鶴慶五味子提取物在卷煙中的應(yīng)用研究

楊光宇,肖偉烈,孫漢董

(1.云南煙草科學(xué)研究院云南省煙草化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南昆明 650106;2.昆明植物研究所植物化學(xué)與西部植物資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南昆明 650204)

目前中草藥在食品、化妝品、體育用品等領(lǐng)域都有較快的發(fā)展[1-3],并且在煙草行業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用[4-7].某些中草藥添加劑在卷煙燃吸過程中熱解產(chǎn)生新物質(zhì),使煙氣柔和細(xì)膩,雜氣、余味得到改善,使煙香豐滿,差異化突出[8-9].隨著吸煙與健康問題日益受人關(guān)注,卷煙行業(yè)在不斷地探索研究后,目標(biāo)逐漸轉(zhuǎn)移到我國豐富的中草藥資源上,多數(shù)卷煙廠家都采用中草藥提取精制后添加到煙絲中制成卷煙的方法,其作用主要是減低或緩解因吸煙而引起身體的不適和危害.目前主要采用中草藥添加劑的中式低害卷煙有“金圣”、“中南海”、“五葉神”等.其中“金圣”品牌卷煙取得了較大的成功[10-12].

五味子是重要的中藥材,最早列于神農(nóng)本草經(jīng)上品,中藥功效在于滋補(bǔ)強(qiáng)壯之力,藥用價(jià)值極高[13-14].我們對(duì)鶴慶五味子化學(xué)成分研究發(fā)現(xiàn),五味子中富含木脂素、三萜酸及其內(nèi)酯、黃酮等多種活性成分[15-16];而且 GC-MS測(cè)定結(jié)果表明五味子中香氣物質(zhì)豐富,如：檀烯、苯甲醇、β-蒎烯、檸檬烯、桉葉素、芳樟醇、異佛爾酮、氧化異佛爾酮、檸檬醛、異胡薄荷醇、β-紫羅蘭酮、四氫獼猴桃內(nèi)酯、二氫獼猴桃內(nèi)酯、金合歡醇、乙酸金合歡酯、六氫金合歡基丙酮等均是煙草中常用的香氣成分;因此添加五味子提取物可能會(huì)在突出卷煙風(fēng)格、降低卷煙煙氣有害成分等方面有積極的作用;文中對(duì)五味子添加劑的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化,并對(duì)五味子添加劑在卷煙中的應(yīng)用進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)五味子添加劑具有能改善卷煙抽吸品質(zhì),清除自由基和降低煙氣有害成分的作用,本研究為卷煙工業(yè)尋找新型添加劑提供了依據(jù).

1 原料與浸提工藝流程

鶴慶五味子采自云南鶴慶縣馬耳山東坡,切片曬干,粉碎到 0.441mm(40目),供提取樣品共50 kg,實(shí)驗(yàn)中所用試劑均為國產(chǎn)分析純,浸提工藝流程見下圖.

2 提取工藝條件選擇

浸提工藝受多種因素的影響,主要包括浸提物料比、提取次數(shù)、提取時(shí)間等.結(jié)合樣品的特性,考慮到工業(yè)生產(chǎn)需要,采用加熱浸提方法,提取時(shí)間為每次 2～6 h,提取次數(shù)為 1～4次,浸提物料比選取五味子∶浸提溶劑 =1∶2～1∶6.綜合這 3種影響因素,確定的實(shí)驗(yàn)方案見表 1.

