烟草化学成分分析讲义

烟草化学成分分析讲义 任课教师：保志娟

第一章：绪论 第一节 烟草质量与烟草化学成分 一、烟草质量（综合概念） 烟草质量是一个综合概念，主要包括：外观质量、内在质量、物理特性、化学成分、安全性。 1、外观质量是指人体感官直接感触和识别的烟叶外观特性，即人体感官可以作 出判定的烟叶外观质量因素，是以眼观、手摸、鼻闻等经验性感觉判定，是烟叶 分级的主要依据。 2、内在质量是指烟叶燃烧时，吸烟者对香气、吃味的综合感受，包括香 气、吃味、劲头、杂气、刺激性、余味等。评吸是鉴定内在质量的重要手段。 3、物理特性是指烟叶的外部形态和物理性能，包括烟叶的填充性、抗碎性、吸 湿性、燃烧性、弹性等。 4、化学成分包括烟叶化学成分和烟气化学成分。 烟草品种特征由烟草的化学成分决定，任何影响烟草化学成分的因素（包括烟草品种、种植、加工等）都会改变烟草的品种特征。因此对烟草化学成分的研 究对于指导烟草的工农业生产具有重要意义。 5、 安全性是指化学农药残毒和卷烟烟气中的有害物质状况等。（焦油、烟碱、 亚硝酸盐、亚硝胺、CO、NO、NH2、HCN 等）

小结： 优质烟叶和烟制品：具有完美的外观特征、优良的内在品质（即香气和吃味）、 完善的物理特性、协调的化学成分、无毒无害相对安全。烟叶和烟制品的质量概念具有地域性、时间性和适应性。

二、 烟叶化学成分与烟草质量的关系 烟草化学成分的结构、性质和含量，是烟草化学研究的基础。烟草内在化 学成分是烟叶品质的“ 内在” 标准，烟叶外观特征是内在化学成分的具体体现。 （一）烟叶化学成分与外观质量的关系 1. 颜色与光泽 烟叶的颜色是鉴别烟叶外观品质的重要因素之一。一般情况下，烟叶中总 氮量、烟碱含量和石油醚提取物含量较高时，烟叶的颜色较深。同时，一些化学 成分的变化也直接影响烟叶颜色与光泽。 （1） 烟叶生长过程产生的色素。如质体色素中的叶绿素、胡萝卜素和叶黄素， 这些色素在烟叶调制过程中绝大部分被分解。新鲜烟叶中色素的组成及总 量随着烟草的品种类型和生长阶段的不同而变化。 （2） 烟叶调制过程中形成的多酚类化合物。 如芸香苷、绿原酸等在过氧化酶 的作用下与蛋白质、氨基酸等反应生成的深色物质。—— 酶参与的棕色化 反应。 （3） 烟叶调制过程中形成的棕色化反应产物。美拉德反应，氨基酸与还原糖经 过一系列的降解、氧化和聚合反应形成的棕色化反应。

烟叶的光泽是由烟叶表面的挥发油和树脂在调制和发酵过程中逐渐失去粘 性而形成的。烟叶表面所含挥发油和树脂多，调制后叶片的色泽好、香气足、吃 味佳；否则色泽灰暗、香气少、杂气重、品质差。烟叶总糖含量高，总氮、蛋白 质、挥发碱含量较低，施木克值较高，则光泽鲜明；反之，光泽暗淡。

2. 组织结构和厚度 烟叶的组织和厚度与其类型、品种、生长环境、栽培措施、油分含量、叶位

高低和成熟程度有关。不同类型的烟叶对叶片厚度和组织结构紧松的标准也不 同。烟叶中含碳与含氮化合物的含量对组织细致程度有影响，烟叶中含碳化合物 含量较高及含氮化合物较低时，烟叶的组织较细致。 烟株上部的叶片较厚，腺毛多，因而石油醚提取物含量较多，香气充足，劲 头大，杂气也大；着生在下部的叶片，组织结构较疏松，油分少，还原糖、总糖、 烟碱和石油醚提取物含量都比较低，品质较差。

