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第四章 烟草香味化学 香味是烟叶品质的重要内容，优质烟叶要求香气充足，香气纯净，香型突出。烟叶的香气状况是由致香成分的含量、组成和相互作用所决定的，而这些致香成分的产生与其前体物的形成条件密不可分。与其它香料植物相比，烟叶的香味有以下特点：一是香味物质众多，无法用单一的化学成分进行描述，二是组成成分复杂，既包括有碳氢化合物，又包括含氮化合物，既可由普通的食品营养成分如糖类、氨基酸产生，又可由一般的香料成分如萜烯类产生；三是烟叶的燃烧可产生大量致香成分和怡人的香气，其它植物的叶片燃烧后很难让人接受。深入了解烟叶和烟气香味物质的种类、组成和香味特点对卷烟调香具有重要意义。第一节 烟叶及烟气香气物质的分离和鉴定 一、烟叶和烟气致香成分的分离和鉴定烟草和烟气的化学成分众多。70年代以来，由于分析测试技术的发展，烟叶和烟气成分不断发现。1996年Green报道，烟叶和烟气中化学成分的总数达6600种，其中烟叶中有3800种，烟气中有3900种，烟气中独有的有2800种。这些化学成分中约有三分之一与烟叶和烟气的香味有不同程度的关系，有些香气明显，有些香气较弱，有些是产生致香物质的前体物和中间产物，有些则起和顺烟气、增加香气效果的作用。由于形成香气的物质众多，每种香气成分含量极微，而且各种致香成分间相互作用，所以60年代以前对其只有肤浅的认识，1936年德国烟草化学家布吕克纳尔在按烟叶成分对吸用时吃味和香气的作用进行分类时，曾笼统的把单宁、树脂作为芳香性物质，并提出了烟草品质指数公式。之后人们一般认为烟草中含有挥发性很强的精油、树脂等致香成分，常用有机溶剂（如石油醚）提取物的含量作为衡量烟叶品质和香气的主要指标。进入70年代，由于气相色谱、液相色谱、质谱、核磁共振等分析技术的发展，使得对烟草和烟气化学成分的分离鉴定成为可能。人们集中研究了烟叶中对烟气香味有影响的挥发性成分。瑞士的Demole和Berthet(1972)、美国的Roberts和Rokde（1972）最初鉴定了影响白肋烟烟气香味的叶片挥发物和半挥发物成分。之后对于烟草精油成分的研究扩展到了其它类型的烟草。Kimland(1972 - 1973)、Schmacher和Vestal（1974）报道了对土耳其和希腊香料烟中所鉴定的挥发物成分，这些成分同时存在于烟气中。各国化学家在1974年美国旧金山第6届国际香精油会议上发表了一系列论文，报道了他们对天然烟草中致香物质分离鉴定的研究工作，其中在白肋烟中已鉴定了300多种成分。Lloyd等（1976）首先对烤烟的挥发物成分进行了细致的研究鉴定。他们用375 kg的B4F烤烟，经氯仿淬取、浓缩、蒸馏得到583 g香精，又用1905 kg混合烤烟烟丝，经过蒸馏、氯仿淬取、除碱、溶剂分溶等步骤得到精油278 g，这两种提取物经过评吸均具有高级香烟的香味特征。然后将香精和精油分离成若干组分，最后用气相色谱分离并用质谱、红外、核磁共振仪等鉴定其成分，共计12类323种化合物，其中羧酸类48种、醇类33种、酰胺类11种、醛类20种、酸酐类2种、酯类39种、酚类10种、氮杂环类15种。其中香精中含有195种，精油中含有228种。Shigeo Ishiguro等（1978）分别对叶片和主脉卷制的香烟的烟气冷凝物用二氯甲烷熔剂萃取，分离鉴定了挥发相成分109种，并对主要成分进行了定量比较。Sakari等（1984）通过烤烟的顶空分离分析了与烟气主观评吸有关的挥发物成分。另外Schumacher（1984）定性了115种，定量了141种马里兰烟香气成分。Fujimori（1987）对种植在日本的Lanka烟精油成分进行了分析，鉴定出57种对烟气香气有贡献的物质，包括14种含氮碱、6种脂肪酸的甲酯、18种降胡萝卜素类、3种降西柏烷类、3种降异戊二烯类等。通过这些研究，基本明确了烟叶和烟气中的挥发物致香成分。我国对烟叶香气研究起步较晚，郑州烟草研究院(1988)对国外两种卷烟（高焦油香烟和低焦油香烟）的烟气冷凝物中性香味成分进行了分离鉴定，发现两种烟样相应集分的香气特征与气相（GC）色谱图相似。当2种烟样以焦油量比较时，焦油含量较低的卷烟，其GC色谱图有部分色谱峰显著高于高焦油卷烟，推测这些成分是通过加香加料和调整烟叶配方而增加的香气物质。