全 文 ：江西农业学报 2013，25(2) :104 ～ 106
Acta Agriculturae Jiangxi
番木瓜叶挥发油化学成分分析及其在卷烟中的应用
林 凯
收稿日期:2012 － 10 － 29
作者简介:林凯(1963─) ，男，福建福州人，主要从事卷烟产品及烟草薄片研发、加工工艺研究。
(福建中烟工业公司 技术中心，福建 厦门 361022)
摘 要:采用同时蒸馏萃取法提取番木瓜叶中挥发性成分，用全二维气相色谱─飞行时间质谱对挥发油化学成分进行
分离鉴定，共鉴定出匹配度较高的化学成分 383 种，包括 37 种醇、53 种醛、21 种酸、49 种烷烃、20 种烯烃、82 种酮和 31 种酯
等。感官评吸结果表明:番木瓜叶挥发油无论是直接加入卷烟中还是以涂布液的方式加入烟草薄片中，均能与烟香协调、
提高香气质、丰富烟香，使香气清晰、烟气绵柔细腻、绵长感好，提高抽吸的满足感、明显减小刺激性、提高抽吸舒适度，浓度
劲头适中。
关键词:番木瓜;叶;挥发油;卷烟;再造烟叶
中图分类号:S668． 2 文献标志码:A 文章编号:1001 － 8581( 2013) 02 － 0104 － 03
Analysis of Chemical Compositions of Volatile Oil in Papaya Leaf
and Its Application in Cigarette
LIN Kai
( Technological Center，Fujian Tobacco Industrial Corporation，Xiamen 361022，China)
Abstract: The volatile oil in papaya leaf was extracted by simultaneous distillation and solvent extraction，and its chemical
constituents were analyzed by comprehensive two － dimensional gas chromatography and time － of － flight mass spectrometry ( GC ×
GC － TOF － MS) ． Total 383 kinds of volatile oil constituents were identified，including 37 kinds of alcohol，53 kinds of aldehyde，
21 kinds of acid，49 kinds of alkane，20 kinds of olefin，82 kinds of ketone and 31 kinds of ester． Sensory evaluation results showed
that papaya leaf volatile oil either directly added into the cigarette or indirectly added into the tobacco sheet in the mode of coating
liquid could harmonize with tobacco fragrant，improve aroma quality，enrich tobacco fragrant，increase the smoking satisfaction and
comfort，reduce the irritation，and make the strength and concentration moderate．
Key words: Papaya; Leaf; Volatile oil; Cigarette; Reconstituted tobacco leaf
番木瓜(Carica papaya L)是华南及台湾、福建和云
南部分地区特有的一种热带、亚热带常绿果树，果实产
量高、色美味鲜，而且富含糖和维生素，尤其是木瓜蛋
白酶(Papaw)的营养价值较高［1］。番木瓜的叶子也是