3. 油分 烟叶油分与水溶性碳水化合物、树脂和胶质等的含量有关，其含量高时则油 分足，含量低则油分差。

4. 成熟度—— 烟叶分级中的一个重要指标 烟叶在生产过程中，内在成分不断地发生变化，成熟度不同，内在的化学成

分含量不同，对烟叶的外观和内在质量的影响就会有所差别。 成熟度增加，烟叶中总糖、还原糖、多酚、石油醚提取物、烟碱和钾的含量增加，达到某一最大值后又开始下降；总氮、蛋白质含量随成熟度的增加而减少； 氯含量随成熟度呈上升趋势；游离氨基酸和 α-氨基酸则随成熟度的增加而减少， 达到某一值后又开始上升。

（二）烟叶化学成分与内在质量的关系 1. 化学成分与烟气香味（香气类型、香气质、香气量— 香气成分、香气前体物）不同类型烟草的香味成分种类基本上是相同的，不同类型烟草的香味特征主 要是由于各种香味成分的比例不同而形成的。成烟草香气的化学物质含量都比较少，但组分却非常复杂。烟草本身的香 气与燃烧后产生的香气并非完全一致。影响烟气香味的化学成分大致有以下几 类。 （1） 挥发性的醇类、醛类、酮类、低级脂肪酸及其酯 这些物质大都存在于挥发性的芳香油中，这些挥发性物质已在烟气中发现。 （2） 类胡萝卜素和非环萜烯降解产物 烤烟、白肋烟和香料烟中都存在这类化合物，其种类近百种。 （3） 西柏烷类大环萜烯及其降解产物 烤烟、白肋烟和香料烟中都存在这类化合物，达几十种。 （4） 赖百当类双萜烯及其降解产物 这类物质仅存在香料烟中，是香料烟特征香气的主要化学成分。 （5） 棕色化反应产物 2. 化学成分与吃味（烟气浓度的程度） 影响吃味的化学成分有数千种，其中主要是糖类化合物中的还原糖和含氮化合物中的蛋白质、烟碱和可溶性氨，此外有机酸及其中的挥发性有机酸、树脂、 单宁、芳香油和多酚等对吸味也有影响。若糖类化合物过多，则吃味平淡，刺激性小；若含氮化合物含量太高，吃味 辛辣、苦涩、刺激强烈。吃味好坏是烟叶中各种成分平衡协调的结果。

3. 化学成分与刺激性 卷烟刺激性主要来自那些呈碱性的化学成分，这些物质大都是烟草中含氮化合物高温分解的产物，其中以氨及其衍生物（烟碱、蛋白质）的影响较大。此外， 木质素、纤维素、果胶和挥发性酸等可产生呛咳、辛辣灼热的感觉。

4. 化学成分与生理强度 生理强度即劲头，是指烟气吸入口腔后，使吸烟者生理要求得到满足的程度。烟碱是产生生理强度的主要物质，烟叶中含有一定量的生物碱（烟碱）是完全必 要的，但烟碱的含量不能过量，否则不但会增加烟气的刺激性，影响吸味，也是 吸烟安全性的一个不利因素。 Cl，S,P— 阻碍烟叶燃烧的不利因素，特别是氯有抑制燃烧的作用。 K,Ca,Mg— 有利于燃烧的元素。

（四）化学成分的协调性与烟叶质量的关系 化学成分含量高低与烟草的质量有关，但烟草的质量并不至于某一种或某几

种成分绝对量的多少，而在于一系列有关物质的相对比例及彼此间的协调关系。 烟草化学与其它植物化学成分研究不同之处还在于烟草化学研究极为重视 烟草内在化学成分的协调性。其它作为，往往注重某些成分含量的高低，对所含成分的协调性研究甚少或基本不予重视。而烟草的品质是受多种化学成分制约 的，某一成分含量高，并不一定对烟草品种有利，只有这些化学成分含量适当， 相互协调，烟草才具有优良的品质。 举例：烟草中含有数千种化学成分，各种成分在烟气中协调一致，形成了吃 味的总体性。因此，吃味的好坏不是决定于某种成分的绝对含量，而依赖于各种 成分比例是否协调。

