基于文献计量学的烟草香气成分及研究文献分析

摘要  介绍了烟草中酸性、中性、碱性3类致香物质与烟草香气的关系，对国内外烟草香气成分分析研究现状进行总结。采用文献计量学方法，以CNKI和Web of Science核心合集为数据源，使用可视化软件CiteSpace 6.1.6对1997—2021年烟草香气相关文献进行分析，包括发表年份、国家/机构、关键词，探索该领域的研究现状、热点和前沿，为烟草香气相关研究提供参考和新思路。

关键词  烟草；致香物质；香气成分；文献计量学

中图分类号  S-058  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）05-0241-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.056

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Analysis of Tobacco Flavour Components and Research Literatures Based on Bibliometrics

LIU Jing-jing1， ZHANG Bin2， WAN Xin2 et al

（1.College of Tobacco， Henan Agricultural University， Zhengzhou， Henan 450046;2.Henan Tobacco Company Xinyang Company， Xinyang， Henan 464000）

Abstract  The relationship between acidic， neutral and alkaline aroma substances in tobacco and tobacco flavour was introduced， and the research status of tobacco aroma components analysis was summarized in detail. Taking the core collection of CNKI and Web of Science as the data source， the visualization software CiteSpace 6.1.6 was used to analyze the literature related to tobacco flavour from 1997 to 2021， including the year of publication， country / institution and keywords. The research status， hotspots and frontiers in this field were explored to provide reference and new ideas for tobacco flavour related research.

Key words  Tobacco;Aroma substances;Aroma components;Bibliometrics

基金项目  河南省烟草公司信阳市公司创新项目（20224115002000-92）。

作者简介  刘晶晶（1998—），女，河南周口人，硕士研究生，研究方向：烟草品质生态。*通信作者，农艺师，硕士，从事烟叶生产管理与技术推广研究。

收稿日期  2023-03-07

烟草是世界上许多地区重要的经济作物，也是我国最重要的经济作物之一，具有很高的经济价值，在世界范围内种植面积最大、产量最高。近年来，我国烟草税收已超过1万亿元，约占我国税收收入的10%［1］。目前，烟草品质是人们最为广泛关注的问题之一。烟叶的质量取决于物理特性和香气品质，其中烟叶的香气品质是决定烟叶品质的关键因素。烟叶中的致香物质是目前用于烟叶质量评价的重要化学成分之一，也是评价烟叶香气品质的重要指标。

文献计量分析旨在使用统计和可视化方法分析已发表文献的动态变化过程和内容特征［2-3］。在特定研究领域中已被广泛用于揭示研究活动特征和发现新兴趋势［4］。鉴于此，笔者使用文献计量学方法对中国知网CNKI和Web of Science数据库中有关烟草香气的中英文文献进行索引，利用可视化软件CiteSpace 6.1.6对文献进行空间分析，研究烟草香气相关文献数量、国家/机构、关键词的国内外趋势，探索相关文献的研究热点和未来趋势，旨在为烟草香气的研究和烟草品质提高提供参考，促进该领域发展。

1  烟草中的致香物质

目前，许多学者在烟草及其烟雾中都发现了化学物质［5-7］。烟叶中含有许多功能小分子，包括尼古丁、茄尼醇、绿原酸等。除了这些分子，许多大分子，如蛋白质、纤维素和具有不同分子结构的碳水化合物，也包含在烟叶中［8-11］。这些功能性小分子和大分子或多或少都对烟草香气作出了贡献，其中一些具有挥发性的、作用于人的嗅觉器官、使人产生愉悦感觉的小分子物质被称为烟草致香物质，对烟草香气贡献最大。重要的是，烟叶的香气是一种对其气味、味道和感觉的综合反应，这与吸烟者的感受有直接关系［12-13］。因此，烟叶中的致香物质类型、含量和分布与香气有很强的相关性。根据提取方法的不同，可将致香物质分为酸性致香物质、中性致香物质和碱性致香物质三大类［14］。

1.1  酸性致香物质

酸性致香物质分为挥发性致香物质和非挥发性致香物质。挥发性酸性致香物质可以在卷烟燃烧时直接进入烟气，对卷烟香吃味和吸烟者的吸食感受具有明显的影响，而非挥发性酸性物质对烟草香气贡献较小，主要影响烟气的酸碱度，使烟气更加醇和。酸性致香物质中的辛酸、壬酸、戊酸与口感特性关联度较强，酸性致香物质总量达到12 μg/g时，烟叶口感特性最好，大于或小于12 μg/g时，烟叶口感特性呈下降趋势［15］。有研究证明，烟草含有的挥发性酸性物质越多，烟草香气质量越好［16］。杨天沛等［17］采用GC/MS技术对黔东南州东部和西部生态区烟叶致香物质含量进行定性分析，检测出挥发性酸、酮类、醛类、醇、脂类、杂环类和烃类共78种烟叶致香成分，发现与西部烟区相比，东部烟区烟叶的酸性和中性致香物质含量较高，表现出较高的香气品质和独特的清香型风格。

1.2  中性致香物质

烟草中性致香物质（NACs）在香气成分中占比最大，处于优势地位，主要由挥发性和半挥发性醛、酮、醇、酯（内酯）和烯烃组成，它们在决定烟草香味方面起着重要作用［18-20］。根据芳香物质的来源，它们可以分为挥发性和半挥发性物质，并进一步分为类胡萝卜素降解产物（CDP）、叶绿素降解产物（CDPS）、美拉德反应产物（MRC）、芳香族氨基酸裂解产物（ACS）和西柏烷类降解产物（CADP）［21-22］。其中，叶绿素和类胡萝卜素降解产物含量最高，占中性致香物质总量的85%～96%［23］。