表1 五味子浸提實(shí)驗(yàn)方案

從第 1組實(shí)驗(yàn)可以看出,第 1次浸提得膏率約占總量的 56.8%,第 2次浸提得膏率約占總量的31.2%,第 3次浸提得膏率約占總量的 9.27%,第 4次僅占總量的 2.76%.盡管第 4次浸提可得少量浸膏,但若考慮到所耗用的人工、水電、溶劑損耗及設(shè)備占用等因素,則沒有必要進(jìn)行第 4次提取 .第 2組試驗(yàn)結(jié)果表明,在浸提物料比及浸提次數(shù)保持不變的前提下,雖然每次浸提時(shí)間延續(xù)為 4 h和 6 h的得膏率比每次浸提 2.0 h的得膏率增加 5.53%和6.43%,但考慮到各種消耗因素,選擇每次浸提時(shí)間為2.0 h更為適宜.從第 3組實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,采用浸提物料比 1∶4的浸提得膏率比 1∶2的有明顯增加,而采用 1∶6的不僅與 1∶4的結(jié)果相差不大,而且給濃縮工藝造成了困難,增加了物耗.綜合考慮各種工藝因素及以上多批浸提操作試驗(yàn)表明,提取五味子粗提物的最佳工藝條件是以 95%的乙醇為溶劑,物料比為 1∶4,在加熱條件下提取 3次,每次 2.0 h,可獲得較高的浸膏提取率.

3 浸膏的特性和成分

3.1 物理特性

3.2 五味子浸膏中揮發(fā)性成分的測(cè)定 (同時(shí)蒸餾萃取法)

3.2.1 樣品處理

將五味子浸膏 10.0 g放入同時(shí)蒸餾萃取裝置中(圖 1),一端的 500 mL圓底燒瓶中加入樣品和 250 mL蒸餾水,用電熱套加熱;裝置的另一端為盛 25 mL二氯甲烷的 100 mL圓底燒瓶,在 60℃下水浴加熱,同時(shí)蒸餾萃取 3.0 h.二氯甲烷萃取液用無水硫酸鈉干燥,置于 4℃過夜,過濾,濾液倒入濃縮瓶中用 Vigreux柱濃縮至約 1.0mL,濃縮液用于 GC-MS分析.

3.2.2 GC-MS分析條件

儀器為安捷侖 6890N/5973 GC-MS聯(lián)用儀 (美國安捷侖公司);

彈性毛細(xì)管柱 50m ×0.20mm id×0.33μm df,固定液 (Ultra-2);進(jìn)樣量：2.0μL,分流進(jìn)樣 ,分流比 5∶1;進(jìn)樣口溫度：280℃;載氣：氮?dú)?恒流,流速 1.2 mL/min;程序升溫：初始溫度 60℃,保持 5min,升溫每分鐘5℃至 260℃,保持 5min.質(zhì)譜檢測(cè)器條件：電離電壓70 eV,離子源溫度：230℃,傳輸線溫度：280℃,溶劑延遲 6min;掃描離子范圍：33～350 amu,使用 NIST譜庫進(jìn)行圖譜檢索,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖確定揮發(fā)性成分,并用色譜峰面積歸一化法定量計(jì)算得各揮發(fā)性成分在揮發(fā)油中的相對(duì)百分含量.總離子流圖見圖 2,五味子中的揮發(fā)性成分見表 2.

表2 五味子提取物 GC-MS分析結(jié)果

(續(xù)表 2)

據(jù)表 2可知,五味子浸膏中共出 263個(gè)明顯的色譜峰,所得質(zhì)譜圖經(jīng)計(jì)算機(jī)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)圖譜核對(duì),確認(rèn)了其中的 91種成分,根據(jù)文獻(xiàn)[18-19],檀烯 (0.036),α-蒎烯 (1.671),苯甲醇 (2.218),β-蒎烯(3.668),檸檬烯 (0.436),桉葉素 (1.218),芳樟醇(0.163),異佛爾酮 (0.143),氧化異佛爾酮 (1.554),檸檬醛 (0.087),異胡薄荷醇 (0.208),香茅醇 (0.203),δ-欖香烯 (0.089),β-紫羅蘭酮 (0.403),四氫獼猴桃內(nèi)酯(0.826),二氫獼猴桃內(nèi)酯 (0.463),金合歡醇(1.477),乙酸金合歡酯 (0.368),六氫金合歡基丙酮(0.684)等主要成分均是重要的致香物質(zhì).該分析結(jié)果表明五味子浸膏致香成分含量豐富,適合用于卷煙加香.