在所鉴定的115种物质成分中有10种特征峰成分（茄酮、法尼基丙酮、新植二烯、十六醛、邻苯二甲酸二丁酯、N - 丙基苯酰胺、香叶基丙酮、1 - 乙基吲哚、橙花椒醇、薄荷醇）。姚益群等（1988）对云南烟草香气成分进行了分离鉴定，并与香料烟和晾晒烟进行了对比。在云南烟中共鉴定出41种化合物，其中烃类5种、醇类4种、酯类8种、酮类8种，大部分为异戊二烯化合物。他们还对不同类型烟样色谱峰进行了香气评价。李云等（1989）初步研究了与烟叶香气有关的12种低级脂肪酸。韩锦峰、王瑞新等1989年开始对烟叶香气进行研究，分离鉴定出河南烤烟37种挥发物成分，其中烃类10种、酮类10种、醇类5种、酯类3种、醛类3种、酸类3种、吡咯类1种、酚类和芴各1种。冼可法等（1992）应用熔剂提取、顶空分离、柱色谱、毛细管气相色谱等分级分离方法以及气 - 质联用（GC/MS）、气相-红外（GC/IR）分析鉴定技术，对我国优质烤烟的中性香味物质做了分析研究，筛选出了具有云烟香味、组成较简单的香味物质组，从香味物质组鉴定出129种成分，通过与河南烤烟香味物质对比分析证明，云烟的清香与河南的浓香都是多种香味物质按各自不同比例组成的总体感官质量反映。 二、香气前体物的分离和鉴定人们很早就知道,烟叶表面的酯类、蜡类物质与烟叶的香气密切相关。Roberts和Rowland(1972)首先分离定性了烟叶表面腺毛分泌物中含有的双萜类化合物，主要是西柏三烯-1，3 -二醇。此后，人们进一步分析了烟叶的表面成分，根据遗传背景的不同，其双萜化合物或是西柏烷类，或是赖百当类。通过对烟叶致香成分的化学结构和化学特性研究，人们知道了烟叶的致香成分是由特定的前体物降解转化而来的。如Fujimori(1976)对白肋烟的香味成分进行了研究，使所鉴定的白肋烟香味成分达309种，按照这些成分的性质可分为五类：第一，西柏烷巨环双萜烯的降解产物34种；第二，类胡萝卜素的代谢产物如佛尔酮或紫罗兰酮结构的香味成分43种；第三，可能与烟碱有关的间位取代吡咯类12种；第四，醛类经醛醇缩合反应的产物4种；第五，其它有机物如烃类、羧酸以及可能使氨基酸、多肽与糖类非酶棕色化反应所形成的醇类、酮类、酰类、酸类、酸酐、烃类、呋喃、吡咯、吡嗪类化合物计216种。其中12种吡嗪类化合物被认为是对白肋烟香味有重要作用。Wahlburg等（1977）从鲜叶和烤制、陈化不同时期的烟叶中分离鉴定了数百种与香味有关的成分，研究了烘烤和陈化对致香成分形成和含量变化的影响，提出了主要致香成分的前体物和降解转化路线。Severson等（1981）首先分离了香料烟另一种重要的香气前体物蔗糖酯，在此后的几年间，他们对蔗糖酯的结构、性质、分析方法等作了大量研究。随着对烟叶致香物和前体物的认识，为人工合成具有烟草香味特征的香味物质提供了可能。例如，目前已鉴定有约80种对烟草香味起重要作用的类胡萝卜素降解产物，其中环柠檬醛具有很强的化学活性，能制备多种烟草香味物质，如3 - 氧还柠檬醛和3-氧-紫罗兰酮等。国外对烟草中的类西柏烷类和赖百当类的降解产物也进行了一系列的研究，近些年来，合成新型烟草用单体香料的专利不断涌现，根据化学性质可分为各种呋喃酮、吡喃酮、萜烯衍生物、酯类、烯类、环己烯酮、内酯、亚胺、吡咯、吡啶衍生物以及氨基酸和糖的反应产物等。第二节 烟草致香物质成分一、致香物质的分类致香成分是指分子量小,具有挥发性,可以作用于人的嗅觉器官,使人产生愉悦感觉的化学成分。根据香味的生理作用原理,具有香气的物质应有下列基本条件:(1)必须有足够的挥发性,以便其蒸气到达鼻腔。(2)必须有很小的水溶性,以便能通过覆盖在嗅觉中心区域神经末梢上的潮湿层(粘液)。(3)必须具备在脂类中的可溶性,以便透过形成神经细胞末端表面膜的脂肪层。(4)具有某些原子或原子团(发香团),只有分子的几何形状与特定形状的感受器位置相吻合时,才能感受到一定的香味。烟叶和烟气的香味是多种微量致香物质成分共同作用的结果,不同致香物质具有不同的化学结构和性质,因而对人的嗅觉可产生不同的刺激作用,形成不同的嗅觉反应,对总体香气的量、质、型有不同的贡献。致香物质有不同的分类方法，可归纳为按化学功能团分类、按香气前体物分类和按二者混合分类的方法。（一）按功能团分类在致香物质的分子里，有双键结合、-OH、-CO、-NH、-SH等致香基团，或称为香基的特定功能团，这些功能团可以给人们的嗅觉器官以不同的刺激，产生不同的香味。一般情况下，具有相同功能团的香气成分常常具有相同或相似的产生途径和香味特点。