Content uploaded by Nenko Nenov
Author content
All content in this area was uploaded by Nenko Nenov on Feb 04, 2014
Content may be subject to copyright.
International Science conference 4th - 5th June 2009, Stara Zagora, BULGARIA
"Economics and Society development on the Base of Knowledge"
Volume I 520
Agricultural science. Plant studies.
ХИМИЧЕН СЪСТАВ НА АРОМАТИЧНИ ПРОДУКТИ ОТ ТЮТЮН (N. tabacum L.).
1. ВИРЖИНИЯ ФЛЮ-КЮРД
Таня Иванова*, Венелина Попова*, Теодора Атанасова*, Ненко Ненов**,
Абдел Карим Омар*
*Катедра “Технология на тютюна, захарта, растителните и етеричните масла”,
** Катедра “Промишлена топлотехника”,
Университет по хранителни технологии, 4002 Пловдив, България
CHEMICAL COMPOSITION OF AROMATIC PRODUCTS FROM TOBACCO
(N. tabacum L.)
1. VIRGINIA FLUE-CURED
Tanya Ivanova*, Venelina Popova*, Teodora Atanasova*, Nenko Nenov**, Abdel Karim Omar*
*Department of Tobacco, Sugar, Vegetable and Essential Oils,
**Department of Industrial Heat Engineering,
University of Food Technologies, 4002 Plovdiv, Bulgaria
Liquid aromatic products from tobacco representing Virginia flue-cured variety group
(grown in Bulgaria, crop year 2008) have been obtained, through extraction with common and
newly introduced solvents (96 % ethyl alcohol, petroleum ether, Freon 134a). The chemical
composition of tobacco essential oil and the respective aromatic products has been analyzed by
GC-MS. The results from the study provide grounds for the recommendation of suitable areas of
application of the obtained aromatic products.
Key words: tobacco, resinoid, concrete, extracts, essential oil, Freon 134a
ВЪВЕДЕНИЕ
Тютюнът (Nicotiana tabacum L.) е едногодишно растение от семейство Solanaceae.
Ареалът на производството му обхваща над 115 страни в географската зона между 45 °N и 30
°S, превръщайки го в една от най-разпространените нехранителни култури в света. В
България се произвеждат ориенталски и едролистни тютюни от сортови групи Басми, Каба
Кулак, Виржиния и Бърлей. В последните години в страната се забелязва ясна тенденция към
нарастване на интереса към производството на висококачествен тютюн Виржиния флю-
кюрд.
Проучвания върху химичния състав на български тютюн Виржиния в последните
години са провеждани от Стоилова и сътр. [3 – 7], които характеризират съдържанието на
важни за качеството, състава и пушателните свойства на дима минерални и органични
компоненти в изсушения тютюн, като разкриват връзките между физиологично-активни
вещества от димния аерозол и техните предшественици в тютюневата суровина. Apostolova
et al. [10] прилагат химиметрични методи за характеризиране на български сортове тютюн
Виржиния, като посочват количествени връзки между неутралните летливи компоненти на
етеричното масло и аромата на тютюневия дим. В литературата липсват данни за
получаване или изследване на състава и свойствата на течни екстракционни продукти от
тютюн Виржиния в България през последните 15 – 20 години.
По данни на Gordan et al. [13] в тютюн Виржиния са идентифицирани 306 компонента
в етеричното масло, като 80 от тях са открити за първи път в тютюна. Bolt et al. [11] иденти-
фицират 4-hydroxy-β-damascene в етеричното масло, а Nishikawaji et al. [16] докладват за
присъствието на 8 нови сескитерпени в листа от флю-кюрд тютюни – γ-cadinene, δ-cadinene,
2-keto-α-cyperone, solavetivone, solanascone, oxidol, rishitin и 2,3-dihydrosolanascone. Като
ароматични вещества в тютюн Виржиния са идентифицирани и damascenone (168 ppb),
megastigmatrienones - 5 изомера (1272 ppb), 3-hydroxy-β-damascone (24 ppb), linalool (281 ppb),
International Science conference 4th - 5th June 2009, Stara Zagora, BULGARIA
"Economics and Society development on the Base of Knowledge"
Volume I 521
Agricultural science. Plant studies.
