不同羅漢果提取物揮發(fā)性成分對比分析及其在卷煙中的應(yīng)用研究

吳啟賢，伍錦鳴，馮云子，黎玉茗，趙瑞峰，趙謀明

（1.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣州 510000；2.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510000）

羅漢果［Siraitiagrosvenorii（Swingle）C.JeffreyexluetZ.Y.Zhang］主要分布在廣西桂北地區(qū)，屬于葫蘆科羅漢果屬植物，是當(dāng)?shù)靥厣r(nóng)產(chǎn)品，具有潤肺止咳、涼血滑腸的功效，可以用于治療咽喉炎、百日咳、氣管炎和胃腸疾病［1，2］。研究表明，羅漢果提取物中富含羅漢果苷、β-大馬酮、α-紫羅蘭酮、巨豆三烯酮、安息香酸、角鯊烯等［3，4］，且具有較強(qiáng)的抗氧化作用［5］。羅漢果作為首批進(jìn)入國家藥食同源品種名冊的材料，除具有營養(yǎng)保健作用外，也可作為天然甜味劑被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和保健品行業(yè)［6］。

羅漢果提取物能顯著降低卷煙刺激性、柔和煙香、提升香韻、口感回甜、提高卷煙舒適度等［2，4，7］。研究表明，鮮羅漢果與干羅漢果的營養(yǎng)成分具有顯著差異，鮮羅漢果中的蛋白質(zhì)和氨基酸含量較高，干羅漢果中的碳水化合物和維生素E含量均高于鮮羅漢果［8］，但鮮有報道鮮羅漢果和干羅漢果提取物在卷煙加香方面的對比研究。主成分分析是一種將多個指標(biāo)通過線性變換為少數(shù)互相無關(guān)的綜合指標(biāo)的統(tǒng)計方法，在卷煙香氣質(zhì)量、煙葉煙氣化學(xué)指標(biāo)和卷煙感官評價方面有廣泛應(yīng)用［9-11］。因此，本研究應(yīng)用主成分分析法對比4類羅漢果提取物的卷煙加香效果，并利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析不同的羅漢果提取物中的揮發(fā)性成分，為羅漢果提取物的原料篩選及卷煙加香應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

無水乙醇（AR，廣州化學(xué)試劑廠），羅漢果鮮品（市售），羅漢果干品（市售），卷煙產(chǎn)品試制樣161（廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司提供）。

1.2 儀器與設(shè)備

TRACE1300氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；DLSA-5120低溫冷卻循環(huán)泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；SHZ-D（III）循環(huán)水式真空泵，鄭州生化儀器有限公司；AL204型分析天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；THZ-82A型恒溫振蕩器，常州澳華儀器有限公司；微量注射器，Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 羅漢果提取物的制備與分析 根據(jù)鮮羅漢果與干羅漢果含水量差異，分別準(zhǔn)確稱取羅漢果鮮品25 g和羅漢果干品10 g，保證分析樣品干物質(zhì)重量一致，依次裝入攪拌機(jī)，加入30 mL去離子水?dāng)嚢杈鶆颍瑒驖{倒入錐形瓶中，并加入120 mL去離子水或無水乙醇。置于恒溫振蕩器（溫度40℃，速率70 r/min）上恒溫浸提6 h。過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至20 mL，分別得到鮮羅漢果水提物、鮮羅漢果醇提物、干羅漢果水提物、干羅漢果醇提物。提取物分別過0.22μm有機(jī)相/水相微孔濾膜（醇提物用有機(jī)相/水提物用水相），進(jìn)行GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS分析 測定方法參照文獻(xiàn)［12］進(jìn)行，并稍作改進(jìn)。GC-MS分析條件采用DB-WAX毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25μm×0.25μm），進(jìn)口溫度：250℃；升溫程序：起始溫度為70℃，維持1 min，然后5℃/min升溫至190℃，立即20℃/min升溫至250℃，維持20 min；載氣：氦氣（99.99%）；流速：1.2 mL/min；進(jìn)樣量：1μL；分流比：200∶1；電離方式：EI；電離能量：70 eV；離子源溫度：230℃；質(zhì)量掃描范圍：30～350 amu。利用Wiley譜庫，相似度高于85%者定性，并利用NIST譜庫查詢保留指數(shù)。