一种中药材，具有强心、消肿的作用［2 － 3］。目前，尚未
见关于番木瓜叶挥发油化学成分及其在烟草和卷烟中
应用的报道。
1 材料与方法
1． 1 材料和仪器 材料与试剂:二氯甲烷(AR，汕头
西陇化工厂) ;供试材料:番木瓜叶(海南)。
仪器:全二维气相色谱─飞行时间质谱仪(美国
LECO公司) ，同时蒸馏萃取仪，电热恒温水浴锅(北京
医疗设备厂) ，电热套(江苏新通仪器厂) ，BT224S 200S
电子天平(感量 0． 0001 g，Sartorius公司)。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 样品处理方法
1． 2． 1． 1 分析用样品处理方法 将采摘的番木瓜叶
晒干后，用粉碎机研磨并过 40 目筛，保存在棕色玻璃
瓶中备用。
称取 25． 0 g粉状番木瓜叶进行同时蒸馏萃取，同
时蒸馏萃取装置一端接盛有 25． 0 g 番木瓜叶和 300
mL纯水的 1000 mL 平底烧瓶，用电热套加热;另一端
接盛有 60 mL 二氯甲烷的 150 mL 烧瓶，用 60 ℃的水
浴加热。萃取 2． 5 h后，二氯甲烷萃取液加入适量无水
硫酸钠干燥过夜，用旋转蒸发仪浓缩并加入内标(乙酸
苯乙酯)定容至 1 mL。
1． 2． 1． 2 加香卷烟样品制备方法 番木瓜叶或粉末
经 60%浓度酒精提取，称取一定量的烟丝，并按烟丝重
量的 0． 04%称取制备好的番木瓜叶提取液，将该溶液
均匀喷在制好的烟丝上，然后将喷好的烟丝放在温度
(22 ± 1)℃和 RH(60 ± 2)%的恒温恒湿箱中平衡 48 h
后制成烟支。
1． 2． 1． 3 再造烟叶样品制备方法 番木瓜叶或粉末
经 60% 浓度酒精提取，并按再造烟叶基片重量的
0． 04%称取制备好的番木瓜叶提取液，将其加入对照
样品涂布液中，混合均匀后制成试验用涂布液。将涂
布液均匀涂布在基片上后烘干、切丝，放在温度(22 ±
1)℃和 RH(60 ± 2)%的恒温恒湿箱中平衡 48 h 后制
成烟支。
1． 2． 2 GC × GC － TOFMS分析方法
1． 2． 2． 1 全二维气相色谱条件 色谱柱系统，柱 1:
DB －5，50 m × 200 μm × 0． 33 μm;柱 2:DB － 17，2． 65
m ×100 μm ×0． 10 μm。
程序升温:
柱 1:60 ℃(0． 5 min) →
2 ℃ /min
230 ℃ →
1 ℃ /min
265 ℃
柱 2:70 ℃(0． 5 min) →
2 ℃ /min
240 ℃ →
1 ℃ /min
275 ℃
载气:氦气;进样量:1 μL;恒流模式:1 mL /min，分
流进样;分流比:15 ∶ 1;进样口温度:250 ℃;传输线温
度:240 ℃，调制器温度 =柱 2 温度 + 15 ℃;调制周期:
8 s;热调制时间:1． 6 s;冷调制时间:2． 4 s。
1． 2． 2． 2 质谱条件 溶剂延迟:350 s，检测器电压:
1475 V，采集离子范围:30 ～ 500 amu，采集速度:100
幅 / s，离子源温度:200 ℃，电子能量:－70 V。
1． 2． 2． 3 数据处理 平滑点数:5，1D 峰宽:0． 15，2D
峰宽:10，信噪比:100。
合峰匹配度:500，检索谱库:Mainlib(包含 NIST
库)。
2 结果与分析
2． 1 番木瓜叶挥发油化学成分定性分析 通过 GC ×
GC /TOFMS对番木瓜叶挥发油进行定性分析，其二维
轮廓图及三维立体图见图 1、图 2。对相似度≥800 的
化学成分，结合总离子流图、反相似度和可能性数据，
共鉴定出匹配度较高的化学成分 383 种(表 1、表 2) ，
包括 37 种醇、53 种醛、21 种酸、49 种烷烃、20 种烯烃、
82 种酮和 31 种酯等。
表 1 番木瓜叶挥发油定性分析
种类 数量 种类 数量
醚 12 酯 31
炔 2 烷烃 49
醇 37 烯烃 20
醛 53 含 N化合物 28
酸 21 苯系物 32
酮 82 其他化合物 5
注:有些化学成分含多个官能团，归类时只列到一类中，未重复