下列功能团被认为是具有致香性的主要基团。 醇OH 硫醇SH 酚OH 醚O 酮 CO 醛CHO 酯COO 羧酸COOH 硝基NO2 硫醚S 胺基-NH2 腈- 内脂- 异腈 异硫氰 硫氰许多从事香气化学研究的学者们，从香气化学结构之间的关系出发，把致香物质分为酸类、醇类、醛类、酮类、酯类、内酯类、酚类、氮杂环类（吡咯、吡啶、吡嗪）等不同类型。1976年R.A.Lloyd等采用核磁共振、质谱、红外光谱等方法，对烤烟烟叶香精和精油中的香气成分进行了分离鉴定，共得到323种香气成分，根据分子中的功能团，将香气成分分为12类。羧酸类种酰胺类种醇类种醛类种酸酐类种酯类种醚类种亚胺类种酮类种内酯类种酚类种氮杂环类种（二）按香气前体物分类 烟叶的致香物质一般不是烟草碳、氮等基本代谢过程的直接产物，而是先合成脂类、萜类等不具有挥发性的大分子化合物，然后进一步在酶或非酶作用下分解转化而形成的。一种香气前体物可以形成特定的致香物质成分。按照致香物和香气前体物的关系可把致香物质分成以下几类： （1）异戊间二烯类和降-异戊二烯类。包括类胡萝卜素、无环类异戊间二烯、带环的类胡萝卜素降解化合物、无环的类胡萝卜素降解化合物、双萜类、降-赖百当类、碳环的倍半烯和单萜烯。烟叶在成熟和调制过程中，类胡萝卜素、西柏三烯萜醇等大分子化合物碳链氧化断裂，直接形成或进一步转化形成醛、酮、酸类挥发生成分，其中包括许多重要的香气成分。如4，6，8-巨豆三烯-3-酮异构体、3-氧代紫罗兰醇、大马士酮、-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯、茄酮等。 （2）类脂的代谢产物（包括从类脂衍生的低分子量化合物）。包括甘油酯类、糖酯类、磷脂类、神经鞘脂类等的降解产物。如蔗糖酯（SE）是香料烟和部分雪茄烟特有的一种酯类化合物。在烟叶成熟和调制的过程中，蔗糖酯水解产生葡萄糖脂，如三乙酰葡萄吡喃糖苷和四乙酰葡萄糖吡喃糖苷。进一步水解产生挥发性酸类物质，它们是香料烟重要的香味物质异戊酸、-甲基戊酸的前体物。 （3）糖和氨基酸非酶棕化反应产物。这类香气物质包括氮杂环类的吡啶、吡咯、吡嗪类衍生物以及呋喃、酸类和羰基化合物等。 （4）生物碱及其转化产物。主要是氮杂环类的香气成分。 （5）苯丙氨酸和木质素代谢产物。主要有苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇、2-呋喃甲醛等。（三）混合分类 我国曾将烟叶和烟气中的香气物质归纳为5类：（1）挥发性醇类、醛类、树脂、酮类、低级脂肪酸及脂类。这些物质大多是烟叶中挥发性芳香油的组成成分。（2）类胡萝卜素和非环萜烯及其降解产物。在烟叶中这类物质有近100种。其中30种是非萜烯降解产物。70%的是类胡萝卜素的降解产物。（3）类西柏烷类、巨环萜烯及其降解产物。如西柏三烯二醇是鲜烟蜡质的主要成分，生成醇类为酮类、醛类等致香成分。（4）赖百当类双萜烯及其降解产物。这类物质主要存在于香料烟中。是叶面分泌物的成分。（5）氨基酸与糖的非酶棕色化反应生成的化合物。已发现的香味成分主要有酸类、醛类、酮类、吡啶、吡咯、吡嗪等类。 二、 烟草的致香成分（一）酸类 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。表4-1为烟叶中一些常见的挥发酸及其香味特征。表4-1 烟叶中常见的挥发性酸对烟气香吃味的影响通用名化合物烟气吃味烟气香气异丁酸(C4)2-甲基丙酸醇和乳酪,水果味平和的,似黄油的异戊酸(C5)3-甲基丁酸甜,酒味,水果,乳酪平和的,乳酪香,香料烟戊酸(C5)戊酸甜,水果味,乳酪,似黄油平和的,乳酪己酸(C6)n-己酸蜡味,甜,槭树汁味蜡气6-甲基戊酸(C6)3-甲基戊酸甜,乳酪,水果味乳酪,水果味,香料烟型苯甲酸(C7)苯甲酸醇和,淡的淡的对羟苯甲酸烟的香味辛酸(C8)n-辛酸甜,似蜡味,醇和的似蜡苯基乙酸甜,蜂蜜,花香,增浓度对羟苯乙酸好烟香味香草酸(C8)4-羟-3-甲基-苯甲酸淡的,香草味壬酸(C9)对-羟肉桂酸有香味的,茴香大料味壬酸脂肪味,蜡质味顺式-3-壬酸脂肪味4-氧化壬酸土香,蘑菇味,增浓度脂肪癸酸(C10)n-癸酸脂肪 一般质量好、香气量大的烟叶，其挥发酸含量也比较高（表4-2）。因此，高含量的挥发酸含量是优质烟叶的化学特征。 