geranyl acetone (181 ppb), farnesylacetone (16 ppb), solanone (1725 ppb), solanol (545 ppb),
norsolanadione (156 ppb) и др. [15, 18]. За тютюн Виржиния е установено, че сembra-2,7,11-
triene-4,6-diols (от групата на дитерпеновите съединения) съставляват 0.23 % (w/w) от сухото
вещество [12]. Съдържанието на neophytadiene, участващ във формирането на аромата на
димния аерозол, нараства по време на сушенето със затоплен въздух (до над 2500 µg/g) [15] и
съставлява 26 % от състава на етеричното масло [10].
Освен етерично масло, от тютюневите листа в етеричномаслената промишленост се
получават различни ароматични продукти (конкрет, резиноид, абсолю) с приложение във
фината парфюмерия и за ароматизиране на тютюневи изделия. Алтернативни екстрагенти на
използваните в етеричномаслената промишленост летливи (полярни и неполярни)
разтворители са втечнените газове (бутан, пропан, СО2 и фреони). В литературата липсват
данни за преработка на тютюневи листа и получаване на ароматични продукти чрез
екстакция с фреон 134а (1,1,1,2-тетрафлуоретан), разрешен за хранителни цели.
Настоящото проучване има за цел да анализира състава на ароматичните продукти от
тютюн Виржиния: етерично масло, конкрет, резиноид и екстракт, получен с фреон 134а.
МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ
За изследването е използвана проба тютюн от сортова група Виржиния флю-кюрд, район
на производство Северна България, реколта 2008. Листата (беритбени групи Х, С и В, с добре
проявено високо качество) са обезжилвани ръчно, след което са раздробявани или смилани до
необходимите размери на частиците за съответния анализ. Преди технологичните обработки е
определяна влажност (%) чрез сушене до постоянна маса [8].
Етеричното масло е получено чрез водна дестилация в слабокисела среда в лабора-
торен стъклен апарат на Британската фармакопея, модифициран от Балинова и Дяков [8, 9].
Резиноидът е получен чрез екстракция с 96 % етилов алкохол в лабораторни условия
при следните технологични параметри: статичен, периодичен процес; двукратна обработка с
продължителност 2.5 и 2 h; температура 70 °С; съотношение суровина : разтворител = 1:10.
Отделянето на разтворителя от получените мисцели е чрез изпаряване на ротационен
вакуум-изпарителен апарат при температура на водната баня 85 ºС [1].
Конкретът е получен чрез екстракция с петролев етер в лабораторни условия при след-
ните технологични параметри: статичен, периодичен процес; двукратна обработката с про-
дължителност 1 и 0.5 h; температура 30 °С; съотношение суровина: разтворител = 1:10.
Отделянето на разтворителя от получените мисцели е чрез изпаряване на ротационен
вакуум-изпарителен апарат при температура на водната баня 35 ºС [1].
Екстракцията с фреон 134а е провеждана в лабораторни условия [2], при следните
технологични параметри: обем на екстрактора 1 dm3; налягане в апарата 0.5 MPa; темпе-
ратура на процеса 20 °С; продължителност 60 min. Изборът на технологични параметри е по
предварителни наши непубликувани данни.
Добивите на етерично масло и екстракти са изчислени спрямо абс. сухо вещество.
Химичен състав на екстрактите: За GC анализа е използван апарат Agilent 7890A с
пламъчно-йонизационен детектор; колона HP-INNOWax Polyethylene Glycol (60 m x 0.25
mm; филм 0.25 μm); температурни условия: 70 °С - 10 min, 70-240 °C - 5 °C/min, 240 °C – 5
min; 240-250 °C - 10 °C/min, 250 °C – 15 min; газ носител хелий, 1 cm3/min постоянна скорост;
инжектор: split, 250 °C, split съотношение 50 : 1. За MS/GC анализа е използван апарат
Agilent 5975 C, газ носител хелий, колона и температурни условия както при GC анализа;
детектори: FID, 280 °C, MSD, 280 °C transfer line.
