漫谈卷烟烟气香味

漫谈、 A Chat1.香味理论所研究的内容和对象十分复杂、而人类对自身的感觉器官的了解还不完善2.烟气组成成分几千种之多 Lots of the problems and the phenomena are never made clear by me, and a few of them by anyone in the world recently.We can but have a chat WeChat,漫谈卷烟烟气香味,说说标题To Say The Title,A Chat About The Flavour From Cigarette Smoke,1,May I chat up you something about.？,聊天是以轻松随便的方式谈话，是不拘礼仪地、不受拘束地谈话。所以，讨论过程中，可以随时打断我,2,漫谈卷烟烟气香味,1.香味的感觉2.味觉与呈味物质3.嗅觉与气息4.烟气中的香味物质,漫谈卷烟烟气香味,香味是通过嗅觉器官和味觉器官得到的综合感受，而嗅觉器官和味觉器官都属于感觉器官。所以，在讨论香味之前，对感觉和感觉器官做最简单的了解是有必要的。 感觉是心理学名词。是其它一切心理现象的基础，没有感觉就没有其它一切心理现象。卷烟烟气香味包含触觉感受。,3,漫谈卷烟烟气香味,1.香味的感觉1.1感觉的概念与分类1.2感觉的主要特征1.3韦伯-费希纳定律1.4香味的感觉,4,5,1.香味的感觉,定义：感觉是客观刺激作用于感觉器官所产生的对事物个别属性的反映。 一般地，可以把感觉分成两大类或三大类： 第一类是外部感觉，有视觉、听觉、嗅觉、味觉和肤觉（触觉）五种。这类感觉的感受器位于身体表面，或接近身体表面的地方。 第二类是内部感觉，是反映机体本身各部分运动或内部器官发生的变化，这类感觉的感觉器位于各有关组织的深处（如肌肉）或内部器官的表面（如胃壁、呼吸道）。这类感觉有运动觉、平衡觉和机体觉。按三大类分类，第二类分成两类：内部和本体感觉。,1.1感觉的概念与分类,6,1.香味的感觉,古希腊科学家、哲学家亚里士多德认为，人类的感觉有五种，即：视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。但是，生活中有许多人都相信还有“直觉”，或者称之为“第六感官”，尤其是女性。感觉也可以按物理、化学、心理感觉分类：触觉是物理感觉、嗅觉和味觉是化学感觉、视觉和听觉是心理感觉。很多香料、食品行业的专家、学者为了方便讨论，把物质在口腔中的触觉视为味觉。 我们也把烟气在口腔中除嗅觉外的其它感受都当成味觉。,1.1感觉的概念与分类,我们只对外部感觉作初步的了解，外部感觉作为感觉的概念历史相当悠久。,确实不好分类，分类太简单不能解决实际问题，分类太复杂会出现类别交叉。,7,1.香味的感觉,感觉应是客观事物的不同特性在人脑中引起的反应。感觉是最简单的心理过程，是形成各种复杂心理的基础。在人类产生感觉的过程中，感觉器官直接与客观事物特性相联系。它们主要存在于人体外部，而且不同的感官对于外部的刺激有较强的选择性。感官由感觉细胞或一组对外界刺激有反应的细胞组成，这些细胞获得刺激后，能将这些刺激信号通过神经传导到大脑。感觉的主要特征，是对周围环境和机体内部的化学和物理变化非常敏感。 这种敏感程度经常远超过仪器的灵敏度。,1.2感觉的主要特征,比如卷烟作用于我们的感官时，通过视觉可以感受到它的包装和烟支设计；通过嗅觉、味觉可以感受到它的香味；通过触摸可以感受到包装和烟支软硬，甚至由此估计烟支的水分等等。,8,1.香味的感觉,一种感官只能接收和识别一种刺激。只有刺激量在一定范围内才会对感官产生作用。某种刺激连续施加到感官上一段时间后，感官会产生疲劳（适应）现象，感官灵敏度随之明显下降。熟视无睹、习惯成自然心理作用对感官识别刺激有影响。心理暗示、先入为主、潜意识作用不同感官在接受信息时，会相互影响。心无二用、混淆视听等因素经常干扰感觉的灵敏度,1.2感觉的主要特征,除此之外，感觉还具有下面几个特征：,视觉光波、听觉声波；味觉和嗅觉分别接收味感和嗅感物质，但因两者会有整合作用或相互影响，有时会分不清是嗅觉还是味觉。,一般地，人眼可以感受到可见光（380780nm ）、大约能分辨的亮度范围为20020,000尼特伸手不见五指不能说明没有光线；频率20Hz20kHz的声波称为可听波 ，大多数人对信号声级突变3dB以下时是感觉不出来的夜深人静也不表明没有声音；香味物质都有阈值，阈值之下是感觉不到的。,1.香味的感觉,感官或感受体并不是对所有的变化都产生反应。只有当引起感受体发生变化的外界刺激处于适当的范围内时，才能产生正常的感觉。刺激量过大或过小都会造成感受体无反应而不产生感觉或反应过于强烈而失去感觉。