表4-2 各种烟草挥发性有机酸含量(g/g)挥发酸烤烟香料烟有香气缺香气甲酸和乙酸23031773852丙酸209148153异丁酸26512丁酸382945异戊酸18162170戊酸704429-甲基戊酸211871021n-己酸673882n-庚酸1197082n-辛酸344482n-壬酸4618099未知酸139105149总计344325852776 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（表4-3）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。 表4-3 高级脂肪酸对烟气香味的影响通用名化合物烟气吃味烟气香气月桂酸n-十二酸蜡味,脂肪味,醇和蜡味,脂肪十四(烷)酸(C14)n-十四酸醇和甜,味淡的十六酸(C16)n-十六酸蜡味,甜,增加浓度蜡味,甜十八(烷)酸(C18)n-十八(烷)酸蜡味,坚果味蜡味油酸(C18:1)9-十八(烷)酸脂肪味,蜡味,醇和蜡味,平和亚油酸(C18:20)9,12-十八碳二烯酸蜡味,增加刺激性蜡味亚麻酸(C18:3)9,12,15-十八三烯酸蜡味,增加浓度,刺激性蜡味花生酸n-花生酸坚果味,增加浓度（二）醇类 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，表4-4为烤烟香精油中鉴定的香味物质成分及其香味特征。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味。 表4烤烟挥发物中分离的醇类物质及香味特征化学名称常用名烟气特征苯甲醇弱花香，丁二醇清香，化学异味，二甲基双环,1,1-庚-二烯甲醇-1,5-二甲基-异丙基-甲烯基-,-氧化-，-环十四碳二烯-醇-，-氧化-，（），-醇三烯-醇1,9-二甲基-异丙基-甲烯基-,-环十四炭三烯-醇，（），-西柏四烯-醇反式-，-二甲基-，-辛二烯-醇香叶醇花香，香味，-二甲基-，-辛二烯-醇沉香醇甜，花香，柠檬味，-二甲基辛-醇四氢沉香醇花香，甜，-二甲基-，-氧化-辛烯-醇氧化沉香醇甜，平和，增加浓度廿烷醇糠醇谷香,油香,浓度庚醇甜,花香,洒香顺-3-已烯-1-醇叶醇青味5-羟-6,7-二甲基苯基呋喃2-异丙基-5-甲基环已烯醇薄荷醇凉爽5-异丙基-8-甲基-6,8-壬二烯-2-醇茄醇甜,花香,和顺12-异丙基-5,8-氧化-1,5,9,三甲基-3,9,13-环十四碳三烯-1-醇 (和异构体)-和-5,8-氧化-3,9,13-西柏三烯-1-醇 2-(4-甲基-3-环已烯-1-yl)-2-丙醇-松油醇 松香,甜,霉味3-甲烯基-7,11,15-三甲基-十六碳-1-醇2-(-4-苯甲基)-2-丙醇对-散花烯-8-醇6-甲基-5-庚烯-2-醇青味,甜6-甲基-6,9-氧化-4-辛烯-2-醇1-辛醇花香,果香1-苯乙醇甜，坚果香，辛香苯乙醇玫瑰花香四氢糠醇干草香，增加浓度，四甲基-1-十六碳烯-3-醇植醇(异物体)3,7,11,15-四甲基-2-十六碳烯-1-丁烯-2-醇植醇轻香,轻度辛辣味4-(2,6,6-三甲基环已烷-1-yl)-3-丁烯-2-醇-紫罗兰醇增加浓度3,7,11-三甲基-1,6,10-十二碳烯-3-醇橙花椒醇本香,花香4,8,12-三甲基十三碳-3-烯-2,8-二醇 （三）羰基类羰基类化合物包括醛类、酮类和醌类。在所鉴定出来的多种挥发性醛、酮类化合物中，许多是重要的致香物质。表4-5为部分从烟叶中分离出来的羰基化合物及基香味牲特征。表4-5 烤烟烟叶香精和精油成分中的主要羰基类成分化学名称 常用名烟气香味醛类5-乙酰糠醛苯甲醛樱桃香,杏仁香癸醛清香,柠檬味糖醛甜,面包香,黄油香2,4-庚二烯醛弱脂肪味4-羟-3-甲氧基-苯甲醛香兰素甜,香草味5-(羟甲基)糠醛甜,花香,增加浓度3-甲基苯甲醛m-甲苯醛强樱桃香,增加浓度5-甲基糠醛甜,增加浓度N-甲基吡咯-2-羧甲醛甜,辣味5-甲基吡咯-2-羧甲醛甜,增加辣味2-甲基吡咯烷-3-羧甲醛苯乙醛强烈,花香,皂香2-苯-2-丁醛-草丁烯醛(巴豆醛)辣,胡椒味反式-3-苯基-2-丙醛肉桂醛肉桂香,甜,辣吡咯-2-羧甲醛甜,和顺吡咯-3-羧甲醛烟酰醛和顺,腐味2,6,6-三甲基环己烯羧甲醛环柠檬醛甜,增加浓度和刺激酮类苯乙酮甜,辛,酮味,樱桃味2-乙基呋喃清香,草味,增加辣味乙基-3-异丙基-环戊烷2-乙基-5-甲基呋喃甜,芳香,辣,白肋,烟韵4