全 文 ：烟草科技 /TobaccoScience＆Technology 烟草化学 /TobaccoChemistry 2011年第 4期(总第 285期)
基金项目:郑州烟草研究院科技项目 “海藻提取物在烟草中的
应用研究” (422009CZ0450)。
作者简介:常城(1986-), 在读硕士研究生 ,研究方向:食品科
学 /烟草化学。 E-mail:changcheng1160@126.com;＊通讯作者:
赵明月 E-mail:yuemingzhao2004@sina.com
收稿日期:2010-10-28
责任编辑:洪广峰 E-mail:hgf@ztri.com.cn
电话:0371-67672660
龙须菜超临界 CO2 提取物成分分析及其在卷烟中的应用
常 城 , 胡有持 , 胡 军 , 刘 珊 , 刘 洋 , 赵明月＊
中国烟草总公司郑州烟草研究院 ,郑州高新技术产业开发区枫杨街 2号 450001
关键词:龙须菜;超临界;GC/MS;卷烟;加香
摘要:为开发新型天然烟用香料 ,采用超临界 CO2萃取法制得龙须菜提取物 ,并进行了 GC/MS分析和
卷烟加香试验。结果表明:超临界萃取的优化条件为:压力 15 MPa,温度 45℃;龙须菜超临界 CO2提取
物共鉴定出 40种化学成分 ,其中含量比较高的成分主要有亚油酸 、顺式十八碳 -9-烯酸 、棕榈酸 、肉桂
醛 、硬脂酸 、亚油酸甘油酯等;龙须菜超临界 CO2提取物具有降低卷烟烟气杂气和刺激性 ,增加烟气的
甜润度 ,改善烟气口感的作用。
中图分类号:TS264.3 文献标识码:B 文章编号:1002-0861(2011)04-0033-04
AnalysisofSupercriticalCO2 ExtractfromGracilarialemaneiformisanditsApplicationinCigarette
CHANGCHENG, HUYOU-CHI, HUJUN, LIUSHAN, LIUYANG, andZHAOMING-YUE
ZhengzhouTobaccoResearchInstituteofCNTC, Zhengzhou450001, China
Keywords:Gracilarialemaneiformis;SFE;GC/MS;Cigarete;Flavoring
Abstract:Inordertodevelopanewnaturalcigareteflavor, Gracilarialemaneiformiswasextractedwith
supercriticalCO2.TheextractwasanalyzedbyGC/MSandappliedincigareteasaflavor.Theresults
showedthat:1)theoptimumextractionconditionswere:extractionpressure15MPa, extractiontemperature
45 ℃;2)40componentsintheextractwereidentified, whichweremainlylinoleicacid, (Z)-9-octadecenoic
acid, palmiticacid, cinnamaldehyde, stearicacid, glyceryllinoleate;3)theofensiveodorandirritationof
cigaretesmokewasobviouslylowered, thesweetnessofcigaretesmokewasincreasedandthetasteof
cigaretewasimprovedbytheextract.
龙须菜 (Gracilarialemaneiformis)[ 1] ,福建称海面
线 、棕仔须 ,广东称粉菜 、海菜 、蛇菜 、沙尾菜等 ,属于红
藻门 ,真红藻纲 ,衫藻目 ,江蓠科 ,江蓠属(Gracilaria)。
龙须菜的主要化学成分有多糖 、酯类 、甾醇 、氨基酸 、多
肽 、类胡萝卜素 、不饱和脂肪酸及其卤化物 、微量元素
等 [ 2-6] 。龙须菜具有镇痛抗炎[ 7] 、抗病毒 [ 8] 、抗肿
瘤 [ 9-11] 、抗突变 [ 12-13] 、清除自由基 [ 14]及抗氧化 [ 15]等作
用 。近年来 ,龙须菜在广东 、福建等地沿海大规模养
殖 ,其年产量居各类海藻的第四位 。国内对于龙须菜
的应用水平还处于粗加工阶段 ,在烟用方面的研究尚
未见报道 ,为开发新的天然烟用香料资源 ,采用超临界
二氧化碳萃取法 ,得到龙须菜提取物 ,采用 GC/MS法
分析其化学成分 ,并进行了卷烟加香试验 。
1 材料与方法
1.1 主要材料和仪器
无水乙醇(AR,天津市凯通化学试剂有限公司);龙
须菜(福建沿海);参比卷烟(河南中烟新郑卷烟厂)。
HP7890/5975 GC/MS联用仪(美国 Agilent公司);
HL-(5 +1)L/ 50MPa-ⅡAQ型超临界萃取装置(杭州
华黎泵业有限公司);RE-5220型旋转蒸发仪(上海亚
荣生化仪器厂);CP224S型电子天平(感量:0.0001g,北
京赛多利斯公司);HP-INNOWAX(30 m×250μm×0.