1.3.3 卷煙加香試驗 用微量注射器按每支煙1.4μL（2‰）或2.8μL（4‰）的注射量注入煙支中，加香煙支放入恒溫（22±1℃）恒濕（60%±2%）箱中平衡48 h，請公司的專家小組（5男1女，35～40歲，具有5年以上評吸經(jīng)驗）評吸。評吸指標(biāo)包括香氣、豐富性、煙氣質(zhì)感、雜氣、煙氣濃度、勁頭、刺激性、諧調(diào)和余味，評吸指標(biāo)滿分為10分。以樣品各項評吸指標(biāo)的平均值為依據(jù)［13］，利用SMICA 15.0軟件進(jìn)行主成分分析，SPSS 16.0軟件進(jìn)行方差分析（顯著性水平0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 羅漢果提取物的揮發(fā)性成分分析

表1所示為具體定性的揮發(fā)性成分，共19種，鮮羅漢果水提物11種、鮮羅漢果醇提物12種、干羅漢果水提物14種、干羅漢果醇提物13種，其中包括酮類、醛類、酸類、呋喃類、吡喃類、醇類和其他類化合物。羅漢果提取物中酮類化合物種類最多，為3～5種，此外，含有豐富的呋喃類和吡喃類化合物。

表1 4種羅漢果提取物中的主要揮發(fā)性成分

4種羅漢果提取物中均檢測到1-羥基-2-丙酮、乙醇醛、乙酸、1，3-二羥基-2-丙酮、2-羥基-丁酸酮、2，3-二氫-3，5二羥基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮。其他研究報道中也檢測到2，3-二氫-3，5二羥基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮和5-羥甲基糠醛［4，14］，由于提取方法差異導(dǎo)致化合物濃度差異。2，3-二氫-3，5二羥基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮可為卷煙提供卷煙果香、可可香和豆香［15］，在干羅漢果醇提物和干羅漢果水提物中含量較高，分別為6.84%和12.12%，遠(yuǎn)高于2種鮮羅漢果提取物中的含量。乙酸在4種提取物中的含量均較高，含量均在5%以上。在鮮羅漢果水提物中未檢測到5-羥甲基糠醛，在干羅漢果醇提物、干羅漢果水提物和鮮羅漢果醇提物中其含量分別為3.69%、6.47%、1.81%，其具有烘烤氣息，賦予卷煙木香、果香、花香和甜香，是增強(qiáng)主流煙氣甜味的重要成分［16］。干羅漢果水提物和醇提物中均檢測到特異成分2-環(huán)戊烯-1，4-二酮，其含量分別為0.82%和0.62%，它是一種具有抗菌活性的揮發(fā)性成分［17］。鮮羅漢果醇提物中檢測到2-甲氧基苯酚，其含量為2.59%，是煙氣中重要甜味物質(zhì)［18］。鮮羅漢果水提物的特異成分為2，3-丁二醇（0.38%）、1，3-丁二醇（6.16%）、丁二酰亞胺（0.11%）。

2.2 加香效果

首先進(jìn)行主成分分析，如圖1所示。如主成分分析的得分圖1A所示，第一主成分和第二主成分累計貢獻(xiàn)率為91.5%，大于85%，可以作為該研究問題的主成分，能很好地概括原始變量。在第一主成分水平上，對照樣與試驗樣卷煙顯著分離，對照樣分布在第一主成分的負(fù)半軸，試驗樣則分布在第一主成分的正半軸，說明添加羅漢果提取物后，卷煙評吸品質(zhì)發(fā)生顯著變化。在第二主成分水平上，添加4‰羅漢果提取物的卷煙樣品主要分布在第二主成分的負(fù)半軸，而添加2‰羅漢果提取物（除2‰干羅漢果醇提物外）的卷煙主要分布在第二主成分的正半軸，說明不同濃度羅漢果提取物卷煙的吸食品質(zhì)差異顯著。圖1B為主成分分析的載荷圖，反映不同評吸指標(biāo)對卷煙吸食品質(zhì)的影響。在第一主成分中，除雜氣外，其余指標(biāo)系數(shù)均為正，說明雜氣與整體評吸指標(biāo)處于相反方向，雜氣越多，卷煙吸食品質(zhì)越差。而在第二主成分中，雜氣、刺激性、諧調(diào)、余味、香氣、煙氣質(zhì)感的系數(shù)為正，而勁頭、煙氣濃度和豐富性的系數(shù)為負(fù)。由于4種4‰羅漢果提取物均分布在得分圖1 A的第四象限，勁頭、煙氣濃度和豐富性分布在載荷圖1 B的第四象限，說明4種4‰羅漢果提取物與勁頭、煙氣濃度和豐富性密切相關(guān)。同時，豐富性距離原點最遠(yuǎn)，說明其貢獻(xiàn)率最大，添加羅漢果提取物后，對卷煙吸食過程中豐富性的作用效果最顯著。

