摘要煙草中多酚類物質(zhì)的種類及含量對烤后煙葉的香氣品質(zhì)、煙葉色澤及香吃味有重要影響，有效提取分離與確定煙草中的多酚類物質(zhì)可提高烤后煙葉的品質(zhì)，增加煙草制品的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。本文詳細(xì)介紹了溶劑萃取、超聲輔助提取、微波輔助提取和超臨界流體萃取四種提取煙草多酚的常用方法，以及高效液相色譜法(HPLC)、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(HPLC-MS/MS)和近紅外光譜法三種測定煙草多酚的分析方法，綜述了提取分離及分析煙草多酚新技術(shù)的研究現(xiàn)狀，同時(shí)對各方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，并探討了當(dāng)前亟待解決的問題及工業(yè)化利用前景，使煙草多酚能更廣泛地應(yīng)用于食用、藥用等領(lǐng)域，增加煙草多酚的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞煙草多酚類物質(zhì)提取分離分析檢測
煙草作為我國重要的工業(yè)性原料作物，對我國農(nóng)產(chǎn)品財(cái)政收入貢獻(xiàn)較大[1]。據(jù)資料報(bào)道，煙草中所能測出的化合物約有300多種[2]，其中多酚類物質(zhì)能達(dá)煙葉干重的0.5%～6%[1]，含量較為豐富，對煙葉以及煙草制品燃吸后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行檢測，已檢測到的多酚可達(dá)280多種[3]。煙草中占比最多的三種多酚為綠原酸、蕓香苷和莨菪亭[4]，其中綠原酸含量可達(dá)煙草總多酚含量的75%～95%[5]。煙草中多酚類物質(zhì)的種類及含量對煙葉色澤、卷煙香氣、卷煙吸味有著重要影響，是評估煙草制品的重要品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[6～8]。
所以，有效提取分離與研究煙草中的多酚類物質(zhì)，并將其應(yīng)用到食品、醫(yī)藥保健等領(lǐng)域，不僅能提高煙草相關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，還能增加煙草制品的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。多酚是一類植物次生代謝物質(zhì)，屬于植物單寧類，含有多個(gè)酚羥基結(jié)構(gòu)，在植物的葉片中最為常見[9]。植物多酚能使機(jī)體內(nèi)自由基得到有效清除，機(jī)體衰老進(jìn)程得以緩解[10]，心腦血管等慢性疾病得到有效預(yù)防[11]，能抵抗神經(jīng)性疾病[12]，降低癌癥風(fēng)險(xiǎn)[13]等，因此在營養(yǎng)食品、醫(yī)藥保健等領(lǐng)域常被用作抗氧化劑、抑菌劑、防腐劑等。本文主要綜述了煙草中多酚類物質(zhì)的有效提取分離與檢測方法，介紹了國內(nèi)外關(guān)于煙草多酚的研究現(xiàn)狀，以期為煙草多酚的后續(xù)獲取利用和工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。
1煙草中多酚的提取分離技術(shù)
1.1有機(jī)溶劑提取法
溶劑萃取的關(guān)鍵在于要根據(jù)相似相溶性特征選擇與煙草中待提取活性成分的性質(zhì)相對應(yīng)的溶劑。多酚類物質(zhì)中含有酚羥基極性基團(tuán)，選擇針對其溶解度較好的甲醇、丙酮作溶劑效果較好[14]。為防止多酚分子發(fā)生醇解反應(yīng)，通常選用丙酮-水體系為溶劑，所提多酚多為倍酸酯多酚;若選用弱酸性醇-水體系為溶劑，所提物質(zhì)多為單寧類多酚。pH在酸性范圍時(shí)，多酚大多以分子形式存在于植物體中，pH在堿性范圍時(shí)，則多數(shù)為負(fù)離子狀態(tài)，因此，可調(diào)節(jié)萃取劑的pH選擇性萃 取不同組分。
此外，可依據(jù)目標(biāo)多酚的分子量差異選擇合適的萃取溶劑，若所提多酚分子量較低，可選用乙醚為溶劑;若所提多酚為中等分子量多酚(單寧類)，既可選用乙酸乙酯作溶劑，也可選擇丙酮水溶液作溶劑;當(dāng)所提多酚分子量在1500左右時(shí)，可選用水作溶劑;而大分子量多酚在熱堿溶液中提取效果較好[15]。