计算。
表 2 番木瓜叶挥发油部分化学成分定性分析
峰号 保留时间 / s 化合物名称 分子式 相似度 反相似度 概率 化学文摘号 面积
1 686;2． 860 丙酸乙酯 C5H10O2 916 916 9621 105 － 37 － 3 437626
2 1806;5． 120 2 －甲酰基吡咯 C5H5NO 921 950 9622 1003 － 29 － 8 1203173
3 2046;4． 900 3 －甲基 － 2 －环己烯 － 1 －酮 C7H10O 872 885 9646 1193 － 18 － 6 106513
4 2046;5． 120 2 －乙酰基吡咯 C6H7NO 956 956 9649 1072 － 83 － 9 5998748
5 4462;7． 220 2(3H)－苯并噻唑 C7H5NOS 829 868 9653 934 － 34 － 9 145341
6 1206;4． 320 5 －甲基 － 2(3H)－呋喃酮 C5H6O2 951 951 9657 591 － 12 － 8 650847
7 1390;5． 660 丁内酯 C4H6O2 947 947 9674 96 － 48 － 0 2330473
8 3278;5． 590 2 －氨基苯甲酸甲酯 C8H9NO2 934 934 9687 134 － 20 － 3 260339
9 1382;4． 410 2 －乙酰基呋喃 C6H6O2 940 940 9700 1192 － 62 － 7 716126
10 1614;4． 620 5 －甲基糠醛 C6H6O2 950 950 9708 620 － 02 － 0 7143167
图 1 番木瓜叶挥发油的全二维气
相色谱二维轮廓图(TIC)
2． 2 番木瓜叶挥发油部分化学成分香味特征 番木
瓜叶挥发油中的很多成分，如石竹烯、二氢猕猴桃内
酯、芳樟醇、薄荷醇、香叶基丙酮、紫罗兰酮、大马酮、呋
喃、吡嗪和吡咯类化合物等都是重要的香味成分(表
3) ，其中，二氢猕猴桃内酯有强烈的新鲜叶、草香气，属
名贵清香型香料;石竹烯具有介于丁香油和松节油之
间的气味，有似丁香油的辛香和木香，味干而略苦;薄
荷醇具有特征的薄荷凉味，扩散力强，透发而不持久，
味清鲜、甜、凉。因此，番木瓜叶挥发油主要热解成分
具有甜香香气、水果香气、烟草香气等香味特征，这些
成分应具有谐调和增加卷烟烟香、缓和刺激性、掩盖杂
气、提高烟香风味的作用，可用于卷烟加香。
图 2 番木瓜叶挥发油的全二维气
相色谱三维立体图(TIC)
5012 期 林凯:番木瓜叶挥发油化学成分分析及其在卷烟中的应用
番木瓜叶挥发油中部分成分，如紫罗烯、柠檬烯、
罗勒烯和石竹烯等，有消炎、止咳、平喘和祛痰作用，临
床上用于治疗气管炎;柠檬烯，别名苎烯，单萜类化合
物，无色油状液体，有类似柠檬的香味，具有良好的镇
咳、祛痰、抑菌作用。这些化学成分具有缓解因吸烟引
起的呼吸道系统疾病症状及一定的镇咳作用，可以作
为烟草添加剂使用，赋予卷烟独特的香气特征及药用
疗效，提高吸烟安全性。
表 3 番木瓜叶挥发油部分化学成分香味特征
化学成分 CAS 香味特征
柠檬烯 5989 － 54 － 8 无色油状液体，有类似柠檬的香味。
苯乙醛 122 － 78 － 1 强烈风信子香气，低浓度时有杏仁、樱桃香味。
苯乙醇 60 － 12 － 8 柔和的玫瑰样香气。
糠醛 98 － 01 － 1 具有刺激性，甜，似面包、焦糖，似肉桂、杏的香气，持久性差。
石竹烯 87 － 44 － 5 有似丁香油的辛香和木香，在烟草中能改进和提调烟香的自然风味，具有香味增效的作用。
薄荷醇 2216 － 51 － 5 特征的薄荷凉味，扩散力强，味清鲜、甜、凉。
芳樟醇 78 － 70 － 6 有铃兰香气。
二氢猕猴桃内酯 17092 － 92 － 1 有强烈的新鲜叶、草香气，属名贵清香型香料。
2． 3 番木瓜叶挥发油在再造烟叶中的感官评价 再
造烟叶因其原料、加工工艺、料液调配等与卷烟的差
别，使用传统的卷烟评价方法来评价再造烟叶会使评
价结果不能客观反映再造烟叶的整体质量，所以项目
