微生物发酵柠檬烟用香料的GC/MS分析及在卷烟加香中的应用研究

薛云 刘鸿 龙章德

摘      要： 选取柠檬作为原料，利用果酒专用酵母对柠檬进行生物技术处理，制备柠檬发酵型烟用香料。选用同时蒸馏萃取仪器装置来收集香料中所含挥发性成分，并采用气相色谱-质谱仪装置对其所含挥发性成分进行了分析及成分鉴定，经毛细管色谱分离出31种组分，确认了其中30种成分，并用面积归一化法测定了各种成分的峰面积。将该香料进行卷烟嘴棒加香试验，结果表明，该香原料能够丰富烟香，烟气变得柔和细腻，口感增甜，改善了卷烟抽吸品质。

关  键  词：柠檬;微生物发酵;香味成分;感官评价

中图分类号：TQ 651       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）02-0280-03

Abstract： Lemon was used as raw material to produce fermented cigarette flavor by biotechnological treatment of lemon with special yeast for fruit. Volatile components were collected by simultaneous distillation and extraction unit and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry. 31 components were separated by capillary chromatography， 30 of which were identified， and their peak areas were determined by area normalization method. The result of the cigarette mouth stick flavoring test showed that the flavoring material could enrich the cigarette fragrance， and the smoking taste was comfortable， the aftertaste was good， and the smoke became soft and delicate.

Key words： Lemon; Microbial fermentation; Aroma components; Sensory evaluation

柠檬是一种具有非常丰富的营养成分的水果，其维生素C的含量极其丰富，研究表明吸烟的人需要的维生素C是不吸烟者的二倍，另外抽烟者容易生痰，而柠檬可袪痰，且袪痰功效比橙和柑还要强，因此选择柠檬作为原料，开发一种新型的烟用发酵香料。

当前，中式卷烟调香香料主要采用传统的有机溶剂萃取技术获得[1]，此方法获得的香料存在很多不足，已经不能完全满足当前卷烟调香高品质的需求，而利用生物技术处理后得到的香料除自然香韵外，还能增加浓厚的酿香香韵，给予抽吸卷烟特殊的口感[2-6]。经过长期各种微生物发酵的尝试，发现果酒专用酵母在发酵过程中可以增加柠檬发酵香料的香气，赋予其特别的抽吸口感。本文以柠檬为原料，利用生物技术制备柠檬发酵型烟用香料，选用同时蒸馏萃取仪器装置来收集香料中所含挥发性成分，并采用气相色谱-质谱仪装置对其所含挥发性成分进行了分析及成分鉴定[7， 8]，然后将该香料进行卷烟嘴棒加香试验，旨在为柠檬生物香料在卷烟应用中提供理论依据。

1  实验部分

1.1  试验材料

柠檬（市售）;无水乙醇（AR）;果酒专用酵母（安琪）。

1.2  儀器与设备

EYELA N-1100旋转蒸发仪、EYELA CCA- 1111冷却水循环装置（上海爱朗仪器有限公司）、YX-18HDJ系列手提式压力蒸汽灭菌器（江阴滨江医疗设备有限公司）、HH-S6 数显恒温水浴锅（金坛市医疗仪器厂）、METTLER TOLEDO PL1501-S电子天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）、YZQ-B恒温摇床（上海双舜实业发展有限公司）、YJ-VS-1单人垂直净化工作台（无锡一净净化设备有限公司）、鼓风干燥箱（德国BINDER公司）、恒温恒湿箱（澳大利INCUBATOR公司）、蒸馏装置。

1.3  新型柠檬发酵香料的制备[9]

培养基配制：将柠檬洗净，室温晾干，利用豆浆机将柠檬打浆，向柠檬浆中添加8% 的蔗糖，制得培养基;将培养基放置在120 ℃下高温灭菌20 min，放置冷却;在无菌条件下，将果酒专用酵母接种于培养基中，接种比例为培养基质量的1%;在培养温度为30 ℃的培养箱中发酵6 d;加热回流：取发酵好的物料加入75%的乙醇，加热回流提取2 h，真空抽滤，向滤渣中继续加入75%的乙醇，重复上述操作2次，合并3次滤液，静置24 h，取上层清液;减压浓缩：将抽滤后的柠檬发酵沉降液减压浓缩，得到烟用柠檬浸膏，其中浓缩温度为60 ℃;回溶：将其浸膏用无水乙醇充分回溶;分离纯化：将其回溶液在10 000 r/min的转速下超声10 min，取其清液，用两层0.2 μm滤膜过滤，得到澄清透明的柠檬发酵香料。

