烟草香味物质.ppt
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1、第一节烟草有机酸第二节烟草酚类化合物第三节烟草脂质类化合物第四节烟草甾醇类化合物第五节烟草萜类化合物第六节烟草杂环化合物第七节烟草醇类化合物第八节烟草酯类和内酯化合物第九节烟草羰基化合物,第六章 烟草香味物质,一 有机酸的结构和性质二 烟草中主要的有机酸三 有机酸对烟质的影响,第一节 烟草有机酸,一 有机酸的结构和性质,1 结构:分子中含有 结构的烃,2 分类,1)按烃基不同可以分为:脂肪酸、脂环酸和芳香酸2)按烃基是否饱和可以分为:饱和酸和不饱和酸3)按羧基的数目分为:一元酸、二元酸和三元酸,3 性质,1)物理性质:甲酸至任酸常温下为液体,具有刺激性或腐败气味 10个碳原子以上的高级脂肪酸是
2、蜡状固体 多元酸和芳香酸都是结晶固体 羧酸的沸点比相应的醇高,在水中的溶解度比相应的醇大,3 性质(续),2)化学性质:a 酸性与成盐:反应分析羧酸的分子结构式,p-共轭效应使得羟基中的H更易电离形成的羧基负离 子更加稳定,所以羧酸的酸性强于酚和醇。但是羧 酸仍然属于弱酸,比一般的无机酸都弱可以用无机 酸分离提纯羧酸 b 生成羧酸衍生物:羧酸分子中的-OH可以被卤素、酸根、胺取代,生成酰卤、酸酐,也可以和醇反应 生成酯。酯大多具有芳香气,O RCOH,二 烟草中主要的有机酸,1 种类,1)挥发性酸:C10以下的酸,乙酸和甲酸是烟叶中主要的 挥发性酸2)半挥发性酸:C10以上的酸,主要为生成油脂
3、的高级脂肪酸,以 C18的酸为主,C16酸次之。3)非挥发性酸:主要有柠檬酸、苹果酸和草酸,对卷烟香气和吃味有重要作用的有机酸是:,异戊酸,3-甲基戊酸和异戊酸:香味可以概括为:酿香、奶酪和果香,增加香料烟特征香气,但浓度高时气息令人难以接受。在土耳其烟(香料烟)中含量较高苯乙酸对烟气作用较大,赋予卷烟甜香和蜂蜜样香,3 分布特点,烟草总有机酸含量:占烟叶干重的12-16,鲜重的2.1-2.4,3.1不同类型烟草有机酸含量的差异1)总非挥发性酸:白肋烟香料烟烤烟,其中白肋烟中柠檬酸含量最多,烤烟和香料烟中含量最多的是苹果酸,其次是草酸。2)挥发性酸:香料烟烤烟晾晒烟,研究表明:几种类型烟草挥发
4、性酸定性组成相似,在定量上差别较大。香料烟中的异戊酸和甲基戊酸含量比烤烟高许多倍,这种组成特点被认为赋予了香料烟的特征香味,有报道说用异戊酸和甲基戊酸的混合物可以代替混合型卷烟配方中的香料烟,3.2 不同部位烟叶有机酸含量不同 苹果酸含量下部叶多于上部叶,柠檬酸含量则相反。3.3 不同产区烤烟有机酸含量 云南烤烟总酸大于河南,云烟中异戊酸,十六酸,十七酸,亚油酸,亚麻酸 河南烤烟中戊酸,己酸和庚酸含量较高3.4 不同等级烤烟有机酸含量 总挥发性酸含量虽低,但与等级关系密切:等级越 高,品质越好,总挥发性酸含量越高,随着烟株和叶片的生长,叶片中有机酸的积累量是不断变化着的,直到烟株开花前,叶片中
5、的有机酸积累达到高峰。之后:1)打顶抹杈:则叶片中有机酸含量继续增加,即有机酸含量随成熟度增加而增加。2)不打顶抹杈,则开花后,叶片有机酸含量下降。,4 有机酸积累,工艺成熟前苹果酸含量柠檬酸,工艺成熟后反过来,但有些品种如黄花烟烟叶中的柠檬酸工艺成熟前含量就很高。有机酸参与光合作用,白天烟株进行光合作用,消耗有机酸,所以烟叶中有机酸含量一天中的变化表现为白天夜间.,三 有机酸对烟质的影响,3.1非挥发性有机酸:苹果酸、柠檬酸和草酸1 影响烟叶pH值:柠檬酸,山梨酸,酒石酸等主要用来调节烟气pH值,减轻刺激性,改善余味2 影响烟气的酸碱平衡,间接影响烟草香气。酸碱平衡并非是酸碱中和,并且酸碱平