-(1,3-丁二烯基)-3,5,5-三甲基-2-环已烯-1-酮4-(1-丁烯-3-酮基)-3,5,5-三甲基-1-环已烯酮4-(1-丁烯-3-酮基)-3,5,5-三甲酮-2-环已烯-1-酮4-酮-紫罗兰酮甜,花香1,4-环已烯二酮弱的,酸味3,5-二羟-2-甲基-4-呋喃酮5-羟-麦芽醇2,3-二甲基-2-环已烯-1-酮弱反式-6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮香叶基丙酮青味,增加浓度顺-6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮橙花基丙酮香味,增加浓度6,10-二甲基-2-十一酮四氢香叶基丙酮甜,坚果香,微灼2-庚酮甜,果香羟基丙酮和顺,酒香4-(3-羟-1-丁烯)-3,5,5-三甲基-2-环已烯-1-酮4-氧化-紫罗兰酮甜,增加烤烟味4-(3-羟丁基)-3,5,5-三甲基-2-环已烯-1-酮4-氧化二氢-紫罗兰酮果香,青气3-羟-2-甲基-4-吡啶酮麦芽醇甜4-羟-2,6,6-三甲基-2-环已烯-1-酮4-氧化异佛尔酮和顺,甜1-(4-羟-2,6,6-三甲基-1-环已烯基)-2-丁烯-1-酮4-羟大马士酮青,玫瑰香,甜5-异丙基-2-甲基-2-环已烯-1-酮青,草味,草药香2-异丙基-3,5,5-三甲基-2-环已烯-1-酮2-异丙基-异佛尔酮和顺,甜,白肋烟味6-异丙基-3-甲基-2-环已烯-1-酮哌啶酮薄荷香,草药香,辣5-异丙基-8-甲基-6,8-壬二烯乙酮茄酮平和，酮味3-异丙基-2-甲基-2-四氢吡喃（个异体物）甜，酚味，木香异丙基壬，二酮氧化茄酮甜，酮味甲基苯乙酮和顺，甜，焦糖香甲基苯乙酮葡萄味3甲基苯乙酮甜，果香，似香豆素甲基，环戊二烯酮甲基环戊二酮甜，枫味甲基环戊酮甜，化学味甲烯,三甲基-2-环已烯-1-酮甲烯异佛尔酮似异佛尔酮甲基，庚二烯酮甜，辣，黄油味甲基庚烯酮和顺，青甲基四氢呋喃酮甜，烤烟味，壬三酮甜，坚果味，增加浓度，辛二烯酮,3-氧化-2,6,6-三甲基-1,4-三甲基-1,4-环已烯二酮2,3-表氧-4-氧化异佛尔酮增加甜味2-戊酮甜,果香,酮味4-苯-3-丁烯-2-酮巧克力味1,7,7-三甲基双环2,2,1-2-庚酮增加浓度1-(2,6,6三甲基-1,3-环已二烯)-2-丁烯-1-酮大马士酮增加浓度,白肋烟味2,6,6-三甲基-1,4-环已烯二酮4-氧化二氢异佛尔酮弱,酸的2,6,6-三甲基-2-环已烯-1-酮4-氧化异佛尔酮甜,紫罗兰酮味3,5,5-三甲基-2-环已烯-1-酮异佛尔酮土香,增加浓度1-(2,6,6-三甲基环已烯基)-2-丁烯-1-酮-大马士酮花香,增加浓度4-(2,6,6-三甲基环已烯基)-3-丁烯-2-酮-紫罗兰酮甜,木香,花香,顺口4-(2,6,6-三甲基-2-环已烯基)-3-丁烯-2-酮-紫罗兰酮甜,木香,花香,顺口6,10,14-三甲基十五碳-2-酮六氢法尼基丙酮微甜,顺口6,10,14-三甲基-5,9,13-十五碳三烯-2-酮法尼基丙酮甜,青烤烟味一些高沸点的酮如 甲基苯乙酮、4-甲基-5-异丙基苯乙酮，6-甲基庚烯-2-酮-5、2，6-二甲基十一碳二烯-2，6-酮-10，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。挥发性羰基化合物一部分是生长期间形成的，另一部分是在调制、陈化和发酵期间由前体物在光化、酶化、氧化，棕化反应中生成的。此外，在烟叶和烟气中还存在其它许多羰基化合物，1962年Weybrew等人对不同类型、不同品种、不同等级烟叶和烟气中的部分羰基化合物甲醛、糠醛、乙醛、异丁醛、异戊醛、丙酮和丁酮-2进行了定性定量的研究。这些化合物对烟草质量和香味的影响不同，如丙酮、丁酮-2具有好的增香效果，而异丁醛和异戊醛效果不良。烟叶质量与挥发性羰基化合物含量密切相关，质量好的烟叶其丙酮和羰基化合物总含量高（表4-6）表4-6不同质量烟叶的羰基化合物含量(mg/kg,干烟叶) 等 级乙醛丙醛丙酮异丁醛丁酮-2异戊醛戊醛合计差等级烟叶9.730.441.4110.590.680.1714.02好等级烟叶12.320.381.940.710.50.370.0316.25不同部位的烟叶羰基物含量也有差别，上部烟叶所含丙酮和丁酮-2比中部和下部烟叶较多，而异丁醛和异戊醛较少（表4-7）。