烟草中重要的香味成分课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,烟草中重要的香味成分,卷烟的吸味、愉快程度和满足感是香味成份、感官和触觉复杂作用的结果。给卷烟的吸味下一个定义是十分困难的，原因是大量的香韵或香味成分属于卷烟吸味的一部分。在描述卷烟吸味时，烟草样香韵是非常重要的。因此，寻找并开发烟草的香味成分是很多烟草化学家的一个重要目的。对天然烟草香味成分的研究就要对从烟草和烟气中分离出的化学成分进行香味特征评价。,我们知道，烟草和烟气中目前已分离出大约4000种化学成分，这些成分并非对卷烟吸味都是有利的，有些可能对吸味起积极作用，有些则起反作用。我们从众多烟草和烟气成分中选择一些对卷烟吸味有重要作用的给大家予以介绍，其中从烟气中选择出19种，从烟草中选择出58种，合计77种。这77种成分我们故且称为重要烟草天然香味成分。,烟草是一个复杂的有机体，为了让大家对烟草成分有一个整体认识，我们可以把烟草及烟气分离出的成分分成羧酸等28类成分（见表4-1），结合表4-1的分类我们讨论重要的烟草香味成分。,类 别,在烟草中数目,在烟气中的数目,在烟草和烟气中共有数目,羧酸,450,169,140,氨基酸,95,18,16,内酯,129,135,39,酯,529,456,314,酰胺和亚酰胺,205,227,32,酸酐,10,10,4,醛,111,106,48,碳水化合物,138,30,12,腈,4,101,4,表4-1 烟草和烟气中鉴定出的成分分类,续上表,酮,348,461,122,醇,334,157,69,酚,58,188,40,氨,65,150,37,含硫化合物,3,37,2,N-杂环化合物,3,37,2,吡啶,63,324,46,吡咯和吲哚,9,88,3,吡嗪,21,55,18,非芳族化合物,13,43,7,续上表,稠环芳香族,1,36,0,其它,4,50,2,醚,53,88,15,烃类,饱和脂肪烃,58,113,44,不饱和脂肪烃,38,178,10,单环芳香族烃,33,138,25,多环芳烃,55,317,35,其它,12,110,19,无机化合物和金属元素,105,111,69,1、羧酸及氨基酸 羧酸对于烟气的吸味口感特性而言是具有积极的贡献作用。低分子量的羧酸赋予烟气吸味和芳香特征，高分子的脂肪酸则更多使烟气柔和和适口。两个羧酸对卷烟香气和吸味有重要作用，一个是3甲基戊酸(1)，另一个是异戊酸（2），这两个成分在土耳其烟（香料烟）中有较高含量。这两个成分在浓度高时尽管气息令人难以接受，但在卷烟中作用可以概括为酿香、奶酪和果香以及增加香料烟香气特征。另一个酸类物质是苯乙酸（3），对烟气作用较大，它赋予卷烟甜香、蜂蜜样香味。,(1),（2）,（3）,常用的非挥发性有机酸包括柠檬酸、山梨酸、酒石酸等。它们主要用于调节烟气的pH值，减轻刺激性、改善余味。 氨基酸自身也许对烟气香味不是主要的贡献者，但在陈化、调制或抽吸过程中与碳水化合物的作用（Maillard反应）对烟气有重要作用，“面包香”或“烘烤香”香韵大多来自该反应作用的结果。 有两个氨基酸现已被证实对烤烟型卷烟吸味有不利影响，一个是谷氨酰胺， 另一个是氨基丙酸，它们不但对卷烟的香气，而且对余味有不利影响。,2、 内酯类 脂肪族内酯包括和内酯，在天然界存在广泛，例如大家熟知的壬内酯（俗称椰子醛，C18醛），十内酯（俗称桃酯，C14醛）。 