6、衡也因人而异,真正的酸碱平衡(烟气的pH值)是偏碱性的。3苹果酸和柠檬酸对烟草品质影响不同。4有机酸盐可以作为助燃剂(苹果酸钾)或保润剂(乳酸钾),3.2 挥发性有机酸:C10以下的低级脂肪酸和部分芳香酸(苯甲酸、苯乙酸)1直接挥发进入烟气,对吃味和香气产生明显影响。挥发性酸是香气物质,含量高低直接影响烟草的香气。2香料烟中的戊酸、异戊酸和甲基戊酸含量很高,被认为赋予了香料烟的特征香气。3烟草中挥发性酸含量过高也不好,使烟气刺激喉部,产生幸辣灼烧的感觉。,一 酚的结构和性质二 烟草中的酚类化合物三 酚类化合物对烟质的影响,第二节 烟草酚类化合物,一 酚类的结构和性质,1 结构:OH直接连在芳香
7、环上的化合物称为酚,2 分类:按照芳香环数目:苯酚、萘酚、蒽酚等 按照OH数目:一元酚、二元酚、三元 酚、多元酚。,3 性质,3.1物理性质 1)多数是结晶固体,少数为高沸点液体 2)沸点比相应芳烃高(氢键的存在)。3)水溶性 随OH数目增多,水溶液 增大 4)纯净酚无色,久贮被氧化显红或褐色.,3.2化学性质:1)与FeCl3产生颜色反应:,苯酚-蓝色,邻苯二酚-深绿色 对苯二酚-蓝绿色到棕色(静置后析出暗绿色的对苯醌对苯二酚结晶)邻苯三酚(1,2,3)-红棕色(加入NaCO3显紫红色,加入NaAc显紫色)苯三酚(1,2,4)-蓝绿色 间苯三酚(1,3,5)-蓝绿色,多酚可以和蛋白质、生物碱
8、、多糖、核酸等生物大分子结合产生沉淀。多酚与蛋白质结合的性质叫涩性或收敛性,反应是可逆的。糖可以抑制该反应,丙酮和碱液可以使沉淀复合物解析为原来的多酚和蛋白质,过量的蛋白质可以减少沉淀生成。,2)多酚的复合反应:,3)多酚可以吸收紫外光,分子中含有苯环结构,在紫外区有强烈吸收,又叫“紫外光过滤器”。,二 烟草中的酚类化合物,1 种类烟叶和烟气中鉴定出280多种酚类,3/4来自烟气。按羟基数目分 简单酚:种类较多,含量较少;多酚:含量较高,较为重要。,1.1 苯酚和苯甲酚,1.2 苯二酚 可以从酸提取液中蒸馏出来,属于烟草香精油和树脂类成分,对烟草香味有利。,儿茶酚 树脂酚 对苯二酚,愈创木酚(
9、4)丁子香酚(5)异丁子香酚,1.3 酚酸类 有机酸结合到酚上形成。,1.4羟基化环己烷类,1.5香豆素类,1.6咖啡单宁类 绿原酸(80%),苯并吡喃酮,微弱 青味,1.7 黄酮类 芸香苷,异栎苷,莰菲醇等,注意:1、烟草中含量最多的三种酚类化合物依次是:1)绿原酸(烟草中唯一的单宁化合物)2)芸香苷(黄酮类)3)莨菪灵(香豆素类)2、烟气含量最多的酚类:儿茶酚由绿原酸,芸香苷和懈皮素等热解产生的。3、可以用作加香物质的酚是:,2 存在状态 糖苷和酯的状态存在于液泡中。,3生物合成、代谢和积累,3.1 生物合成,合成部位:叶,根和茎可以少量合成。合成场所:细胞质内,特别是质体内进行,合成后运
10、输并 贮藏在液泡中。,PAL:苯丙氨酸解氨酶,是酚类物质合成的关键调控酶。,3.2 代谢,合成途径 主要有3条:莽草酸途径-绿原酸 乙酸丙二酸途径-芸香苷 乙酸甲羟戊酸途径-莨菪亭等多酚,酚类不仅是次生代谢产物,而且也是代谢过程中的组分。如:香豆素和咖啡酸可抑制悬浮培养中烟草对硝酸盐的吸收和细胞生长。一元酚是吲哚乙酸氧化酶的辅助因子,对烟草的生长起抑制作用;二元酚是吲哚乙酸氧化酶的抑制剂,对烟草的生长起到促进作用。,3.3积累,积累场所:主要是叶片,一小部分在茎和根中。积累规律:随烟叶成熟度增加而增加,工艺成熟期达最大值。,3.4影响因素1)品种 不同烟草类型和品种的烟叶酚类化合物含量范围0.