4 五味子提取物對(duì)卷煙煙氣有害成分的影響

4.1 有害成分分析方法

1)卷煙主流煙氣焦油按“YC/T 29—1996,卷煙-用常規(guī)分析用吸煙機(jī)測(cè)定總粒相物和焦油”的方法測(cè)定,用 Burghart公司 RM/20吸煙機(jī)捕集主流煙氣的總粒相物,收集的總粒相物扣除水分和煙堿即為卷煙焦油;

2)卷煙主流煙氣一氧化碳按“ISO8454：1995,卷煙煙氣氣相中一氧化碳的測(cè)定 -非散射紅外法”測(cè)定,采用吸煙機(jī)自帶煙氣一氧化碳分析儀;

3)3,4-苯并芘含量采用半制備色譜分離,高效液相色譜 -熒光檢測(cè)法;

4)煙氣自由基采用自旋共振質(zhì)譜法,以 0.05 mol/L N-特丁基 -α-苯基氮硐的苯溶劑作為卷煙氣相自由基的輔集劑,然后把捕獲的自由基在ESR儀上,于選定的條件下檢測(cè);

5)亞硝胺的測(cè)定采用氣相色譜/熱能分析儀法.

4.2 卷煙的制備和添加實(shí)驗(yàn)

取待試煙絲 (葉組 1或葉組 2)各 4份,每份250 g,均勻鋪在不銹鋼盤中,浸膏先用 95%乙醇稀釋 (稀釋量不可過大,以能將 250 g煙絲噴灑均勻?yàn)槎?,然后按所設(shè)定的五味子浸膏與煙絲的質(zhì)量比,用噴霧器準(zhǔn)確把五味子浸膏添加到煙絲上,對(duì)照樣噴灑等量的 95%乙醇,充分混勻,放置 5.0 h后,在恒溫恒濕箱中將試樣平衡到含水率 12.0%±0.5%,然后分別卷制成煙支 (煙支質(zhì)量 0.7±0.02 g),在恒溫恒濕箱中 (濕度 60% ±2%,溫度 (22±1)℃平衡 24 h.在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行吸煙,分別檢測(cè)卷煙煙氣焦油 (mg/支)、一氧化碳 (mg/支)、自由基ESR值高度 (cm)、3,4-苯并芘 (ng/支)和亞硝胺(ng/支)含量,結(jié)果見表 3.

表3 添加五味子浸膏對(duì)卷煙煙氣有害成分的影響

從表 3分析結(jié)果可看出,對(duì)于所試驗(yàn)的葉組,隨添加五味子浸膏的增加,焦油、一氧化碳、自由基、苯并芘、亞硝胺都有降低趨勢(shì),而且五味子浸膏的用量在 2%～3%范圍內(nèi)均勻較好的效果,焦油降低率在8.3%～15.6%之間,一氧化碳降低率在 2.7%～8.7%之間,自由基降低率在 13.5%～28.9%之間,3,4-苯并芘降低率在 7.6%～39.4%,亞硝胺的降低率在 21.6%～28.8%之間,說明五味子添加劑具有很好的降低焦油、降低一氧化碳,清除自由基,降低有害成分的效果 .

5 五味子提取物對(duì)卷煙感官評(píng)吸的影響

取待試煙絲 (單體煙葉云南 B2F、云南 X2F、云南 C3F、河南 C3F,和卷煙葉組 1、葉組 2、葉組 3)若干份,每份 250.0 g,均勻鋪在不銹鋼盤中,浸膏先用 95%乙醇溶解,然后按所設(shè)定的五味子浸膏與煙絲的質(zhì)量比,用噴霧器準(zhǔn)確把五味子浸膏添加到煙絲上,對(duì)照樣噴灑等量的 95%乙醇,充分混勻.5 h后在恒溫恒濕箱中將試樣平衡到含水率12.0% ±0.5%,分別卷制成煙支,煙支在恒溫恒濕箱中 (濕度 60% ±2%,溫度 (25±1)℃平衡 24 h.由評(píng)吸委員會(huì)對(duì)各試驗(yàn)卷煙進(jìn)行評(píng)吸,評(píng)吸結(jié)果和未添加的對(duì)照樣進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見表 4.通過以上試驗(yàn)可看出,在卷煙中添加五味子提取物能明顯增補(bǔ)煙香,豐滿香氣,與煙香較易諧調(diào),對(duì)去除卷煙雜氣、減少刺激有良好效果,是一種理想的煙用添加劑.

