西瓜口味電子煙霧化液揮發性成分分析及仿制研究

范 茜，韓曉哲，徐 瀟

(深圳波頓香料有限公司，廣東 深圳 518000)

電子煙行業近年來發展迅速，電子煙霧化液香韻風格豐富多樣，極大地突破了傳統卷煙的香韻風格限制，其中的水果口味的電子煙產品特別受消費者青睞[1]。西瓜為葫蘆科西瓜屬植物，有較高的營養價值和經濟價值，是重要的水果之一[2]，其香氣具有清新宜人、甜美通透等特點[3]。目前國內外對西瓜香氣物質的研究主要集中在西瓜汁風味和加工過程中的風味變化，關于西瓜口味產品的揮發性成分分析和研究鮮有報道。本文對比分析了三家不同公司、不同品牌西瓜口味電子煙霧化液中所含的揮發性成分，并研制出一款西瓜口味新型煙液，以期為清新水果口味電子煙霧化液產品的開發與仿制提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

三個不同品牌的西瓜口味電子煙霧化液樣品A、B、C，于2023年購于市場三家不同公司。

1.2 儀器和設備

美國安捷倫5977B型氣質聯用儀，美國安捷倫7890B型氣相色譜儀。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備和分析

取 0.8 μL 煙液樣品直接進樣，分析條件參考韓曉哲[4]方法。

色譜條件：柱子類型微HP-5MS(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；進樣口溫度：250 ℃；柱頭壓：58 kPa；進樣方式：40∶1；升溫程序：從 50 ℃ 每分鐘升高 4 ℃，到 250 ℃ 后保持 10 min。

質譜條件：EI源，電子能量 70 eV；電子倍增器電壓：1800 V；質量掃描范圍：33-250 amu；離子源溫度：230 ℃，傳感線溫度 280 ℃；檢索NIST11譜庫。

1.3.2 定性與定量分析

通過NIST譜庫檢索，結合人工解析質譜圖，進行GC-MS物質鑒定，采用峰面積歸一化法計算各成分的相對含量(峰面積百分比)。

1.3.3 感官評價分析

由深圳波頓香料有限公司電子煙評吸小組按9分制評吸法，從香氣質、香氣量、雜氣、濃度、勁頭、刺激性、甜度和余味8項單項指標進行評分[4]。

2 結果與討論

2.1 三種西瓜口味電子煙霧化液揮發性成分的定性分析

按上述方法，對三種西瓜口味電子煙霧化液進行GC-MS分析，得到3種電子煙霧化液揮發性成分的總離子流圖，如圖1所示。

樣品A 樣品B 樣品C

利用質譜標準譜庫的計算機檢索，取可信度高于80%的成分進行定性。對三種西瓜口味電子煙霧化液進行氣相分析，利用色譜峰面積歸一化法計算揮發性成分的相對含量，得到表1。樣品A共檢出76種揮發性化合物，樣品B共檢出56種揮發性化合物，樣品C共檢出44種揮發性化合物。除去相同重合的揮發性成分，三種電子煙霧化液共檢出99種揮發性成分。檢驗出的化合物峰面積之和占各自直接進樣得到的總揮發性成分峰面積的99.907%、99.999%和99.965%。

表1 三種西瓜口味電子煙霧化液揮發性成分分析對比

2.2 三種西瓜口味電子煙霧化液揮發性成分的比較分析

由表1可知，3種西瓜口味電子煙霧化液含有共同成分物質(含微量)28種，分別是：乙醇、乙酸、乙酸乙酯、乙醛丙二醇縮醛、丙酸乙酯、乙酸異丁酯、丙二醇、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、葉醇、乙酸異戊酯、乙酸-2-甲基丁酯、6-甲基-5-庚烯酮、乙酸己酯、甜瓜醛、丁酸異戊酯、甘油、苯甲酸、WS-23、煙堿等，這些物質的峰面積之和分別占樣品所有檢出的揮發性成分總峰面積的99.441%、97.875%和97.993%。在共有的28種成分中，含量差異較大的主要有乙醇、乙酸異丁酯、丙二醇、丁酸乙酯、乙酸異戊酯、甘油、苯甲酸、WS-23和煙堿，這9種成分的相對含量之和在三個樣品中分別為98.404%、96.739%和96.814%。