25μm)气相毛细管柱(美国 Agilent公司);CIJECTOR
香精注射机(德国 Burghart公司)。
33
1.2 方法
1.2.1 龙须菜提取物的制备
将龙须菜用水洗净 ,去除杂质 ,晾晒 , 45 ℃下烘
干 ,粉碎 ,过 20目筛网。称取 200 g龙须菜粉末加到
萃取釜 ,按照表 1试验方案 ,分别在萃取压力:10, 15,
20 MPa,温度:35, 45, 55 ℃条件下 ,以 200 mL无水乙
醇作为夹带剂萃取 2.5h,从分离釜分离到龙须菜提取
物 65mL。
1.2.2 GC/MS分析
取 1 mL龙须菜提取物 ,经有 0.45 μm有机相滤
膜过滤后 ,进行 GC/MS分析 。分析条件为:
色谱柱:HP-INNOWAX毛细管柱;检测器温度:250 ℃;
进样口温度:280 ℃;升温程序:60 ℃ 4℃/min 240 ℃(35
min);载气:He, 1 mL/min;进样量:2 μL;分流比 10∶1;接口温
度:250 ℃;电离方式:EI;离子源温度:230 ℃;电离能量:70eV;
四极杆温度:150 ℃;扫描范围:45 ～ 380 amu。
采用美国国家标准局 Wiley和 Nist数据库检索 ,
结合参考文献 ,有标样的采用内标加入法 ,以匹配度≥
85%者定性 ,以色谱峰面积百分比法 ,计算各种成分的
相对含量。
1.2.3 卷烟加香试验
将不同条件制得的龙须菜提取物 ,分别用无水乙
醇稀释 50倍后 ,按每个料液样品每支烟 8 μL的注射
量 ,用 CIJECTOR香精注射机 ,均匀地注入参比卷烟 ,
对照样加入相同量的乙醇 ,加料烟支于(22±1)℃和
相对湿度(60±2)%环境中平衡 48 h,由郑州烟草研
究院评吸委员会评委分别从香气质 、香气量 、杂气 、刺
激性 、细腻程度 、余味等方面对加香效果进行评价。
2 结果与讨论
2.1 超临界 CO2萃取压力优化
在萃取温度 45 ℃的条件下 , 选取 10, 15和 20
MPa等 3个萃取压力进行试验 ,分别得到提取物总离
子流图 。用 Origin绘图对比 3个色谱图(图 1)显示:
15和 20 MPa压力条件下 ,得到的提取物中各种成分
较多且全面 ,且 20与 15 MPa条件下得到的提取物成
分含量差别不大 。由于萃取压力大小是影响超临界流
表 1 超临界 CO
2
萃取龙须菜提取物试验条件
试验
编号
SFE压力
(MPa)
SFE温度
(℃)
试验
编号
SFE压力
(MPa)
SFE温度
(℃)
1 10 35 6 15 55
2 10 45 7 20 35
3 10 55 8 20 45
4 15 35 9 20 55
5 15 45
体溶解能力的关键因素 ,一般随着压力的增大 ,各种化
合物的溶解度会增大 ,但超过一定范围 ,压力对萃取效
率的影响不大 [ 16] 。因此 , 15 MPa的压力条件可以满
足提取要求 。
2.2 超临界 CO2萃取温度优化
在萃取压力 15 MPa的条件下 ,选取 35, 45和 55
℃3个萃取温度条件进行试验 ,分别得到的提取物总
离子流图。用 Origin绘图对比 3个色谱图 ,结果(图 2
和表 2)显示 ,在 45℃条件下 ,得到的龙须菜提取物中
各种成分种类最多 ,且含量均较高 ,尤其是酯类 、有机
酸类等主要香味成分含量较高 。一般随着温度的增
加 ,超临界流体密度下降 ,溶质在其中的溶解度下降 ,
但随着萃取温度升高 ,溶质蒸汽压增加 ,溶质在超临界
流体中的溶解度会增大 ,两种相反的影响使得温度对
