CN105004826A - 一种准确表征和评价卷烟香气中青滋香特征的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种准确表征和评价卷烟香气中青滋香特征的方法。通过HS-GC-MS/MS检测方法来获取致香物质定量数据，并通过相应致香物质的阈值来计算并构建得到卷烟青滋香香韵指数Q。本发明操作简便、不易受杂质干扰、检测结果准确。GC-MS/MS的选择性和灵敏度比GC-MS高，避免了GC-MS灵敏度低、分辨率不足、选择性差、易产生假阳性结果、且不能给出足够的定性/定量信息等问题。本发明从物质基础的角度对卷烟青滋香特征进行了相应描述和表达，避免了感官评吸的主观性，客观综合表征及评价卷烟产品的青滋香香气风格。

Description

一种准确表征和评价卷烟香气中青滋香特征的方法

技术领域

本发明属于卷烟感官质量评价和分析技术领域，具体是涉及一种能够准确表征和评价卷烟香气中的青滋香特征的方法。

背景技术

作为一种燃吸消费品，卷烟的感官质量是其核心和灵魂，因此对卷烟感官质量的评价和分析一直是卷烟技术工作中最为重要的内容之一。文献调研表明，近年来围绕卷烟感官质量开展了大量的技术研发，总结起来可以分为卷烟感官质量评价、与感官质量相关的物质分析两种类型。

1、卷烟感官质量评价

现行的卷烟感官质量评价方法有两种，一种是对卷烟感官品质的综合评价，另一种是对卷烟感官风格特征及品质特征的评价。

卷烟感官品质的综合评价方法：GB 5606.4-2005《卷烟第4部分:感官技术要求》中所规定的，感官评吸的六项评判标准，包括光泽、香气、谐调、杂气、刺激性及余味；

卷烟感官风格特征及品质特征评价方法：YC/T 497-2014《卷烟中式卷烟风格感官评价方法》中将卷烟感官香气风格进一步细分为：清香、果香、辛香、木香、青滋香、花香、药草香、豆香、可可香、奶香、膏香、烘焙香、甜香、烤烟烟香和晾晒烟烟香等15个香韵指标；

上述两种现行评价方法都是从评吸者视觉、嗅觉、味觉等主观经验感受出发建立的评价和分析方法，其中GB 5606.4-2005主要应用于卷烟产品感官质量的符合性检验，而YC/T 497-2014则应用于卷烟产品感官质量的一致性检验。但这两种方法需要依赖卷烟感官质量评委的经验进行，容易受到评委的专业水平、评吸技能、主观喜好等多方面因素的影响，不同评委的评价结果有可能出现较大差异。

2、与卷烟感官质量相关的物质分析

随着检测技术的不断进步，研究人员采用顶空固相微萃取-GC/MS、LC-MS、传感器、电子鼻、近红外等技术手段对与卷烟感官质量相关的致香物质进行了检测，并对致香物质浓度及其致香贡献进行多元回归，通过建立相应的回归方程来寻找不同浓度的物质对卷烟感官香气的影响。例如CN201210388661一种卷烟香型的检测判定方法。回归方程虽然可以在一定程度上解释致香物质的浓度与卷烟香气之间的相关性。但是GC-MS方法在物质定性/定量上存在着灵敏度低、分辨率不足、选择性差、易产生假阳性结果、且不能给出足够的定性/定量信息等问题，致使定性/定量结果存在很大不确定性。同时，相关的研究工作也无法解释β-紫罗兰酮等含量低，却对感官香气贡献大(即阈值低)的物质对卷烟青滋香香气风格的显著作用；缺少对卷烟品质特征及风格特征基于物质基础的相应描述和表达，许多感官评吸特征也无法从物质基础上予以解释。

