products from the pyrolysis of the cigarette additive，menthol[J]. Nature，1968，219（5152）：370-371.

[4] JENKINS R， NEWMAN R， CHAVIS M. Cigarette smoke formation mechanism[J]. Beitr Tabakforsch Int，1970（5）：299-301.

[5] RICHARD R， LOUISE J. The pyrolysis of tobacco ingredients[J]. Pyrolysis，2004，71：223-311.

[6] 閆克玉.卷煙煙氣化學[M].鄭州：鄭州大學出版社，2002.

[7] RICHARD R B， STEVEN C， CHUAN L，et al. Pyrolysis of saccharide tobacco ingredients： a TGA-FTIR investigation[J]. J Anal Appl Pyrol，2005，74（1-2）：171-180.

[8] SENNECA O， CIARAVOL S， NUNZTATA A. Composition of the gaseous products of pyrolysis of tobacco under inert and oxidative conditions[J]. J Anal Appl Pyrol，2007，79：234-243.

[9] SHARMA R K， WOOTEN J B， BALIGA V L， et al. Characterization of char from the pyrolysis of tobacco[J]. J Agric Food Chem，2002，50（4）：771-783.