烟用植物性香精香料的研究进展

周正 沈颖鸣 孙吉红 罗晟尧 张剑波

摘 要：烟用香精香料是烟草生产企业的关键技术之一。经过多年研究，天然植物性香料在增强香烟香韵、提升香烟品质以及丰富香烟种类方面发挥着重要作用。常见的烟用天然植物性香料可分为精油、浸膏、净油和酊剂四类。文章列举了四类烟用天然植物性香料的常见品种，并从提取分离技术、主要成分、添加效果等方面，对天然烟用植物性香料的现状和发展进行综述。

关键词：烟用植物性香料 提取分离 成分分析 添加效果

中图分类号：F062.4

文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2022）02-293-03

烟用香精香料作为烟草制品加香矫味的一种添加剂，可增强卷烟清香，提高香烟舒适度，实现卷烟种类多样化。香精香料可分为天然香料和合成香料两大类。其中天然香料是从自然界的植物资源和动物资源中获得的芳香物质，可分为植物性香料和动物性香料两大类。其中常见的烟用植物性香料有精油、浸膏、净油以及酊剂等。作为烟草大国，我国科研人员对上述四类烟用植物香料进行了深入研究，并取得众多研究成果。本文将探讨我国烟用植物性香料的常见类型、提取分离方法、成分分析、添加效果等方面的研究进展。

一、烟用植物精油

（一）常见烟用植物精油

植物精油一般是指从植物的花朵、叶子、根莲、果实、枝干等器官中，经过萃取提炼的具有一定挥发性的芳香物，又称为植物挥发油。常见的烟用植物精油包括：烟草花蕾精油、云南蒙自“刀烟精油”等烟草类精油;大枣精油、葡萄干精油等种子类精油;陈皮精油等果皮类精油;代代花精油、款冬花精油、杭白菊精油、怀菊花精油、金莲花精油、金银花精油、藏红花精油等花朵类精油;香橼叶精油、淡竹叶精油、番木瓜叶精油、野茄子叶精油、众香子叶精油、柠檬叶精油、木姜子茎精油、银杏叶精油等茎叶类精油;白豆蔻精油、当归精油、荆芥精油、迷迭香精油、缬草精油等中草药类精油;草果精油等果实类精油;灵芝菌丝体精油等菌类精油。

（二）烟用植物精油提取方法

烟用植物精油传统的提取方法包括蒸馏法、超临界CO2萃取法、同时蒸馏萃取法、闪式提取法、超声波辅助法等方法。近年来，溶剂浸提法、分子蒸馏法、膜分离法、微波法等新技术也逐渐应用于烟用精油的提取分离。张迪[1]分别采用水蒸气蒸馏法、同时蒸馏萃取法、闪式提取法和超声波辅助法等四种方法提取杭白菊精油，通过对提取精油的外观、香味、得率以及GC/MS分析测试结果进行分析，确定超声波辅助法是最佳的杭白菊精油提取方法。

（三）烟用植物精油主要成分分析

对烟用植物精油进行GC-MS、GC×GC-TOFMS分析等成分分析测试，可知多数烟用精油包含几十种乃至上百种有效成分。林凯[2]采用同时蒸馏萃取法分别提取番木瓜叶精油和野茄子叶精油，经GC×GC-TOFMS方法对精油化学成分进行分离鉴定，分别共鉴定出化学成分383种和322种，主要包含醇类、醛类、酸类、烷烃类、烯烃类、酮类和酯类等成分。其中番木瓜叶精油包含二氢猕猴桃内酯、芳樟醇、薄荷醇、香叶基丙酮、紫罗兰酮等主要致香成分;野茄子叶精油苯甲醇、糠醛、紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯、糠醇和香叶基丙酮等主要致香成分。

王文基[3]采用水蒸气蒸馏法、闪式法、索式法和酶法等四种方法提取怀菊花精油，四种精油共有成分包括β-水芹烯、对聚伞花烯、α-蒎烯、金合欢醇、橙花叔醇、桉油精、菊烯酮、冰片、桧烯、α-侧柏烯等10种成分。但是水蒸气蒸馏法、闪式法、索式法和酶法获得的精油排在前三位主要致香成分则分别为对聚伞花烯、桉油精和菊烯酮;β-水芹烯、对聚伞花烯、橙花叔醇;β-水芹烯、对聚伞花烯、桉叶油素以及β-水芹烯、对聚伞花烯、冰片。说明，采用不同方法提取同种精油，其主要致香成分以及各致香成分的含量是不同的。