3、小结

现有的评价与分析方法均存在一定缺陷。如何通过化学分析技术手段对“卷烟风格特征及品质特征”进行准确评价与分析，就成为烟草行业科技工作者们所面临亟待解决的重大课题之一。但现有技术中尚未见有很好地解决办法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够准确表征和评价卷烟香气中的青滋香特征的方法。通过HS-GC-MS/MS(顶空-气相色谱-串联质谱法)检测获取致香物质定量数据，并通过相应致香物质的阈值来计算并构建得到卷烟的青滋香香韵指数Q，对卷烟青滋香香气风格特征进行评判，以避免感官评吸造成的主观误差。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。

一种准确表征和评价卷烟香气中青滋香特征的方法，包括以下步骤：

(1)以二氢猕猴桃内酯、β-二氢大马酮、β-大马酮、香叶基丙酮、叶醇、芳樟醇、松油醇、3-甲基戊酸和3-乙酰基吡啶作为显著影响卷烟青滋香香气风格的9种特征物质；

(2)特征物质标准工作曲线的建立：

①标准储备液:每一种特征物质分别准确称取10.0mg的标准品，置于同一个100mL容量瓶中，用二氯甲烷溶解并稀释定容，配制成质量浓度为100μg/mL的标准储备液，贮存在4℃冰箱中备用；

②内标物萘溶于无水乙醇，浓度为100μg/mL；

③分别移取①所得标准储备液0.1mL、0.5mL、1mL、5mL、10mL，分别置于5个100mL容量瓶中，分别加入1mL内标溶液，用二氯甲烷稀释得到浓度依次为0.1μg/mL、0.5μg/mL、1μg/mL、5μg/mL、10μg/mL的化合物溶液，其中内标萘浓度为1μg/mL，作为工作标准溶液；

④分别用9个特征物质的标准样品及内标的响应值比值与其浓度比值进行线性回归，得到每一种特征物质的标准工作曲线，曲线强制归零，线性相关系数R²须大于0.999；

(3)待测样品的前处理：

a、取待测样品的烟丝，按照《YC/T 31烟草及烟草制品试样的制备和水分测定烘箱法》进行水分测定；

b、称取1.000g待测样品的烟丝，置于20mL顶空瓶中，加入1mL内标溶液，迅速压紧瓶盖，振摇使烟丝均匀而松散地平铺于瓶底；

(4)用HS-GC-MS/MS法对待测样品进行分析与测定，仪器分析条件如下：

①顶空仪分析条件：

顶空瓶容量：20mL，样品环容量：3mL，样品平衡温度：100℃，样品环温度：120℃，传输线温度：160℃，样品平衡时间：45min，GC循环时间：42min，样品瓶加压压力：138KPa，加压时间：0.20min，充气时间：0.20min，样品环平衡时间：0.05min，进样时间：0.50min；

②色谱分析条件：

DB-5MS毛细管柱；进样口温度：250℃；恒流模式，柱流量1mL/min；分流比：20:1；升温程序：初始温度80℃,保持1min，以8℃/min的速率升温至150℃,保持3min；再以15℃/min的速率升温至250℃,保持20min；

③质谱分析条件：

EI电离模式，电离能70ev；灯丝电流：80μA；离子源温度：170℃；传输线温度：250℃；Q2碰撞气：氩气纯度99.999％，CID气体压力为1.5mtorr；扫描方式：多反应监测MRM模式，对每个离子的检测时间为150ms；

