烟草中一种糖苷的分离鉴定及其热解产物

烟草科技/ Tobacco Science& Technology烟草化学/ Tobacco Chemistry2013年第7期(总第312期)烟草中一种糖苷的分离鉴定及其热解产物周容',冯广林',李东亮”,李国友2,戴亚',袁月1.川渝中烟工业有限责任公司技术中心,成都市锦江区成龙大道一段56号6100662.中国科学院成都生物研究所,成都市人民南路四段9号610041摘要:通过95%乙醇提取,常压和高压制备色谱分离,从红花大金元烟叶中提取分离得到化合物Ⅰ,利用质谱和核磁共振技术鉴定了化合物Ⅰ的结构,并在氦气中进行了热裂解-GCMS分析。结果表明:①化合物Ⅰ为(E)-N-[(4-羟基-3-甲氧基)苯乙基]-3-[(3-甲氧基-4-β-D-吡喃葡萄糖)苯基]丙烯酰胺;②化合物Ⅰ的热解产物主要是4-乙烯基愈创木酚、愈创木酚、香兰素、对甲基苯酚、2,3-二氢苯并呋喃、4-烯丙基苯酚和3-乙基苯酚。关键词:烟草;糖苷;热解中图分类号:O629.13文献标识码:A文章编号:1002-0861(2013)07-0034-04Isolation and Identification of a New Glycoside in Tobacco and Analysis of its Pyrolytic ProductsZHOU Rong, FENG Guanglin, LI Dongliang, LI Guoyou, DAI Ya, and YUAN Yue1. Technology Center of China Tobacco Chuanyu Industrial Co, Ltd, Chengdu 610066, China2. Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, ChinaAbstract: A new glycoside,(E)-N-[(4-hydroxy-3-methoxy)-phenethyl]-3-[(3-methoxy-4-0-B-D-glucopyranosyloxy)phenyl]acrylamide(I), was isolated from leaves of flue-cured tobacco cv. " Hongda"through extraction with95% ethanol, preparation at normal and high pressure and separation with chromatography. The molecularstructure of compound(I) was identified with HRESI-MS and NMR Compound(I) was pyrolyzed in Heatmosphere and its pyrolytic products were analyzed by GC/MS. The results showed that the separated productwas compound(I ), and its major pyrolytic products were 4-vinylguaiacol, guaiacol, vanillin, p-cresol, 23-dihydrobenzofuran, 4-allylphenol, and m-ethylphenol.Keywords: Tobacco; Glycoside; Pyrolysis烟草香味成分一直是烟草行业关注的重点。糖以糖苷形式存在的香料前体物的分子量较大、沸点较苷类化合物是植物在生长过程中形成的次级代谢产高、香气较少或本身没什么香气,但加入卷烟后经过物,卷烟的某些挥发性香味成分就是以糖苷的形式存高温加热或燃烧裂解能均匀释放出具有香味的化合在于烟叶中3。以糖苷结合态存在的香味成分有萜物0。近年来,与烟草香味有关的糖苷类化合物引烯醇、芳樟醇氧化物、萜烯二醇、萜烯三醇、直链醇和起了烟草科硏人员的广泛关注。2008年,陈振环状醇,如己醇、苯甲醇、苤乙醇和挥发性酚等6。玲等报道从津巴布韦烤烟烟叶中提取出3-氧基金项目:国家烟草专卖局2012年科技面上项目“不同地区红花代-α-紫罗兰醇3-D-吡喃葡萄糖苷,该糖苷的热解大金元烟叶中糖苷类潜香物的研究"(20122),四川省科技厅2011产物主要是巨豆三烯酮和3-氧代-a-紫罗兰醇,有助年重点科技项目“不同地区红大烟叶中糖苷潜香物研究”于改善卷烟烟气的香气质量。1998年,日本专利公开201lJYZ036)。了一种从烟草中分离得到的糖苷化合物一—黑麦草内作者简介:周容(1973-),女,博士,高级「程师,主要从事烟草化学酯B-D-葡萄糖苷,加入卷烟后能与烟香协调,具有使研究。Eml:ar197014yahoo.com.cn;通讯作者:李东亮香气圆润、加强烟香、抑制刺激和释香持续的效果“)。