不同地区烟叶中挥发性成分的分析

金玉善, 崔月, 崔龙吉＊

(1.长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室(延边大学),吉林延吉133002;2.吉林烟草工业有限责任公司,吉林延吉133001)

不同地区烟叶中挥发性成分的分析

金玉善1, 崔月2, 崔龙吉2＊

(1.长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室(延边大学),吉林延吉133002;2.吉林烟草工业有限责任公司,吉林延吉133001)

采用气流吹扫微注射器萃取技术联用 GC-MS对不同地区烟叶中挥发性成分进行分析,并比较其含量.结果显示:烤烟和白肋烟中分别鉴定出67种和62种挥发性成分,其中以醇类和杂环化合物为主要成分.在不同地区相同品种、不同品种、同一品种不同部位烟叶的挥发性成分含量都具有显著的差别.所得结果能为研究烟草成分提供有利的参考依据.

气流吹扫微注射器萃取;烟叶;挥发性成分;气相色谱-质谱

0 引言

挥发性﹑半挥发性成分是烟草中重要的化学组成部分,也是评估烟草品质和商业价值的重要因素之一,因此,烟草中的挥发性﹑半挥发性成分的分析研究一直受到国内外烟草工作者的高度重视[1].烟草中的挥发性、半挥发性成分主要包括醇类化合物、醛类化合物、酮类化合物、酯类化合物[2],这些成分对烟草的香味起重要作用.在不同地区栽培措施和生态条件的不同,烟叶中挥发性物质含量不同[3].目前,提取烟草中挥发性成分的方法主要有水蒸气蒸馏法[4]、同时蒸馏萃取[5]、超临界流体萃取[6]、固相微萃取[7]、加速溶剂萃取[8]和顶空分析[9]等,然而这些方法存在操作繁琐、耗时、耗溶剂等缺点.气流式微注射器萃取(Gas purge microsyringe extraction,GP-MSE)是近几年发展的一种新颖的微液萃取技术[10],由于烟叶中尼古丁含量较高,且具有样品用量少、溶剂用量少、快速、重复性好、对环境友好等优点.本文将GP-MSE联用 GC-MS分析不同地区烟叶中的挥发性成分,在不同地区烟叶之间得到不同的成分以及含量信息为烟草品种的筛选提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料

烟叶样品采自4个不同地区,分别为河南漯河C2F(2007年)、云南曲靖 C2F(2006年)、湖北鹤峰(2008年;白勒中二,白勒上二),重庆(2001年;白勒上二).干燥的烟草样品用粉碎机(FW-100高速万能粉碎机)粉碎后,装在棕色样品瓶中,-4℃贮存备用.

1.2 仪器与溶剂

仪器有:GC-MS 2010(日本岛津公司),250 μL微型注射器(美国 HAMIL TON公司),FW-100高速万能粉碎机(天津泰斯特仪器有限公司).溶剂为丙酮(色谱纯),纯度超过99.9%.

1.3 实验方法

准确称取粉碎的烟草样品0.01 g,放入样品槽中,塞上进样垫;向250μL微型注射器内加入10μL萃取溶剂,开始萃取.GP-MSE的萃取条件氮气流速为2mL/min,萃取温度为250℃,萃取时间为2 m in,冷凝温度为-4℃.萃取结束后定容至200μL,取2μL进样.

1.4 仪器分析条件

DB-5 MS毛细石英柱(30 m×0.25 mm×0.25μm),载气为氮气,进样口温度为280℃,进样量为2μL,不分流模式,载气(He)流速为0.98 mL/min.升温程序:45℃开始,6℃/min升至250℃,10℃/min升至280℃,保持5 min.离子源为EI,离子源温度为200℃,电子能量为70 Ev.

2 结果与讨论

2.1 不同植烟区烤烟中成分含量的差异

图1是通过 GP-MSE法得到的不同地区烤烟样品中挥发性成分的气相色谱-质谱总离子流程图.色谱峰通过N ISI 08质谱库检索、定性.在对烟叶进行气相色谱-质谱扫描分析时,尼古丁可能会影响到较小含量物质的检测.因此本文对尼古丁以外的其它成分进行研究.

在河南漯河烤烟中共分析出86种挥发性成分,已定性67种,占总含量的90.34%;在云南曲靖烟叶中共得到87种挥发性成分,已定性68种,占总组分含量的92.02%.比较发现,不同地区相同品种烟叶中的挥发性成分大体一致,主要的挥发性成分均为Furfural,2-Furanmethanol,2-Form yl-5-methylfuran,3,5-Dihydroxy-6-methy-2,3-dihydro-4H-pyran-4-one,5-Hydrxoymethylfurfural.但由于不同地区生态环境和管理措施等不同,一些挥发性成分的含量存在差异(图1).由图1可以看出,云南曲靖烤烟中部分挥发性成分相对含量高于河南漯河烤烟中的相对含量.两个地区烤烟中主要挥发性成分及含量见表1.