因此对各种感觉来说都有一个感受体所能接受的外界刺激变化范围。感觉阈限就是指感官或感受体对所能接受范围的上下限和对这个范围内最微小变化感觉的灵敏度。依照测量技术和目的的不同，可以将各种感觉的感觉阈限分为绝对阈限和差别阈限两种。绝对感觉阈限是指人的感觉器官接受某种刺激时刚刚能够引起反应或刚刚能停止其反应的刺激，即刚刚能够引起感觉的最小刺激量。差别阈限(difference threshold)，或最小可觉差(just noticeable difference)（简称JND）是产生感觉体验需要的最小物理刺激变动量。,1.3韦伯-费希纳定律,9,10,1.香味的感觉,感觉的差别阈限随原来刺激量的变化而变化，而且表现为一定的规律性，称为韦伯定律(Webers law)，用公式表示：W为常数，I为原刺激量，I为差别阈限物理学家费希纳(Fechner)在韦伯研究的基础上，于1860年提出了一个假定：把最小可觉差（连续的差别阈限）作为感觉量的单位，即每增加一个差别阈限，心理量增加一个单位，这样，把韦伯定律用牛顿莱布尼茨公式积分可推导出如下公式：S为感觉量音量，k为常数、I为物理量声压，C是积分常数韦伯-费希纳定律是表明心理量和物理量之间关系的定律,1.3韦伯-费希纳定律,11,1.香味的感觉,这个公式在视觉（光学）和听觉（声学）方面已经得到很好的证明。1923年，麦杰生（Magidson）等人证明了糖精与蔗糖的甜度关系（甜味300500倍），k=1.7。1969年，斯蒂文斯（Stevens）提出了不同味觉物质的味觉强度与浓度之间的关系式为对数关系，并认为该式也适用于其它感觉。严格说，pH值不是心理量，但如果能赋予正确的常数k和C值，可能在一定范围内可以很好的表达酸碱的心理感觉量（不是pH， ）与物理量的关系。随着计算机处理能力的不断提升，一些模糊数学的分支如模式识别、人工智能等得到广泛的应用。情感计算及分析方法：情感标示量值标度在食品评价和卷烟感官评价上已经得到应用。,1.3韦伯-费希纳定律,12,1.香味的感觉,在对卷烟质量或风格进行感官评价时，五种或六种感觉可能分别或同时起作用。因为我们只讨论卷烟烟气的香味，所以不准备涉及视觉、听觉和直觉等其它感觉。 在GB T 5606.4-2005 卷烟 第4部分：感官技术要求附录A术语中，香味Flavour定义如下：令人感到愉快舒适的气息和味觉的总称，是人们嗅觉和味觉的综合感受。 在香精香料和食品行业，香味有类似的定义：香味Flavor是指通过嗅觉与味觉器官所得到的令人感到舒适愉快的香和味的综合感觉。,1.4香味的感觉,13,1.香味的感觉,愉快舒适的综合感受，包含心理因素和生理因素、主观因素和客观因素。因此这种综合感受会出现：不同的人在同一环境下存在着差异，同一个人在不同环境下也存在着差异，何况样品之间还存在着差异。香味物质具有以下特点：种类繁多，成分相当复杂，特别是致香物质；含量甚微，效果非常显著，呈味物质含量会高一些；除少数成分外，大多数是非营养性物质；糖、氨基酸等呈味性能与其分子结构有高度特异性的关系；多数是易被破坏的热不稳定物质。,1.4香味的感觉,致香物质在烟草行业使用较多香气物质、发香物质、嗅感物质、气息物质；呈味物质的阈值和含量比致香物质高；糖、氨基酸虽然是营养物质，但进入烟气的比例极少；致香物质或气息可能与其分子结构也有高度特异性的关系，只是至今研究得还很不深入；烟叶燃烧是致香物质热不稳定性的极端情形。,14,1.香味的感觉,烟叶烟气被鉴定出化合物数目,1.4香味的感觉,寻找并开发烟草的香味成分是很多烟草化学工作者的一个重要目的。对天然烟草香味成分的研究就是要对从烟草和烟气中分离出来的化学成分进行香味特征评价。烟草是一个非常复杂的有机体，为了有一个整体认识，化学家经常把从烟草及烟气中分离出来的成分进行分类，右表所示就是一种典型的分类方法：,通常，化学分类是以官能团或分子结构为依据的，但这样的分类容易出现交叉。比如：乙酰乙酸甲酯可酯可酮；2-呋喃酮、 2-吡喃酮可以是氧杂环、可以是酮，也可以是内酯。,漫谈卷烟烟气香味,2.味觉与呈味物质2.1味觉的概念与分类2.2呈味物质实例3.3影响因素及其相互作用2.4烟气的味觉感受,15,16,2.味觉与呈味物质,定义：味觉Gustatory Sensation是指物质在人的口腔内对味觉器官化学感受系统的刺激并产生的一种感觉，而这类物质称为呈味物质。 通常，味觉往往是味觉、嗅觉、触觉几种感觉在口腔内的综合反应。呈味物质多为不挥发物，能溶于水，阈值比气息物质高得多。,2.1味觉的概念与分类,从试验角度讲，纯粹的味感应是堵塞鼻腔后，将接近体温的试样送入口腔内而获得的感觉。即便如此，还是不能排除触觉的影响。