在烟草中较重要的内酯有当归内酯（4），已内酯（5）2异丙基丁酸内酯（6），桃醛（7）。,（4）,（5）,（6）,（7）,（4）具有焦甜香，赋予卷烟顶香特征（5）焦糖香、青甜香、似香豆素香（6）果甜、薄荷香、木香，减轻烟气干燥感，赋予清新感（7）桃香，赋予烤烟果甜香气,烟草中另一个内酯是香料烟中存在的降龙涎香内酯（8） 该香料具有甜香、木香，赋予卷烟烟气柏木/木香特征，香料烟特征香。 烟草中也存在二氢弥猴桃内酯，它属于类胡萝卜素的降解产物，该香料具有弥猴桃样的青香、果香，赋予卷烟烟气青甜和木香、凉香。,（8）,3. 酯类 酯类不仅是烟草常用的香料，而且广泛用于食品类香精等方面。酯类在天然界广泛存在，它们存在几乎所有的水果和大多数食品中。低级脂肪酯类香气主要可以分成果香、酒香和花香。某些酯类具有特定的果香，而大部分则不具有特定的果香。例如乙酸戊酯是香蕉香气，异丁酸乙酯和戊酸乙酯具有苹果香。 混合酯类可给予烟气特定的吸味，倾向于使烟草香味园和，另一个优点是酯类在用量范围内不会对卷烟香气有负面作用。在有些情况下，酯可以充当烟气酸性成分的前体，例如：在土耳其烟叶中的3甲基戊酸葡萄糖酯（9）就是典型一例。,这类物质在抽吸过程中经过热解产生酸性香味成分。 在烟草中发现的酯类大部分是高级脂肪酸酯类，这些酯类尽管不具有香味，但可以柔和烟气（似表面活性剂），可以当做香味物质的载体。,（9）,4. 酰胺和亚酰胺 许多在烟草中发现的酰胺和亚酰胺对烟草吸味呈负面作用。除了几个酰胺（10）（13）以外，通常酰胺和亚酰胺对卷烟吸味呈现粗糙感和不适。,（10）,（11）,（12）,（13）,5. 酸酐 由于这类物质一般有较强的反应性，所以从烟草和烟气中分离出的酸酐类物质较少。在酸酐中，甲基乙基苹果酸酐（14）和二甲基苹果酸酐（15）对烟气有积极作用。它们赋予烟气丰满体香，甜革样或微东方烟草特征香气。,（14）,（15）,6. 醛类 脂肪族醛类物质尽管有些香韵对卷烟香气是必要的，但通常由于其有较强的刺激性，很少用于卷烟加香使用，相对脂肪族醛类，芳醛对加香有重要作用，例如香兰素（16）、大茴香醛（17）。尚有5羟甲基糠醛和5甲基糠醛对烟香有重要作用。 5羟甲基糠醛 甜、花、烤烟香 5甲基糠醛 甜、增加体香,（16）,（17）,用量范围内：（16）赋予卷烟香兰素样甜香，增加烟气香势（17）赋予卷烟甜香，使烟气飘逸。,7. 碳水化合物 碳水化合物，尤其是糖类物质在烟草制品中的应用由来已久，糖在烟草成分中属非挥发性的，但在燃吸时可以热解。碳水化合物在卷烟中含量高低会影响烟气的pH值，含量高则pH值低，使烟气偏酸性，反之，pH值较高。糖的另一个作用是调制、加工、陈化或抽吸时与氨基酸反应产生Amadori化合物，而Amadori化合物是产生香味物质吡嗪类和咪唑类等杂环化合物的前体物。,8. 腈类从烟气中分离出的腈类物质尚未见报道作为有价值的香料使用。,9. 酮类 从前面分类表中我们可以看出，酮类物质在烟草和烟气中是最大的一类物质（烟草中348种、烟气中461种，共有占122种）。酮类是烟草和烟气中性成分最主要的组成物质，如果没有酮类物质在烟草中的存在，卷烟吸味如何，将不敢设想。烟草中酮类物质来源主要是由西柏烯的降解、类胡萝卜的降解、Amadori化合物的降解形成。