表4 五味子浸膏加料試驗(yàn)評(píng)吸結(jié)果

6 結(jié)語

五味子提取物對(duì)卷煙的添加實(shí)驗(yàn)表明：在卷煙中添加五味子提取物能明顯增補(bǔ)煙香,豐滿香氣,與煙香較易諧調(diào),對(duì)去除卷煙雜氣、減少刺激有良好效果.而且五味子提取物還具有降低焦油、降低一氧化碳,清除自由基,降低有害成分的效果.是一種理想的煙用添加劑.

[1]鐘國躍.中草藥資源系統(tǒng)研究方法探討 [J].中藥材,2002,25(6)：393-396.

[2]馬方勵(lì),楊宜婷.提取新技術(shù)在中草藥保健食品中的應(yīng)用[J].中國食品工業(yè).2006(12)：47-49.

[3]徐祎然,李海燕,李銀科,等.勻漿法提取、離子色譜法測(cè)定煙草中的糖 [J].云南民族大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2010,19(1)：43-45.

[4]李學(xué)林,唐進(jìn)法.中草藥在香煙中的應(yīng)用概況[J].中醫(yī)研究.2008,21(1)：3-4.

[5]張穎璞,陳篤建,張國強(qiáng),等.中草藥在中式低危害卷煙中的應(yīng)用[J].科技信息.2008,(11)：33-34.

[6]許永,向能軍,繆明明.中草藥添加劑在卷煙中的應(yīng)用[J].云南化工.2007,34(4)：67-75.

[7]孟冬玲,劉紹華.中草藥添加劑在中國卷煙中的應(yīng)用研究進(jìn)展 [J].中國煙草科學(xué).2006,27(3)：19-21.

[8]者為,李慶華,鄧國賓,等.中草藥煙用天然香原料開發(fā)及在卷煙中的應(yīng)用[C]//中國煙草學(xué)會(huì)工業(yè)專業(yè)委員會(huì)煙草化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.?？?2005：376-385.

[9]姚琴聲.發(fā)掘中草藥資源開創(chuàng)卷煙發(fā)展新領(lǐng)域[J].世界產(chǎn)品與技術(shù),1997(1)：30-35.

[10]亢江寧.方興未艾的中草藥保健煙 [J].中小企業(yè)科技信息 ,1996(1)：12-13.

[11]喬學(xué)文.中草藥卷煙海外市場(chǎng)營銷[D].北京：北京交通大學(xué),2005.

[12]黃劍文,金圣用.中國思維、東方智慧解決“吸煙與健康”的問題 [J].糖煙酒周刊：煙草版,2006,14(6)：38-40.

[13]鄧國賓,何耀瑩,薛紅芬,等.銅綠微囊藻揮發(fā)性成分分析[J].云南民族大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2010,19(4)：285-289.

[14]何麗仙,黃忠京,譚倪,等.HPLC研究芍藥甘草湯合煎與分煎的化學(xué)成分變化 [J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2009,29(6)：32-34.

[15]YANG Guangyu,XI AO Weilie,PU Jianxin,et al.Nortriterpenoids fromschisandra w ilsoniana[J].Helvetica ChimicaActa.2008,91(10)：1 871-1 878.

[16]YANG Guangyu,L I Yinke,WAGN Ruirui,et al.Dibenzocyclooctadiene lignans from the fruitsofschisandra w ilsoniana and their anti-H I V-1 activities[J].Journal of Natural Product,2010,12(6)：470-476.