,味觉产生的过程：呈味物质刺激口腔内的味觉感受体，然后通过收集和传递信息的神经感觉系统传导到大脑的味觉中枢，最后通过大脑的综合神经中枢系统的分析，从而产生味觉。如图：,17,2.味觉与呈味物质,物质的化学结构与基本味感的关系“酸”呈酸味，“糖”呈甜味，“盐”呈咸味，生物碱及较大离子的金属盐则呈苦味这种说法不严密。,2.1味觉的概念与分类,从味觉的生理角度分类，只有四种基本味觉：酸、甜、苦、咸，它们是呈味物质直接刺激味蕾产生的。舌头前部，即舌尖有大量感觉到甜的味蕾，舌头两侧前半部负责咸味，后半部负责酸味，近舌根部分负责苦味。实际上我们舌头上的味蕾可以感觉到各种味道，只是有不同的敏感度。,不同地域的人对味觉的分类也不同：日本：酸、甜、苦、辣、咸；欧美：酸、甜、苦、辣、咸、金属味；印度：酸、甜、苦、辣、咸、涩味、淡味、不正常味；中国：酸、甜、苦、辣、咸、鲜、涩。我对中国和日本的分类有些不解，日本的分类与中国的五味酸苦甘辛咸完全吻合，但却不包括鲜味，而谷氨酸钠是日本人最早从海带中提取出来并首先作为鲜味剂应用于食品的。,18,2.味觉与呈味物质,2.2呈味物质实例,作为实例，表中列举一些与各种味觉对应的呈味物质。,2.味觉与呈味物质,简单地说：物质的化学结构与基本味觉的关系“酸”呈酸味，“糖”呈甜味，“盐”呈咸味，生物碱及较大离子的金属盐则呈苦味。这种说法不全面的，明显存在着局限性，如：碱金属离子和铵离子产生咸味，其次是碱土金属离子。但是，除个别金属离子如Li+、Na+外，几乎都有苦味。氨基酸可能是呈鲜物质、可能是呈苦物质、也可能是呈酸物质。无法解释分子的旋光性对味觉的影响。合成甜味剂的分子结构与糖的分子结构相差很大，甜度却很高。,2.2呈味物质实例,19,20,2.味觉与呈味物质,咸味剂主要是碱金属离子、碱土金属离子和NH4+盐，烟叶中含量少且挥发性低，烟气中的含量极少，也没见过增加烟气咸味的研究报道。苦味剂：茶叶、可可、咖啡中的生物碱，啤酒中的萜类，万宝路的巧克力苦味都被当成产品的风格特征。酸味剂主要是有机酸，广泛存在于烟气中。辣味剂中的辛香物质和凉味剂中的薄荷醇也在烟气中发现。鲜味剂在卷烟中的应用所见不多，L-谷氨酸是许可使用的。此外，除甜味之外的其它味觉感受如金属味、苦味、辣味、涩味多被当成烟气的不良味觉。,2.2呈味物质实例,对呈味物质的分类作进一步简单的说明,我们香料所用食盐水作为茶树花的保鲜剂，食盐的咸味不但进入香料产品，还进入烟气。,2.味觉与呈味物质,糖类：葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)、木糖(xylose)、蔗糖(sucrose)、麦芽糖(maltose)、乳糖(lactose)糖醇：木糖醇，麦芽糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇糖苷：甘草苷(liquiritin)、甜菊糖苷(stevioside) 其它类型甜味剂：甜蜜素、甜味素(阿斯巴甜)、二氢查耳酮衍生物、糖精(Saccharin )邻苯甲酰磺酰亚胺 、紫苏葶(perillartine) (E)-4-(1-甲基乙烯基)-环己烯基-1-甲醛肟 、三氯蔗糖(4,1,6,-三氯-4,1,6,-三脱氧半乳型蔗糖) 、甜精(乙氧基苯基脲)甜味剂、酸味剂和辛香物质经常用于卷烟加料,2.2呈味物质实例,甘草苷,甜菊苷,甜蜜素,甜味素,紫苏葶,糖精,甜味剂种类较多且在卷烟加料中应用广泛，所以我们对甜味剂也比较关注。,21,2.味觉与呈味物质,调节烟气pH值，调和烟气，改善吸味，使余味舒适，减轻刺激性。增加卷烟的香气。美拉德L.C.Maillard反应增强卷烟的保润能力以及烟丝的韧性。增加烟丝的油润感。增加防霉性能。安息酸、苹果酸、柠檬酸及辛香料,2.2呈味物质实例,甜味剂、酸味剂和辛香物质经常用于卷烟加料，其作用为：,22,23,2.味觉与呈味物质,呈味物质的分子结构呈味物质的水溶性：水溶性越高，味觉产生的越快，消失的也越快，酸味、甜味、咸味的物质有较大的水溶性，而苦味物质的水溶性一般。 温度：味觉产生的温度是10-40，尤其是30最敏感。烟气温度几乎在最敏感温度附近味觉的感受部位。四种基本味觉的敏感感受部位 味的相互作用,2.3影响因素及其相互作用,影响味觉的因素：,除了上述提到的与结构有关的因素外，还有：甜味剂的聚合度、异构体、环结构；辣味剂的C9最辣规律；鲜味剂的通用结构式：-O-(C)n-O-, n=3-9,24,2. 2.味觉与呈味物质,A 味的对比现象 ：指两种或两种以上的呈味物质，适当调配，可使某种呈味物质的味觉更加突出的现象。如糖和盐 B 味的相乘作用：指两种具有相同味感的物质进入口腔时，其味觉强度超过两者单独使用的味觉强度之和，又称为味的协同效应。