International Science conference 4th - 5th June 2009, Stara Zagora, BULGARIA
"Economics and Society development on the Base of Knowledge"
Volume I 522
Agricultural science. Plant studies.
РЕЗУЛТАТИ И ОБСЪЖДАНЕ
Етеричното масло (влажност 8.47 %; добив 0.23 %) е вискозна течност с жълто-зелен цвят;
екстрактът, получен с фреон 134а (влажност 13.16 %; добив 0.26 %) – високовискозна маса с
тъмнокафяв цвят; конкретът (влажност 7.71 %; добив 2.54 %) – восъкоподобна маса със
светлокафяв цвят; резиноидът (влажност 14.92 %; добив 29.77 %) –полутвърда тъмнокафява
маса. Всички ароматични продукти са със специфичен тютюнев мирис.
Резултатите за химичния състав на изследваните ароматични продукти са представени
в таблица 1, а разпределението на основните групи ароматични вещества – на фиг. 1, 2, 3 и 4.
В етеричното масло са идентифицирани 10 компонента, съставляващи 72.57 % от
общия състав. Най-голям дял заемат дитерпеновите и монотерпеновите кислородсъдържащи
съставки (съответно 51.20 % и 13.47 %), с основни компоненти – phytol acetate (51.20 %),
solanone (5.56 %), dihydro-β-ionone (2.17 %) и β-damascenone (2.92 %). Следват ароматните
съединения (6.87 %) и представители на други групи вещества (1.03 %).
В екстракта с фреон 134а са идентифицирани 13 компонента, съставляващи 89.62 % от
общия състав. Най-голямо е количеството на аминосъединенията (61.65 %) с основен
представител – nicotine (60.92 %). Следват дитерпеновите кислородсъдържащи съставки
(20.80 %), алифатните кислородсъдържащи компоненти (2.64 %), монотерпеновите
кислородсъдържащи съставки (2.11 %), ароматните съединения (1.33 %), монотерпеновите
въглеводороди (0.74 %), сескитерпеновите въглеводороди (0.24 %) и други (0.10 %).
В конкрета са идентифицирани 17 компонента, съставляващи 36.22 % от общия състав.
Преобладават алифатните кислородсъдържащи съставки (21.92 %), с основни представители
– 2-mеthyl-2-penthanol (6.79 %) и 3-metyl-3-penthanol (3.26 %). Разпределението на останалите
съставки е както следва: аминосъединения (12.06 %), дитерпенови кислород- съдържащи
(1.76 %) и монотерпенови въглеводороди (0.48 %).
В резиноида са идентифицирани 18 компонента, съставляващи 62.73 % от общия
състав. Най-голямо е количеството на аминосъединенията (46.16 %), представени основно от
nicotine (45.71 %); следват дитерпеновите кислородсъдържащи съединения (6.51 %) и
алифатните кислородсъдържащи съставки (4.30 %).
Таблица 1. Химичен състав на ароматични продукти от тютюн Виржиния
№ Компонент ЕМ Е К Р № Компонент ЕМ Е К Р
1. Acetone -* - 2.54 -
22. Dihydro-β-ionone 2.17 - - -
2. Ethylmethyl ketone - - 1.27 -
23. β-Damascenone 2.92 - - -
3. Tert-amyl alcohol - - 1.48 -
24. 1,1,6-Trimethyl-1,2-dihydronaphthalene 1.26 - - -
4. 2,3-dimethyl-2-butanol - - 2.67 -
25. Solanone (isomer) 1.46 - - -
5. 2-mеthyl-2-penthanol - - 6.79 -
26. Benzyl alcohol - 1.00 - -
6. 3-metyl-3-penthanol - - 3.26 -
27. Nicotine - 60.92 4.49 45.71
7. β-Pinene - 0.29 - -
28. Phytol acetate 51.20 20.80 - -
8. Limonene - 0.45 - -
29. Phytol - - 1.76 6.51
9. Furfural - - - 0.22
30. β-Farnesene - - - 0.44
10. Isopropyl alcohol - - 0.45 -
31. Limonene dioxide - - 0.48 0.66
11. 3-hexanol - - 0.08 -
32. Oxynicotine - - 5.66 -
12. 5-methyl furfural - - - 0.13
33. 2(3-pyridyl)-1-pyrroline - - - 0.45
10. 3-methyl-2-penthanol - - 0.08 -
34. 3,5-dihydro-6-methyl -2,3-dihydro-4H-
pyran-4-one - - - 1.20
11. 2-hexanol - - 0.79 -