E-mail:Lidongliang163@yahoo.com.cn本研究在对红花大金元(“红大”)烟叶糖苷类化合物收稿日期:2013-01-14的研究中,责任编辑:茹呈杰E-mail:ruej69@sina.comTYH中国煤化工中糖苷—(E)-N电话:0371-67672513(4-羟基-CNMHG甲氧基-4-B-D吡喃葡萄糖)苯基]内烯酰胺(Ⅰ):目前,烟草中未见HNMR和"CNMR:工作频率:各为600和150MHz;内酰胺类糖苷化合物的分离报道,为此进行了烟草中糖标:TMS;溶剂:CDN苷Ⅰ的提取分离、卷烟中添加评吸及热解实验,以期123卷烟添加评吸试验为烟草香气评价和卷烟加香提供参考。取125mg分离产物,用无水乙醇配制成25mgmL的乙醇溶液;用自动注射加香机注入参比单料烟中,1材料与方法注射量10μ支;注射后的单料烟在温度(22±1)℃和1.1原料、试剂与仪器相对湿度(60±2)%条件下平衡48h。对照为注射等量C3F级四川会东红大烟叶;95%乙醇、石油醚(沸无水乙醇,经过相同条件处理的参比单料烟。采用文点为60~90℃)、乙酸乙酯、正丁醇、甲醇、氯仿(AR,献[15]的方法评吸单料烟样品。四川西陇化工有限公司);D101型大孔树脂(天津南124热裂解产物分析开大学树脂有限公司);柱层析用硅胶H(160-200和取1~2唱分离产物,置于裂解仪中,在氦气氛围200~300目,青岛海洋化工厂);柱层析用反相Cμ硅胶中,分别于300,500,700和900℃下热裂解,热解产(日本YMC公司);参比单料烟(以2009年重庆丰都物直接通入GCMS仪中进行分析。分析条件为K326品种C3F烟叶切丝卷制而成)色谱柱:HPS-MS毛细管填充柱(30m×0.25mmi.d.XRC-1型显微熔点仪(四川大学科学仪器厂,温0.25μmd.f);进样口温度:250℃;分流比:20:1;载气:氦度计未校正);Wacs2695型高效制备液相色谱仪气,1mLmn;程序升温:80℃280℃(5min);接口温(美国 Waters公司); BioTOF-Q质谱仪、 Bruker Avance度:250℃;离子源温度:230℃;电离能量:70eⅴ;四极杆600型核磁共振仪(德国 Bruker公司); Pyroprobe5000温度:150℃;溶剂延迟:2mim;扫描范围:35450amu裂解仪(美国CDS公司); Clarus600相色谱-质谱仪2结果与讨论美国 Perkin Elmer公司);AX504电子天平(感量00001g,瑞士 Mettler Toledo公司); CIJECTOR实验室21结构表征自动注射加香仪(瑞士 Burgh公司)。该分离产物为白色粉末,熔点:167~169℃(文献1.2方法16]报道熔点:168-170℃)。由高分辨电喷雾质谱12.1提取、分离和纯化( HRESI/MS)信号[MNa]‘质荷比5281846确定其分子取40kg粉碎的红大烟叶,加入400L95%乙醇,升式为C2H1NOn。HNMR谱的低场信号显示有8个温到60℃热提取2h,重复提取3次,浓缩,得到8kg氢,其中6个氢:n750(H,d,=84H),717(1H,d,提取物。将提取物水溶后,依次用石油醚、乙酸乙酯J=79H),714(1H,d,J=15Hz),7.l(1H,dd,=8.4,和正丁醇各萃取3次,每种溶剂各用50L:正丁醇萃1.5H),698(1H,d,J=1.5Hz)和690(1H,dd,J70,取物约2kg。15Hz),其偶合裂分常数表明该化合物结构中含有两将正丁醇萃取物倾入大孔树脂D10l吸附柱(65cm个苯环的ABX三旋体系,剩余的两个氢b804(Hh80cm),常压下先用20L去离子水洗脱,然后用50Ld,J=156Hz)和689(1H,d,J156H)为典型的反式20%的乙醇洗脱,浓缩洗脱液,得240g褐色液体。将双键烯氢信号,表明该化合物结构中存在一对反式双所得褐色液体加入硅胶层析柱(3.5cmx70cm),氯键烯氢,另外,HNMR谱中;3663H,s)和371(3H仿-甲醇混合溶剂梯度洗脱(10:1,5:1,3:1,1:1,1:2,S)的峰表明该化合物含有两个甲氧基。"CNMR谱图各10L),收集氯仿-甲醇(3:1)洗脱液,浓缩,得5g中8102,92,788,71,71.和627Ppm的峰表明样品。将所得样品加入到反相RP-18硅胶柱(2.5cm化合物结构中含有葡萄糖基团,b1647和422pm的60cm)层析,甲醇-水混合溶剂梯度洗脱(1:9,2:8,峰表明该化合物含有酰胺基团。3:7,1:1和2:1,各2L),收集甲醇-水(3:7)洗脱液,浓该化合物的HNMR和CNMR数据如下:HNMR缩:浓缩液通入以反相C1为固定相的高压制备液相(CDN,600MHz):81075(1H,s,4"OH),8.70(1H柱,40%甲醇作流动相,流速30 mL/min,收集波长254t,J=6.0Hz,一NH),804(IH,d,J=15.6Hz,H3),750nm的流出物,浓缩,即得60mg分离产物。