有关定性离子对、定量离子对以及优化后的碰撞能量(CE)值如表1所示：

表1：

(5)读取待测样品各特征物质的响应值，用步骤(2)所建立的标准曲线对待测样品中各特征物质初始数据进行校正，即得到待测样品中某一种特征物质的含量C_i：

$C_i=\frac{A_i{m}_s}{A_s{K}_i}\×\frac{1}{m\×(1-w)}$ ………………①

其中，C_i表示待测样品中某一种特征物质的含量，单位为ug/g；

A_i为待测样品中某一种特征物质的峰面积，单位为U(积分单位)；

A_s为内标物质的峰面积，单位为U(积分单位)；

m_s为加入内标物质的量，单位为ug；

m为称取烟丝质量，单位为g；

w为待测烟丝水分含量，单位为％；

K_i为各特征物质的标准工作曲线斜率；

(6)卷烟青滋香香韵指数Q的计算：

9种特征物质对卷烟烟气青滋香均有贡献，通过气味活度值OAV来评价某一特征物质对卷烟青滋香的贡献程度，卷烟青滋香香韵指数是9种特征物质气味活度值的加和：

………………②

式中：C_i为待测样品中i种特征物质的含量；t_i为i种特征物质的香气阈值；O_i为i种特征物质的OAV值，即n为特征物质的数目；因香味阈值很低，为便于和感官评价结果比较，将各个特征物质的OAV值乘以一个系数，f_i为各个特征物质的修正系数，具体如表2所示；

表2

特征物质	修正系数fi
		二氢猕猴桃内酯苯乙醛	10-1
β-二氢大马酮苯乙醇	10-5
		β-大马酮香茅醇	10-6
香叶基丙酮苯乙酸乙酯	10-2
		叶醇香芹酮	10-2
芳樟醇香叶醇	10-2
		松油醇乙酸苯乙酯	10-1
3-甲基戊酸洋茉莉醛	10-1
		3-乙酰基吡啶丁香酚	10-2

(7)卷烟青滋香香气风格特征评判：

按照表3的评分标准对卷烟青滋香香气风格进行评判；

表3卷烟青滋香香气风格评判标准

卷烟香气中的青滋香特征与卷烟青滋香香韵指数Q呈正相关关系，即卷烟青滋香香韵指数Q值越高，则表明该卷烟的青滋香香气风格越显著。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1、本发明以卷烟风格特征指标——青滋香香韵为导向，采用HS-GC-MS/MS技术手段，在建立品质特征及风格特征物质谱库的基础上，对卷烟品质、风格相关物质进行定性、定量检测；利用检测结果采用统计模型建立青滋香香韵指数的数学表达式，该表达式综合以相应的阈值计算并构建表征卷烟青滋香香气风格的指数(青滋香香韵指数Q)，来综合表征及评价卷烟产品的青滋香香气风格。青滋香香韵指数Q模型的提出从物质基础的角度对卷烟青滋香特征进行了相应描述和表达，从物质基础上解释了许多感官评吸特征，解释了β-紫罗兰酮等含量低，却对感官香气贡献大(即阈值低)的物质对卷烟青滋香香气风格的显著作用。而且避免了感官评吸的主观性，客观综合表征及评价卷烟产品的青滋香香气风格。

2、HS-GC-MS/MS(顶空-气相色谱-串联质谱法)操作简便、不易受杂质干扰、检测结果更为准确。GC-MS/MS(气相色谱-串联质谱法)的选择性和灵敏度比GC-MS(气质联用法)高，避免了GC-MS灵敏度低、分辨率不足、选择性差、易产生假阳性结果、且不能给出足够的定性/定量信息等问题。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面通过实施例对本发明做进一步地详细说明，但实施例并不是对本发明技术方案的限定。

实施例1：

(一)材料与仪器：

(1)材料：某品牌卷烟A；

试剂：二氯甲烷(AR，上海安谱科学仪器有限公司)；无水乙醇(AR，上海试剂一厂)；二氢猕猴桃内酯、β-二氢大马酮、β-大马酮、香叶基丙酮、叶醇、芳樟醇、松油醇、3-甲基戊酸、3-乙酰基吡啶、萘(纯度均大于98％，均购自百灵威)。

(2)仪器：AG204电子天平(感量：0.0001g，瑞士METTLER TOLEDO公司)；鼓风恒温干燥箱(101A-2，上海市实验仪器总厂)；顶空仪(G1888，Agilent)；GC-MS/MS(SCION 456GC-TQ，Bruker公司)；移液枪(Tripette公司)。