有几种酮类对卷烟吸味的影响十分重要，这已被许多国内外学者公认：,一是茄酮（Solanone，18）该成分来源于西柏烯类物质的降解，它具有新鲜胡萝卜样的香味，增加烟草香，使烟气丰满又醇和细腻。,（,18,）,第二个是巨豆三烯酮（Megastigmatrienones，19），它来源于胡萝卜素的降解，一般制备产品是四种异构体混合物，具有类似于干草样甜香，增加烟草甜香，使烟气和顺。,（19）,第三个是大马酮（Damascenone，20），第四个是二氢大马酮（Damascone，21）。（20）和（21）也属类胡萝卜素的降解产物，两个成分在烟草中未被发现之前已从玫瑰油中鉴定出来。它们的香气具有类似玫瑰的青甜香气，在卷烟中赋予烟气青甜香，已做为卷烟香气增效剂使用，赋予成熟烟草特征香气。,（20）,（21）,其它重要的酮类物质有金合欢基丙酮（Farnesyl acetone，22），香叶基丙酮（Geranyl acetone，23），降茄二酮（Norsolandione，24）和氧代异佛尔酮（Ketoisophorone，25）。,（22）,（23）,（24）,（25）,（22）具有淡的甜清香气，增加清甜香和烤烟香（23）具有穿透性的青甜香、微玫瑰香，增加清甜香（24）弱的甜香，似胡萝卜酮香，增加卷烟柔合性，园和烟气（25）甜香、似干草芳香、泥土香，增浓烟香。,10. 醇类 该类物质似乎也是卷烟烟气一类重要成分，它们在卷烟中的作用在许多方面类似于酮类。从烟草中分离出的醇类成分，通常具有甜香、青香，当作为烟草香味评价时经常作为木香类香韵。在烟草精油中大量存在的是苄醇（26）和苯乙醇（27）。,这两个物质的香韵分别为花样柔和及花样玫瑰香气。当它们不作为主体香气使用时，通常增加一些与卷烟香气相关的玫瑰花的底韵。,（26）,（27）,在卷烟香味中可能起重要作用的物质有叶醇（28），茄醇（29），香叶醇（30）、芳樟醇（31）、松油醇（32）以及6甲基5辛烯2醇（33）,（28）,（29）,（30）,（31）,（32）,（33）,（28）新鲜叶子样香气，增加青香，过重产生青杂气（29）淡的似胡萝卜样香，类似茄酮（30）玫瑰香，增加甜香，过重产生皂香、花香（31）似芫荽样香气，增加青香及木香（32）似松针香气，增加青香（33）无特征香，增加青木香,薄荷脑（34）也是从烟草中分离出的成分之一，在薄荷类型卷烟中，它无疑是十分重要的，但是在其它非薄荷卷烟中，由于含量很少，其对烟气作用甚少，它似乎对改善卷烟烟气余味方面起一定作用。,（34）,前已提及茄酮的前体物质西柏烯类物质，其中西柏三烯4，6二醇（35）和西柏三烯4，8二醇（36）。作为前体物质或前驱体对烟草十分重要，但它们自身于卷烟烟气似乎作用较小。它们自身香气是微弱的木或粉样香气，当在卷烟中作用评价是可可样、丰满烟气体香作用。,（35）,（36）,11. 酚类 从烟气和烟草中分离了的酚类物质大约有1/4存在于烟叶中，大部分存在于烟气中。一般情况下，酚类物质对烟草和烟气的香味有负面作用，它们表现出药草气、化学气息和粗糙的吸味效果。愈创木酚和相应的烷基化产物，对烟气的作用是苦和烧焦香韵。,丁香酚（38）和异丁香酚（37）及其衍生化合物是现在加香常用的香味成份，它们赋予卷烟辛甜气息。,（37）,（38）,12. 氨基化合物 从烟草中分离出有限的几种氨类成分，没有文献报道这些化合物对卷烟烟气香味有重要贡献。,13. 