如甘草铵与蔗糖 C 味的消杀作用：指一种呈味物质能够减弱另外一种呈味物质味觉强度的现象，又称为味的拮抗作用。如蔗糖与硫酸奎宁 D 味的变调作用：指两种呈味物质相互影响而导致其味感发生改变的现象。 先苦后甜E 味的疲劳作用。,2.3影响因素与相互作用,味的相互作用,2. 2.味觉与呈味物质,呈味物质多为非挥发性物质，很难直接进入烟气中。所以，烟气的味觉感受比一般食品弱。烟气中挥发性呈味物质举例如下 ：甜味：茄醇、环柠檬醛、苯乙酮、麦芽醇、4-氧化异佛尔酮、氧化茄酮和内酯类化合物等酸味：乙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、己酸、异己酸等苦味：生物碱、萜类等凉味：薄荷醇、二氢弥猴桃内酯等 辣味：丁香酚、肉桂醛、N-甲基吡咯-2-羧甲醛、巴豆醛、N-(3-甲基丁基)乙酰胺、马来亚胺等 涩味：对甲基苯酚、香兰素等,2.4烟气的味觉感受,二氢弥猴桃内酯,环柠檬醛,氧化异佛尔酮,尼古丁,25,这些物质基本都有嗅觉感受，有些还有触觉感受。,2. 2.味觉与呈味物质,国标：刺激性、余味中式卷烟风格感官评价方法口味风格（甜味、酸味、苦味、凉味）舒适感特性（口腔刺激/舌部灼热、口腔残留/干燥感、收敛、喉部刺激、喉部干燥感、鼻腔刺激）部分烟气特性（香气、丰富性、细腻柔和/圆润、杂气、烟气浓度、劲头）感官舒适性评价方法口腔（刺激-刺、刺激-辣、刺激-灼烧、干燥、余味收敛-涩、余味-残留、味觉特征-酸、味觉特征-苦、味觉特征-甜、味觉特征-综合味觉）喉部（喉部-刺激、喉部-干燥）鼻腔（鼻腔-刺激、鼻腔- 杂气）烟气感受（细腻、柔和、圆润）香料单体在卷烟中的作用评价方法部分香气特性（香气质、香气量、杂气、浓度、透发性）口感特性（细腻、柔和、刺激、残留）,2.4烟气的味觉感受,烟气在口腔中的感觉，除味觉外还有触觉。味觉、触觉指标对应现有评吸方法举例如下：,26,27,2. 2.味觉与呈味物质,烟气的大小Size、形状Figure、走向Orientation、速度Velocity、温感Warmness、凉感Coolness、生津感Mouthwatering、质感Texture等等。质感指烟气的表面结构，像软硬、粗细等等。至少包括：柔细度Smoothness and Softness、刺激Stimuli or Stimulation、劲头Impact。质感可以部分表征满足感（劲头）、轻松感（大小、形状、走向）、舒适感（柔细度）烟气大小、形状与分子热力学、分子动力学、流体动力学相悖？刺激、劲头在卷烟感官评价中有专门的意义，可以不归入质感指标，只是它们毕竟至少部分属于触觉范畴。 劲头主要来源于生物碱的作用，生物碱一般具有显著的生物活性，不论生物碱本身或其盐类，多具苦味，有些味极苦而辛辣，还有些刺激唇舌的焦灼感。辛辣和刺激唇舌的焦灼感可视为触觉，苦味自然是味觉。这里所说的刺激Stimuli or Stimulation不同于卷烟国标中的刺激性Irritancy。刺激性是负面指标，而刺激是中性指标。,2.4烟气的味觉感受,烟气在口腔中的触觉除了已经被当成味觉部分外，主要表现在烟气特性和部分口感特性，比如：,2. 2.味觉与呈味物质,2.4烟气的味觉感受,一些影响烟气触觉的化合物,茄酮,二氢弥猴桃内酯,薄荷醇,丁香酚,尼古丁,糠醛,肉桂醛,氧化异佛尔酮,烟气中挥发性成分如氨、氮氧化物、亚硝酸酯类 、硫化氢、氢氰酸、氯甲烷、多酚类、低级醇类、低分子腈类等化合物，对烟气触觉有较大的负面影响。烟叶中淀粉、蛋白质、木质素、纤维素和果胶等物质燃烧的产物对烟气触觉的影响基本是负面的。烟气中对触觉起积极作用的成分种类也有不少，如：氮杂环类、氧化沉香醇、-紫罗兰醇、香叶基丙酮、茄醇、茄酮、糠醛及其衍生物、苯乙醛、环柠檬醛、4-氧化异佛尔酮、丁香酚、薄荷醇、肉桂醛、二氢弥猴桃内酯等等。对烟气触觉有两面影响的有水、烟碱、挥发性酸碱等化合物。,28,漫谈卷烟烟气香味,3.嗅觉与气息3.1嗅觉的概念3.2气息与分子结构的关系3.3香气的分类3.4致香物质实例,29,30,3.嗅觉与气息,嗅觉Olfactory Sensation是一种感觉。嗅觉由两个感觉系统参与，即嗅神经系统和鼻三叉神经系统。气息（物质）是能够引起嗅觉反应的物质。 嗅觉和味觉会整合和互相作用。嗅觉是外激素通讯实现的前提。昆虫！人类？嗅觉是一种远感，也就是说它是通过长距离感受化学刺激的感觉。相比之下，味觉是一种近感。,3.1嗅觉的概念,我至今没有找到很确切的、令人满意的关于嗅觉的定义，但我们希望能够得到嗅觉的明确定义，正像我们拥有味觉和其它感觉的定义一样。正因为这个原因，以下的描述都是对嗅觉的理解，不是定义。,31,3.嗅觉与气息,嗅觉一直是人类所有的感觉中最为神秘的东西。