有機(jī)溶劑萃取法操作便捷、成本低、溶劑易回收、工業(yè)放大容易，但萃取物中往往含有多種化學(xué)性質(zhì)相似的成分，導(dǎo)致有效成分含量較低，且提取效率不高、耗時(shí)較長、溶劑殘留較多，所以，通常采用溶劑提取法對煙葉中的化學(xué)成分進(jìn)行粗提，之后再根據(jù)需要對粗品進(jìn)行純化。由于煙草制品主要為吸食性消費(fèi)品，選擇溶劑時(shí)必須考慮對人體健康的影響，綠色、無毒、無污染的乙醇-水體系常常成為首選提取劑。
1.2超聲輔助提取法
超聲波具有強(qiáng)空化作用，會產(chǎn)生高速微射流及強(qiáng)剪切力，促使物質(zhì)破壁而出，能增強(qiáng)植物成分溶出的速率，常常輔助于溶劑提取法。超聲波輔助提取法可加速萃取時(shí)間，所需溫度較低，萃取效率高，能極大地降低溶劑的使用體積和成本[16]， 較常見于提取植物中的天然活性成分。陳森林等采用響應(yīng)面Box-Behnken中心組合研究優(yōu)化超聲輔助提取煙葉多酚的工藝，確定最終提取溶劑為40%～80%乙醇水溶液，料液比10～30mL/g，在50℃條件下50W提取30～45min，所得萃取物含8種多酚類致香前體物質(zhì)(綠原酸、莨菪亭、咖啡酸、香豆素、蕓香苷、新綠原酸、莰菲醇-3-0-蕓香糖苷、隱綠原酸)，每克煙葉中的總多酚含量可達(dá)44.28mg[17，18]。
Gu等[19]研究了一種動態(tài)超聲輔助提取干煙葉中多酚的方法，以甲醇(含0.5%抗壞血酸)為溶劑，超聲振動頻率為35kHz，35℃下用6mL溶劑(流量0.5mL/min)萃取10min，所得提取物中含綠原酸、艾蒿素、蘆丁、東莨菪素和槲皮素等5種多酚。與靜態(tài)超聲輔助提取法相比，提取多酚所需時(shí)間從30min縮短為10min，回收率由85%顯著提高到96%，所提取5種多酚的總含量由2.150mg/g增加為2.225mg/g，且溶劑消耗也大大減少，說明動態(tài)超聲輔助提取明顯優(yōu)于靜態(tài)超聲輔助提取。由于超聲波衰減因素的存在，會導(dǎo)致大直徑提取罐周壁形成一個(gè)無空化效應(yīng)的超聲空白區(qū)域，僅使一環(huán)形空間可得到超聲的有效影響;另外，較高的設(shè)備成本以及設(shè)備易損性也制約了超聲波輔助在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。
1.3微波輔助提取法
微波與物料的相互作用及其強(qiáng)度取決于物料的介電特性，微波穿透低介電損耗物料時(shí)，微波能吸收較低;穿透高介電損耗物料時(shí)吸收的微波能呈先增后減趨勢;穿透非介電損耗物料時(shí)幾乎不吸收微波能。因此，介電特性與物料的化學(xué)成分有較大相關(guān)性，微波輔助適應(yīng)的場所需與物料的介電特性匹配。微波輔助溶劑萃取的本質(zhì)在于微波強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)作用，避免了熱對流、熱傳導(dǎo)和熱輻射等方式中的能量損失，使物料加熱更快、更均勻，從而強(qiáng)化傳質(zhì)過程，有利于物質(zhì)的溶出。某些場合，微波萃取過程中產(chǎn)生的高壓允許溶劑在超過常壓沸點(diǎn)的溫度下仍處于液體狀態(tài)[20]，對溶解過程十分有利。關(guān)于微波輔助提取天然產(chǎn)物中化學(xué)成分已有系列研究報(bào)道[21]。
王海燕等[22]以提高總多酚提取率為目標(biāo)，探究出提取烤煙煙葉中綠原酸、蕓香苷的微波輔助提取條件:所用溶劑為53%甲醇(11mL/g)，560W微波輻照提取70s，每克煙葉中所提總多酚量可達(dá)22.38mg。Chen等[23]通過微波輔助提取煙草多酚，若溫度達(dá)到120℃或更高，萃取時(shí)間可短至6min，并能萃取出更多的熱降解成分。已有報(bào)道表明，微波輔助萃取法提取時(shí)間較短、溶劑需求較少、效率高、能耗低，但由于物料的不均勻性，不能使所有物料接收到同等微波輻照，整個(gè)體系受熱不均，從而導(dǎo)致物料的部分區(qū)域提取不充分，工藝放大難;當(dāng)提取溶液為有機(jī)溶劑時(shí)，防爆問題更為凸顯，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程安全性和不穩(wěn)定性因素較多。至今，微波輔助提取煙草多酚還僅限于實(shí)驗(yàn)室階段。
