卷烟烟气甜感研究进展.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：卷烟烟气甜感研究进展赵蔚，夭建华，李超，张伟，田丽梅，颜克亮，孙妍，杨乾栩（云南中烟工业有限责任公司技术中心，云南昆明 ；云南中烟工业有限责任公司原料中心，云南昆明 ）摘要：甜味是烟草味觉感受的重要方面，“甜感”能提升抽吸的舒适感，有效改善抽吸品质。结合国内外研究进展，系统梳理了烟气中的甜感物质、烟叶化学成分与甜度的相关性、甜感检测评价、烟草“增甜”技术等内容，对卷烟烟气甜感的研究进展进行了综述。关键词：烟草烟气；甜感；评价；增甜技术中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：“”，“”：；卷烟烟气的感官属性主要包括嗅觉和味觉两部分，嗅觉是化学物质刺激鼻腔中的嗅觉感受器产生的，而味觉是化学物质溶解于口腔唾液中刺激味蕾产生的 。二者会互相影响 ，共同决定了烟草的感官品质。烟气的味觉主要是苦味、甜味和酸味 。甜味是烟草重要的味觉特征之一，是中式卷烟感官评价的重要指标。“甜感”淡化了烟草苦、辣、涩的感觉，能够有效改善抽吸品质，提升抽吸的舒适感 ，对卷烟的风格特征具有重要的影响。本文从烟气中的甜感物质、烟叶化学成分与甜度的相关性、卷烟“增甜”技术、甜感检测评价等方面进行总结，以期为基于卷烟烟气甜感的定向调控及深入研究提供理论依据。烟气中的甜感物质烟气是多种化合物组成的复杂混合物，烟气甜味产生的物质基础是烟气中的甜味化学成分 。等人利用返添加实验评估了多种烟气成分和烟草添加剂对卷烟味觉和气味的影响，其中有 多个物质可以增强烟气甜感。烟气中的甜味或具有增甜效果的化学成分主要有以下几类。糖类、糖醇类物质糖类是甜味物质的代表，一般认为其甜味纯正、口感较好，安全性高。烟草中的糖类化合物种类比较多，包括单糖、低聚糖、多糖 等。糖类物质不易挥发，在烟支燃烧时只有少量的单糖直接转移到主流烟气中 ，。王静对主流烟气 中的单糖进行定量，结果显示 种单糖（阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖、果糖）的总量已达到影响烟气甜味感知的浓度；从含量上看，果糖 葡萄糖 阿拉伯糖 甘露糖 半乳糖 木糖，但甘露糖转移率（）要高于葡萄糖与果糖（），改善卷烟吃味的贡献更大。糖醇是糖分子中醛基或酮基还原后的产物，烟草中的糖醇类物质有环己醇（肌醇）、木糖醇 等，可通过美拉德反应、裂解反应、焦糖化反应、直接迁移至烟气等多种途径在烟草香气中发挥作用 。主流烟气 中糖醇（肌醇、木糖醇、阿拉伯糖醇和赤藓糖醇）随烟丝中糖醇含量的增高呈升高趋势，糖醇总量也已达到影响烟气甜味感知的浓度。呋喃类、吡喃类物质呋喃酮和吡喃酮类物质是重要的风味物质，主要由糖裂解和美拉德反应产生，是甜味、水果味、坚果和焦糖风味的主要贡献物质 ，。周志磊 的研究表明，主流烟气的呋喃酮和吡喃酮类物质中有 个与甜味有显著正相关，其中影响最大的几个是：甲基 糠醛、乙酰 甲基呋喃、，二氢 ，二羟基 甲基 氢 吡喃 酮（）、乙酰呋喃、甲基苯丙呋喃、羟甲基 糠醛和 ，二羟基 甲基 氢 吡喃 酮。醇酮类物质主流烟气中的酮类和醇类等物质主要来自于烟草含氧物质的热裂解 ，是卷烟整体风味的重要贡献物质 。熊骏威等 对烟气粒相物水溶性组分的分析 年 月云南化工 第 卷第 期 ，表明，特征流分中具有甜香味的成分主要为吡喃酮类、呋喃类、呋喃酮类和环戊烯酮类化合物。周志磊 通过返添加实验和甜味阈值实验发现烤烟主流烟气中对甜味贡献较大的酮类、醇类物质主要有乙基环戊烯醇酮、甲基 环戊烯 酮、甲基环戊烯醇酮、乙基环戊烯醇酮、菠萝酮、丙二醇、丁二醇等。舒俊生等 建立的甜味化合物的三维定量构效关系遗传函数逼近模型（）预测烟气中 的甜度最高，其次是苯甲醇。