1.4  GC/MS分析条件

色谱柱：CD-5MS毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 ?m）。

色谱条件：进样口温度：280 ℃，载气：He，柱流量：1.0 mL/min;不分流;进样量：1.0 ?L;程序升温：40 ℃（2 min）（4 ℃/min）→240 ℃（40 min）;传输线温度：280 ℃;四极杆温度：150 ℃;离子源温度：230 ℃;电离能量：70 eV;溶剂延迟：3 min;扫描方式：Scan，质量扫描范围：30～500 amu。

1.5  柠檬发酵香料加香评吸试验

将柠檬发酵型烟用香料用95%乙醇稀释到3%，静置两天;然后用微型注射器往参比烟滤棒中分别注射进样0、5、8、10 μL 的柠檬发酵香料，分别标注为A0、A1、A2、A3组。处理后的卷烟用密封袋密封，平衡48 h后进行感官评吸。

2  结果与讨论

2.1  GC/MS分析鉴定结果

对柠檬发酵香料GC-MS色谱数据进行分析，通过谱库检索（谱库：NIST08谱库，以匹配度高于75%者定性），排除面积最大的溶剂峰乙醇后，共定性出挥发性半挥发性成分31种（表1）。

从表1中的分析结果看，共鉴定出31种化学成分，占出峰总面积的78.75%，其中相对质量分数高的包括5-羟甲基糠醛、3-甲基-2-（5H）-呋喃酮、糠醛、2，3-二氢-3，5-二羟基-6-甲基-（4H）-吡喃-4-酮、5-甲基糠醛等重要的致香成分。分析结果表明柠檬发酵香料致香成分含量丰富，适用于卷烟加香[10]。

2.2  嗅香结果

广西中烟香精香料研究小组评委对该香原料进行嗅香，发现该香料不仅柠檬天然果香味突出，而且酿香风味也明显爆发，两种香味相得益彰。

2.3  注射柠檬发酵香料的感官评价结果

将柠檬发酵型烟用香料注射到参比烟滤棒中，评吸结果见表2。广西中烟香精香料研究小组评委对柠檬发酵香料进行评吸，评吸结果表明，该香原料滤棒加香以8 μL为宜，加入其香原料能够丰富烟香，使烟气变得柔和细腻，口感增甜，改善卷烟抽吸品质。

3  结论

柠檬发酵香料中含有5-羟甲基糠醛、3-甲基-2-（5H）-呋喃酮、糠醛、2，3-二氢-3，5-二羟基-6-甲基-（4H）-吡喃-4-酮、5-甲基糠醛等重要的香味成分物质，该香原料嗅香发现不仅柠檬天然果香味突出，而且酿香风味也明显爆发，两种香味相得益彰;感官评吸结果发现，该香原料能够丰富烟香，烟气变得柔和细腻，口感增甜，改善了卷烟抽吸品质，卷烟滤棒加香以8 μL为宜，可作为一种新型发酵香料用于卷烟加香。

参考文献：

[1]谢剑平. 烟草香料技术原理与应用[M]. 北京：化学工业出版社，2008.

[2]段继铭，曾晓鹰. 葡萄果渣發酵烟用香料的制备及挥发性成分分析[J]. 精细化工，2009，26（8）：781-784.

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[4]张峻松，贾春晓. 生物技术制备天然枣香料的香味化合物分析[J].精细化工，2003，20（2）： 82-84.

[5]张峻松，张文叶. 生物技术制备的天然山楂香料的化学成分分析[J].精细化工，2006，23（10）： 977-979+1013.

[6]朱大恒，韩锦峰. 利用产香微生物发酵生产烟用香料技术及其应用[J]. 烟草科技，1997，（122）：30-31.

[7]杨程，黄伟. 蜡菊净油的MDGC-MS分析及其在卷烟中的应用[J].香精香料化妆品，2016（2）：  26-30

[8]何朝飞， 冉玥. 柠檬果皮香气成分的GC-MS分析[J]. 食品科学，2013，34（06）：175-179.

[9]刘峥，刘宝玉，等. 应用回归正交试验优化水杨酸异戊酯香料合成工艺条件[J]. 当代化工，2011，40（1）：14-17.

[10]史宏志，刘国顺. 烟草香味学[M]. 北京：中国农业出版社，2011.