1.4超臨界流體萃取法
超臨界流體萃取技術(shù)(Supercriticalfluidextraction，SFE)可將有效成分的提取和分離結(jié)合于一體，依據(jù)超臨界流體在其臨界壓力及臨界溫度以上對天然產(chǎn)物中的低沸點(diǎn)或熱敏性有效成分具有較強(qiáng)溶解能力進(jìn)行分離[24]。楊菁等[26]采用GC-MS檢測了超臨界流體萃取的煙梗中的成分，主要分為五類致香成分:美拉德及焦糖化反應(yīng)相關(guān)中性化合物、堿性化合物、酚類物質(zhì)、酸類和煙草本香類物質(zhì)，其中酚類物質(zhì)主要為4-乙烯基愈創(chuàng)木酚。
并且隨溫度逐漸升高，一些碳水化合物會發(fā)生焦糖化反應(yīng)，生成小分子有機(jī)酸、羰基化合物和呋喃類等揮發(fā)性產(chǎn)物。趙卉[27]探索的超臨界CO2萃取煙葉中茄尼醇的優(yōu)化工藝條件為:以95%乙醇作夾帶劑，在萃取壓力20MPa、溫度45℃、分離壓力5MPa、溫度35℃、CO2流量4.8L/h條件下萃取3h，茄尼醇的提取率達(dá)94.0%，提取物中茄尼醇的含量達(dá)33.0%。超臨界萃取技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于煙草加工業(yè)中，主要用于提取茄尼醇和尼古丁等化合物，以及萃取煙草中的低沸點(diǎn)多酚及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。
1.5其他新技術(shù)
近年來，除了上述煙草多酚的常用提取方法，一些新技術(shù)如加壓液相萃取法、深共熔溶劑萃取法、酶輔助提取法及電滲析提取法等逐漸應(yīng)用于煙草多酚的提取實(shí)驗(yàn)中。
2煙草中多酚的分析檢測方法
多酚物質(zhì)的定性定量以及結(jié)構(gòu)分析對于煙草多酚的功能活性評價(jià)至關(guān)重要，由此，確定一種高靈敏度和高選擇性的多酚分析方法至關(guān)重要，研究人員也不斷開發(fā)出新方法新技術(shù)用于多酚成分的分析。目前較常使用高效液相色譜(HPLC)法測定單體酚，利用HPLC-串聯(lián)質(zhì)譜法鑒別與分析新化合物，以及采用近紅外光譜法測定煙草中的多酚總量。
3結(jié)語
一直以來，社會各界都在關(guān)注煙草制品的安全性問題，煙草制品的品質(zhì)及安全性取決于煙草中多酚類物質(zhì)的種類及含量差異，所以，國內(nèi)外學(xué)者也致力于煙草中多酚類物質(zhì)的提取分離與分析研究，這對煙草制品的降焦減害也具有重要意義。
煙草論文范例： 煙草商業(yè)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展建設(shè)方案研討
目前，關(guān)于提取煙草多酚的方法已有許多報(bào)道，但所提取多酚含量偏低，不利于直接應(yīng)用;而針對其他干擾物質(zhì)較多的情況，主要采用固相萃取技術(shù)和大孔樹脂吸附等方法進(jìn)一步提高煙草多酚的純度，并將其應(yīng)用到工業(yè)產(chǎn)品中;但要將煙草多酚更廣泛地應(yīng)用于食用、藥用等領(lǐng)域，其純化技術(shù)，尤其可工業(yè)化的純化工藝是當(dāng)前亟待研發(fā)的焦點(diǎn)。另外，現(xiàn)有檢測方法仍不能將煙草多酚全部準(zhǔn)確檢測出，為更加全面綜合地分析煙草中的多酚物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)可選擇性按需添加煙草制品中的多酚物質(zhì)，增加煙草多酚的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，還需要不斷探究前處理簡單、準(zhǔn)確度高、能適于測定實(shí)際煙葉樣品中更多多酚的方法。
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作者：張花1顧麗莉1黃智華2*張尉1杜康1姚雯1彭健
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