组根据再造烟叶的特点，提出了新的感官评价方法，该
评价方法包括香气量、刺激性、弥漫度、刺辣感、热喉
感、清晰度、珍木香、粉质气息、残留、流畅性、烟气甜
感、浓度、纸烧气、劲头感、细腻度、舌面收敛、辛辣感等
指标，感官分值(0 ～ 10)见表 4。
表 4 番木瓜叶挥发油在再造烟叶中的感官评价 分
项目
对比再造
烟叶样品
加香再造
烟叶样品
项目
对比再造
烟叶样品
加香再造
烟叶样品
香气量 3 4 流畅性 6 8
刺激性 4 6 烟气甜 1 3
弥漫度 3 5 浓度 2 4
刺辣感 3 4 纸烧气 2 5
干草香 1 2 劲头感 2 3
气热感 2 3 细腻度 3 6
清晰度 3 5 谐调感 4 6
绵柔感 2 4 热喉感 3 5
回味欲 2 4 收敛感 2 4
珍木香 2 3 辛辣感 3 5
粉质感 1 2 舒适感 3 5
残留感 3 5 圆润感 3 6
从表 4 可以看出，加入番木瓜叶提取液的再造烟
叶与对照样品相比，香气量得到了提高，刺激性大幅下
降，清晰度、绵柔感、流畅性、纸烧气和回味等提高明
显，其他指标也有不同程度的改善，对薄片的整体感观
质量提升明显。
所建立的再造烟叶感官评价方法能够更加全面、
系统地从香气特性、烟气特性、感官舒适度等方面对
比、评价再造烟叶感官质量的差异，从而提高其在卷烟
产品中的应用价值。
2． 4 番木瓜叶挥发油在卷烟中的感官评价 将番木
瓜叶提取液按 0． 04%的施加量制得的卷烟与空白卷烟
进行对比评吸，评价指标包括香气量、刺激性、弥漫度、
刺辣、热喉感、清晰度、珍木香、粉质气息、残留、流畅
性、烟气甜感、浓度、纸烧气、劲头感、细腻度、舌面收
敛、辛辣感等，感官分值 0 ～ 10(表 5)。
表 5 番木瓜叶挥发油在卷烟中的感官评价 分
项目
对比卷烟
样品
加香卷烟
样品
项目
对比卷烟
样品
加香卷烟
样品
香气量 7． 0 8． 0 流畅性 5． 0 7． 0
刺激性 7． 0 8． 0 烟气甜 5． 0 5． 0
弥漫度 6． 0 8． 5 浓度 4． 0 6． 0
刺辣感 6． 0 7． 0 纸烧气 4． 0 6． 0
干草香 3． 0 4． 0 劲头感 4． 0 5． 0
气热感 3． 0 4． 0 细腻度 6． 0 7． 0
清晰度 5． 0 5． 0 谐调感 6． 0 8． 0
绵柔感 5． 0 7． 0 热喉感 5． 0 5． 0
回味欲 5． 0 7． 0 收敛感 5． 0 5． 0
珍木香 3． 0 6． 0 辛辣感 7． 0 8． 0
粉质感 3． 0 3． 0 舒适感 6． 0 8． 5
残留感 5． 0 6． 5 圆润感 6． 0 6． 0
在试验卷烟中添加番木瓜叶提取液的评吸结果表
明:番木瓜叶提取液能与烟香谐调、提高香气质、丰富
烟香、香气清晰、个性鲜明、烟气绵柔细腻、绵长感好，
提高抽吸的满足感，刺激明显减小，提高抽吸舒适度，
余味舒适，浓度劲头适中。
3 结论
番木瓜叶挥发油有效成分共鉴定出匹配度较高的
化学成分 383 种，包括 37 种醇、53 种醛、21 种酸、49 种
烷烃、20 种烯烃、82 种酮和 31 种酯等。
在番木瓜叶挥发油中很多成分，如二氢猕猴桃内
酯、芳樟醇、薄荷醇、香叶基丙酮、紫罗兰酮等都是重要
的香味成分;紫罗烯、柠檬烯、罗勒烯和石竹烯等有消
炎、止咳、平喘和祛痰作用。番木瓜叶挥发油无论是直
接加入卷烟中还是以涂布液的方式加入烟草薄片中，
均都能提高香气量、降低刺激和热辣感，提高舒适性，
烟气状态得到明显改善。
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601 江 西 农 业 学 报 25 卷
照条件、污损及坏烟叶、烟叶正面与背面颜色差异等)。
图像采集设备的选择要根据试验确定，该设备不
仅要克服高温、高湿等环境条件，最重要的是要对烘烤
过程中烟叶的颜色变化反应灵敏。对于烘烤过程的各
种不利因素，比如装烟密度、烟叶正反面颜色差异、烟
叶污损等，需要通过相对应的图像处理技术进行适应，
从而使提取的烟叶图像信息不受各种不利因素的影
响，这样的图像处理技术复杂程度是可想而知的，需要