酚类物质主流烟气中的酚类化合物主要由多酚类化合物（绿原酸和芸香苷）、木质素和纤维素在燃烧过程中热裂解生成 。舒俊生等 的 模型烟气甜味物质的甜度预测结果显示对苯二酚的相对甜度较高，周志磊 通过返添加实验验证了上述预测结果，并发现主流烟气中苯酚、邻甲酚、，二甲基苯酚等有甜味或可以增强烟气甜味。综上可知，近年来关于主流烟气中甜感物质的分析研究已取得了较大进展，但由于烟气是多种化合物组成的复杂混合物，不同化学物质彼此之间的相互协同或拮抗可产生的交互味觉效应鲜有报道，有待深入研究。烟叶化学成分与甜度的相关性烟叶的化学成分是决定评吸质量的关键因素之一 ，烟叶中的多种化学成分与烟气甜感相关。李朝建等 对云南、贵州两省 烟叶 个样品的常规化学成分及评吸质量进行了相关分析及 型聚类分析，发现甜度与总糖、还原糖、糖碱比呈极显著正相关，与薛琳等 的研究结果一致。罗玲等 以四川个主产烟区 份烤烟 样品为材料，研究了烤烟烟碱和总氮含量与烟叶吃味品质指标的关系，结果表明烟碱含量与甜度呈极显著的二次曲线相关关系。陈志燕等 采集不同烟区的 份烟叶样本，研究烤烟不同非挥发酸含量对评吸质量的影响，结果表明随着饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量增加，香气量、透发性、柔细度、甜度会显著提高。此外，烟叶中的挥发性碱、山奈酚糖苷、糠醛、糠醇与焦甜感呈极显著正相关，烟碱、巨豆三烯酮与焦甜感呈显著正相关 ，新绿原酸、绿原酸与烟气甜度正相关 ，茄酮含量与香气质、甜度关联度较高 ，而淀粉含量、总植物碱、总氮与烟叶甜度呈极显著负相关 。综上可知，烟叶中的多种化学成分与烟气甜感呈正相关，但除单糖类物质、易挥发性物质可通过直接迁移至主流烟气中从而影响味觉感受外，烟叶中其余化合物对烟气甜感的贡献机理及相关调控技术尚缺乏深入研究。烟气甜感检测评价传统烟气评价主要通过资深评吸人员进行感官评吸，利用专业术语进行描述 ，但由于烟气物质的复杂性，人的灵敏度易受到自身以及外界诸多因素的干扰，评吸人员的个体、阅历等差异影响评定的准确性，主观性较强，且无法进行定量评价。分析化学检测方法可以精准地检测烟气中的甜感物质，以此进行甜感评价。卷烟烟气成分的分析以气质联用分析方法较为常用，可以有效地实现对物质的定性、定量检测，与此同时，研究人员日益倾向于将色谱分析方法与数理统计相结合 。张启东等 采用 对烟气样品进行检测，通过内标定量法检测出 种焦甜香成分含量；叶楠等 利用气相色谱质谱联用技术及主成分分析对烟气成分数据进行分析处理，筛选主要贡献物质，进而考察主要贡献成分与酸、甜、苦、咸 种味觉的相互关系；周志磊 根据甜味物质的呈味理论及主流烟气成分官能团，利用偏最小二乘回归（）模型分析了与烟气甜味的相关性，并使用气相色谱结合飞行时间质谱进行了定性和定量分析，通过返添加实验和甜味阈值实验对模型结果进行验证，并对这些物质对烟气甜味的贡献大小进行评估。生物学检测方法可以在生理水平上定量甜度，陈微等 建立了一种细胞水平上的甜度定量测定方法，该方法通过构建小分子标签的重组甜味素受体细胞系，利用 钙离子成像技术检测钙离子的响应，建立体外细胞的甜度定量测定方法并应用于烟气甜感评价，以弥补感官质量评吸存在的不足。近年来随着传感器化学的发展，一些新型的检测仪如电子舌和电子鼻等开始运用于食品风味物质的检测，与人工感官评价相比，电子舌更为客观、不易疲劳，广泛用于食品、饮料等的味觉识别、分析与鉴定 。顾永波等 利用电子舌系统检测了 个卷烟样品主流烟气水处理液的味觉特征，并对其传感器响应信号进行了主成分分析（）和判别因子分析（），结果表明电子舌能区分不同香型卷烟味觉特征，有望成为一种辅助的卷烟感官质量评价方法。