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 311
Agricultural science. Plant studies.
ХИМИЧЕН СЪСТАВ НА АРОМАТИЧНИ ПРОДУКТИ
ОТ ТЮТЮН (N. tabacum L.). 2. БЪРЛЕЙ
Венелина Попова*, Таня Иванова*, 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.). 2. BURLEY
Venelina Popova*, Tanya Ivanova*, 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 Burley variety group (grown in
Bulgaria, crop year 2008) have been obtained, through distillation and 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 methods. The results from the study provide grounds for the recommendation of
suitable areas of application of the obtained aromatic products.
Key words: tobacco, essential oil, extracts, Freon 134a
ВЪВЕДЕНИЕ
Тютюнът (Nicotiana tabacum L.) се използва не само за директна консумация под
формата на тютюневи изделия, но предизвиква обоснован интерес и като суровина за
получаване на разнообразни продукти с различно приложение [7, 8, 9, 17]. Известно е, че
изсушените тютюневи листа съдържат смес от етерични масла, восъкоподобни и
маслоподобни вещества, определящи специфичния, приятен мирис на тютюна и служещи
като прекурсори на голяма част от веществата, които формират аромата на тютюневия дим
или неговото физиологично въздействие [3, 4, 15].
Ароматични продукти от тютюн са получавани чрез водно-парна дестилация и/или
екстракция с различни полярни и неполярни разтворители, при голямо разнообразие на
техниките и условията на екстракция, на етапите на фракциониране, пречистване и
концентриране на междинните и крайни течни продукти [12, 13, 14, 16, 19, 22]. През
последните 15-20 години в България не са получавани и системно изследвани екстракционни
продукти от тютюн Бърлей, независимо от съществуващите добри предпоставки. Roberts et
al. [16] идентифицират 105 компонента в етерично масло и екстракти с хлороформ от тютюн
Бърлей, които включват органични киселини, алдехиди, алкохоли, естери, лактони, кетони и
въглехидрати. Demole et al. съобщават за идентифицирането на 210 съставки, свързани с
аромата на тютюн Бърлей (суров и изсушен тютюн, димен кондензат), сред които и две нови
ароматични вещества от етеричното масло – solanofuran и spiroxabovolide [10] и 12 терпенови
производни на solanone [11]. Като ароматични вещества в тютюн Бърлей са идентифицирани:
damascenone (42 ppb), megastigmatrienones (248 ppb), 3-hydroxy-β-damascone (11 ppb), 3-
ketodihydroionone (31 ppb), 3-Keto-α-ionol (4 ppb), linalool (160 ppb), geranyl acetone (84 ppb),
farnesylacetone (22 ppb), solanone (493 ppb), solanol (84 ppb), solanascone (33 ppb) и др. [15, 21].
International Science conference 4th - 5th June 2009, Stara Zagora, BULGARIA
"Economics and Society development on the Base of Knowledge"
Volume I 312
Agricultural science. Plant studies.
В последните години, като алтернативни екстрагенти на използваните в
етеричномаслената промишленост летливи (полярни и неполярни) разтворители се налагат
втечнените газове (бутан, пропан, СО2 и фреони). Установено е, че при екстракция на една и
съща суровина фреоните са по-селективни, докато свръхкритичният СО2 е тотален разтвори-
тел. Липсват данни за получаване на ароматични продукти от тютюневи листа чрез
екстракция с фреон 134а (1,1,1,2-тетрафлуоретан), разрешен за хранителни цели.
Целта на настоящото проучване е определяне химичния състав на ароматични продукти
от тютюн Бърлей: етерично масло и екстракти с петролев етер, етилов алкохол и фреон 134а.
МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ
Като материал за изследването е използвана проба от изсушени листа тютюн
(беритбени групи Х, С и В, с добре проявено високо качество) от сортова група Бърлей,
представляваща район на производство Южна България, реколта 2008. Листата 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 [5].
Етеричното масло е получено чрез водна дестилация в слабокисела среда в лабораторен
стъклен апарат на Британската фармакопея, модифициран от Балинова и Дяков [5, 6].
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 °С [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 °С [1].
Екстракцията с фреон 134а е проведена 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 технологичните 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.
РЕЗУЛТАТИ И ОБСЪЖДАНЕ
Етеричното масло (влажност 9.21 %; добив 0.26 %) е вискозна течност с жълто-зелен цвят;
екстрактът, получен с фреон 134а (влажност 19.39 %; добив 0.54 %) – високовискозна маса с
тъмнокафяв цвят; конкретът (влажност 8.99 %; добив 4.79 %) – восъкоподобна маса със
светлокафяв цвят; резиноидът (влажност 15.07 %; добив 14.87 %) – 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.
International Science conference 4th - 5th June 2009, Stara Zagora, BULGARIA
"Economics and Society development on the Base of Knowledge"
Volume I 313
Agricultural science. Plant studies.
В етеричното масло са идентифицирани 12 компонента, съставляващи 63.03 % от общия
състав. Най-голямо е количеството на дитерпеновите кислородсъдържащи съединения (41.26 %),
с основни представители – phytol acetate (27.02 %) и 4,8,13-duvatriene-1,3-diol (11.92 %). Следват
терпеновите кислородсъдържащи компоненти (18.87 %), с основни представители – solanone
(9.40 %) и β-damascenone (3.53 %). Останалите идентифицирани съставки са представители на
ароматните кислородсъдържащи вещества (2.49 %) и аминосъединения (0.41 %).