含硫化合物 在烟草中分离出含硫化合物中，仅有两个作为烟草香味成分是有用的，这两个化合物一个是甲硫基二氢大马酮（39）另一个是甲硫基大马酮（40）。它们给予烟气烧橡胶类的吸味和香气。,（39）,（40）,14. N杂环化合物 N杂环化合物是烟草中一类重要的成分，提供烟草抽吸强度和满足感的重要成分烟碱就属氮杂环化合物。其它微量的生物碱2，3联吡啶对卷烟香味呈现明显作用效果并对刺激性有压制作用。降烟碱则对烟气的吸味品质有负面作用。,14.1. 吡啶类 在烟草及烟气中分离出的几个吡啶类物质值得注意，它们是： 2乙酰基吡啶（41）、3乙酰基吡啶（42）、2甲基5异丙基吡啶（43）、2，6二甲基吡啶（44）、3甲基4乙基吡啶（45）。,（41）增加甜香、烤香和霉样气息（42）增加甜、青香及壤香（43）增加体香、自肋烟特征香（44）、（45）增加白肋烟特征香,（41）,（42）,（43）,（44）,（45）,14.2. 吡咯和吲哚类 吡咯类成分中对卷烟香气有重要作用的有两个：一个是2乙酰基吡咯（46），另一个是5甲基2乙酰基吡咯（47）。,（46）增加坚果香、烘烤香和木香的特征（47）增加甜香，樱桃样香韵 2甲酰基吡咯类倾向于使香气变得粗糙。吲哚（48）自身是这类物质在烟草中含量较高的一个成份，其气息与粪臭素类似，有粪便样气息，稀释0.1%以下便有淡淡的花香，在烟气中的作用是增加白肋烟特征香。,（46）,（47）,（48）,14.3. 吡嗪类 吡嗪类化合物是N杂环化合物中最重要的一类。几个酰基和烷基取代的吡嗪成分是很有价值的香味成分。2乙酰基吡嗪（49），6甲基2乙酰基吡嗪（50）、5甲基2乙酰基吡嗪（51），对于卷烟和食品都是非常有用的成分，它们对增加卷烟的坚果香和爆米花样香气非常有效。,（49）,（50）,（51）,烷基取代的吡嗪类中，比较重要的有2，3二甲基吡嗪（52）2，3，5三甲基吡嗪（53）和2，5二甲基吡嗪（54）2，6二甲基吡嗪,（52）,（53）,（54）,（55）,（52）增加面包香，烘烤香（53）增加白肋烟特征，甜香（54）增加烟气药草样甜香（55）增加壤香，令人愉快香气,14.4. 非芳香含N杂环化合物 此类物质中哌啶被列入FEMA的GRAS名单可作为食品加香使用，但很少见到其在卷烟加香中使用。目前尚未发现有一个非芳香含N杂环化合物对烟气吸味有积极作用。,14.5. 多环芳香族N杂环化 合物 嘌啉属于烟草成分中的一个成员，但对卷烟香气并没有重要作用。,14.6. 其它N杂环化合物 在烟草中发现的这类物质中有四个成员，但仅有咪唑对卷烟香气有贡献。咪唑及其取代的咪唑化合物对烟气的作用后面会讲到。,15. 醚类 在烟草中发现的醚类化合物，仅有为数不多的几个可作为香味成分使用，一种是1，8桉叶油素（56），也被称为桉树脑，它是桉叶油的主要化学成分。 该成分可给予卷烟新鲜，樟脑样和胡椒样吸味。,（56）,另一个醚类香味物质就是现已商品化的降龙涎香醚（57），该成分存在于土尔耳烟草中，它是Labdane类物质降解的产物。 该成分赋予卷烟烟气甜香、花香和木香香韵效果。,（57）,16. 不饱和与饱和脂肪烃类 尽管在烟草中含量相当丰富，但这类物质对卷烟烟气的作用和贡献却是微不足道。这类物质中新植二烯（58）对增进烤烟的香味有一定作用。,（58）,17. 单环及多环芳香族烃 此类物质对卷烟吸味不呈现积极作用。 18. 其它（包括无机物和金属） 这类物质对卷烟吸味不是有用的贡献者。