(1H,d,J=8.4Hz,H5),717(1H,d,J=7.9Hz,H-5")122结构鉴定7.14(1H,d,J=1.5Hz,H-2),7.l1(1H,dd,J=84,1.5用 HRESI/MS,HNMR和"CNMR分别对分离产Hz,H6),698(1H,d,J=15Hz,H2"),6.90(H,dd物进行结构鉴定。分析条件为:人9,15HzVT凵中国煤化工6H,H2),568HRESI/MS:喷雾电压:4500V;扫描范围:50-3000amu。(1H,d,J=7.2CNMHGH-8"),3.71(3H,s,一OCH'),366(3H,s,-OCH),3.04(2H,t,J=72表2不同温度下糖苷I裂解产物的含量Hz. H-7"):C NMR(CDN, 150 MHz ):8 166.7(C-1)Tab2 Pyrolytic products of glycoside I at different1499(C-4),1494(C-3'),1489(C-3”),1470(C4")temperature(%)140(C3),1314(C-1"),1303(C-1),12.3(C6),保留时间匹配度裂解产物1223(C-6"),121.6(C-2),1169(C-5),1165(C-5"),5007009001136(C-2"),119(C-2),1022(C-1"),79.2(C5")374螺[2.4]-4,6-庚二烯93.30097419788(C-3"),75.1(C2"),71.5(C4"),627(C6")6.53苯乙烯91.00.340.231.53562(OCH’),561(一OCH"),42.2(C8"),36.3苯酚87.10.5660811.55(C-")。上述各项检测结果与文献[16]一致,确定11.56邻甲苯酚89.601.743.42分离产物为(E)-N-[(4-羟基-3-甲氧基)苯乙12.21对甲苯酚925012.9319.6213.19愈创木酚90413.036.053.46基]-3-[(3-甲氧基-4-β-D-吡喃葡萄糖)苯基]丙烯酰3-乙基苯酚94.6012.5810.91胺(I,CAS号为19671-93-0),其结构式见图1。16.872,3-二氢苯并呋喃85501345140918.934-烯丙基苯酚83.707.169.63HC33u人人19824-乙烯基愈创木酚88.074423322180OCH异丁子香酚4.422.7423.47香兰素80.510.151.180.77图1糖苷I的结构3结论Fig.1 The structure of glycoside I22糖苷Ⅰ对卷烟感官质量的影响(1)MS和NMR谱结构鉴定证明,通过95%乙醇提评吸结果(表1)表明,与对照相比,添加糖苷I取,常压和高压制备色谱分离,首次从烟叶中分离出一的单料烟样品的香气质量改善,烟气圆润,余味舒种糖苷一(E)-N-[(4羟基-3-甲氧基)苯乙基]-3适。这说明糖苷Ⅰ具有提高烟香、圆润烟气和改善余[(3-甲氧基-4-B-D吡喃葡萄糖)苯基]丙烯酰胺。味的效果。(2)该糖苷在氦气中的热解产物主要是具有增加表1添加糖苷I的单料烟样品评吸结果烟草甜香、圆润烟气和改善余味的香气成分—4-乙Tab 1 Sensory evaluation results of tobacco sample added烯基愈创木酚、愈创木酚、香兰素、对甲基苯酚、2,3with glycoside二氢苯并呋喃、4-烯丙基苯酚和3-乙基苯酚。样品评吸结果参考文献对照香气质量较好,烟气较柔和,余味较舒适加糖苷香气质量好,烟气圆润柔和,甜度增加1]黄致喜,金其璋,罗寿根,等,译.香味化学与工艺学[M余味舒适北京:中国轻工业出版社,1991:10-2523热裂解产物[2] DAVIS D L, NIELSEN M T. Tobacco propyro-glutamGCMS分析结果(表2)表明:①在氦气中,糖苷duction [M]. Chemistry and Technology,Oxford,UK的裂解产物主要是4-乙烯基愈创木酚、愈创木酚、Blackuwell Science, 1999: 256-284香兰素、对甲基苯酚、2,3-二氢苯并呋喃、4烯丙基3] Rodman A, Perfetti T A. The chemical components oftobacco smoke[M]. Boca Roton: CRC Press, 2009苯酚、3-乙基苯酚;②在300℃糖苷Ⅰ几乎不发生裂[4] Wahlberg I, Enzell C R. Tobacco isoprenoids [J].Natural解;当裂解温度上升到500℃时,糖苷Ⅰ的热裂解产Products Rept,1987,4(3):237-276物主要为4乙烯基愈创木酚以及少量的愈创木酚和[5] Enzell C R, Wahlberg I. Leaf composition in relation to香兰素;当裂解温度上升到700900℃范围内,其裂smoking quality and aroma[ J]. Recent Adv Tob Sci,1980,6解产物的种类比500℃时增多,但部分裂解产物的产64-122生量有所变化。