烟草多酚的提取分离及分析研究进展

　　摘要烟草中多酚类物质的种类及含量对烤后烟叶的香气品质、烟叶色泽及香吃味有重要影响，有效提取分离与确定烟草中的多酚类物质可提高烤后烟叶的品质，增加烟草制品的经济利用价值。本文详细介绍了溶剂萃取、超声辅助提取、微波辅助提取和超临界流体萃取四种提取烟草多酚的常用方法，以及高效液相色谱法(HPLC)、高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)和近红外光谱法三种测定烟草多酚的分析方法，综述了提取分离及分析烟草多酚新技术的研究现状，同时对各方法的优缺点进行比较，并探讨了当前亟待解决的问题及工业化利用前景，使烟草多酚能更广泛地应用于食用、药用等领域，增加烟草多酚的实际应用价值。

　　关键词烟草多酚类物质提取分离分析检测

　　烟草作为我国重要的工业性原料作物，对我国农产品财政收入贡献较大[1]。据资料报道，烟草中所能测出的化合物约有300多种[2]，其中多酚类物质能达烟叶干重的0.5%～6%[1]，含量较为丰富，对烟叶以及烟草制品燃吸后产生的烟气进行检测，已检测到的多酚可达280多种[3]。烟草中占比最多的三种多酚为绿原酸、芸香苷和莨菪亭[4]，其中绿原酸含量可达烟草总多酚含量的75%～95%[5]。烟草中多酚类物质的种类及含量对烟叶色泽、卷烟香气、卷烟吸味有着重要影响，是评估烟草制品的重要品质标准[6～8]。

　　所以，有效提取分离与研究烟草中的多酚类物质，并将其应用到食品、医药保健等领域，不仅能提高烟草相关产品的品质标准，还能增加烟草制品的经济利用价值。多酚是一类植物次生代谢物质，属于植物单宁类，含有多个酚羟基结构，在植物的叶片中最为常见[9]。植物多酚能使机体内自由基得到有效清除，机体衰老进程得以缓解[10]，心脑血管等慢性疾病得到有效预防[11]，能抵抗神经性疾病[12]，降低癌症风险[13]等，因此在营养食品、医药保健等领域常被用作抗氧化剂、抑菌剂、防腐剂等。本文主要综述了烟草中多酚类物质的有效提取分离与检测方法，介绍了国内外关于烟草多酚的研究现状，以期为烟草多酚的后续获取利用和工业化生产提供参考。

　　1烟草中多酚的提取分离技术

　　1.1有机溶剂提取法

　　溶剂萃取的关键在于要根据相似相溶性特征选择与烟草中待提取活性成分的性质相对应的溶剂。多酚类物质中含有酚羟基极性基团，选择针对其溶解度较好的甲醇、丙酮作溶剂效果较好[14]。为防止多酚分子发生醇解反应，通常选用丙酮-水体系为溶剂，所提多酚多为倍酸酯多酚;若选用弱酸性醇-水体系为溶剂，所提物质多为单宁类多酚。pH在酸性范围时，多酚大多以分子形式存在于植物体中，pH在碱性范围时，则多数为负离子状态，因此，可调节萃取剂的pH选择性萃 取不同组分。

　　此外，可依据目标多酚的分子量差异选择合适的萃取溶剂，若所提多酚分子量较低，可选用乙醚为溶剂;若所提多酚为中等分子量多酚(单宁类)，既可选用乙酸乙酯作溶剂，也可选择丙酮水溶液作溶剂;当所提多酚分子量在1500左右时，可选用水作溶剂;而大分子量多酚在热碱溶液中提取效果较好[15]。

　　有机溶剂萃取法操作便捷、成本低、溶剂易回收、工业放大容易，但萃取物中往往含有多种化学性质相似的成分，导致有效成分含量较低，且提取效率不高、耗时较长、溶剂残留较多，所以，通常采用溶剂提取法对烟叶中的化学成分进行粗提，之后再根据需要对粗品进行纯化。由于烟草制品主要为吸食性消费品，选择溶剂时必须考虑对人体健康的影响，绿色、无毒、无污染的乙醇-水体系常常成为首选提取剂。

　　1.2超声辅助提取法

　　超声波具有强空化作用，会产生高速微射流及强剪切力，促使物质破壁而出，能增强植物成分溶出的速率，常常辅助于溶剂提取法。超声波辅助提取法可加速萃取时间，所需温度较低，萃取效率高，能极大地降低溶剂的使用体积和成本[16]， 较常见于提取植物中的天然活性成分。陈森林等采用响应面Box-Behnken中心组合研究优化超声辅助提取烟叶多酚的工艺，确定最终提取溶剂为40%～80%乙醇水溶液，料液比10～30mL/g，在50℃条件下50W提取30～45min，所得萃取物含8种多酚类致香前体物质(绿原酸、莨菪亭、咖啡酸、香豆素、芸香苷、新绿原酸、莰菲醇-3-0-芸香糖苷、隐绿原酸)，每克烟叶中的总多酚含量可达44.28mg[17，18]。

　　Gu等[19]研究了一种动态超声辅助提取干烟叶中多酚的方法，以甲醇(含0.5%抗坏血酸)为溶剂，超声振动频率为35kHz，35℃下用6mL溶剂(流量0.5mL/min)萃取10min，所得提取物中含绿原酸、艾蒿素、芦丁、东莨菪素和槲皮素等5种多酚。与静态超声辅助提取法相比，提取多酚所需时间从30min缩短为10min，回收率由85%显著提高到96%，所提取5种多酚的总含量由2.150mg/g增加为2.225mg/g，且溶剂消耗也大大减少，说明动态超声辅助提取明显优于静态超声辅助提取。由于超声波衰减因素的存在，会导致大直径提取罐周壁形成一个无空化效应的超声空白区域，仅使一环形空间可得到超声的有效影响;另外，较高的设备成本以及设备易损性也制约了超声波辅助在实际工业生产过程中的应用。