表4-7不同部位烟叶的羰基化合物含量(mg/kg,干烟叶) 部 位乙醛丙醛丙酮异丁醛丁酮-2异戊醛戊醛合计上部烟叶11.280.231.80.440.870.40.1515.26中部烟叶11.540.321.180.560.620.440.1214.78下部烟叶9.910.311.50.530.550.410.113.31（四）酯类和内酯在烟叶和烟气中已鉴定出数百种酯类化合物，它们大部分由脂肪酸、脂肪醇、萜醇、甾醇酯化而成。许多酯类化合物对烟气香味有好的影响，挥发性的酯类物质，具有明显的香味（表4-8）。一般低级脂肪酸的甲酯和乙酯具有水果香味或酒香、脂肪香、蜡香，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。 表4- 对烟叶和香气有利的优质酯化合物烟气吃味烟气香气异戊酸乙酯(C5)甜,酒味,坚果味酒,坚果异戊酸甲酯(C5)水果味,酒味甜,水果味,酒味戊酸四酯(C5)水果味,酒味酒味,水果味水杨酸甲酯薄荷(冬青油)甜薄荷,花香,茴香大料味辛酸乙酯(C8)醇和,蜡味,增加浓度,烤烟味醇和,蜡味辛酸甲酯(C9)醇和,增加浓度醇和,增加浓度壬酸乙酯（C9）脂肪,蜡,醇和脂肪,蜡壬酸甲酯（C9）水果,脂肪,辣的增加浓度癸酸乙酯（C10）甜味,增加浓度醇和,增加浓度十二(烷)酯乙酯（C12）甜味,醇和醇和十二(烷)酯甲酯（C12）醇和,增加烤烟风味甜,醇和十四(烷)酸乙酯（C14）醇和,增加浓度醇和十四(烷)酸甲酯（C14）醇和醇和十六(烷)酸乙酯（C16）甜,醇和醇和十六(烷)酸甲酯（C14）醇和醇和十八(烷)酸乙酯（C18）化学杂味油酸乙酯（C18:1）甜,坚果味,蜡味,烤烟风味甜,平和油酯甲酯（C18:1）淡的,烤烟风味淡的亚油酸四甲酯（C18:2）甜,醇和甜亚麻酸甲酯(C18:2)甜,增加浓度增加浓度烟叶中有许多挥发性内酯成分对烟叶香气也有显著影响，如二氢弥猴桃内酯在吸用烟草时可起到消除刺激性作用。表4-9为烤烟挥发成分中鉴定出来的部分内酯类化合物及其香味特征。表4-9 烤烟挥发物中的内酯成分及香味特征化学名称常用名烟气香味2,4-二羟-3,3-二甲基丁酸内酯甜,黄油味2,2-二甲基-4-羟-6-氧代-庚酸内酯甜,顺口,烤烟风格2,3-二甲基-4-羟-2,4-壬二烯酸内酯芹菜籽味2,3-二甲基-4-羟-2-壬酸内酯甜,芹菜味4-羟丁酸内酯增加浓度,白肋烟风格4-羟己酸内酯4-羟-2-己酸内酯4-羟-2-异丙基-丁酸内酯弱的,甜,薄荷味,木香5-羟-3-异丙基-2-戊酸内酯增加浓度5-羟-3-异丙基-2-己酸内酯甜,坚果香,可可香7-羟-6-甲氧香豆素莨菪亭弱的,甜2-羟苯甲酸内酯邻苯二甲酸内酯增加浓度,弱4-羟-4-甲基己酸内酯青气,甜5-羟-4-甲基己酸内酯甜,酚味,化学味4-羟-4-甲基-5-己酸内酯弱,果香,薄荷味4-羟-3-甲基戊酸内酯甜,增加浓度4-羟壬酸内酯 可可果味3-羟-9-氧-1,5,5-三甲基双环壬-6-烯-8-酮4-羟-2,4-戊二烯酸内酯4-羟戊酸内酯甜,轻,松脂气5-羟戊酸内酯4-羟-3-戊酸内酯-独活内酯9-氧-1,5,5-三甲基-双环壬-6-烯-8-酮二氢弥猴桃内酯轻凉爽（五）酚 类烟叶中含有少量的简单酚和酚醛、酚酮以及酚酸（如儿茶酚、甲基酚、羟基苯丙酸等）。由于其挥发性强。在烟支燃吸期间，这些化合物通过蒸发等途径直接进入烟气，对烟气香味产生直接影响，有些具有特定香气，有些则使烟气增加奇异的味道，且不易被其它致香剂所减轻。表4-10 列举了一些酚类化合物对烟气香味的影响。被描述为甜味、药味及涩口均与甲苯酚和酚有关系。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。另外，烟气中的一些简单酚如儿茶酚和氢醌是由碳水化合物如纤维素热解时产生的。表4-10 一些酚类对烟气香味的影响酚类化合物烟气吸味烟气香味对甲基苯酚酚醛味,涩味涩味2,6-二甲基苯酚甜,增浓甜4-乙基愈创木酚甜,温和的,增浓丁子香酚芳香,沉闷的芳香,沉闷的苯酚甜,药物灼烧感甜,药物气味2,3,4-三甲基苯酚增浓感,酚醛味2,3,6-三甲基苯酚涩味,酚醛味绿原酸弱,青味（六）氮杂环类 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，基中二取代和三取代的吡嗪为多（表4-11）。