烟气挥发性、半挥发性成分及其分析技术

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1、卷烟烟气中挥发性、半挥发性成分及其分析技术赵晓东郑州烟草研究院烟草化学重点实验室卷烟烟气中的挥发性、半挥发性成分卷烟烟气是不断变化的极其复杂的化学物质混合物。它是在卷烟抽吸期间烟草不完全燃烧形成的，而烟草本身就是超过2000种化学成分的复杂混合物。抽吸期间，在燃烧着的卷烟中的烟草暴露于从常温至高达约950℃的温度下和变化着的氧浓度中，产生了几千种化学物质，其中有许多成份是从几种不同途径产生的。卷烟烟气的化学组成比烟叶复杂得多，这是由于一部分化合物是从烟叶直接挥发转移和质量转移到烟气中，另一部分化合物则是

2、在烟支燃吸时，热解形成得大量新的产物。卷烟烟气中的挥发性、半挥发性成分主流烟气是一种气溶胶，各组分分布于烟气粒相和气相中。作为一般定义，在室温下通过剑桥滤片的烟气部分称为气相，保留在剑桥滤片上的部分称为粒相。卷烟烟气挥发和半挥发性物质主要分布于卷烟烟气的粒相中，但在气相中也有分布。类别在烟草中数目在烟气中的数目在烟草和烟气中共有数目羧酸450169140氨基酸951816内酯12913539酯529456314酰胺和亚酰胺20522732酸酐10104醛11110648碳水化合物1383012腈4101

3、4烟草和烟气中鉴定出的成分分类续上表酮348461122醇33415769酚5818840胺6515037含硫化合物3372N-杂环化合物3372吡啶6332446吡咯和吲哚9883吡嗪215518非芳族化合物13437续上表稠环芳香族1360其它4502醚538815烃类饱和脂肪烃5811344不饱和脂肪烃3817810单环芳香族烃3313825多环芳烃5531735其它1211019无机化合物和金属元素10511169烟气中的香味成分前面的讨论主要集中在烟草香味成分及其作用，下面将重点转向烟气的一些

4、香味成分，这里所指烟气成分并不排除其在烟草中的存在，前面讨论过的这里不再叙述。呋喃酮类和吡喃酮类这类物质中包括2—呋喃酮类3—呋喃酮类4—吡喃酮类这类物质提供给卷烟香气的甜烤香、焦木/糖香气。2-甲基四氢呋喃-3-酮（面包酮）：无色至黄色液体，天然存在于咖啡、坚果、炒榛子中。具有甜香、坚果香、奶油香。4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮（菠萝酮）：白色至淡黄色固体。熔点78～80℃。呈甜、烤香、面包、烹调香及水果和焦糖香气。溶于乙醇。天然品存在于新鲜菠萝和牛肉汤等中。3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮

5、（麦芽酚）：现有替代品乙基麦芽酚：甜香、烤香。甲基环戊烯醇酮及其类似物这类物质的主体香韵与前面的呋喃或吡喃酮类相近，主要有：甲基环戊烯醇酮2-甲基-3-乙基-环戊烯-1-酮乙基环戊烯醇酮二甲基环戊烯醇酮具有甜的，烧焦的糖味特征，可赋予卷烟的基本香气特征。具有糖浆、甘草、旱芹和胡芦巴的极强香味特征。咪唑化合物咪唑及吡嗪类物质被认为是Amadori产物的热解产物。Amadori化合物生成:Ｎ-取代糖基胺经Amadoriｉ重排形成Amadori化合物(1-氨基-1-脱氧-2-酮糖)。再沿三条路线继续反应产生醛

6、、酮醛、二羰基化合物及还原酮和香味化合物。1、Amadori重排物在C2,C3位不可逆地烯醇化，从C1位消去胺基生成二羰基中间体，它进一步反应，产生如乙醛、丙酮醛、丁二酮和醋酸等香味成分。2、Amadori重排产物在C1,C2位烯醇化，并消去C3位的羟基，加水生成3-脱氧己酮糖，而后脱水生成2-糠醛类香味成分。上述两条路线生成的中间产物继而发生包括醇醛缩合、醛、氨基聚合以及吡咯、吡嗪等杂环化合物的生成反应，这些杂环化合物是肉类风味中很重要的一类化合物。3、Strecker降解，即α-氨基酸在二酮化合物的

7、存在下脱氨、脱羧，形成比原氨基酸少一个碳原子的醛和α-氨基酮，这些α-氨基酮是形成吡嗪类、噻唑类等杂环化合物的重要中间物质。从烟气中分离出的几种重要的咪唑化合物有：２-甲基咪唑，2，4-二甲基咪唑，4，5-二甲基咪唑，2-异丙基咪唑和4-甲基-2-乙酰基咪唑在低浓度情况下，这些化合物给卷烟烟气一些甜香、巧克力香或坚果的香气特征，但在高浓度时却使烟气变的有些苦。在通常情况下，它们增加烟气的体香和丰满度。烟气中的吡啶类烟气中含有的吡啶类化合物可能起源于烟碱和其它生物碱，很自然，这些物质对卷烟余味有部分影响，

8、这种影响可能是它们与环戊烯酮和呋喃酮协同作用的结果，进而降低了这些甜的焦糖化合物的甜焦糖味。酚类绝大多数酚类来源于烟气。酚类物质具有某些明显的吸味特征，这种吸味特征通常被认为是不期望的，但它也是卷烟吸味和香气的一部分。国外有些学者对N-基化合物（例如吡啶），酚类和环戊烯酮类物质在烟气中存在的协同作用进行了研究认为：1、吡啶类N-基化合物的存在会压抑焦糖香味；2、酚类物质的存在使焦糖样香味转化成烟熏香韵；3、环戊烯酮有助于给卷烟提供强的辛辣的