对于气息至今没有明确的定义。按通常的概念，气息就是“可以嗅到的物质” 。有些学者根据气息被感觉的过程给气息提出一个现象学上的定义，即：“气息是物质或可感受物质的特性”。理查德.阿克塞尔（Richard Axel）和琳达.巴克（Linda B. Buck）通过发现了含约1,000个不同基因的一个气息受体基因大家族宣布已经解决了该难题。这个家族如何组合？路漫漫其修远兮,3.1嗅觉的概念,虽然我们还不知道如何识别和记忆数万种不同的气息的基本原理，但是我们可以用“香气Aroma是通过嗅觉器官感觉到的令人感到愉快舒适的气息的总称”来理解香气。,32,3.嗅觉与气息,1. 这种物质必须具有挥发性；2. 分子量在26300范围；NH3、C2H2、HCN3. 能产生气息的物质必须是脂、水双溶性的；4. 分子中具有某些原子或原子团（发臭基）；5. 化合物的折光率（nD25）在1.5左右；6. 拉曼效应测定的波数在1400-3500cm-1范围内。,3.1嗅觉的概念,1959年，日本人小幡弥太郎提出有嗅觉的物质必须具备：,33,3.嗅觉与气息,（一）从气息预测官能团： 当分子量较小、官能团在整个分子中占的比例较大时，官能团对气息的影响是主要的。含有羟基、醚基、巯基、硫醚基、胺基、羰基、羧基、酯基等官能团的化合物分别各自有共同气息。 （二）从气息预测分子的部分结构： 当官能团不是简单的置换基，而是和分子的整体结构有关时，根据一定的气息可以预测分子的官能团。焦糖的香气使人联想到砂糖那样甜的芳香，有这种香味的化合物中一般具有环状-二酮体的烯醇结构。 （三）从气息研究分子骨架结构： 下面化合物官能团各异，没有相似的共同部分结构，通过紫外线UV研究发现与有关活泼电子分布无关。但他们有相同的骨架结构，正是由于下右图所示的整体结构决定了他们具有相同的花香气息。莰稀、莰醇-2、1,8-桉叶油素三者具有相同的樟脑气息（下左图）。,3.2气息与分子结构的关系,从气息探讨分子结构,34,1. 在同系列化合物中，低级化合物的气息取决于所含的官能团，而高级化合物的气息取决于分子结构的形状大小；2. 相似的分子排列，分子中有不饱和键的化合物的气息较强：丙烯醛的气息大于丙醛，苯乙烯大于乙基苯；3. 在苯的衍生物中，有相同的类型基团存在时，有相似的气息。,3.嗅觉与气息,从化学结构研究气息（一）同系物的气息：,3.2气息与分子结构的关系,3.嗅觉与气息,1. 碳干异构体的气息：一般地讲，有侧链的异构体比无侧链的异构体香味强且怡人。但脂肪酯类化合物中，碳干异构体之间的气息无显著差异；2. 位置异构体的气息：大多数化合物与它相应的位置异构体有类似的气息，丁香酚：丁香香气，异丁香酚：较弱丁香香气；3. 几何异构体的气息：一般地讲，几何异构体之间的气息在本质上是相似的，只是顺式异构体比反式异构体更雅，反式异构体比顺式更清淡些，反-灵猫酮：似灵猫香气，顺-灵猫酮：优雅灵猫香气；4. 差向异构体的气息：差向异构体之间气息本质是相同的，但香气强度有差异；5. 光学异构体的气息：目前光学异构体之间的气息尚未总结出明显的规律性，有些对映体之间呈现相同的气息，但气息强度上有差异，有些对映体之间呈现明显不同的香气特征。薄荷醇（(-)-异构体有清凉感、(+)-异构体有很弱的清凉感）；柠檬烯（(+)-异构体有橙油香气、(-)-异构体有石油样气息）。,从化学结构研究气息(二)异构体的气息：,3.2气息与分子结构的关系,35,36,3.嗅觉与气息,按挥发性/强度划分：克罗克和汉德森Crocker and Henderson分类法、阿尔姆Ellmer分类法、扑却Poucher分类法。按香型Type/香韵Note划分：我国轻工部香料工业科学研究所分类法、林奈Linnaeus分类法、李迈尔Rimmel分类法、兹瓦特斯马格Zwaardsmaker分类法、比斯Piesse分类法、比洛Billot分类法、奇华顿公司Givaudan分类法。目前，中国烟草行业也有自己的分类方法：香味轮廓分析法、感官舒适性评价方法。香韵Note是指发香物质所表现出的香气韵调，常用于香气分类。 Note：音符、音调。香型（Type）是用于描述发香物质或加香产品的整体香气的类型。一种香型中可以只有一种香韵，也可以是两种或两种以上的香韵所组成。以下所列香料有些已经禁用或限制使用。,3.3香气的分类,37,3.嗅觉与气息,阿尔姆香气分类表,1913年，阿尔姆Ellmer首先提出了按香料香气的持久性的分类法。把香气分为三层，即头香、体香（中香）、基香（尾香）。如右表：,3.3香气的分类,按挥发性/强度划分,38,3.嗅觉与气息,克罗克和汉德森香韵强度表,克罗克和汉德森Crocker and Henderson把气息分为四个基本类别芬芳（甜）气、酸气、焦气、酒腥气(Caprylic or Oenanthic)。