11、4-6.0。2)光照 光对烟草体内酚类物质含量是通过光敏色素来控制的。多酚的合成和积累中紫外光是个关键因子。,3)温度 烟草中绿原酸和莨菪灵含量的变化与烟株的受寒温度有关。烟农经验:立秋后采收的烟叶不好烤,易烤青,原因:A 立秋后温度和空气湿度下降,烟叶含水率少且易挥发,所以易烤青;B 温度下降,烟叶中酚类物质含量增加,有烤黑的潜在危险。4)矿质营养 N、P、Ca、Mg、B 都与酚类物质的合成和积累有关,增施K肥对总酚含量没有影响。5)植物生长调节剂 高浓度2,4-D平行的抑制PAL和总酚量;NAA能明显减少叶组织中的PAL,4、分布特点,不同类型:烤烟晾晒烟不同部位:上部叶中部叶下部叶一片叶
12、的不同部位:叶尖叶基部 尖端最早开始褐变。矿质营养:不同矿质营养,酚类物质含量不同生长调节剂:生长调节剂用量不同,酚类物质含量不同不同成熟度烟叶酚类物质含量不同海拔高度:海拔高度增加,烟叶中酚类物质增加。,5 对烟质影响,5.1对烟叶色泽的影响1)田间生长着的烟叶(不包含衰老叶)多酚类物质和多酚氧化酶通过膜系统实现了区域化分布,不会发生酶促棕色化反应。2)调制初期 烟叶变黄期仍具有生命活性,会发生多酚和醌之间的氧化、还原反应。3)不良环境 烘烤过程中温度骤升骤降都会引起膜结构的破坏,会引起两种后果:a有潜在毒性的酚类物质渗出b游离的PPO活性增强,有可能引起组织褐变。,5.2对香吃味的影响1)
13、对香气的影响 简单酚和酚醛、酚酸挥发性较强,在烟质燃烧过程中可以直接进入烟气,对烟草香气产生直接影响。2)对吃味的影响 烟草中的多酚如绿原酸,芸香苷挥发性低,燃吸时直接进入烟气的很少,但燃吸时可以产生酸性反应,能中和部分碱性,使吃味醇和。5.3对烟叶安全性的影响 烟叶中含量最大的酚类是绿原酸,其热解时会产生儿茶酚,儿茶酚是烟草气中含量最多的酚,其含量与烟叶的多酚水平有关,是一种活性高的辅助致癌物质。,一烟草石油醚提取物二油脂和脂肪酸三类酯四脂质类化合物对烟质的影响,第三节 烟草脂质类化合物,脂质类化合物:油脂以及类似油脂不溶于水而能被乙醚、氯仿、苯等有机溶剂抽提出来的化合物。对烟草脂质类化合物
14、,常常用石油醚抽提后进行研究,但是烟草石油醚提取物除脂质类外,还有许多其它低分子化合物。,石油醚提取物:用石油醚作为萃取剂处理烟草样品得到的化合物。,一、石油醚提取物 石油醚提取物用水蒸气蒸馏可以得到两大类物质:1 挥发油和树脂 挥发油:低分子的烷烃、醇类、酸类、酚类、醛类、酮类、酯类和低分子萜类等。树脂:由挥发油的简单分子经过氧化、聚合、缩合等化学 变化形成高分子化合物,燃烧时可以产生香气。2 高分子的脂质类化合物 包括油脂、类脂、甾醇、萜类(包括类胡萝卜素)。,二 油脂和脂肪酸1 油脂的结构和性质1.1 结构 油脂是油和脂肪的总称,属于甘油和高级脂肪酸形成的甘油酯。,单纯甘油酯:甘油上连的
15、三个脂肪酸相同(比较罕见)混合甘油酯:甘油上连的三个脂肪酸不相同。甘油上连接的脂肪酸都为12-18偶数C原子构成的脂肪酸。,油和脂的区别:油:常温下为液体,所含的脂肪酸不饱和程度较高。脂:常温下为固体,所含的脂肪酸饱和程度高。原因:脂肪酸的熔点随着C链增长,饱和度增加而升高,1.2 性质 酸败作用:油脂受温、光、氧、高温而发生臭味的过程 叫酸败作用。酸败原因:双键断裂,因此不饱和脂肪酸越多,越易酸 败种子酸败后,脂溶性维生素减少,发芽力 降低。芝麻油含抗氧化剂芝麻酚,抑制了酸败过程。,1.3生理作用 油脂中含有大量C、H,氧化分解要消耗大量O,形成的ATP比碳水化合物氧化分解时形成的多(油脂比
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