其中,700-900℃范围内,裂解产物6]王燕,刘志华,陈永宽烟草中糖苷类化合物的研究进展种类增加了对甲基苯酚、3-乙基苯酚、2,3-二氢苯并[J].云南大学学报:自然科学版,2010,2(S1):202-206呋喃和4-烯丙基苯酚;500℃时4-乙烯基愈创木酚的7] Heckman rA, Dube M F,LymD,a. The role of tobaccotte flavor[ I Res ady Tob Sci, 1981,7产生量最高,随着裂解温度的升高,4-乙烯基愈创木107-153.中国煤化工酚、愈创木酚和香兰素的裂解产生量明显降低。CNMHG(下转第42页Gaithersburg,Md,2008:Number69[2012-10-15].http://tobacco laminae and stems[J]. 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Oxford: Blackwell Science, 1999(上接第19页技,2012(1):15-16(3)国外烟草企业在我国申请的加热型无烟气[2] Scientific Committee on Emerging and Newly Identified烟草制品专利处于优势地位,尤其是在含有可见的烟Health Risks SCENIHR ) Health Effects of Smokeless草物质的电加热型卷烟领域,已初步形成了较为严密Tobacco produ的专利布局SCENIHR. 2007(4)近十年间,我国烟草行业在加热型无烟气烟[3] PHILIP MORRIS PROD.电吸烟系统和方法:CN,1633247P].2005-06-29草制品的研究开发方面明显处于弱势地位,在该领域[4] PHILIP MORRIS PROD.具有液体存储部分的电加热吸烟的研发重视程度和投入力度都有待加强。系统:CN,102014677A[P].201104-13因此,我国烟草行业需要加大无烟气烟草制品的5」 PHILIP MORRIS PROD. Electrically heated cigarette研发力度,有针对性地研制适合国内消费者需求的多including controlled-release flavoring: EP, 1827146 [P]种无烟气烟草制品,更多地研发和掌握我国无烟气烟2007-09-0草制品的专利技术,以期在与国外烟草公司无烟气烟[61 PHILIP MORRIS PROD. Electrical smoking system: EP草制品市场的竞争中,尤其是国内市场,立于不败之1942754[P].2008-07-16[7 PHILIP MORRIS PROD. Smokeless cigarette system: EP1947965[P].2008-0730参考文献1]郑路.近年国外烟草制品设计及研发若干进展[J].烟草科萨妈四髻四萨兴誓蔭佟佟约陷陷传降佟《凹髯《佟陷降四四《上接第36页)12]李英波,宛晓春,张正竹.炯草糖苷类香气前体研究进展8]解万翠.糖苷香料前体的合成及其应用研究[D].无锡:江J].烟草科技,2006(3):41-43南大学,2007:3048[13]陈振玲,张浩博,周宛虹,等.烟草中3-氧代-a-紫罗兰[9]解万翠,顾小红,阁威,等.糖苷类香料前体的卷烟加香及醇β-D·吡喃葡萄糖苷的分离鉴定及其热解产物分析[冂]缓释效果研究[C]∥中国烟草学会工业专业委员会烟草化烟草科技,2008(7):283学学术研讨会论文集.海口:中国烟草学会,2005:50-5514]黑麦草内酯β-D-葡萄糖背及其由该化合物构成的烟草吸10]蔡继宝,李银波,谢卫,等.糖苷合成及其卷烟应用研究食香味改良:JP,1042846[P].199802-17CJ∥中国烟草学会工业专业委员会烟草化学学术研讨会(15]Ycm138-1998烟草及焖草制品感官评吸方法[S]论文集.海口:中国烟草学会,2005:515520「16]相宇,李友宾,张健,等.猪毛菜中一新生物碱[J].药学学[11]吴新华,朱瑞芝,倪朝敏,等.烟草中糖苷类香味前体物质报,2007,42(6):618-620研究进展[J].云南化工,2009,36(1):6265中国煤化工CNMHG