（四）烟用植物精油添加效果分析

为了检验烟用香精香料的添加效果，通常对烟用香精香料进行加香实验和热裂解研究分析，以达到优化烟用香精香料配方以及确定香烟危害性的目的。闫克玉等[4]对杭白菊精油在300℃、600℃和900℃下进行热裂解，热解产物中分别鉴定出78、89和94种成分。其中包含金合欢醇、石竹烯、薄荷醇、糠醛、2-乙酞基峡喃、6-甲基-5-庚烯-2-酮和香芹酮等致香物质，能起到改善、修饰卷烟香气，减轻刺激性的效果。魏跃伟等[5]采用水蒸气蒸馏法提取金莲花精油，并进行了热裂解和加香实验分析，其研究表明金莲花精油在300℃、600℃、900℃条件下的热裂解产物分别包含17、22和31种成分。其中芳香烃类、醇类和酮类等致香物质，能缓和香烟刺激性，掩盖杂气，对改善卷烟烟气香味有一定贡献;通过加香实验，确定金莲花挥发油的最佳加入量为200mg·kg-1。

二、烟用植物浸膏

（一）常见烟用植物浸膏

植物浸膏一般来源于香料植物器官或香料植物树脂等，用有机溶剂浸提后可得到浸膏，浸膏的状态通常是固态。常见的烟用植物浸膏包括：鲜烟叶特色烟用浸膏、白肋烟浸膏、香料烟烟籽浸膏、烟梗浸膏等烟草自身类浸膏;酸角浸膏、大枣浸膏等种子类浸膏;铁观音茶梗浸膏等茶叶类浸膏;柚皮浸膏、陈皮浸膏等果皮类浸膏;刺槐花浸膏、广东合欢花浸膏、春黄菊浸膏、金莲花浸膏、马里兰烟浸膏等花朵类浸膏;烤甘薯浸膏、桔梗浸膏等茎叶类浸膏;甘草提取物浸膏、黄芩浸膏、安息香浸膏、鹤庆五味子、迷迭香浸膏、草木樨浸膏等中草药类浸膏。

（二）烟用植物浸膏提取方法

常见的烟用浸膏提取或处理方法包括微生物发酵技术、同时蒸馏萃取法、快速溶剂萃取法、酶法等方法。其中溶剂萃取法常见的溶剂有乙醇和石油醚。为了提升浸膏提取技术，郑美玲等[6]利用酶法制备甘薯浸膏，分别用α-淀粉酶、糖化酶和果胶酶对西农431甘薯进行酶解处理，使得甘薯浸膏J1总致香成分增长了近5倍。吴长伟等[7]利用菌株HF-09休止细胞微生物发酵技术对红大烟梗进行处理，相较于常规发酵技术，采用休止细胞发酵技术处理烟梗浸膏能显著提高肉豆蔻酸、十五酸、十六酸、棕榈酸甲酯等致香成分的含量，实现了对烟用甘薯浸膏制备的优化。郭国宁等[8]利用药用白腐真菌发酵甘草后，首次将生物发酵破壁技术应用于中草藥浸膏提取，获得生物法甘草提取物浸膏，优化了水提法制备甘草浸膏技术，能降低卷烟加香加料的成本，还可以产生新的调香效果。

（三）烟用植物浸膏主要成分分析

烟用浸膏常见的主要致香成分有酸类、酯类、醇类、酚类、醛类和酮类等。许春平等[9]用酶法制备浸膏，与非酶解浸膏进行对比，发现采用酶法制备的浸膏挥发性香味物质从16种增加到23种;香味成分中苯甲醇、苯乙酸、β-大马烯酮含量增加，还出现了糠醇、丙二酸二乙酯、3-乙酰基吡啶、苯乙酸乙酯、丁位壬内酯、别香橙烯和石竹烯等7种新增致香成分，且酶法制备的浸膏中不再检出烟碱，使得酶解浸膏的香气更加丰富。

（四）烟用植物浸膏添加效果分析

王萍娟等[10]把广东合欢花浸膏在300℃、600℃、900℃条件下进行热裂解，裂解产物中共有成分包含2-甲基丁酸、Cis-橙花叔醇、亚油酸、棕榈酸等32种。但是间羟基苯甲酸、二十六醇等10种成分只在300℃热裂解条件下存在;在600℃热裂解过程中，则会新生成对苯二酚、3，5-二羟基-2-甲基-4H-吡喃-4-酮等13种成分;裂解温度到900℃时，则会新生成2-甲基己酸、间甲酚、α-金合欢烯等34种成分。这些成分与烟香协调，能起到降低刺激性以及产生回甜感的作用。