(二)试样的制备及特征物质的测定：

(1)HS-GC-MS/MS法测定9种特征物质

A、样品制备：将成品卷烟A除去滤嘴，剥除接装纸，按照《YC/T 31烟草及烟草制品试样的制备和水分测定烘箱法》进行水分测定；使用分析天平称取1.000g烟丝(精确至0.1mg)于20mL顶空瓶中，加入1mL内标溶液，迅速压紧瓶盖，适当振摇使烟丝均匀而松散的平铺于瓶底。

B、静态顶空条件为：顶空瓶容量：20mL，样品环容量：3mL，样品平衡温度：100℃，样品环温度：120℃，传输线温度：160℃，样品平衡时间：45min，GC循环时间：42min，样品瓶加压压力：138KPa，加压时间：0.20min，充气时间：0.20min，样品环平衡时间：0.05min，进样时间：0.50min；可以根据所选择的程序升温条件，适当调整GC循环时间；

C、在GC-MS/MS测定时，采用的色谱条件具体如下：

a)色谱柱：DB-5MS弹性石英毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm，美国Agilent公司)；或其他等效色谱柱，如HP-5MS弹性石英毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)、MS(30m×0.25mm×0.25μm)等；

b)进样口温度：250℃；

c)程序升温条件：初始温度80℃,保持1min，以8℃/min的速率升温至150℃,保持3min；再以15℃/min的速率升温至250℃,保持20min；可以根据样品的具体情况，选择其他合适的程序升温条件；

d)载气：He(纯度≥99.99％)；Q2碰撞气：氩气(纯度99.999％)。

e)电离方式：EI源；电离能70ev；灯丝电流：80μA；离子源温度：170℃；传输线温度：250℃；

f)扫描方式：多反应监测MRM模式，CID气体压力为1.5mtorr；对每个离子的检测时间为150ms。

D、测定结果的计算：用HS-GC-MS/MS法测定一系列特征物质标准溶液，用特征物质与内标峰面积的比值作为纵坐标，特征物质的浓度与内标浓度的比值作为横坐标，分别建立9种特征物质的标准工作曲线，曲线强制归零。对校正数据进行线性回归，线性相关系数R²须大于0.999。

测定样品，根据样品中的峰面积计算9种特征物质的含量，计算其中某一种特征物质的含量：

$C_i=\frac{A_i{m}_s}{A_s{K}_i}\×\frac{1}{m\×(1-w)}$ ………………①

其中，C_i表示检测分析得到的香味特征物质的含量，单位为ug/g；

A_i为试样中香味特征物质的峰面积，单位为U(积分单位)；

A_s为内标物质的峰面积，单位为U(积分单位)；

m_s为加入内标物质的量，单位为ug；

m为称取烟丝质量，单位为g；

w为待测烟丝水分含量，单位为％；

K_i为各特征物质的标准工作曲线斜率；

E、测定结果：

(1)某品牌烟丝样品A按照所述的方法进行样品制备，用HS-GC-MS/MS法测定其9种特征物质含量。结果见表4：

表4 HS-GC-MS/MS法测定A品牌卷烟中9种特征物质(ug/g)的结果

序号	名称	目标物的含量(ug/g)
			1	二氢猕猴桃内酯	1.876
2	β-二氢大马酮	2.153
			3	β-大马酮	5.094
4	香叶基丙酮	1.676
			5	叶醇	1.955
6	芳樟醇	0.229
			7	松油醇	0.127
8	3-甲基戊酸	0.087
			9	3-乙酰基吡啶	0.062

(2)A品牌卷烟青滋香香韵指数(Q_A)的计算：

基于上述测定结果，带入下面的公式：

………………②

式中：C_i为i种香味特征物质的含量；t_i为i种特征物质的香气阈值；O_i为i种香味特征物质的OAV值，即n为香味特征物质的数目；为便于和感官评价结果比较，将各个特征物质的OAV值乘以一个系数，f_i为各物质的OAV修正系数。9种特征物质的气味活度值如表5所示。