三、烟气的化学成分与烟草质量的关系 卷烟烟气的化学成分决定品质和风味。

烟气中焦油和 CO 与烟叶的烟碱含量呈极显著的正相关；当钾呈极显著的 负相关。通过“ 控碱提钾降氯” 可为卷烟的降焦控焦服务。

因此，烟气成分直接取决于烟草成分特征和烟草成分向烟气中的转移方式， 尽管从烟草和烟气中鉴定的化学成分达 5000 多种，但有关烟气化学成分与烟草 成分的关系，公开报道尚不多。 不同的烟草成分对形成烟气化学特征和感官特征的作用也不相同。根据现有 的研究，对烟草品质有利的成分是糖类、淀粉、草酸、单宁、树脂类，对品质不 利的成分是细胞壁成分、灰分、柠檬酸、含氮化合物，有机酸中的草酸被列为对 柔和性有贡献的成分，柠檬酸则被列为对刺激性有贡献的成分。 四、烟草化学成分评价烟草质量的特点 外观质量和内在质量是烟草化学成分在外观和烟气特征上的表现。 烟叶质量通过外观性状和感官评吸来评定，具有较大的主观差异，且评吸花 费较大，时间较长，给烟叶质量评定的准确性和涉及范围带来困难。

用烟草化学成分含量及其协调性来评价烟叶的质量，使烟叶的质量评定更具 科学性和准确性。但因烟草中的化学成分及其燃烧过程极为复杂，只有通过现代 仪器的检测及专家评吸才能对烟草质量做出较为准确的评价。

（一）主要化学指标 1. 还原糖 糖的含量是影响烟气醇和度和吃味的主要因素，烤烟的还原糖含量范围为 5.0%-25.0%，最适含量为 15%左右。含糖低能引起刺呛；含糖量高吃味平淡。

2. 总氮和蛋白质 烤烟的总氮含量范围为 1.5%-3.5%，最适含量为 2.5%。白肋烟的总氮含量范围为2.0%-4.0%，最适含量为 3.0%。优质烟的蛋白质含量应小于 10%，10-15%品质较 差，大于 15%的烟叶品质差。总氮含量低吃味平淡；总氮含量高则产生浓烈辛辣 的烟气，刺激性较大。

3. 烟碱和总挥发碱 烤烟烟碱含量范围为 1.5-3.5%。小于 1%，劲头不足；大于 3.5%，劲头太强；最适为 2%；白肋烟的含量范围为 2.0-4.0%，最适含量为 3.0%。烟碱含量过低，劲 头小，吃味平淡；烟碱含量过高，刺激性大，味苦，烟味辛辣。 烤烟总挥发碱含量范围为 0.3%-0.6%，白肋烟为 0.55%-0.85%。含量高则刺激性 强，烟味苦，辛辣。 3. 糖氮比（施木克值）：指烟叶中水溶性总糖含量与蛋白质含量指标。用来判 断烤烟、香料烟吃味优劣的一个质量指标。比值越高吃味越好。

施木克值= 水溶性总糖 蛋白质

4. 糖氮比和糖碱比：烟叶水溶性总糖含量与烟碱含量的比值，通常被用作烟气 强度和柔和性的评价基础。 5. 水溶性糖与挥发碱的比值

比值= 水溶性总糖 烟碱 氨当量%+ 其他挥发碱  氨当量%

总挥发碱

6. 烟碱与总挥发碱的比值 7. 氮碱比：烟叶中总氮和碱的比。 8. 焦油与烟碱比：在 10 左右为好，评价安全性。 9. 钾氮比：判断烟叶燃烧性。氮钾比越大，燃烧性越好。