藏地甘草提取物的提取方法及其在卷煙中的應(yīng)用

邵燈寅，鄧麗娟，何力，任周營(yíng)，胡振瀛，羅海濤*

江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司（南昌 330096）

甘草的根莖入藥有補(bǔ)脾益氣、緩急止疼等作用[1,3]。甘草中主要有效成分是甘草酸和黃酮類化合物[4-5]。研究表明，黃酮化合物提取物應(yīng)用于卷煙中，伴有柔和煙氣、降低刺激的作用，并且其裂解產(chǎn)物安全無(wú)害且揮發(fā)性成分豐富[6]。因此，甘草類制品可作為常見(jiàn)的一類卷煙加香加料香精，達(dá)到柔和煙氣、潤(rùn)喉增甜的作用，同時(shí)可以大幅度降低煙氣對(duì)鼻腔、口腔及咽喉部粘膜的刺激等效果[7]。如張欽紅[8]、王通訊等[9]通過(guò)將甘草精粉加入到卷煙中，顯示能明顯降低煙氣的刺激性和雜氣，同時(shí)減少苦味，使余味更加純凈舒適。

甘草在西藏主要產(chǎn)于藏南地區(qū)[2]，在青藏高原高寒、干旱和強(qiáng)烈紫外線照射環(huán)境下生長(zhǎng)，富有極強(qiáng)的生命力和生物活性物質(zhì)，藥用品質(zhì)極佳。有關(guān)甘草提取物的提取方法、成分分析及生理活性的報(bào)道較多[6]，但有關(guān)西藏產(chǎn)地的甘草原料制備提取物及其在卷煙中的應(yīng)用鮮見(jiàn)報(bào)道[8-10]。因此，試驗(yàn)分別采用超聲波萃取法和微波輔助萃取法制備藏地甘草提取物并對(duì)樣品進(jìn)行成分及卷煙應(yīng)用對(duì)比分析，以期為藏地甘草在卷煙中的綜合開(kāi)發(fā)和利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藏地甘草（西藏）；體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇（食品級(jí)，廣東汕頭市西隴化工廠），無(wú)水硫酸鈉（AR，廣東汕頭市西隴化工廠）；丙酮（分析純，重慶東方試劑廠）；去離子水（自制）。

100 D型超聲波發(fā)生器（北京宏祥隆生物科技有限公司）；ZN-500A型高速粉碎機(jī)（常州日宏粉體設(shè)備廠）；PTHW型加熱套（山東鄄城華魯電熱儀器有限公司）；NEOS-GR型微波萃取儀（Melstone公司）；R-124（B-480）型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（BUCHI公司）；6890-5975N型氣相色譜/質(zhì)譜儀（Agilent公司）；微量進(jìn)樣器（上海安亭微量進(jìn)樣器廠）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 超聲波萃取制備藏地甘草提取物

藏地甘草干原料經(jīng)高速粉碎機(jī)粉碎，過(guò)0.180 mm（80目）篩，稱取200 g藏地甘草粉末，按料液比1∶8 g/mL加入體積分?jǐn)?shù)70%乙醇，超聲功率600 W、提取時(shí)間60 min、提取溫度80 ℃，對(duì)提取液進(jìn)行抽濾，于65 ℃減壓濃縮，濃縮至密度為1.20 g/cm3，稱量提取物質(zhì)量，計(jì)算其得率。

1.2.2 微波輔助萃取制備藏地甘草提取物

藏地甘草干原料經(jīng)高速粉碎機(jī)粉碎，過(guò)0.180 mm（80目）篩，稱取200 g藏地甘草粉末，置于微波專用提取容器中，按照加入1.6 L體積分?jǐn)?shù)70%的乙醇溶液，150 W處理5 min后變頻至200 W處理40 min，靜置冷卻后抽濾，于65 ℃濃縮到密度為1.20 g/cm3，稱量提取物質(zhì)量，計(jì)算其得率。

1.2.3 藏地甘草提取物的理化性質(zhì)及揮發(fā)性成分的測(cè)定

將1.2.1和1.2.2中制得的2種甘草提取物，使用6890-5975N型氣相色譜/質(zhì)譜儀對(duì)其主要化學(xué)成分進(jìn)行定性分析。色譜條件：色譜柱TR-5MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣為氦氣（質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.999%），進(jìn)樣量1 mL，分流比15∶1；柱流速采用恒流0.8 mL/min。程序升溫：初始溫度80 ℃，保持2 min，以3 ℃/min速率升至240 ℃，保持30 min。傳輸線溫度250℃；進(jìn)樣口溫度250 ℃。

質(zhì)譜條件：EI能量70 eV，溶劑延遲6 min，掃描離子范圍50～650 amu；定性分析采用NIST08質(zhì)譜譜庫(kù)檢索；定量分析采用歸一化法。

1.2.4 藏地甘草提取物抽吸品質(zhì)的對(duì)比

采用注射的方法，將2種方法所得藏地甘草提取物按照添加量0.04%分別加入某品牌成品煙中，空白煙不做任何處理，通過(guò)抽吸，對(duì)比其對(duì)卷煙抽吸品質(zhì)的影響。

1.2.5 藏地甘草提取物添加量的優(yōu)化

采用注射的方法，將2種方法所得藏地甘草提取物分別按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.04%，0.06%和0.08%加入某品牌成品煙中，空白煙不做任何處理，通過(guò)抽吸對(duì)比，選出較優(yōu)添加量。