表5A品牌卷烟烟丝中9种特征物质的气味活度值(O_i)

序号	名称	香气阈值(ug/g)	Oi	fi
					1	二氢猕猴桃内酯	0.95	1.975	10-1
2	β-二氢大马酮	9×10-5	23922.222	10-5
					3	β-大马酮	2×10-6	2547000	10-6
4	香叶基丙酮	5×10-2	33.52	10-2
					5	叶醇	0.07	27.929	10-2
6	芳樟醇	0.01	22.9	10-2
					7	松油醇	0.28	0.454	10-1
8	3-甲基戊酸	0.886	0.098	10-1
					9	3-乙酰基吡啶	0.023	2.696	10-2

A品牌卷烟青滋香香韵指数(Q_A)＝3.91，表明该品牌卷烟青滋香香气风格较强，但并未达到强烈的程度。

实施例2：

重复实施例1的过程，选择另一品牌卷烟B，用HS-GC-MS/MS法测定其9种特征物质含量，测定值如表6所示，9种特征物质的气味活度值如表7所示。

表6HS-GC-MS/MS法测定B品牌卷烟中9种特征物质(ug/g)的结果

序号	名称	目标物的含量(ug/g)
			1	二氢猕猴桃内酯	1.838
2	β-二氢大马酮	1.841
			3	β-大马酮	5.086
4	香叶基丙酮	1.694
			5	叶醇	1.711
6	芳樟醇	0.215
			7	松油醇	0.126
8	3-甲基戊酸	0.077
			9	3-乙酰基吡啶	0.078

表7B品牌卷烟烟丝中9种特征物质的气味活度值(O_i)

B品牌卷烟青滋香香韵指数(Q_B)＝3.83。表明该品牌卷烟卷烟青滋香香气风格较强，但比A品牌卷烟青滋香香气风格较弱。

实施例3：

组织14名具有全国卷烟感官评吸资格证书的技术人员对A、B两品牌卷烟样品的香气风格指标(烤烟烟香、晾晒烟烟香、清香、果香、辛香、木香、青滋香、花香、药草香等)进行评价，得到青滋香指标评判分值。结果如表8所示。

表8A和B两个品牌卷烟的青滋香香韵指数和感官评价值对比

品牌	青滋香香韵指数	青滋香指标感官评价分值
			A	3.91	4
B	3.83	4

从表8可知，实施例1-2所得出的青滋香香韵指数与青滋香指标感官评价分值没有显著差异，证明了本发明所提出的表征和评价卷烟香气中青滋香特征的方法的准确可行性。而且在实施过程中，可以避免常规感官评价方法的主观性，能更客观的对卷烟青滋香香气风格进行表征和评判。

Claims (1)

1.一种准确表征和评价卷烟香气中青滋香特征的方法，包括以下步骤：

(1)以二氢猕猴桃内酯、β-二氢大马酮、β-大马酮、香叶基丙酮、叶醇、芳樟醇、松油醇、3-甲基戊酸和3-乙酰基吡啶作为显著影响卷烟青滋香香气风格的9种特征物质；

(2)特征物质标准工作曲线的建立：

①标准储备液:每一种特征物质分别准确称取10.0mg的标准品，置于同一个100mL容量瓶中，用二氯甲烷溶解并稀释定容，配制成质量浓度为100μg/mL的标准储备液，贮存在4℃冰箱中备用；

②内标物萘溶于无水乙醇，浓度为100μg/mL；

③分别移取①所得标准储备液0.1mL、0.5mL、1mL、5mL、10mL，分别置于5个100mL容量瓶中，分别加入1mL内标溶液，用二氯甲烷稀释得到浓度依次为0.1μg/mL、0.5μg/mL、1μg/mL、5μg/mL、10μg/mL的化合物溶液，其中内标萘浓度为1μg/mL，作为工作标准溶液；