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。烟气中常见的吡啶类化合物及其以烟气香味的影响见表4-12。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，二是来自于烟叶调制和陈化过程中糖和氨基酸非酶棕色化反应形成的糖-氨基酸缩合物的进一步转化降解。表4-11 烟叶和烟气中存在的吡嗪类化合物一取代吡嗪2,5-二甲基吡嗪2-甲基吡嗪2,6-二甲基吡嗪乙基吡嗪2,5-二乙基吡嗪乙酰基吡嗪2-乙酰基-3-甲基吡嗪异丙基吡嗪2-乙酰基-6-甲基吡嗪呋喃-2-吡嗪2-甲基-6-乙基吡嗪三取代吡嗪2-乙基-5-甲基吡嗪二甲基乙基吡嗪甲基丙基吡嗪2,3-二甲基-5-乙基吡嗪甲基异丙基吡嗪2-乙基-3,6-二甲基吡嗪2-乙烯基-6-甲基吡嗪2-乙基-3,5-二甲基吡嗪6-甲基-2-(呋喃基-2)-吡嗪3,6-二甲基-2-(呋喃基-2)吡嗪四取代吡嗪二取代吡嗪四甲基吡嗪2,3-二甲基吡嗪表4-12 烟气中一些常见的吡啶类化合物及对烟气香味的影响吡啶烟气香味2,4-二甲基吡啶弱,增强烟草味2,5-二甲基吡啶弱,增强烟草味2,6-二甲基吡啶增强,白肋烟味3,4-二甲基吡啶增强丰满度,似白肋烟味3,5-二甲基吡啶增强烤烟味3-甲基吡啶增强丰满度,似白肋烟味4-甲基吡啶增强丰满度,似白肋烟味吡啶甜味,似烤烟味2-乙基吡啶增强白肋烟香味3-乙基吡啶增强雪茄烟香气4-乙基吡啶增强烟草味2,4,6-三甲基吡啶增加丰满度（七）酰胺和亚胺类在烟叶含氮的挥发性成分中，除了上述氮杂环香气成分外，还有一些酰胺和亚胺类成分，它们对烟叶的香味也有一定的影响（表4-13）表 4-13 烤烟精油中酰胺和亚胺类成分化学成分香味特点酰胺N-乙酰吡咯烷辣味3,4-二氢-2-哌啶酮青,胡椒味N,N-二甲基乙酰胺增加浓度和刺激N-甲酰吡咯烷弱N-异戊酰吡咯烷甜,烤烟风味N-(3-甲基丁基)乙酰胺胡椒味,烤烟风味N-(2-甲基丙基)乙酰胺N-甲基-2-哌啶酮轻微白肋烟特征,增加浓度N-甲基吡咯烷-2-酮微顺口,带有化学异味2-哌啶酮甜,似白肋烟吡咯烷-2-酮胡椒味,坚果香,巧克力味亚胺二甲基马来亚胺黄油香,甜,烤烟风格2-乙基-3-甲基马来亚胺甜,增加丰满度,烤烟风格2-乙基-N-甲基丁二亚胺2-乙基-3-甲基丁二亚胺甜,坚果香,烤烟风味马来亚胺热,胡椒味,增加浓度N-甲基丁二亚胺酚味,增加浓度,烤烟风味2-甲基丁二亚胺化学味,增加浓度2-丙基马来亚胺轻度青味丁二亚胺酚味,烤烟风格第三节 烟叶香气前提物烟叶致香物质成分大多有香气前体物降解转化而形成，特别是烟叶一些重要的香气成分。每种香气成分可以有一种或几种前体物。因此，烟叶中香气前体物含量的多少与烟叶香气物质含量的高低和香吃味状况有密切的关系。香气前体物一般相对分子量较大，不具有挥发性或挥发性较低，可以不具有明显的嗅香。一种香气前体物往往在降解转化后可以形成在结构和性质上相似的特定种类的香气成分。在烟叶上比较重要且研究较多的香气前体物主要有烃类、醇类、脂类和酯类、糖氨基酸缩合物等。 一、 烃 类烃类包括烷、烯、炔和脂环烃，其是烟叶表面蜡质的主要成分。由于烃类化合物与烟叶的香气有关，因此这些化合物对烟草具有特殊意义。从烟草香气集分中分离的正构烃类的分析表明，存在C14 到C33的同系物，但其主要集份是不饱和烃和有侧链的同类烃类化合物。 表4-14列出了烟草中烃类化合物的相对百分比组成。 表4-14烟草中烃类化合物的相对组成石蜡族烃碳原子数 烤烟 白肋烟 香料烟正构 异构反异构 正构 异构反异构 正构 异构反异构252.04 1.05 1.37 261.02 0.49 0.69 275.71 4.78 8.60 281.38 0.43 1.05 0.36 1.78 0.18 295.87 3.06 5.43 2.54 7.93 1.83 303.06 6.71 2.92 6.75 5.46 5.31 3124.49 14.26 27.51 12.60 23.24 6.69 324.24 11.30 5.60 11.73 7.39 8.91 337.19 6.35 8.09 6.45 12.85 4.89 342.88 2.58 2.34 （一）烷烃在烟叶中已经鉴定的烷烃由碳原子数为815的异构烷烃、C27C34的支链烷烃以及C28、C30、C32、C34的反构烷烃，它们是烟叶蜡质的主要成分。