金属元素，对卷烟燃烧方式起一定作用，通过这种方式可能影响卷烟的吸味品质。,19. 烟气中的香味成分 前面的讨论主要集中在烟草香味成分及其作用，下面将重点转向烟气的一些香味成分，这里所指烟气成分并不排除其在烟草中的存在，前面讨论过的这里不再叙述。,19.1. 呋喃酮和吡喃酮类这类物质中包括2呋喃酮类（59）（62）,（59）,（60）,（61）,（62）,（63）,也包括2吡喃酮类（63）和2呋喃酮及2吡喃酮的异构体（64）（68）。,（64）,（65）,（66）,（67）,（68）,这类物质提供给卷烟香气的甜烤香、焦木/糖香气。 上述化合物中常用的已商品化的香料有： 面包酮（61）：焦糖香、甜香、烤香 呋喃酮（62）：（羟基呋喃酮、草莓呋喃酮、菠萝呋喃酮）甜香，增加香势。 麦芽酚（66）：现有替代品乙基麦芽酚：甜香、烤烟样香气。至于它们各自香韵的差异，读者可在实践中体会。,19.2. 甲基环戊烯醇酮及其类似物 这类物质的主体香韵与前面的呋喃或吡喃酮类相近，其成员有甲基环戊烯醇酮（简称MCP，2羟基3甲基2环戊烯1酮，69），2甲基3乙基环戊烯1酮（70），乙基环戊烯醇酮（ECP，2羟基3乙基2环戊烯1酮）（71），二甲基环戊烯醇酮（DMCP）（2羟基3，4二甲基2环戊烯醇酮）（72）,（69）、（71）、（72）三者具有甜的，烧焦的糖味特征，可赋予卷烟的基本香气特征。上述三个化合物可使人联想到槭木、糖浆、甘草、旱芹和胡芦巴的极强香味特征。,（69）,（70）,（71）,（72）,把（70）化合物和前面讲过的（14）（甲乙苹果酸酐）和（13）（甲基乙基苹果酰胺）化合物进行比较不难发现，其共同的结构特征，甲基、乙基均与五员环上双键相连，这种作用效果，将香味向卷烟的吸味转变。,（70）,（14）,（13）,另外，我们把具有焦糖香味结构的化合物在一起比较不难发现，它们具有共同的部分结构特征，即环状二酮体烯醇式结构。,5.19.3. 咪唑化合物 前已述及，咪唑及吡嗪类物质被认为是Amadori产物的热解产物，从烟草中分离出的几种重要的咪唑化合物有甲基咪唑（73），2，4二甲基咪唑（74），4，5二甲基咪唑（75），2异丙基咪唑（76）和4甲基2乙酰基咪唑（77）,（73）,（74）,（76）,（75）,（77）,在低浓度情况下，这些化合物给卷烟烟气一些甜香、巧克力香或坚果的香气特征，但在高浓度时却使烟气变的有些苦。在通常情况下，它们增加烟气的体香和丰满度。,19.4. 烟气中的吡啶类 烟气中含有的几个吡啶化合物可能起源于烟碱和其它生物碱，很自然，这些物质对卷烟余味有部分影响，这种影响可能是它们与环戊烯酮和呋喃酮协同作用的结果，进而降低了这些甜的焦糖化合物的甜焦糖味。,19.5. 酚类 从表4-1可以看出，绝大多数酚类来源于烟气。酚类物质具有某些明显的吸味特征，这种吸味特征通常被认为是不期望的，但它也是卷烟吸味和香气的一部分。 国外有些学者对N基化合物（例如吡啶），酚类和环戊烯酮类物质在烟气中存在的协同作用进行了研究认为（a）吡啶类N基化合物的存在会压抑焦糖香味；（b）酚类物质的存在使焦糖样香味转化成烟熏香韵；（c）环戊烯酮有助于给卷烟提供强的辛辣的焦香吸味。,本章讲述了有关烟草自身的一些重要香味成分及其作用，尽管不是全部但基本概括了绝大部分烟草和烟气的成分及作用，对于卷烟香精香料的开发研究和应用有一定帮助。,