烟草香味物质的存在、降解和转化

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1、烟草香味物质的存在、降解和转化毛多斌概述抽吸时烟气的化学成分决定了卷烟的品质，而烟气成分是由烟草本身的成分所决定的。因此，了解烟草香味物质的存在、降解和转化是必要的。烟草是一种成分复杂的有机体，含有各类有机化合物，到目前为止，已从烟气中鉴定出3875种以上化合物，有1135种以上的化合物是在烟叶中发现的。这里的大多数化合物对烟草的香味有贡献。其中有些有重要作用。烟草化学成分大体上可以分为两类：一类是挥发性的，例如生物碱类、类脂的降解物等。另一类是非挥发性的。例如碳水化合物、氨基酸等。我们知道，由于烟草成分受遗传背景、生长条件、调制方法三种

2、因素的控制，因此，烟草中的香味物质的质量和数量因烟草品种和质量不同而有差异，非挥发性的致香化合物可以向挥发性的香味成分转变是必然的。1.遗传因素决定香味物质在不同类型烟草中的存在考虑到烟草的遗传背景，一般商用烟草与野生烟草的生长显然不同，1974年格雷及其同事们已证实了烟草是起源于美花烟草（N.syiestis）和拟茸花烟草（N.tomentosiformis）的双染色体杂交的假设。在同一期间，佩德等人发现了美花烟草选择性地将产生西柏烷类双萜的能力遗传到各种烟草中，而拟茸花烟草则将产生赖百当双萜的能力遗传到香料烟中（图1）。这样遗传行为决

3、定了西柏烷类化合物可存在于白肋烟、烤烟和香料烟中，而赖百当化合物只存在于香料烟中。各种烟草中的双萜类化合物含量差别是很大的。这对与此相关的精油和香气的感官质量有重要的影响。产生西柏烷类化合物能力的遗传产生西柏烷类化合物能力的遗传产生赖百当类化合物能力的遗传N.普通烟草白肋烟烤烟香料烟N=24图1普通烟草遗传背景产生西柏烷类化合物能力的遗传产生赖百当类化合物能力的遗传N.普通烟草白肋烟烤烟香料烟N=24图1普通烟草遗传背景2.烟草种植，生长条件以及调制和加工过程决定烟草中化学成分的含量高低及成分分布，决定着转化过程烟草精油的化学成分不仅取决

4、于遗传，而且也取决于采摘后的调制陈化等加工过程。西柏烷类和赖百当类双萜最初是以无味的表皮蜡质的形式储存于新鲜烟叶中，在经过调剂和陈化之后才转化成为香味物质。在晾、晒、烤制等过程中，所发生的无数光化、酶化、氧化还原反应是各不相同的。经过这些反应，许多原有的烟叶物质转化为上千种其它化合物，这些化合物就形成了各种不同烟草的独特香味。3.烟草香味成分产生的主要途径（一）西柏烷类化合物在烟草中的存在、降解和转化西柏烷（Cembrane）也称西松烷或烟草烷。属单环二萜类化合物。结构骨架如图：该类化合物是烟草中一类重要的二萜类物质。烟草中主要存在的西柏

5、烷类化合物有下面几种：三烯西相二烯西相二烯—4—醇西柏三烯—4，6—二醇（非对映异构体）西柏三烯—4—醇西柏三烯-4，6-二醇（非对映异构体）（+）-S-西柏三烯西柏三烯西柏烷类化合物最初是以无味物质存在于鲜烟叶中，经过调制和陈化，烟草中的一些物质会发生反应从而转化为其它物质。西柏烷类也不例外，例如西柏三烯经生物降解，发生二重断裂可以生成C18、C15、C14和C13的低级化合物（图2）经过降解后生成的降解产物的总数可超过60种。西柏三烯的降解产物（C13）是大家熟知的烟草中的重要香味物质茄酮。它在烟草香味中起着重要作用。不仅西柏烯可以降

6、解生成茄酮，其它西柏三烯-4，6-二醇在一定条件下也可以转化成茄酮。茄酮是烟草中很重要的香味物质，它的进一步反应产物大多也具香味，在酸的催化作用下，茄酮端基烯健与水作用生成一个环氧化的中间产物，此中间产物不稳定，它的酮基与环氧基反应可形成一个杂氧的双环化合物，这一结构的化合物具有特别的香味，在改变烟草香味方面很有用处，另外，在单线态氧化作用，茄酮发生分子重排反应，形成一个环状化合物——茄呢呋喃，这也是一个很重要的香味化合物。有关茄酮的反应不仅可以发生在两个双键上，其羰基也是比较活泼的。茄酮与过氧酸作用，再经碱性还原就得到较茄酮少两个碳原子

7、的醇。此醇经氧化变成C10的含烃基的a，β不饱和酮，在酸性介质中。它可以环化成为四氢吡喃的羟基衍生物，若经进一步氧化，就可以得到烟草中有名的香味物质α—异丙基丁酸内酯。α—异丙基丁酸内酯α—异丙基丁酸内酯茄酮类化合物分子中的双键不仅可以被单线态氧化，而且也可以与三线态氧发生作用，即发生普通的氧化作用。例如降茄二酮被氧化可以生成双环氧化合物。降茄二酮也可以被还原、重排、最后生成六氢吡喃的衍生物。（二）烟草中类胡萝卜素的存在、降解和转化aabcd六氢番茄红素abcdabcdabcd六氢番茄红素烟草中存在的类胡萝卜素主要有六氢番茄红素、叶黄素、

8、α、β—胡萝卜素、新叶黄素、叶红素等。abcdeeα—胡萝卜素（α—carotene）abcdα—胡萝卜素（α—carotene）abcdeabcde新叶黄素（neoxanthin）ababa