图1 不同地区烤烟中挥发性成分的气相色谱-质谱总离子流图A.云南曲靖;B.河南漯河

表1 不同地区烤烟中主要挥发性物质的相对含量 %

2.2 不同植烟区不同品种烟叶中挥发性成分的含量

在河南漯河烤烟和重庆白肋烟中分别鉴定出67种和62种挥发性成分,这些已鉴定的挥发性成分按官能团可分为5类,分别是醇类、醛加酚类、酮类、酸加酯类以及杂环化合物类.从图2可知,2个植烟区不同品种烟叶中的挥发性成分存在较大差异.河南漯河烤烟中,杂环化合物的含量最高,达36.42%;其次为醇类化合物,含量为23.38%;其余挥发性成分含量相差不大,在6.41%～8.94%范围之间.重庆白肋烟以醇类化合物为主,含量为32.88%.其次为杂环化合物,含量为16.17%.白肋烟中,酮类、酸加酯类、醛加酚类化合物相对含量均低于烤烟.研究表明,烟叶中挥发性成分是由遗传因素控制的[11],品种的不同,是导致烟叶成分和含量不同的原因.

图2 不同产区不同品种烟叶中挥发性成分的分类比较1.A lcohols;2.A ldehydes+Phenols;3.Ketones;4.Acids+esters;5.Heterocyclic compounds

2.3 同一植烟区白肋烟不同部位与含量的关系

在湖北鹤峰白肋烟中分别取了中部和上部的烟叶,并比较其不同部位的烟叶中挥发性的成分及含量.湖北鹤峰白肋烟中共检测到62种挥发性成分.结果发现,同一株烟不同部位中挥发性成分大体一致,但含量存在明显差异(图3).N-Cyclopentylidenemethanamine和1,2,3,6-Tetrahydro-2,3’-bipyridine在上部叶中含量分别为1.95%和2.33%,而中部叶中含量为4.47%和6.83%.4-Ethylaminophenol,4-hydroxy-3-Pyridinecarboxylic acid,1-Hydroxycyclohexyl phenyl ketone在上部叶中的含量分别为1.42%、3.63%、4.27%,而在中部叶中分别为0.39%、0.62%、2.21%,上部叶中的含量明显高于中部叶.因此,不同部位也是影响挥发性成分含量的重要因素.

图3 白肋烟上、中部中挥发性成分的气相色谱-质谱总离子流程图

3 结论

本文通过气流吹扫微注射器萃取联用气相色谱-质谱,分别对不同地区同一品种烟,不同地区不同品种烟,同一株烟不同部位中挥发性成分进行了分析,并比较了它们组分和含量的差异.结论表明:不同地区相同品种烟叶和同一株烟不同部位中挥发性成分的差异主要表现在含量的不同,而不同品种之间的差异主要表现为组分及含量的不同.

[1]景延秋,宫长荣,高玉珍,等.烟草香味物质及其形成的前体物质研究进展[J].湛江海洋大学学报,2006,26(1):94.

[2]威廉斯.阴离子测定手册[M].曲长菱,译.北京:冶金工业出版社,1987:383.

[3]韩锦峰,洪淘.海拔高度对烤烟香气物质的影响[J].中国烟草,1993(3):1-3.

[4]李炎强,冼可法.同时蒸馏萃取法与水蒸气蒸馏法分离分析烟草挥发性、半挥发性中性成分的比较[J].烟草科技,2002(2):18-21.

[5]王树会,李天福,冉邦定.K326和云烟85不同部位烟叶挥发性成分分析[J].烟草科技,2005(4):35-37.

[6]朱巍,陈子勇,黄龙,等.超临界 CO2萃取当归挥发油及其在烟草中的应用研究[J].氨基酸和生物资源,2010,32(1):67-70.

[7]黄翼飞.SPME及其与 GC/MS联用在我国烟草分析中的应用进展[J].烟草科技,2005(8):28-31.

[8]黄兰芳,马南南,郭方遒,等.加速溶剂萃取-气相色谱-质谱法测定烟叶挥发性成分[J].光谱实验室,2008,25:572-577.

[9]Sakaki T.Analysis of the Head Space Volatiles of Tobacco U sing an Ether Trap[J].Agric Boil Chem,1984,48:2719-2722.

[10]Yang Cui,Piao Xiangfan,Qiu Jinxue,et al.Gas Purge Microsyringe Extraction fo r Quantitative Direct Gas Chromatographic-Mass Spectrometric Analysis of Volatile and Semivolatile Chemicals[J].Journal of Chromatography A,2011,1218:1549-1555.

[11]国家药典委员会.中华人民共和国药典[M].北京:化学工业出版社,2005.

Analysis of Volatile Components in Tobacco Leaves from Different Areas

JIN Yu-shan1, CU I Yue2, CU ILong-ji2＊
(1.KeyLaboratoryofNaturalResourcesoftheChangbaiMountain&FunctionalMolecules(YanbianUniversity),MinistryofEducation,Yanji133002,China;2.JilinTobaccoIndustrialCo.,Ltd.,Yanji133001,China)

Gas purge microsyringe extraction(GP-MSE)and gas chromatographic-mass spectrometric(GCMS)were used to compare the contentsof volatile components in tobacco from different areas.Sixty seven and sixty two compoundswere identified from Fluecured Tobacco and Burley Tobacco,respectively.Among them,alcohols and heterocyclic compounds were the main compound.The results showed that volatile compounds content in different areasof the same speciesand different species,different partsof the same species have significantly differences.The results can p rovide a favorable reference data to tobacco quality control.

gas purgemicrosyringe extraction(GP-MSE);tobacco leaves;volatile components;GC-MS

O656.31

A

1004-4353(2011)02-0148-04

2011-05-14

＊通信作者:崔龙吉(1963—),男,高级工程师,研究方向为烟草成分分析及其加工方式.