综合应用多种图像处理技术和非常复杂的识别算法方
能实现。
3． 2 烟叶内部物质含量无损检测算法的研究 利用
机器视觉技术获取的烘烤过程的烟叶图像，首先要经
过图像预处理与形态特征值来提取，而要实现烟叶内
部物质含量的无损监测，必须建立形态特征值与烟叶
内部物质含量之间的模型。无损检测模型的建立首先
需要大量的检测样本，更重要的是要寻找最适宜的模
型来拟合形态特征值与烟叶内部物质含量之间的
关系。
研究表明，烟叶形态特征值与烟叶内部物质含量
之间的关系并非单一的线性关系，它们之间存在着高
度非线性关系［4，7］，因此在选择模型算法上要系统利用
线性模型和非线性模型，并通过对不同算法模型的模
拟效果进行对比来确定最适宜的方法，这需要通过大
量的样本及模拟过程才能确定，这将是一个持续优化
的过程。
3． 3 烘烤工艺的控制策略和算法的研究 烟叶烘烤
是一个相当复杂的综合判断过程，因此要将如此复杂
的过程交给控制系统去执行，其控制程序的复杂程度
可想而知。首先要把烘烤工艺转换成机器可以理解的
数据结构，更主要的是必须建立一套完善的控制策略
和算法流程，以确保烟叶烘烤工艺正确、精确地执行。
例如，可以将烟叶颜色特征值、形状特征值、纹理特征
值、内部物质含量等分别确定权重来计算控制标准，或
者通过试验选择相关系数较大的指标进行计算，因此
需要综合应用多种算法和技术来确定烘烤工艺的控制
结构。
4 烤烟智能控制系统技术展望
目前机器视觉技术应用于密集烘烤智能控制系统
仍有许多问题需要攻关，但随着科学技术的发展，上述
问题将逐步得到解决，烟叶烘烤脱离技术人员指导独
自进行调控的时代即将来临，届时密集烘烤过程将更
加智能、科学。由此可知，机器视觉技术在烟草科学领
域的应用不仅可实现烘烤过程的智能控制，而且不久
的将来，在烟草病害诊断、鲜烟叶成熟度判断以及烤后
烟叶智能分级等方面都将得到广泛的应用。
参考文献:
［1］宫长荣，潘建斌，宋朝鹏．我国烟叶烘烤设备的演变与研究进
展［J］．烟草科技，2005(11) :34 － 36．
［2］宋朝鹏，陈江华，许自成，等．我国烤房的建设现状与发展方
向［J］．中国烟草学报，2009，15(3) :83 － 86．
［3］宋朝鹏，冀新威，孙建锋，等．几种烤烟专业化烘烤模式分析
与探讨［J］．中国烟草科学，2010，31(4) :59 － 63．
［4］段史江，宋朝鹏，马力，等．基于图像处理的烘烤过程中烟叶
含水量检测［J］． 西北农林科技大学学报:自然科学版，
2012，40(5) :74 － 80．
［5］段史江，谭方利，余金龙，等．机器视觉技术在烤烟密集烘烤
过程中的应用［J］．湖南农业科学，2011(3) :153 － 156．
［6］宋朝鹏，段史江，李常军，等．烘烤过程中基于图像处理的烤
烟形态特征分析［J］． 湖南农业大学学报:自然科学版，
2011，37(6) :610 － 614．
［7］段史江，马力，史龙飞，等．基于图像处理的密集烘烤过程烟
叶 β －胡萝卜素含量的检测［J］．湖南农业大学学报:自然科
学版，2011，37(5) :490 － 493．
［8］中国烟草总公司郑州烟草研究院． 密集烤房烘烤过程烟叶
状态的图像采集装置:中国专利，200820220980［P］． 2009 －
09 － 30．
［9］马文杰，贺立源，刘华波，等．成像环境因素对烟叶图像采集
结果的影响及校正研究［J］． 中国农业科学，2006，39(12) :
2615 － 2620．
( 责任编辑:曾小军
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参考文献:
［1］朱西儒，张云开． 番木瓜叶片愈伤组织形成、分化及再生植
株移栽［J］．广西植物，2001，21(1) :59 － 62．
［2］刘昌芬． 番木瓜的开发和研究进展［J］． 云南热作科技，
1999，22(4) :27 － 31．
［3］黄宝，孙韦林．水果型番木瓜发展前景分析［J］． 市场分析，
2007(3) :31 － 32．
( 责任编辑:曾小军)
9012 期 段史江等:烤烟密集烘烤智能控制技术研究进展