A樣品中所特有的成分(含微量)為：乙酸丙酯、2-甲基丁酸甲酯、己醇、己酸乙酯、α-松油醇、δ-辛內酯、薄荷酮丙二醇縮酮等29種。B樣品特有成分為：乙酰乙酸乙酯、己酸、芐醇、β-月桂烯、6-甲基-5-庚烯醇、菠蘿呋喃酮、麥芽酚等15種。其中，含量較大的為乙酰乙酸乙酯和芐醇。C煙液中特有成分6種，如異丁醇、乙醛二乙醇縮醛、苯乙醇和β-紫羅蘭酮等。由此看出，三種電子煙霧化液揮發性物質總量雖相差不大，種類和組分卻有較大差異。

在樣品A中，含量超過0.1%的揮發性成分共13種，其峰面積之和占A樣品所有檢出的揮發性成分總峰面積的99.209%。含量占比最大的前8種成分依次為：丙二醇、甘油、WS-23、煙堿、苯甲酸、乙酸異丁酯、葉醇和乙酸異戊酯。在樣品B中，含量超過0.1%的揮發性成分有15種，這些物質峰面積之和占B樣品所有檢出的揮發性成分總峰面積的99.532%。其中，含量占比最大的前8種物質依次為：甘油、丙二醇、乙醇、WS-23、煙堿、苯甲酸、三醋酸甘油酯和芐醇。在樣品C中，含量大于0.1%的揮發性成分有18種，其峰面積之和占C樣品所有檢出的揮發性成分總峰面積的99.614%，含量占比最大的前8種成分依次為：丙二醇、甘油、乙醇、煙堿、WS-23、苯甲酸、乙酸異丁酯和三醋酸甘油酯。

2.3 三種西瓜口味電子煙感官評價分析

感官質量評價小組由深圳波頓香料有限公司電子煙評吸小組有經驗的評吸人員組成，評吸結果見表2。

表2 不同品牌西瓜口味電子煙感官評價

經評定，樣品A的得分最高，其次為B、C。這可能是因為A樣品總揮發性成分種類最多，近80種成分豐富了煙液的香韻種類，使得樣品抽吸口感富有層次。也可能是樣品A與其他兩個樣品相比，29種特有的揮發性成分種類最多，這些特有物質的協調作用提升了煙液的抽吸品質。

三種西瓜口味電子煙霧化液感官雷達圖如圖2所示。

圖2 三種西瓜口味電子煙霧化液感官雷達圖

由圖2看出，三種電子煙霧化液樣品在勁頭、余味和雜氣方面差異較小，差異最顯著的指標為刺激性和甜度。刺激性得分依次為A>B>C，甜度得分依次為B>A>C。結合表2結果推測，樣品C可能是因為在甜度偏低和稍有雜氣導致得分偏低。其次，濃度指標也有較大差異，評分結果為B>A>C，這可能是因為樣品B含有的揮發性成分總含量最多，使得煙氣飽滿，抽吸濃度有所上升。樣品A與樣品B的感官輪廓較為相似，樣品C八項感官指標評分均低于A、B樣品，這可能跟樣品C所含有的組分最少有關，導致煙液口味相比于其他兩項略顯單調，協調性一般。

2.4 西瓜口味電子煙霧化液的開發思路

通過分析含量超過0.1%的成分看出，構成西瓜口味電子煙霧化液主體框架的主要成分為甘油、丙二醇、煙堿、苯甲酸、WS-23。以上5種物質含量之和在各樣品種的占比分別達到了88.691%、91.001%和81.256%。 電子煙煙液通常包含甘油、丙二醇、香味物質、煙堿等成分，其中丙二醇和甘油作為霧化劑和溶劑，具有保濕增潤的效果[5-6]。 煙堿含量對電子煙的抽吸效果至關重要：濃度過低無法達到消費者的抽吸需求，濃度過高可能會引起生理不適[7]。 此外，三個樣品中都存在WS-23，這是一種新型涼味劑，具有清新、 持久、 無苦、無刺激性辣味、用量低等特點[8]。