　　1.3微波辅助提取法

　　微波与物料的相互作用及其强度取决于物料的介电特性，微波穿透低介电损耗物料时，微波能吸收较低;穿透高介电损耗物料时吸收的微波能呈先增后减趋势;穿透非介电损耗物料时几乎不吸收微波能。因此，介电特性与物料的化学成分有较大相关性，微波辅助适应的场所需与物料的介电特性匹配。微波辅助溶剂萃取的本质在于微波强化了传热传质作用，避免了热对流、热传导和热辐射等方式中的能量损失，使物料加热更快、更均匀，从而强化传质过程，有利于物质的溶出。某些场合，微波萃取过程中产生的高压允许溶剂在超过常压沸点的温度下仍处于液体状态[20]，对溶解过程十分有利。关于微波辅助提取天然产物中化学成分已有系列研究报道[21]。

　　王海燕等[22]以提高总多酚提取率为目标，探究出提取烤烟烟叶中绿原酸、芸香苷的微波辅助提取条件:所用溶剂为53%甲醇(11mL/g)，560W微波辐照提取70s，每克烟叶中所提总多酚量可达22.38mg。Chen等[23]通过微波辅助提取烟草多酚，若温度达到120℃或更高，萃取时间可短至6min，并能萃取出更多的热降解成分。已有报道表明，微波辅助萃取法提取时间较短、溶剂需求较少、效率高、能耗低，但由于物料的不均匀性，不能使所有物料接收到同等微波辐照，整个体系受热不均，从而导致物料的部分区域提取不充分，工艺放大难;当提取溶液为有机溶剂时，防爆问题更为凸显，整个实验过程安全性和不稳定性因素较多。至今，微波辅助提取烟草多酚还仅限于实验室阶段。

　　1.4超临界流体萃取法

　　超临界流体萃取技术(Supercriticalfluidextraction，SFE)可将有效成分的提取和分离结合于一体，依据超临界流体在其临界压力及临界温度以上对天然产物中的低沸点或热敏性有效成分具有较强溶解能力进行分离[24]。杨菁等[26]采用GC-MS检测了超临界流体萃取的烟梗中的成分，主要分为五类致香成分:美拉德及焦糖化反应相关中性化合物、碱性化合物、酚类物质、酸类和烟草本香类物质，其中酚类物质主要为4-乙烯基愈创木酚。

　　并且随温度逐渐升高，一些碳水化合物会发生焦糖化反应，生成小分子有机酸、羰基化合物和呋喃类等挥发性产物。赵卉[27]探索的超临界CO2萃取烟叶中茄尼醇的优化工艺条件为:以95%乙醇作夹带剂，在萃取压力20MPa、温度45℃、分离压力5MPa、温度35℃、CO2流量4.8L/h条件下萃取3h，茄尼醇的提取率达94.0%，提取物中茄尼醇的含量达33.0%。超临界萃取技术已被广泛应用于烟草加工业中，主要用于提取茄尼醇和尼古丁等化合物，以及萃取烟草中的低沸点多酚及其转化产物。

　　1.5其他新技术

　　近年来，除了上述烟草多酚的常用提取方法，一些新技术如加压液相萃取法、深共熔溶剂萃取法、酶辅助提取法及电渗析提取法等逐渐应用于烟草多酚的提取实验中。

　　2烟草中多酚的分析检测方法

　　多酚物质的定性定量以及结构分析对于烟草多酚的功能活性评价至关重要，由此，确定一种高灵敏度和高选择性的多酚分析方法至关重要，研究人员也不断开发出新方法新技术用于多酚成分的分析。目前较常使用高效液相色谱(HPLC)法测定单体酚，利用HPLC-串联质谱法鉴别与分析新化合物，以及采用近红外光谱法测定烟草中的多酚总量。

　　3结语

　　一直以来，社会各界都在关注烟草制品的安全性问题，烟草制品的品质及安全性取决于烟草中多酚类物质的种类及含量差异，所以，国内外学者也致力于烟草中多酚类物质的提取分离与分析研究，这对烟草制品的降焦减害也具有重要意义。

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　　目前，关于提取烟草多酚的方法已有许多报道，但所提取多酚含量偏低，不利于直接应用;而针对其他干扰物质较多的情况，主要采用固相萃取技术和大孔树脂吸附等方法进一步提高烟草多酚的纯度，并将其应用到工业产品中;但要将烟草多酚更广泛地应用于食用、药用等领域，其纯化技术，尤其可工业化的纯化工艺是当前亟待研发的焦点。另外，现有检测方法仍不能将烟草多酚全部准确检测出，为更加全面综合地分析烟草中的多酚物质，以实现可选择性按需添加烟草制品中的多酚物质，增加烟草多酚的实际应用价值，还需要不断探究前处理简单、准确度高、能适于测定实际烟叶样品中更多多酚的方法。

　　参考文献

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　　[3]高娅北，段史江，付宗仁，等.安徽农业科学，2018，46(7):38～40.

　　[4]杨银菊.打顶诱导烟叶绿原酸生物合成积累的生理机制.中国农业科学院硕士学位论文，2018.

　　[5]王晋，黄海涛，刘欣，等.烟草科技，2018，51(11):66～ 72.

　　[6]宋洋洋，张小全，杨铁钊，等.西北植物学报，2014，34(12):2459～2466.

　　[7]王爱华.烤烟生长和调制过程中主要多酚类物质代谢动态的研究.河南农业大学硕士学位论文，2005.

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　　作者：张花1顾丽莉1黄智华2*张尉1杜康1姚雯1彭健