圖1 4種羅漢果提取物評吸結(jié)果的主成分分析

如圖2所示，羅漢果提取物對卷煙香氣、豐富性、煙氣品質(zhì)、煙氣濃度作用顯著，與主成分分析結(jié)果一致。鮮羅漢果醇提物（2‰、4‰）、干羅漢果水提物（2‰、4‰）和干羅漢果醇提物（2‰、4‰）對卷煙增香和增加豐富性有顯著作用，且4‰添加量的效果稍高于2‰的效果。2‰鮮羅漢果水提物可以顯著改善卷煙口感，而4‰鮮羅漢果水提物和4‰鮮羅漢果醇提物增加煙氣濃度效果最為顯著。然而，4種羅漢果提取物對雜氣、勁頭、刺激性、諧調(diào)和余味則無顯著影響。

圖2 4種羅漢果提取物卷煙加香評吸情況

根據(jù)卷煙評吸結(jié)果（表2）可知，通過卷煙加香試驗，羅漢果提取物的評吸效果均優(yōu)于對照樣，其中以2‰鮮羅漢果水提物（總分69.11）的效果最佳，2‰干羅漢果水提物（總分69.00）次之。羅漢果提取物能一定程度上增加卷煙甜潤感。本研究的4種羅漢果提取物中均檢測到2，3-二氫-3，5二羥基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、2，5-二甲基-4-羥基-2，3-二氫呋喃-3-酮，研究表明，糖類、呋喃類、呋喃酮類、吡喃酮類和環(huán)戊烯酮類化合物為主要甜香組分［19，20］，且2，3-二氫-3，5二羥基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、2，5-二甲基-4-羥基-2，3-二氫呋喃-3-酮與烤煙主流煙氣中甜味貢獻(xiàn)度較大［16］。隨著加香濃度增加，卷煙甜潤感同時增加，因此，2，3-二氫-3，5二羥基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、2，5-二甲基-4-羥基-2，3-二氫呋喃-3-酮含量與卷煙甜潤感呈正相關(guān)，其可能為羅漢果提取物增加煙氣甜感的組分。

表2 4種羅漢果提取物卷煙加香評吸結(jié)果

3 小結(jié)與討論

羅漢果提取物對卷煙吸食品質(zhì)有一定改善作用。目前，干羅漢果提取物在卷煙加香中應(yīng)用較廣，通過卷煙評吸試驗發(fā)現(xiàn)，鮮羅漢果提取物評吸效果優(yōu)于干羅漢果提取物，水提物效果優(yōu)于醇提物效果。因此，鮮羅漢果提取物也有較好的應(yīng)用前景。從整體上看，羅漢果提取物主要通過增加豐富性、香氣、甜潤感和煙氣濃度來改善卷煙吸食品質(zhì)，其中2‰鮮羅漢果水提物評吸效果最佳，加香濃度過高易引起舌面殘留和刺激性增加。本研究推斷羅漢果提取物中的2，3-二氫-3，5二羥基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、2，5-二甲基-4-羥基-2，3-二氫呋喃-3-酮為羅漢果提取物增加煙氣甜感的可能組分，后續(xù)研究中可進(jìn)行2，3-二氫-3，5二羥基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、2，5-二甲基-4-羥基-2，3-二氫呋喃-3-酮單獨加香與卷煙煙氣甜感的研究，以闡明其內(nèi)在規(guī)律。