潘连华等[11]通过加香实验分析得到，安息香浸膏在低档、中档和高档卷烟的适宜添加量分别为0.5～0.8g/kg、0.2～0.8g/kg以及0.2～0.5g/kg;通过添加安息香浸膏可以丰富烟香，掩盖香烟杂气。孙志涛等[12]用迷迭香浸膏对卷烟进行加香实验，研究表明最佳添加量为0.01%，此添加量下迷迭香的药草香和松木香不仅不会掩盖烟草本香，还能使卷烟的香气量和香气质有明显提升效果。

三、烟用植物净油

（一）常见的烟用植物净油

净油一般是指由高纯乙醇从香花浸膏或者香脂中提取，再经过滤、浓缩等过程得到的澄清透明液体。烟用植物净油有香料烟净油、糊毛烟净油等烟草类净油;陈皮净油等果皮类净油;小花茉莉净油、茉莉花净油、贡菊净油、红花净油等花朵类净油;有鹰爪豆净油等种子类净油;树苔净油等菌类净油;香根草净油等草本类净油。

（二）烟用植物净油提取方法

提取烟用植物净油的方法主要有超临界萃取法、水蒸汽蒸馏法、有机溶剂萃取法、分子蒸馏法等。张品南等[13]采用正己烷为提取溶剂，提取四川特色烟“糊烟”净油，首次在烟草净油挥发性成分中检出鸢尾酮、罗勒烯、别罗勒烯、反式-异柠檬烯、右旋萜二烯、α-（甜）没药烯和天然维生素E。类似的，佘世科等[14]利用超临界CO2流体萃取技术提取糊毛烟净油，并鉴定到茄酮、麦斯明、香叶基丙酮、β-紫罗兰酮、2，3-联吡啶等具有烟草特性的致香物质。虽然上述两种提取方式得到的糊烟净油主要致香成分不同，但均能提升烟草本身香气，增加特征烟香。

（三）烟用植物净油主要成分分析

烟用植物净油中常见的致香成分有烯类、醇类、醛类和酮类等物质。张胜等[15]采用顶空萃取/气相色谱联用技术对亚临界贡菊净油的化学组分进行分析，发现贡菊净油包含44个组分，烯类、醇类、醛类物质、酮类各占42.51%、14.5%、11.9%和6.28%;主要致香成分有1，8-桉树醇、异环柠檬醛、莰烯、桧萜、B-倍半水芹烯等，说明贡菊净油能对卷烟起到积极的改善作用。

（四）烟用植物净油添加效果分析

蔡波等[16]对添加香根草净油的烟丝进行热裂解，由初温300℃升至900℃，发现热裂解产物主要包含烷烃类、醛类、酮类和酚类等物质。添加香根草净油后，2（5H）-呋喃酮和D-柠檬烯的含量明显增加，能有效提供卷烟香气的甜烤香、焦木香和焦糖香，显著降低烟碱含量，提升香烟品质。

刘丽芬等[17]利用超临界流体萃取茉莉花净油，经分析，茉莉花净油中含有棕榈酸、邻苯二甲酸二丁酯、Z，Z，Z-9，12，15-十八烷三亚乙基国胺-1醇、硬脂酸、顺式-9-二十三烯、正二十三烷和角鲨烯等7种主要致香物质。通过加香实验分析，发现茉莉花净油用量为0.0001%～0.0002%时，在提升卷烟烟香和甜润感、改善卷烟木质气等方面的效果最佳。

四、烟用植物酊剂

（一）常见的烟用植物酊剂

植物酊剂通常是通过乙醇浸提芳香类植物以及部分植物渗出物获得。烟用植物酊剂有：香料烟种子酊剂等烟草类酊剂;陈皮酊剂等果皮类酊剂;草果酊剂等果实类酊剂;啤酒花酊剂、树兰花剂酊、香荚兰酊剂等花朵类酊剂;红茶酊剂等茶叶类酊剂;当归酊剂、独活酊剂、甘草酊剂、灵香草酊剂、葫芦巴酊剂等草本类酊剂;枣子酊剂、可可酊剂、咖啡酊剂、黑豆酊剂等种子类酊剂。