每类气息强度从0到8九等，8为最强。,3.3香气的分类,按挥发性/强度划分,39,扑却挥发时间表（头香）,3.3香气的分类,按挥发性/强度划分,扑却Poucher把香气持香天数作为系数，将114划为头香，1560划为体香，62100划为基香或定香剂。,40,扑却挥发时间表（体香）,3.3香气的分类,按挥发性/强度划分,41,扑却挥发时间表（基香）,3.3香气的分类,按挥发性/强度划分,42,（1）青滋香叶青：紫罗兰叶油、叶醇、“女贞醛”苔青：橡苔茉莉青（清）：茉莉酮、茉莉酮酸甲酯等梧青：以松油醇为代表。茴青：大茴香醛 萼青（带甜）：苯乙醇木青：芳樟醇 梅青：苯甲醛草青：香茅醛 凉青：薄荷脑,3.3香气的分类,我们以香料工业科学研究所分类法为例，但因为花香不是烟气的主要香韵，所以只对其非花香香韵作简单的讨论：非花香分为十二个香韵且构成闭环，名称及顺序如图所示：,分类中子类与母类交叉，如子类中蜜甜香的蜜甜、辛甜、膏甜、蜡甜、酿甜、青甜、果甜、豆甜、木甜与母类中的蜜甜香、辛香、膏香、脂蜡香、酒香、青香、果香、豆香、木香交叉重叠。当然，香气按香韵分类本身是非常复杂的，因而要完全符合划分规则十分不易。迄今为止，循环分类法是我最喜欢的分类方法，因为它很符合中国人的思维方式。,（2）蜜甜香 醇甜或玫瑰甜：玫瑰醇柔甜或蜜甜：鸢尾酮辛甜或焦甜：丁香酚膏甜或桂甜：桂醇 蜡甜或蜜蜡甜：壬醛 酿甜：康酿克油青甜或橙花甜：橙花醇、香茅醇、苯乙醇 盛甜或金合欢甜：金合欢醇、甲基紫罗兰酮果甜：“桃醛”（丙位十一内酯） 豆甜：乙基香兰素木甜：愈创木油、岩兰草油,（3）果香柑桔果香：柠檬醛或柠檬油浆果香：“杨梅醛”“草莓醛”或悬钩子酮坚果香：苦杏仁油瓜果香：“瓜醛”,（6）膏香（包括树脂香）合成香料包括苯甲酸、苯甲酸苄酯、桂酸、桂酸苄酯、桂酸苯乙酯、桂酸甲酯、桂酸乙酯、桂酸桂酯、苯丙醛、溴代苯乙烯、水杨酸苯乙酯等。天然香料包括吐鲁香树脂、秘鲁香树脂、安息香香树脂、苏合香香树脂、乳香香树脂、没药香树脂、格蓬香树脂、芸香香树脂、柯巴香膏（Copaiba Balsam）等。（7）琥珀香包括水杨酸苄酯、苯甲酸异戊酯、苯甲酸异丁酯、甲位柏木醚（Andrane）、降龙涎香醚、岩蔷薇浸膏、麝葵子油、香紫苏油、圆叶当归根油、防风根香树脂等香料。（8）动物香包括十五酮、十六酮、十五内酯、麝葵内酯、葵子麝香、酮麝香、二甲苯麝香、佳乐麝香、麝香105、昆仑麝香、粉檀麝香、麝香酮、灵猫酮、吲哚、甲基吲哚、对甲基喹啉、对甲基四氢喹啉、对甲酚甲醚、乙酸对甲酚酯、苯乙酸对甲酚酯等合成香料。龙涎香、麝香、灵猫香、海狸香等天然香料。（9）辛香（包括焦香、烟草香、革香）合成香料包括丁香酚、异丁香酚、大茴香脑、黄樟素、桂醛、二甲基代对苯二酚、乙酰基异丁香酚、丁香醚甲醚、异丁香酚甲醚、莳萝醛、对异丁基喹啉等。天然那香料包括八角茴香油、茴香油、小茴香油、丁香油、丁香罗勒油、黄樟油、姬茴香油、月桂油、月桂叶油、肉桂油、肉豆蔻油、葛缕子油、芹菜子油、姜油、茴香罗勒油、众香子油、小豆蔻油、豆蔻衣油、桂皮油、月桂皮油、斯里兰卡桂叶油、花椒油、菊苣浸膏、咖啡浸膏、桦焦油等。（10）豆香（包括粉香）合成香料包括香兰素、香豆素、对甲基苯乙酮、苯乙酮、苯甲烯丙酮、洋茉莉醛、乙基香兰素、水杨醛、异丁香酚、苄醚等。天然香料包括香荚兰豆浸膏（酊）、黑香豆浸膏（酊）、茅香浸膏、可可酊等。（11）果香（包括坚果香，浆果香与瓜香）合成香料包括“桃醛”、“杨梅醛”、“椰子醛”、“凤梨醛”、“悬钩子酮”（Raspberry Ketone）、苯甲醛、柠檬醛、乙酸异戊酯、甲基乙位萘基甲酮、苧烯、丁酸苄酯、邻氨基苯甲酸甲酯、N-甲基-邻氨基苯甲酸甲酯、丁酸异戊酯、甲酸异戊酯、异戊酸异戊酯、丁酸乙酯、异戊酸乙酯、环己基丙酸烯丙酯，2,6-二甲基庚烯-2-醛-7（瓜醛，Melonal）等。天然香料包括苦杏仁油、甜橙油、柠檬油、柚皮油、香柠檬油、柠檬草油、山苍子油、防臭木油、山胡椒油、桔子油、柚子油、白柠檬油、山楂浸膏等。（12）酒香包括庚酸乙酯、壬酸乙酯、壬酸苯乙酯、人造康酿克油、异戊醇、乙酸乙酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、己酸乙酯等香料物质,3.嗅觉与气息,（1）青滋香（包括清香）合成香料包括大茴香醛、大茴香醇、松油醇、乙酸松油酯、乙酸二甲基苄基原醇、二甲基苄基原醇、芳樟醇、乙酸芳樟酯、甲酸香叶酯、乙酸香叶酯、羟基香茅醛、苯乙醛、苯乙醇、乙酸甲基苯基原酯、庚炔羧酸甲酯、辛炔羧酸甲酯、二氢茉莉酮、甲酸香茅酯、乙酸香茅酯、乙酸苯乙酯、苯乙二甲缩醛、兔耳草醛、桉叶素、乙酸龙脑酯、龙脑、薄荷脑、甲位戊基桂醛、甲位己基桂醛、乙酸苄酯、二氢茉莉酮酸甲酯、甲酸苄酯、甲位戊基桂醇、叶醇、四氢芳樟醇、壬二烯-2,6-醛、苯甲酸芳樟酯、邻氨基苯甲酸芳樟酯、丙酸苯乙酯、乙酸大茴香酯、甲基壬基甲酮、甲酸己酯、甲酸庚酯、乙酸己酯、乙酸庚酯、甲酸芳樟酯、甲基己基甲酮、薄荷酮、丁酸苯乙酯、异戊酸苯乙酯、蒎烯、甲酸玫瑰酯、乙酸二甲基苯乙基原酯、四氢香叶醇、“女贞醛”等。