中性致香物质对烤烟香气质量和风格有非常重要的影响，且不同地区的烟叶中性致香物质含量差异较大［24］。例如，新植二烯是挥发性中性致香物质含量最高的成分，被认为是清香型烟叶的典型香气物质；茄酮有白肋烟特征香型，能增加烟草本香［25］；增加西柏烷类和质体色素降解量对烟草浓香型风格形成有重要意义［26］。

1.3  碱性致香物质

烟草中的碱性致香物质多为含氮杂环化合物，主要是一些由生物碱裂解和美拉德反应产生的吡啶、吡咯和喹啉等小分子致香物质。有研究统计，美拉德反应产生的香气物质包括酸类和羰基化合物、吡咯、吡嗪类衍生物和氮杂环类的吡啶等共计68种［27］。这些烟草碱性致香物质可以赋予烟草焦甜香、烤香和烤烟特有香气，增加烟气浓度，对烟草浓香型风格贡献较大。Kulshreshtha等［28］发现浓香型卷烟烟气中吡啶类化合物的含量约为清香型卷烟烟气的6倍。另外，在烟叶烘烤过程中，相比于传统的普通烤房和密集烤房，使用新型生物质烤房烘烤后的烟叶碱性致香物质含量能增加82.44%和65.73%，提升烟草香气质量［29］。

2  国内外烟草香气成分分析研究进展

烟草中的化学成分和香味物质众多，目前在烟草叶片及其烟雾中已经检测到近9 600种不同类型的化学物质，其中约有33.3%的物质与烟草香气有不同程度的关系［30］。随着气相色谱、液相色谱和核磁共振等分析技术的发展，烟叶和烟气中更多的香气成分被检测出来。Cooke［31］在烟叶中发现了100多种酸性致香成分，并且发现烤烟和香料烟中含有较高的挥发性脂肪酸。崔婷惠［32］在云南烟叶中检测出129种香气成分，得到了3种新化学物质。徐金巧等［33］利用气相色谱-质谱（GC-MS）技术，对烟草精油中的内源性致香组分进行定性定量分析，建立了基于烟草内源性致香物质的感官质量评价预测模型，该研究有效预测了烟草精油中香气成分与烟草感官品质之间的关系。周东等［34］使用气相色谱-质谱联用法对烤烟新品种渝金香1号的致香物质进行分析，检测出70种致香物质或潜香物质成分，对渝金香1号烟叶在卷烟中的配组及应用具有一定的指导作用。

另外在烟气成分的研究中，国内外学者运用各种实验技术，对烟气的香气成分进行了分析［35-37］。Schwanz等［38］采用GC×GC-TOFMS结合化学计量学方法进行化学分析，鉴定4种主要类型商业烟草主流烟气中潜在的相关化学感受标记物，以了解烟气中可能对香气特征起作用的主要化学成分或化合物类别。迟广俊等［39］运用GC-MS定量分析方法，发现吲哚、3-甲基吲哚对卷烟烟气香气均具有重要影响，其嗅觉特征随着浓度的升高变为粪臭气息，认为该化合物在口腔长期积累是造成吸烟者口腔异味的重要原因。黄志等［40］将梗丝加入叶丝中制成卷烟样品，通过中心切割气质联用技术对主流烟气粒相物中的香气成分进行测定，发现梗丝掺配能降低卷烟焦油量，但香气成分也在减少。因此在工业生产中，仍需加入香精香料来弥补加入梗丝后存在的香气不足现象。

据报道，一片烟叶含有许多特征性化学物质，如尼古丁、茄烷醇、环柠檬醛以及大量具有营养化合物或生物活性的化学物质［8，41］。然而，很少有研究对香气物质在单一烟叶中的分布进行分析。为了更全面地了解烟叶中的化学分布，许多学者对烟草进行了区域化研究。Wang等［42］采用全二维气相色谱（GC×GC-TOFMS）分析了28种NACs，建立了烤烟单叶叶片NACs模拟模型，将单个烟叶的NACs准确地划分为6个区域，以便直观表现烟草中性致香物质的区域分布。具体而言，就是利用地统计学和地理信息系统软件对不同产地香气物质的区域异质性和模式进行分析，将所有数据导入MZA，以确定单个烟草叶层中NAC的区域划分。烟草香气成分的区域化研究在卷烟加工过程中可以更高效精确地利用烟叶，改善烟叶在烟草脱粒和复烤中的使用。

但是传统的分析方法非常复杂，主要基于液相色谱法，或使用带有火焰离子化检测的气相色谱法定量测定有机小分子［43-45］。这些方法需要复杂的样品预处理过程，使用的设备非常庞大，测试过程只能在实验室进行，且很难准确、快速地测量不同区域、不同品种和部分烟叶中香气成分的含量。离子迁移谱仪（IMS）基于对气相中离子运动的分析，由于其敏感性、简单性和可控制的成本，它结合了一种有效的分离和鉴定方法，能够在非人工环境中使用［46］，为确定烟叶中挥发性和半挥发性化合物的结构提供了一种可能的方法。Qin等［47］采用气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）分析，比较了吉林长春和广东南雄不同等级烟草样品香气的差异，通过主成分分析和相似度研究，发现2种烟草都可以从同一产地和等级中区分出来。

3  基于文献计量学的烟草香气研究文献分析

3.1  数据来源与方法

3.1.1  数据来源。

该研究数据来源为中国知网数据库（CNKI）。检索时间是2022年6月2日，主题设为“烟草香气”，文章发表时间为1997-01-01至2021-12-31进行高级检索。对于稿件类型，选择“文章”类型。以纯文本格式下载检索到的文献，最终得到适合CiteSpace软件分析的文献277篇。