目前關于西瓜風味的相關研究較其他水果風味較少。楊帆等[3]利用GC-O-MS分析，結合嗅聞、氣味稀釋因子和香氣活性值，確定出熱處理西瓜汁中的關鍵氣味化合物有：反-2-庚烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、癸醛、苯乙酮等物質。何聰聰等[9-10]采用氣相色譜-質譜聯用分析出西瓜汁中酯類物質較少，這與本實驗結果一致，并鑒定出對無籽西瓜香氣具有重要影響的成分主要有：己醛、反-2-壬烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、反-6-壬烯醛、反-2，6壬二烯醛、順-2，6壬二烯醛等。其中，己醛具有青草香，6-甲基-5-庚烯-2-酮具有清新的檸檬味和西瓜味，反-6-壬烯醛和反-2-壬烯醛具有宜人的甜瓜清香。反-2-壬烯醛、反，順-3，6-壬烯-1-醇、順-6-壬烯醛等C9系列的醇類、醛類以及烯醛類物質對瓜香和黃瓜樣的香氣具有重要貢獻，不飽和的醛類對清香和瓜香也有一定影響[10]。黃沁怡等[11]利用SPME-GC-MS聯用技術判斷成熟西瓜中的主要揮發性物質含十六烷酸、順丁烯二酸二丁酯、雪松烯和2，6-二叔丁基對甲基苯酚等成分，但本實驗中均未檢測出這些物質，可能是因為這些化合物大多存在于天然植物及日化食用香精中，具體原因有待進一步研究。Andy[12]指出，(Z，Z)-3，6-壬二烯二醛可能是賦予西瓜獨特香氣和風味的化合物，但它易被分解導致該合成香料的制作會受到限制，因此在目前情況下制作出極具西瓜風味的制品仍有進步空間。綜上，擬定仿制煙液初步配方中含6-甲基-5-庚烯-2-酮、己醛、甜瓜醛、反-2-順-6-壬二烯醇、反-2-順-6-壬二烯醛、順-6-壬烯醛等風味成分和乙醇、丙二醇、甘油等主體成分。

2.5 西瓜口味電子煙霧化液的仿制與開發

將三種西瓜口味電子煙霧化液的成分分析和感官評定相結合，擬定初步配方。根據基礎配方進行煙液的調配，通過不斷抽吸、優化，確定添加配方和各組分的最佳比例，以期達到煙液的香氣協調。經多次試驗和感官評定，確定仿制煙液的最優配方，見表3。

表3 仿制煙液的優化配方

由表3可知，仿制煙液的最終原料共有32種，其中大部分為合成香原料，這可為產品降低生產成本。配方中各香韻的比例依次為：果香韻9.20%、青香韻4.57%、涼香韻3.00%、清香韻0.65%、烘烤香韻0.55%、酸香韻0.23%，溶劑占比77.00%，苯甲酸煙堿鹽占比4.80%。經抽吸，認為它與西瓜特征氣息較為接近，頭香有濃郁的西瓜冰和略帶香蕉、菠蘿的熱帶水果香，底香有西瓜皮清爽氣息，體香厚實有層次，整體協調，有一定留香效果。仿制煙液揮發性成分總離子流圖如圖3所示。

圖3 仿制煙液揮發性成分GC-MS總離子流圖

3 結論

本文采用直接進樣的方法，使用GC-MS技術對市場上較受歡迎的三款西瓜口味的電子煙霧化液進行了揮發性成分分析，共檢測出99種致香成分，主要是甘油、丙二醇、煙堿和香味物質等。三款煙液中共有成分28種，其中溶劑、乙酸異丁酯、丁酸乙酯、乙酸異戊酯和涼味劑等成分含量差異較大。通過成分分析結合調香仿香技術，成功仿制出一款新型西瓜口味電子煙霧化液，此產品具有清新的西瓜風味，體香富有層次，香氣清新飄逸，整體風格協調，具有一定留香效果，可為清新水果口味電子煙霧化液產品的開發與仿制提供參考依據。