超临界萃取影响的规律变的复杂[ 16] 。本实验确定萃
取温度 45℃。
2.3 超临界 CO2提取物分析结果
经过超临界萃取压力与温度的优化 ,选择较适宜
的萃取条件(萃取压力 15 MPa,萃取温度 45 ℃)制备
龙须菜提取物 ,并进行 GC/MS分析。通过标准谱库检
索 ,结合参考文献进行定性 ,并计算各种化学成分相对
含量 ,结果如表 2所示 。表 2表明 ,龙须菜超临界 CO2
提取物共鉴定出 4 0种化学成分 , 占总峰面积的
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表 2 龙须菜超临界 CO2提取物成分及其相对含量
序
号
保留时
间(min) 成分 分子式
匹配度
(%)
相对含
量(%)
1 6.67 (E)-2-庚烯醛 C7H12O 93 0.096
2 10.81 α-蒎烯 C15H24 99 4.033
3 11.42 正十五烷 C15H32 97 0.119
4 13.47 反式石竹烯 C15H24 99 0.044
5 15.56 异戊酸 C5H10O2 85 0.018
6 16.22 乙酸苏合香酯 C10H12O2 97 0.072
7 16.96 正十七烷 C17H36 98 9.538
8 19.66 1, 6-二甲基-4-异丙基四氢萘 C15H22 95 0.172
9 20.99 3, 7, 11, 15 -四甲基-2-十六碳烯 C20H40 90 0.050
10 21.45 苯乙醇 C8H10O 95 0.636
11 22.28 β -紫罗兰酮 C13H20O 91 0.045
12 22.91 庚酸 C7H14O2 87 0.078
13 24.11 新植二烯 C20H38 94 0.176
14 24.51 肉桂醛 C9H8O 98 22.506
15 25.51 异辛酸 C8H16O2 90 0.212
16 27.69 百秋李醇 C15H26O 99 0.234
17 28.01 壬酸 C9H18O2 87 0.044
18 29.71 肉豆蔻醚 C11H12O3 98 0.199
19 30.11 肉桂醇 C9H10O 96 0.304
20 30.26 十六酸乙酯 C18H36O2 99 0.775
21 30.41 正癸酸 C10H20O2 86 0.005
22 33.31 2-甲氧基肉桂醛 C10H10O2 98 1.731
23 34.67 十八酸乙酯 C20H40O2 93 0.173
24 34.98 油酸乙酯 C20H38O2 99 0.975
25 35.14 亚油酸甲酯 C19H34O2 97 0.113
26 35.55 十八烯 C18H36 89 0.035
27 35.89 亚油酸乙酯 C20H36O2 99 0.080
28 37.59 植物醇 C20H40O 90 1.446
29 38.74 邻苯二甲酸二丁酯 C16H22O4 94 1.984
30 39.09 肉豆蔻酸 C14H28O2 98 0.281
31 39.68 正二十一烷 C21H44 91 0.179
32 41.06 十五烷酸 C15H30O2 95 0.042
33 42.99 棕榈酸 C16H32O2 97 16.226
34 43.37 二十二烷 C22H46 93 0.026
35 43.56 棕榈油酸 C16H30O2 95 0.103
36 46.81 硬脂酸 C18H36O2 99 2.588
37 47.14 亚油酸甘油酯 C21H38O4 86 2.303