天然香料包括紫罗兰叶净油及浸膏、橡苔浸膏、橙叶油、白兰叶油、玫瑰木油、松针油、芳樟油、薄荷油、桉叶油、杜松子油、玳玳叶油、柏叶油、留兰香油等。（2）草香（包括芳草及药草）合成香料包括香茅醛、苯乙酮、二苯醚、二苯甲烷、乙位萘乙醚、乙位萘甲醚、水杨酸异戊酯、水杨酸丁酯、异薄荷醇、香荆芥酚、百里香酚、水杨酸甲酯、水杨酸乙酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸甲酯等。（香茅醛异薄荷酮为芳草香，香荆芥酚苯甲酸甲酯为药草香。）天然香料包括香茅油、柠檬桉油、迷迭香油、甘松油、缬草油、鼠尾草油、乌药叶油、百里香油、苍术硬脂、菖蒲油、姜黄油、冬青油、地塘香油、白樟油等。（香茅油鼠尾草油为芳草香，乌药叶油白樟油为药草香。）（3）木香包括檀香醇、柏木醇、乙酸柏木酯、人造檀香、乙酸檀香酯、岩兰草醇、乙酸岩兰草酯等合成香料。檀香油、柏木油、楠木油、愈创木油、岩兰草油、广藿香油、桦焦油、香苦木皮油、香附子油等（后三种是苦焦木香，前几种是甜木香）天然香料。（4）蜜甜香包括甲基紫罗兰酮类、紫罗兰酮类、桂醇、苯丙醇、橙花醇、香叶醇、香茅醇、玫瑰醇、乙酸桂酯、乙酸苯丙酯、苯乙酸、苯乙酸乙酯、苄醇、丙酸苄酯、“结晶玫瑰”（乙酸三氯甲基苯基原酯）、鸢尾酮、金合欢醇、二甲基苯乙基原醇、十四酸乙酯、丙酸香叶酯、丁酸香叶酯、苯乙酸香叶酯、苯乙酸苯乙酯、苯乙酸丁酯、苯乙酸异丁酯、乙酸玫瑰酯、丙酸玫瑰酯、丁酸玫瑰酯、苯甲酸苯乙酯等合成香料。香叶油、玫瑰草油、鸢尾凝脂、姜草油等天然香料。（5）脂蜡香（包括醛香）辛醛、壬醛、癸醛、十一醛、十二烯醛、十二醛、甲基壬基乙醛、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、乙酸辛酯、乙酸壬酯、乙酸癸酯、庚醇、庚醛、甲酸辛酯、甲酸癸酯、丁二酮等。,3.4致香物质实例,43,以非花香循环的分类作为致香物质的实例,44,漫谈卷烟烟气香味,4.烟气中的香味物质4.1烟气化学成分分类4.2烟气成分分类描述,45,4.烟气中的香味物质,因为我们主要讨论烟气的香味，所以单独把烟气成分列出。右表所列数据引自Dube M F. Green C R. Methods of collection of smoke for analytical purpose J. Rec. Adv. Tob. Sci., 1982,8:42-102。不同文章分类不同数目也不同，而且新的化合物不断被检出。,烟气被鉴定出化合物数目,4.1烟气化学成分分类,46,4.烟气中的香味物质,在这约5000种成分中，大部分是粒相物，气相物（包括空气）约有400-500种。按质量分数计，绝大多数的物质没有香味。氮、氧、二氧化碳、一氧化碳和氢。这5种气体约占总气相物的90%，占总烟气释放量的85%左右。除此之外，还有一些其它化学成分。如左表所示：,4.1烟气化学成分分类,47,4.烟气中的香味物质,烟气中的挥发酸主要有甲酸、乙酸、丁酸、正戊酸、异戊酸、-甲基戊酸、正己酸、异己酸等。非挥发酸主要有棕榈酸、亚麻酸、亚油酸、油酸和硬脂酸等。还有少量氨基酸，如丙氨酸、脯氨酸、甘氨酸等。 烟叶的酸类物质包括挥发酸和非挥发酸，挥发酸是指能同水蒸气一起蒸出的酸，是烟叶重要一类致香成分，挥发酸多为C12以下的低级脂肪酸和部分芳香族酸，这些酸在卷烟抽吸过程中直接进入烟气，故对香味有明显影响。一般质量好、香气量大的烟叶，其挥发酸含量也比较高。因此，高挥发酸含量是优质烟叶的化学特征。,4.2烟气成分分类描述,有机酸,4.烟气中的香味物质,4.2烟气成分分类描述,烟叶中的非挥发性酸虽然对烟气的香味没有明显的直接作用，但可以调节烟草的酸碱度。使吸味醇和，还可以增加烟气浓度，因而间接影响烟气的香气，在烟气中起平衡作用，非挥发酸包括分子量较大的脂肪酸、脂环酸、芳香族酸、萜烯酸、二元酸、多元酸、羧基酸等。,烟叶中常见的挥发性酸对烟气香味的影响,48,4.烟气中的香味物质,烟叶和烟气中存在有大量的醇类化合物，其中包括脂肪醇、脂环醇、芳香族醇、甾醇、萜醇等。烟草中醇类化合物的含量为0.77%-1.25%。醇类化合物对烟气质量有较大的影响。许多挥发性醇类是重要的致香物质，为烤烟精油中鉴定出的香味物质成分。由于一些醇如沉香醇、龙脑、薄荷醇、苯甲醇、苯乙醇等对卷烟香味作用明显，已用于烟草加香中。