35. 3-tert-Butyl-1,2-dihydronaphthalene 3.30 - - -
12. 1-methylcyclopenthanol - - 1.65 -
36. Naphthalene, 7-isopropyl-1-methyl 2.30 - -
13. 2-methyl-2,4-pentanediol - - 0.86 -
37. N-Cyclopentylidenemethanamine - 0.73 -
14 2-methyl-6-methylene-2-octene - - - 0.39
38. Ethyl palmitate - 0.10 -
13. Acetic acid - 2.65 - 0.38
39. Farnesol - - - 0.94
14. α-Ionene 1.37 - - -
40. 5-hydroxymethyl furfural - - - 2.91
15. Linalool - 0.60 - -
41. Propylene glycol - - - 0.22
16. Linallyl acetate - 1.00 - -
42. Eicosane - - -- 0.90
17. Beta-Caryophyllene - 0.24 - -
43. Dibutyl phthalate - - - 0.60
18. Isobutyl isopropyl ketone - - - 0.05
44. Cotinine - - 1.91 -
19. Diethyl succinate 1.03 - - -
45. Рhenylethyl phenylacetate 0.48
20. Solanone 5.56 0.51 - 0.54
Общо идентифицирани, % 72.57 89.62 36.22 62.73
21. Cumin aldehyde - 0.33 - - Добив, % 0.23 0.26 4.79 29.77
* - липсва в пробата
ЕМ – етерично масло; Е – екстракт с фреон 134а; К – конкрет; Р - резиноид
International Science conference 4th - 5th June 2009, Stara Zagora, BULGARIA
"Economics and Society development on the Base of Knowledge"
Фиг. 1. Разпределение на основните групи
ароматични вещества в етерично масло, %
Фиг. 2. Разпределение на основните групи
ароматични вещества в екстракт с фреон 134а, %
Фиг. 3. Разпределение на основните групи
ароматични вещества в конкрет, %
Фиг. 4. Разпределение на основните групи
ароматични вещества в резиноид, %
1 – Алифатни кислородсъдържащи; 2 – Монотерпенови въглеводороди; 3 – Терпенови кислородсъдържащи;
4 – Сескитерпенови въглеводороди; 5 – Сескитерпенови кислородсъдържащи; 6 – Дитерпенови кислород-
съдържащи; 7 – Ароматни съединения; 8 – Аминосъединения; 9 – Други
Резултатите от разпределението на групите ароматични вещества показват, че в
резиноида и екстракта с фреон 134а в най-голяма степен са застъпени аминосъединенията
(съответно 68.79 % и 73.58 % от идентифицираните съставки, с основен представител
nicotine), следвани от дитерпеновите кислородсъдържащи форми (10.39 % и 23.22 %).
Аминосъединения са установени и в конкрета (33.30 %), но с основен представител
оxyninotine (15.63 %). В конкрета най-голям е делът на алифатните кислородсъдържащи
съставки (60.51 %), които присъстват в много по-малка степен във всички останали
ароматични продукти.
Съставът на етеричното масло се отличава съществено, както по структура, така и по
съдържание на основните ароматични вещества от състава на получените екстракти –
преобладава групата на дитерпеновите кислородсъдържащи (70.55 %) и на монотерпеновите
кислородсъдържащи съединения (18.57 %), следвани от ароматните съединения (9.46 %).
Различията в химичния състав отразяват различната селективност на използваните
разтворители и различните условия за получаване на ароматичните продукти.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ароматичните продукти от тютюн Виржиния в значителна степен се извличат
аминосъединения, с основен представител nicotine. В ароматичния продукт, получен чрез
нискотемпературна екстракция с фреон 134а, подобно на етеричното масло от тютюн
Виржиния, е значителен делът на дитерпеновите кислородсъдържащи форми. Ароматичните
продукти от тютюн Виржиния са подходящи за влагане в козметични и парфюмерийни
продукти след очистване на дразнещия кожата никотин, но получените сведения за състава
им дават основание за препоръчителна употреба в други области.