2 結(jié)果與討論

2.1 藏地甘草提取物的得率和理化性質(zhì)差異的分析

2種提取方法所得藏地甘草提取物的得率及理化性質(zhì)如表1所示。結(jié)果表明，在相對(duì)密度一定時(shí)，采用超聲波提取及微波輔助提取所得藏地甘草提取物的得率有一定差異，超聲波提取得率較高，為39.05%，而微波輔助萃取得率為31.7%，2種提取方法得率相差7.35%。兩種提取物的外觀基本一致，但樣品的氣味相差較大，前者香氣欠純凈，而后者的香氣則更加純凈自然。

表1 2種提取方法所得藏地甘草提取物的理化性質(zhì)及得率

2.2 藏地甘草提取物的揮發(fā)性成分比較分析

2種方法制備的藏地甘草提取物揮發(fā)性成分總離子流圖依次見(jiàn)圖1和圖2。微波輔助萃取樣其保留時(shí)間在12 min之前的揮發(fā)性成分種類較為豐富，而超聲波萃取樣其保留時(shí)間在15 min之后的揮發(fā)性成分種類較為豐富，具體揮發(fā)性成分及各成分相對(duì)含量的變化如表2所示。

圖1 微波輔助萃取樣總離子流圖

圖2 超聲波萃取樣總離子流圖

從表2可以看出，相較于微波輔助萃取法得到的提取物鑒定出的29種揮發(fā)性成分，超聲波萃取得到的提取物鑒定出的揮發(fā)性成分為30種，揮發(fā)性成分的總量更多。2種提取物均含有吡啶、苯乙醛、苯乙醇、煙酸甲酯、巴倫西亞橘烯、亞油酸乙酯這6種揮發(fā)性成分，這些化合物大部分存在于天然煙葉中，其中部分是構(gòu)成卷煙香味的重要物質(zhì)。微波輔助萃取法提取物鑒定出的醛類、酮類、醇類較超聲波萃取法提取物的種類及相對(duì)含量多。醇類化合物對(duì)煙草香氣和吃味有一定作用，苯乙醇是烤煙揮發(fā)油中重要的致香物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于煙用香精中[11]。超聲波萃取法提取物中酯類物質(zhì)種類及相對(duì)含量則更多，主要有棕櫚酸甲酯、棕櫚酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯、檸檬酸三丁酯。而棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯可柔和煙氣，增加煙香的豐滿度、醇和性、厚實(shí)感[12]。

表2 2種提取方法所得藏地甘草提取物揮發(fā)性成分

2.3 藏地甘草提取物抽吸品質(zhì)的比較

對(duì)空白對(duì)照樣、微波輔助萃取樣及超聲波提取樣3組樣品進(jìn)行感官評(píng)吸，抽吸品質(zhì)結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明，微波輔助萃取的藏地甘草提取物能使該品牌卷煙增甜、增潤(rùn)、降刺、提升香氣質(zhì)、余味舒適且協(xié)調(diào)性好；添加超聲波萃取的藏地甘草提取物雖能增甜、提升香氣質(zhì)，但協(xié)調(diào)性及降刺作用效果稍弱于微波輔助萃取樣。因此，微波輔助萃取的藏地甘草提取物在該品牌卷煙中應(yīng)用效果最優(yōu)，選取該樣品進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

表3 2種藏地甘草提取物對(duì)卷煙抽吸品質(zhì)的影響

2.4 藏地甘草提取物添加量的確定

為進(jìn)一步研究藏地甘草提取物的應(yīng)用效果，對(duì)評(píng)價(jià)效果最優(yōu)的微波輔助萃取藏地甘草提取物考察不同添加量對(duì)卷煙抽吸品質(zhì)的影響。從表4可以看出，微波輔助萃取藏地甘草提取物在添加量0.04%，0.06%和0.08%時(shí)，均能不同程度地提升該品牌卷煙的甜潤(rùn)感和香氣質(zhì)，添加量0.04%時(shí)協(xié)調(diào)性最好且降刺效果最優(yōu)，而添加量0.06%時(shí)余味不凈，添加量0.08%時(shí)有殘留。因此，藏地甘草提取物在該品牌卷煙中較優(yōu)添加量為0.04%。

表4 藏地甘草提取物的添加量對(duì)卷煙抽吸品質(zhì)的影響

3 結(jié)論

采用微波輔助萃取及超聲波萃取兩種方法制備藏地甘草提取物，并對(duì)比2種提取物的理化性質(zhì)、揮發(fā)性成分和卷煙應(yīng)用效果的差異。結(jié)果表明，2種方法所得藏地甘草提取物外觀基本一致，但超聲波萃取法樣品比微波輔助萃取樣品得率高7.35%，且樣品氣味相差較大，后者樣品香氣更加純凈自然。此外，微波輔助萃取提取物和超聲波萃取提取物分別鑒定出主要揮發(fā)性成分29種和30種，前者保留時(shí)間在12 min之前的揮發(fā)性成分種類較為豐富，而后者則在保留時(shí)間15 min之后較為豐富，種類及相對(duì)含量均較前者低，且其中大部分是構(gòu)成卷煙香味的重要物質(zhì)。將兩者應(yīng)用于品牌卷煙后發(fā)現(xiàn)，均能達(dá)到使該品牌卷煙增甜、降刺、提升香氣質(zhì)的作用，但添加超聲波萃取提取物的卷煙協(xié)調(diào)性及降刺效果稍弱于微波輔助萃取樣。因此，微波輔助萃取的藏地甘草提取物在該品牌卷煙中應(yīng)用效果最優(yōu)，且最合適添加量為0.04%。