（二）烟用植物酊剂提取方法

烟用酊剂的制备方法有水蒸汽蒸馏法、溶剂萃取等方法。欧阳文等[18]用水蒸汽蒸馏法制备出香料烟种子配剂，在卷烟上试用有明显的增香效果。朱晓兰等[19]利用溶剂萃取技术分离啤酒花酊，可以有效降低卷烟的粗糙度，并能明显改善吃味和除去杂味。此外，平惠敏等[20]先用高压静电场对黑香豆进行预处理，再提取黑香豆酊剂，能使酊剂中的香豆素等主要致香成分的含量显著提高，能起到明显的增香和掩盖杂气的作用。

（三）烟用植物酊剂主要成分分析

烟用植物酊剂主要成分包括烯类、酸类、醇类、烃类等物质。其中有机酸是烟草中香味成分的重要组成部分。为了研究常见烟用酊剂中的挥发酸，王冰等[21]分析对比了独活酊、啤酒花酊、葫芦巴酊、树兰花酊、香荚兰酊、咖啡酊、枣子酊、可可酊、甘草酊以及灵香草酊中的17种挥发性有机酸，研究结果表明上述17种烟用酊剂的主要成分包括甲酸、乙酸、乳酸、2-呋喃甲酸、苯甲酸等物质，具有增加烟香，改善吸味的作用。

（四）烟用植物酊剂添加效果分析

刘鑫等[22]提取了草果酊剂，并進行了加香实验，实验结果表明最佳添加量为0.05%，此添加量下草果酊剂能使卷烟烟气浓度和特殊香韵增加，嗅香比较特殊。

五、烟用植物精油、浸膏、净油和酊剂的对比研究

杨雪艳等[23]利用分别制备了陈皮精油、净油、酊剂和浸膏，并分别鉴定出30种、44种、19种和47种挥发性成分。研究结果显示陈皮精油、净油、酊剂和浸膏均包含了陈皮的主要致香成分，还包含了陈皮中具有药用价值的黄酮类成分，证明陈皮香料是优质的烟用香料。但是，四类陈皮烟用香料主要成分不尽相同，其中陈皮精油中含量最多的是柠檬烯和松油烯;陈皮净油和陈皮酊中含量较高则是对伞花烃、柠檬烯、松油烯、2-（甲氨基）苯甲酸甲酯和5，6，7，3’，4’-五甲氧基黄酮;陈皮浸膏中含量最多的是5，6，7，3’，4’-五甲氧基黄酮和3，3’，4’，5，5’，7-六甲氧基黄酮。杨雪艳等人还进一步对比添加陈皮精油、陈皮浸膏、陈皮净油和陈皮酊剂的卷烟的抽吸效果，确定了陈皮电子烟雾化液的较优质量分数配方为陈皮浸膏5%、陈皮精油0.05%以及陈皮净油0.05%。

六、展望

烟用香精香料是香烟生产必不可少的原料。随着对香烟健康品质的要求越来越高，香烟中焦油量降低会使烟味变淡，香气减弱。为保证香烟的原有风格，需借助于加料加香技术，在降低卷烟焦油的同时，增进和提高烟气浓度和香味。所以，在改善烟草自身品质、稳定卷烟质量、满足个性化需要、提高安全性等诸多方面，烟用香精香料的增香矫味作用日益重要。相较于人工合成香料，天然香料具有香气物质成分丰富饱满、更具香韵等优势，也越来越受到烟草行业的重视。因此，需继续加强对天然植物香精香料的研究，围绕开发烟用植物香料相关新设备、新技术、新品种以及完善烟用植物香料的科技创新体系建设等目标，不断提升我国天然植物香料的自主研发能力，促进烟草产业健康、绿色发展。

[基金项目：云南省省级“放管服”科研项目，云南主要天然香料植物资源的研究及产业化（2019-1-N-2531800000

2120）]

参考文献：

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（作者单位：周正，沈颖鸣，孙吉红，张剑波，云南省科学技术院;罗晟尧，红云红河烟草（集团）有限公司昆明卷烟厂 云南昆明  650000）

[作者简介：周正，硕士，助理研究员，研究方向：科技管理、科技成果转移转化;通讯作者：张剑波，硕士，副研究员，研究方向：科技管理、科技传播和科技成果转移转化。]

（责编：贾伟）

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