薄荷醇是制造薄荷烟的重要原料。在烤烟的挥发油中，最重要的致香化合物是苯甲醇和苯乙醇。他们可使烟气增加花香的香韵。,4.2烟气成分分类描述,醇类,49,烤烟挥发物中分离的醇类物质及香味特征,4.2烟气成分分类描述,50,4.烟气中的香味物质,51,4.烟气中的香味物质,烟气中的羰基化合物如紫罗兰酮、大马酮、茄尼酮以及柠檬醛、香草醛等，是形成烟气香味的重要成分。 一些高沸点的酮如-甲基苯乙酮、4-甲基-5-异丙基苯乙酮、6-甲基-2-庚烯-5-酮、2,6-二甲基-2,6-十一碳二烯-10-酮，以及-大马酮、-大马酮、-二氢大马酮、-紫罗兰酮等具有明显的致香作用，不少已用于烟草制品的加香中。-大马酮和-二氢大马酮等是Demole等（1970）首次在玫瑰中发现的，其存在于玫瑰花的精油中，也称为玫瑰酮类化合物。它们在玫瑰油中的含量极少，约为0.015%，但它们却显示了玫瑰的特点。-大马酮的“阈值”很低。约为310-12，自然界中有50多种食品及加工食品中含有这类物质，包括咖啡、茶叶和啤酒等。-大马酮和-二氢大马酮在烟草中的发现首先是在白肋烟中，赋于烟叶木香、花香、果香和甜的香味。-大马酮特别赋于充分成熟的烟草香味特征。-紫罗酮具有紫罗兰花香，可增进烟草的花香香味，它还具有柏木香气特征。,4.2烟气成分分类描述,羰基化合物,4.烟气中的香味物质,4.2烟气成分分类描述,烤烟烟叶精油成分中的主要醛类成分,52,羰基化合物醛类,4.烟气中的香味物质,4.2烟气成分分类描述,烤烟烟叶精油成分中的主要酮类成分,羰基化合物酮类,53,54,4.烟气中的香味物质,呋喃酮和吡喃酮类烟气中的呋喃酮和吡喃酮类化合物是烟草中重要的香味物质，是烟叶非酶棕色化反应的产物。包括2-呋喃酮类，也包括2-吡喃酮类和2-呋喃酮及2-吡喃酮的异构体，它们都是重要的烟草香味物质。这类物质提供给卷烟香气的甜烤香、焦木/糖香气。,4.2烟气成分分类描述,55,4.烟气中的香味物质,甲基环戊烯醇酮及其类似物质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），2-甲基-3-乙基-环戊烯-1-酮，乙基环戊烯醇酮（ECP，2-羟基-3-乙基-2-环戊烯-1-酮），二甲基环戊烯醇酮（DMCP）（2-羟基-3，4-二甲基-2-环戊烯醇酮），这些物质具有甜的、烧焦的糖味特征，可赋予卷烟的基本香气特征。这些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。,4.2烟气成分分类描述,56,4.烟气中的香味物质,已报道的烟气气相物中的挥发性酯类有甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸乙烯酯、丙酸异丙酯、乙酸丁酯、己酸乙酯等。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。混合酯类可给予烟气特定的吸味，倾向于使烟草香味圆和，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-甲基戊酸葡萄糖酯就是典型一例。,4.2烟气成分分类描述,挥发性酯类,4.烟气中的香味物质,对烟叶和香气有利的优质酯,4.2烟气成分分类描述,右表是一些优质酯类，这些酯具有烤烟的香气特征，其中不少用于烟草香精中。一些高级脂肪酸的甲酯和乙酯可以使烟叶的香味变得醇和。,57,4.烟气中的香味物质,4.2烟气成分分类描述,烤烟挥发物中的内酯成分及香味特征,烟叶中有许多挥发性内酯成分对烟叶香气也有显著影响，如二氢弥猴桃内酯起到消除刺激性作用。,58,59,4.烟气中的香味物质,卷烟烟气粒相物中的酚类化合物，主要有莨菪亭lngdng、绿原酸、儿茶酚、间苯二酚等，有的是烟叶中原有的，有的则是燃烧中形成的。在这些酚类化合物中以儿茶酚的含量最高。酚类化合物对卷烟的香气有一定的增强作用，但引起人们更多重视的是对人的呼吸道及其他器官有不良的刺激作用。儿茶酚等还有一定的促癌作用，是烟气中的有害物质。酚类化合物的主要来源是烟叶中的碳水化合物。取代酚类被描述为甜、香草味、焦糖和药味。在烟草中常常由于酚类的作用产生的香味描述为辛辣和胡椒味。,4.2烟气成分分类描述,酚类化合物,4.烟气中的香味物质,许多氮杂环类化合物是烟叶重要的致香成分。主要包括吡咯、吡啶、吡嗪类化合物。烟草和烟气中存在多种吡嗪类化合物，其中二取代和三取代的吡嗪为多。这些化合物是许多食品类的重要香料，可赋予烟叶浓郁的烤香，它对增强和改进烟草香味有明显的作用。吡咯具有甜、坚果和焦糖香。多取代吡咯为甜、平和以及能增加烟气的浓度。 烟叶和烟气中的氮杂环类成分一是来自生物碱的热解和转化，二是