综上可知，感官评价受诸多因素的干扰，影响评定的准确性；分析化学检测方法可定量检测烟气中的甜感物质，但尚不能与味觉感受直接相关，无法定量表达人体的实际感受；基于细胞水平的甜度定量测定方法可以在生理水平上定量甜度，但甜味受体细胞系的持续稳定表达及对烟气混合物的精确应答还有待进一步深入研究；基于化学传感器的电子舌元件与人体味觉细胞结构存在差异，当简单的线性模型用于关联感官评价分值与电子舌数据时，在预测精度与预测效果上往往不尽人意。卷烟“增甜”技术甜感能明显提升烟草抽吸舒适性，研究“增甜”年 月云南化工 第 卷第 期 ，的相关技术对烟草风格特征的强化具有重要意义。从烤烟种植、卷烟加工工艺到产品开发等领域使卷烟具有更好的甜感、提升卷烟感官质量一直是相关研发人员关注的研究方向。烤烟品种选育及种植管理调控烟叶代谢物是形成烟叶风格特征的物质基础，不同品种烤烟代谢组差异较大 ，选育具有优良性状的烤烟品种是重要的研究方向。曹景林等 采用杂交技术选育出烤烟品种“金神农 号”，该品种除具有高抗病性外，还具甜感明显、香韵丰富等方面的优点。喻奇伟等 采用系统选育方法，培育出具有明显回甜感的“毕纳 号”，彰显了毕节烟叶质量风格特色。烤烟的种植环境及管理对烟叶化学成分及感官质量影响较大 ，合理的种植管理和策略可有效提升烟叶的感官品质。使用减氮增密种植措施处理的上部叶感官质量突出表现为香气质好、香气量足、回甜较好 ；优化施肥 滴灌管理模式下烤烟中上部叶甜度明显提高 ；使用有机生物抑芽剂进行抑芽可提高烤后烟的香气质、香气量、甜度，明显改善烤后烟叶的评吸质量 ；应用顶端调控技术可使上部烟叶焦甜感风格更突出，香气量足，改善上部叶评吸质量 ；适当调整烤烟移栽时间可使烟叶甜度更高，香气质更好 。加工工艺卷烟加工工艺涉及将烟叶原料和卷烟材料加工成卷烟产品的全过程 ，极大影响卷烟内在品质 。各卷烟工业企业对生产各工序进行了大量优化研究，以提升卷烟产品香气风格、突出口味特征。打叶复烤在线添加功能生物料液可提升烟气甜感，增加香气丰富性 ；烟梗原料蒸汽增压工艺处理能提升梗丝甜香和焦香香韵，能很好应用在甜香、清甜香风格的卷烟 ；卢彦华等 进行了配方分组加工工艺过程研究，确定出松片回潮、润叶加料和叶丝干燥 个关键工序的工艺参数，使卷烟烟气甜韵感和香气层次感增加，感官质量明显提高；雷振等 对烘丝工艺参数的研究表明，适当提高滚筒烘丝机滚筒倾角和滚筒转速可使卷烟回甜增加，提升感官质量。卷烟辅材开发与应用“三纸一棒”等辅材的研究与技术开发也使卷烟整体品质得到提升。吴家灿等 制备的麦冬颗粒添加于卷烟滤棒，能够提升烟气的津润感和甜感；岳海波等 研发了一种新型卷烟甜味材料，将其添加至嘴棒丝束上制备成嘴棒，能够在增加烟气甜感、改善烟气柔和性和改善余味等方面效果明显；鲍伟强等 开发了一种带甜味防渗漏的水松纸，能达到较明显的增强卷烟甜感的效果。卷烟调香卷烟调香技术是烟草行业的核心技术之一，烟草通过加香可以增加甜润度，改善吸味，减弱烟气的刺激性和杂气，从而改善品质 。天然烟用香料在卷烟生产中占据着重要地位 ，从多种天然植物中提取的香原料具有“增甜”效果 。人工合成香精香料是天然香精香料的重要补充，在众多化学合成反应中，美拉德反应是烟用香料前体物的重要开发途径 。王文斌等 使用水果提取物与甘谷二肽进行美拉德反应制备烟用香料，对卷烟的甜润感和口感有明显改善。生物技术生产香料亦是制备烟用香精香科的重要途径 。深层发酵灵芝菌丝体挥发油可以增加烟气的回甜感 ，微生物发酵柠檬制备的烟用香料能够丰富烟香，增甜口感，改善卷烟抽吸品质 。综上可知，卷烟“增甜”技术研究已取得了较大进展。田间种植管理对烟叶感观质量影响较大，合理的管理和调控可提升烟叶甜感；卷烟加工过程工艺参数的优化可提升甜韵，提升卷烟感官质量；卷烟调香技术可突出和强化甜感特征，改善卷烟抽吸品质。集成烟叶品种选育及种植调控、香原料及新型辅材开发、特色工艺生产线应用等手段从烟草加工生产全过程强化卷烟甜韵特征，有效淡化烟草苦、辣、涩的负面味觉感受将成为可能。