38 47.41 顺式十八碳-9-烯酸 C18H34O2 99 10.715
39 48.57 亚油酸 C18H32O2 98 14.297
40 52.26 二十酸 C20H40O2 99 1.241
93.89%。主要包括有机酸类 13种 、酯类 5种 、烯烃类
5种 、烷烃类 4种 、醇类 4种以及酮类 、醛类等。其中
含量比较高的成分主要有亚油酸 、顺式十八碳 -9-烯
酸 、棕榈酸 、肉桂醛 、硬脂酸 、亚油酸甘油酯等 ,这与
Rodriguez-Garcia等[ 17-18]报道的海藻乙醇提取物主要
成分相似。其有机酸组成与梅文莉等[ 3]报道的龙须
菜有机酸主要成分一致。
2.4 加香效果
评吸结果(表 3)表明 , 1号 、2号龙须菜超临界 CO2
提取物添加到卷烟 ,能够增加香气量 ,其他感官指标变
化不大。 3号 、4号对烟气细腻程度有所改善 ,但略显杂
气。 7号 、8号和 9号能够提高烟气细腻程度 ,减轻杂
气 ,但余味变差。而 5号 、6号龙须菜超临界 CO2提取
物样品 ,能与烟香谐调 ,不仅香气质 、香气量均有所改
善 ,烟气细腻感增加 ,杂气和刺激性明显降低 ,烟气的甜
润度增加 ,且有回甜感。因此 ,当超临界萃取压力在 15
MPa,温度在 45 ～ 55℃时 ,得到的龙须菜提取物 ,各种化
学成分种类全面且较均衡 ,更适合于卷烟加香。
3 结论
在 15MPa, 45 ℃的超临界 CO2萃取条件下 ,得到
的龙须菜提取物中各种成分种类较多且含量均较高 ,
适合于龙须菜提取物的提取;龙须菜超临界 CO2提取
物共鉴定出 40种化学成分 ,主要包括有机酸酸类 13
种 、酯类 5种 、烯烃类 5种 、烷烃类 4种 、醇类 4种以及
酮类 、醛类等 ,其中含量比较高的成分主要有亚油酸 、
顺式十八碳 -9-烯酸 、棕榈酸 、肉桂醛 、硬脂酸 、亚油酸
甘油酯等;添加龙须菜超临界 CO2提取物的卷烟烟气
的香气质 、香气量均有所改善 ,细腻感增加 ,杂气和刺
激性明显降低 ,烟气的甜润度增加 ,且有回甜感 。龙须
菜超临界 CO2提取物 ,能与烟香谐调 ,并且明显提高
卷烟吸食品质 ,可作为烟用香原料。
表 3 添加龙须菜提取物的样品卷烟和对照样卷烟对比评吸结果①
样品号 香气质 香气量 细腻程度 杂气 刺激性 余味
1 0 + 0 0 0 0
2 0 + 0 + 0 +
3 - 0 + - 0 +
4 0 0 + - + 0
5 + + + + + ++
6 0 ++ 0 + + +
7 0 + + + 0 +
8 0 0 + + 0 -
9 - 0 + + 0 -
注:①“ +”表示较对照有改善 , “ ++”较对照有明显改善 ,
“ 0”较对照无明显变化 , “ -”较对照变差。
(下转第 84页)
35
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(上接第 80页)
的浓度过高 ,烟苗抗病性和抗逆性将会降低 ,烟苗易感
病 。因此 ,在生产上应使用洁净水育苗 ,严格按照育苗
操作规程施肥与管理 ,避免过量施肥 ,保证烟苗体内正
常的 C/N比例 ,及时做好温室大棚内温 、湿度监测 ,采
取经常性通风措施 ,促进育苗棚内空气流动 ,降低棚内
温 、湿度 ,改善棚内环境条件 ,促进烟苗健壮生长 ,提高
烟苗的抗病性和抗逆性 ,降低病害的发生率。
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