④分别用9个特征物质的标准样品及内标的响应值与其浓度进行线性回归，得到每一种特征物质的标准工作曲线，曲线强制归零，线性相关系数R²须大于0.999；

(3)待测样品的前处理：

a、取待测样品的烟丝，按照《YC/T 31烟草及烟草制品试样的制备和水分测定烘箱法》进行水分测定；

b、称取1.000g待测样品的烟丝，置于20mL顶空瓶中，加入1mL内标溶液，迅速压紧瓶盖，振摇使烟丝均匀而松散地平铺于瓶底；

(4)用HS-GC-MS/MS法对待测样品进行分析与测定，仪器分析条件如下：

①顶空仪分析条件：

顶空瓶容量：20mL，样品环容量：3mL，样品平衡温度：100℃，样品环温度：120℃，传输线温度：160℃，样品平衡时间：45min，GC循环时间：42min，样品瓶加压压力：138KPa，加压时间：0.20min，充气时间：0.20min，样品环平衡时间：0.05min，进样时间：0.50min；

②色谱分析条件：

DB-5MS毛细管柱；进样口温度：250℃；恒流模式，柱流量1mL/min；分流比：20:1；升温程序：初始温度80℃,保持1min，以8℃/min的速率升温至150℃,保持3min；再以15℃/min的速率升温至250℃,保持20min；

③质谱分析条件：

EI电离模式，电离能70ev；灯丝电流：80μA；离子源温度：170℃；传输线温度：250℃；Q2碰撞气：氩气纯度99.999％，CID气体压力为1.5mtorr；扫描方式：多反应监测MRM模式，对每个离子的检测时间为150ms；

有定性离子对、定量离子对以及优化后的碰撞能量(CE)值如表1所示：

(5)读取待测样品各特征物质的响应值，用步骤(2)所建立的标准曲线对待测样品中各特征物质初始数据进行校正，即得到待测样品中某一种特征物质的含量C_i：

$C_i=\frac{A_i{m}_s}{A_s{K}_i}\×\frac{1}{m\×(1-w)}$ ………………①

其中，C_i表示待测样品中某一种特征物质的含量，单位为ug/g；

A_i为待测样品中某一种特征物质的峰面积，单位为U；

A_s为内标物质的峰面积，单位为U；

m_s为加入内标物质的量，单位为ug；

m为称取烟丝质量，单位为g；

w为待测烟丝水分含量，单位为％；

K_i为各特征物质的标准工作曲线斜率；

(6)卷烟青滋香香韵指数Q的计算：

9种特征物质对卷烟烟气青滋香均有贡献，通过气味活度值OAV来评价某一特征物质对卷烟青滋香的贡献程度，卷烟青滋香香韵指数是9种特征物质气味活度值的加和：

卷烟青滋香香韵指数 $Q=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_i\frac{c_i}{t_i}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_i{O}_i$ ………………②

式中：C_i为待测样品中i种特征物质的含量；t_i为i种特征物质的香气阈值；O_i为i种特征物质的OAV值，即n为特征物质的数目；因香味阈值很低，为便于和感官评价结果比较，将各个特征物质的OAV值乘以一个系数，f_i为各个特征物质的修正系数，具体如表2所示；

表2

特征物质 修正系数f_i 二氢猕猴桃内酯苯乙醛 10^-1 β-二氢大马酮苯乙醇 10^-5 β-大马酮香茅醇 10^-6 香叶基丙酮苯乙酸乙酯 10^-2 叶醇香芹酮 10^-2 芳樟醇香叶醇 10^-2 松油醇乙酸苯乙酯 10^-1 3-甲基戊酸洋茉莉醛 10^-1 3-乙酰基吡啶丁香酚 10^-2

(7)卷烟青滋香香气风格特征评判：

按照表3的评分标准对卷烟青滋香香气风格进行评判；

表3  卷烟青滋香香气风格评判标准

卷烟香气中的青滋香特征与卷烟青滋香香韵指数Q呈正相关关系，即卷烟青滋香香韵指数Q值越高，则表明该卷烟的青滋香香气风格越显著。