烟叶上每100 cm2 含有510mg烷烃化合物，其含量随烟叶的叶龄逐渐增加 ，叶位较高的烟叶比叶位较低的烟叶含有更多的烷烃，具有2733个碳原子的成分占烷烃总含量的98% 以上。反异-C30和正-C31 的烷烃成分的相对比率各部位的烟叶都随叶龄急剧增加。另一方面，正C29和 正-C33 的烷烃不受叶龄的影响，分别随叶位从上到下而增减。这些结果表明，可使用烷烃成分作为烟叶成熟度和叶位的指数，反异-C30/正-C31的比率与成熟度对应，而正-C33/正-C29 的比率与叶位对应（Gamou等，1980）。（二）萜烯 萜烯类化合物与烟叶香气密切相关 ，它们不仅是烟叶香气物质的重要前体物，而且在烟叶中鉴定出来的大部分萜烯类化合物也在烟气中发现。过去，烟草工作者把萜烯化合物归入己烷或石油醚提取物。萜烯类化合物由以5个碳原子为基本单位的异戊烷单元组成。根据其所含碳原子数的不同一般分为：半萜类（C5）、单萜烯（C10）、倍半萜烯（C15）、双萜烯（C20）、三萜烯（C30）、四萜烯（C40）和多萜烯( C50和C50以上 )。这些化合物可以环化物或五环化合物的形式存在。许多高分子量的萜烯类化合物是重要香气前体物，主要有类胡萝卜素及新植二烯等非色素类物质。1、 类胡萝卜素 类胡萝卜素可分为两类:胡萝卜素类（carotene）和其含氧衍生物叶黄素(xanthophyll)。前者包括a-胡萝卜素、b-胡萝卜素、新b-胡萝卜素等；后者包括叶黄素(lutenin)、玉米黄素(zeaxanthin)、隐黄素(cryptoxanthin)、新黄质(neoxanthin)和紫黄质(violaxanthin)等。类胡萝卜素的分子基本结构属于由数个异戊二烯单位构成的萜烯及其含氧衍生物，因此又称为多烯色素（polyene pigment）。大多数类胡萝卜素分子结构的特点是：链状主干结构C14和两端或为开环或为闭环的结构,共有八个异戊二烯单位。类胡萝卜素分子间的区别在两端；由于分子中含有双键，表现顺-反异构现象，一般天然存在的类胡萝卜素主要为反式构型，顺势构型只在叶提取物中出现。在烟草中已鉴定的11种类胡萝卜素（ 包括无环和有环的），参见图4-1。色素类物质氧化降解是因双键断裂的部位不同，可产生不同碳原子数的化合物，进一步形成许多重要的香气物质。据报道，至今已有80多种C7C13的挥发性成分作为类胡萝卜素的分解产物被鉴定出来，如-胡萝卜素生物降解生成-紫罗兰酮和-紫罗兰酮，再经连续的氧化、重排、还原生成其他多种酮类成分。六氢番茄红素氧化生物降解可生成丙酮、6-甲基庚烯5-酮-2 及其衍生物假性紫罗兰酮等。新叶黄素生物降解形成蚱蜢酮和-大马酮。大马酮和紫罗兰酮可增加烟草的花香香味。二氢猕猴桃内酯和巨豆三烯酮等也是类胡萝卜素的降解产物，前者能起消除刺激性的作用，后者能增加烟叶中的花香和木香特征。图4-2 为在烟草中鉴定的80多种类胡萝卜素降解产物的结构式。 图4-1 在烟草中发现的11种类胡萝卜素 图4-2 在烟草中发现的类胡萝卜素降解产物（按碳原子数归类） Weeks（1985）等人对比了美国本世纪40年代，50年代和80年代主要烤烟品种的中性挥发物，发现80年代的品种，在烟叶香味品质提高的同时，类胡萝卜素降解产物明显增多，含量也显著增加。由于类胡萝卜素是烟叶重要的香气前提物，因此人们利用各种手段试图提高烟叶的类胡萝卜素含量，已达到提高烟叶香气量的目的，如采用育种方法筛选类胡萝卜素含量高的品种；采用转基因技术培育类胡萝卜素含量高的优良品种；直接向收获后的烟叶上喷洒类胡萝卜素提取液，让胡萝卜素随调制等过程而降解；还有人将胡萝卜素提取物进行深度氧化，生产烟用香料。 烟叶中的非色素类的萜烯类物质包括新植二烯、茄尼酮、新植烯，角鲨烯、法尼烯。新植二烯能增进烟的吃味和香气，Ivanov等发现这种成分有一种弱的令人愉悦的气味。同时它又可通过降解转化形成致香成分。二、 醇 类烟草中含有大量醇类化合物，其中包括脂肪醇、脂环醇、芳香醇、甾醇、萜醇等。烟草中醇类化合物的含量为0.77%1.25%。高分子萜醇类物质是烟叶胶状纤毛分泌物的主要成分，是烟叶香气和香味成分的重要前体物。主要有两类： （一）类西柏烷类萜醇 鉴定的有和-4，8，13-西伯三烯-1，3-二醇（图4-3），他们的饱和烃母体俗名为杜伐烷（ duvane），常和西柏烷（cembrance）交替使用,这些二醇类是烤烟和白肋烟表皮类脂物中的主要成分，在幼叶中，其含量可以占表皮蜡质的一