总结与展望甜味是烟草味觉感受的重要方面，甜感能有效改善卷烟的抽吸品质，提升卷烟抽吸的舒适感，是中式卷烟感官评价的重要方面。长期以来，烟草科研人员在卷烟嗅觉特征（香气）方面开展了大量研究，而在卷烟味觉特征和调控方面的相关研究较少，甜味特征相关研究应受到更高的关注。研究表明烟气中的多种化合物对甜感产生贡献，但烟草烟气成分丰富，味觉呈现多元，交互影响复杂，不同化学物质在单独影响抽吸味觉的同时，彼此之间也可能具有相互协同或拮抗的味觉效应，研究复杂风味体系的共同味觉感受及调控可作为未来的研究方向之一。对烟气甜感的检测评价研究已取得一些进展，由文献综述可以看出，感官评吸无法客观定量甜感，化学分析检测等研究尚不能与味觉感受直接相关，且烟气产生暴露和人体实际情况存在较大差异。真实模拟烟气暴露环境，反映卷烟烟气在口腔内的沉积，更直观、更准确评价吸烟者口腔所感知的味觉物质仍需进一步的深入研究。仿生模型、类器官技术可在体外模拟人体器官的主要功能特征，并反映外部刺激后生物、化学信号变化，保持了细胞间相互作用和更为逼真的生化和生理反应，可更精确的重现细胞行为 ，在生命科学、临床医学研究方面具有广泛应用价值，目前尚未见其在烟气味觉研究中的报道，相关研究可以很好地弥补现有烟气味觉研究的缺陷，真实模拟吸烟者的烟气暴露，为烟气味觉定量分析提供技术 年 月云南化工 第 卷第 期 ，支撑。“增甜”相关技术的研究对强化卷烟风格特征具有重要意义，研究已知烟叶中的多种化学成分与烟气甜感相关，使用基因定向调控技术对相关化合物的合成途径进行调控以增强烟叶甜感，提升烟叶原料品质可作为卷烟增甜的技术手段之一。烤烟品种作为烟叶生产的基础，与烟叶感官品质关系密切，目前对优良品种的选育主要采用常规育种策略，由于烟草味觉性状大多由多基因控制，易受环境等因素的影响，常规育种改良这些复杂性状的效率较低，随着农作物基因编辑及其他生物技术的不断发展，采用基因育种方法选育甜度高，抽吸舒适性强的优良烟草品种应作为一个重要的研究方向。目前甜味感受的呈味机理已有较清楚的研究 ，基于甜味的感受机理，预测具有可与甜味受体相结合的官能团的化合物，筛选具有增甜效果的烟用香精香料、辅材及辅烟饮品等集成应用于卷烟产品中，以提升卷烟感官质量、强化和彰显卷烟风格将具有重要意义。参考文献：夏延斌，迟玉杰，朱旗 食品风味化学 北京：化学工业出版社，：，?，?，：，（）：，（）：，：，：周志磊 烤烟主流烟气中主要甜味物质的鉴别及其形成机理 无锡：江南大学，舒俊生，徐志强，朱青林，等 卷烟烟气中甜味化合物甜度的理论预测 食品工业科技，（）：王瑞新 烟草化学 北京：中国农业出版社，（）：王静 卷烟制品中糖类物质对其甜吃味影响规律的研究 青岛：中国海洋大学，侯冰 卷烟主流烟气单糖的测定及烟丝单糖转移率影响因素的初探 青岛：中国海洋大学，：，（）：，?，：，（）：王东丹，杨光宇，吴玉萍 高效液相色谱内标法测定烟草料液中的几种非挥发性成分 光谱实验室，（）：王林，周平，贺佩，等 糖类物质对烟草香气品质的影响研究进展 中国烟草科学，（）：（），（）：，（）：，（）：熊骏威，张玮，曹晓卫，等 口感导向的烟气甜香味成分的剖析 上海师范大学学报（自然科学版），（）：谢剑平 卷烟危害性评价原理与方法 北京：化学工业出版社，：胡建军，马明，李耀光，等 烟叶主要化学指标与其感官质量的灰色关联分析 烟草科技，（）：李朝建，李晓刚 烤烟主要化学成分与吸味品质的相关性 湖南农业大学学报（自然科学版），（）：薛琳，朱启法，季学军，等 皖南烤烟烟叶化学成分与感官品质的相关性 烟草科技，（）：罗玲，杨杰，许自成，等 四川烤烟烟碱和总氮含量分布特点及对评吸质量的影响 郑州轻工业学院学报（自然科学版），（）：陈志燕，李小兰，王政，等 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