Volume I 524
Agricultural science. Plant studies.
International Science conference 4th - 5th June 2009, Stara Zagora, BULGARIA
"Economics and Society development on the Base of Knowledge"
Volume I 525
Agricultural science. Plant studies.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Георгиев, Е., 1995. Технология на естествените и синтетичните ароматични продукти,
София, “Земиздат”.
2. Ненов, Н., 2006. Екстракция на растителни суровини с втечнени газове, Н.тр. УХТ, 53 (2),
195-200.
3. Стоилова, А., Д. Христева, К. Маркова, 2002. Проучване съдържанието на никотин в
тютюна и съпътстващи алкалоиди - норникотин, анабазин миозмин и анатабин, Сб. Докл. Втора
Балканска конференция по тютюна, Пловдив, 329-337.
4. Стоилова, А., П. Запрянова, 2003. Проучване минералното съдържание на български тютюни
с методи на атомноабсорбционна спектроскопия, Н. тр. УХТ, Пловдив, L (3), 333-339.
5. Стоилова, А., 2008. Минерален състав на тютюна и пушателни свойства, Н. тр. СУБ –
Кърджали, т. ІІІ, ч. ІІ, 210-215.
6. Стоилова, А., Л. Таскова, 2004. Предшественици на специфичните тютюневи нитрозамини,
Сб. Докл. V-та научно-техническа конференция “Екология и здраве 2004”, Пловдив, 439-444.
7. Стоилова, А., С. Даньо, Д. Христева, К. Маркова, 2004. Мониторинг на български тютюни
и марки цигари за нива на ацеталдехид в дима, Сб. докл. Юбилейна научна конференция “60 години
ИТТИ”, Пловдив, 385-390.
8. Стоянова, А., Е. Георгиев, Т. Атанасова, 2007. Ръководство за лабораторни упражнения по
етерични масла, Акад. Изд. УХТ, Пловдив.
9. Цонев, И., В. Чеников, 1962. Към методиката за определяне на етеричните масла в тютюна,
Бълг. Тютюн, 9, 17-20.
10. Apostolova, Е., S. Dagnon, A. Edreva, 2002. Characterization of Virginia tobaccos by
chemometric methods, Beitr. Tabakforsch. Int., 20 (1), 1-6.
11. Bolt, A., S. Parkis, J. Sadd, 1983. A Damascone Derivation from N. tabacum, Phitocemistry, 22
(2), 613-614.
12. Court, W. A., J. G. Hendel, 1984. Changes in leaf pigments during senescence and curing of
flue-cured tobacco, Can. J. Plant Sci., 64, 229-232.
13. Gordan, B.M., M. Uhring, M. Borgerding, H. Chung, 1988. Analysis of Flue-cured Tobacco Essential
Oil by Hyphenated Analytical Techniques, Journal of Cromatography Science, 26 (4), 174-180.
14. Kim, K. R., A. Zlatkis, J. W. Park, U. C. Lee, 1982. Isolation of Essential Oil from Tobacco by
Gas Co-distillation / Solvent Extraction, Chromatographia, 15 (9), 559-563.
15. Leffingwell, F.C., 1999. Basic Chemical Constituents of Tobacco Leaf and Differences among
Tobacco Types, In: Tobacco – Production, Chemistry and Technology, Blackwell Science, London.
16. Nishikawaji, S., T. Fujimori, S. Matsushima, K. Kato, 1983. Sesquiterpenoids from Flue-cured
Tobacco Leaves, Phytocemistry, 22 (8), 1819-1820.
17. Ross, I. A., 2005. Medicinal Plants of the World, 3. Chemical Constituents, Traditional and
Modern Medicinal Uses, Humana Press.
18. Wilson, R., B. D. Mookherjee, J. F. Vinals, 1982. A comparative analysis of the volatile
components of Virginia, Burley, Turkish and black tobaccos, 184th National ACS Meeting, Kansas City.