В екстракта с фреон 143а са идентифицирани 11 компонента, съставляващи 90.27 % от
общия състав. С най-голям дял са аминосъединенията (72.90 %) с представител nicotine,
следвани от дитерпеновите кислородсъдържащи съединения (9.81 %), с основни
представители – phytol acetate (7.81 %) и norambreinolide (1.21 %). Разпределението на
останалите идентифицирани компоненти е: сескитерпенови кислородсъдържащи (2.86 %),
алифатни кислородсъдържащи (2.29 %), терпенови кислородсъдържащи (1.37 %), монотер-
пенови въглеводороди (0.65 %) и сескитерпенови въглеводороди (0.38 %). Определен интерес
Таблица 1. Химичен състав (%) на ароматични продукти от тютюн Бърлей
№ Компонент EM E K P № Компонент EM E K P
1. Acetone -* - 0.35 -
28. 3-methylvaleric acid - - - 0.46
2. Ethylmethyl ketone - - 0.18 - 23. Megastigmatrienone 0.98 - - -
3. Tert-amyl alcohol - - 0.44 - 24. Nicotine 0.41 72.90 13.05 28.27
4. 2,3-dimethyl-2-butanol - - 0.72 -
25. Phytol acetate 27.02 7.81 - -
5. 2-mеthyl-2-penthanol - - 1.64 -
26. Phytol - - 3.06 11.87
6. 3-metyl-3-penthanol - - 0.84 -
27. Limonene dioxide - - 0.38 -
7. α-Pinene - 0.65 - -
28. Oxynicotine - - 4.62 -
8. Isopropyl alcohol - - 0.11 - 29. Myosmine - - 0.39 -
9. 3-hexanol - - 0.05 -
30. Isooctyl phthalate - - - 23.83
10. 3-methyl-2-penthanol - - 0.09 -
31. Curlone - 1.24 -
11. 2-hexanol - - 0.20 -
32. n-eicosanol - - - 3.04
12. 1-methylcyclopenthanol - - 0.50 -
33. Norambreinolide - 1.21 - -
13. Сyclopenthanol - - 0.19 -
34. 4,8,13-Duvatriene-1,3-Diol 11.92 - - -
14. α-Ionene 1.86 - - -
35. 4,8,13-Duvatriene-1,3-Diol (isomer) 2.32 - - -
15. Linalool - - - 0.78
36. Coumarin - - - 0.30
16. 4-terpineol - - - 0.03
37. Thunbergol - 0.80 - -
17. β-Caryophyllene - 0.38 - -
38. Flourensadiol - 0.65 - 0.70
18. 2-methyl-2,4-pentanediol - - 0.19 -
39. 4-[(1E)-3-Hydroxy-1-butenyl]-3,5,5-
trimethyl-2-cyclohexen-1-one - 2.29 - -
19. Isovaleric acid+phenylacetaldehyde - - - 0.23
40. 3-oxo-alpha-ionol - - - 0.55
20. α-Terpineol - - - 0.09
41. Flourensadiol (isomer) - 0.97 - -
21. Solanone 9.40 1.37 - 0.19
42. Benzyl benzoat - - - 0.35
22. Geranyl valerate - - - 0.07
43. Eicosane - - - 0.61
23. Naphthalene, 1,2-dihydro-1,1,6-trimethyl 1.12 - - -
44. Dibutyl phtalate - - - 0.27
24. β-Dihydro ionone 2.13 - - -
45. Cotinine (s) - - 1.75 -
25. β-Damascenone 3.53 - - -
Общо идентифицирани, % 63.03 90.27 28.75 71.64
26. Naphthalene, 1,2-dihydro-1,1,6-trimethyl
(isomer) 1.37 - - -
Добив, % 0.26 0.54 4.79 14.87
27. β-Dihydro ionone (isomer) 0.97 - - -
* - 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"
представлява наличието на norambreinolide (1.21 % от общия състав) в ароматичния продукт,
получен чрез екстракция с фреон 134а, тъй като в литературата [14, 19] се цитира, че от двата
класа дитерпеноиди, характерни за тютюна - monocyclic cembranoids и bicyclic labdanoids, в
тютюн Бърлей се срещат само cembranoids. Norambreinolide и други сходни съставки, като
sclaral, са патентовани [18] и разглеждани като отговорни за характерните кедрово-амброви
нотки само при ориенталските и пурените тютюни.
В конкрета са идентифицирани 19 компонента, съставляващи 28.75 % от общия състав. Най-
голямо е количеството на аминосъединенията (19.81 %), с основни представители – nicotine (13.05
%) и oxynicotine (4.62 %), следват алифатните кислородсъдържащи съставки (5.50 %), с основни
представители – 2-mеthyl-2-penthanol (1.64 %) и 3-metyl-3-penthanol (0.84 %), дитерпеновите
кислородсъдържащи съединения (3.06 %) и монотерпеновите въглеводороди (0.38 %).
В резиноида са идентифицирани 17 компонента, съставляващи 71.64 % от общия
състав. В най-голямо количество присъстват аминосъединенията (28.27 %), с основен
представител nicotine, и ароматните кислородсъдържащи съединения (24.75 %), с основни
представители – isooctyl phthalate (23.83 %) и benzyl benzoat (0.35 %). Следват дитерпеновите
кислородсъдържащи (11.87 %), алифатните кислородсъдържащи (3.82 %), терпеновите
кислородсъдържащи (1.62 %), сескитерпеновите кислородсъдържащи съединения (0.70 %) и
други съставки (0.61 %).
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
кислородсъдържащи; 7 – Ароматни кислородсъдържащи; 8 – Аминосъединения; 9 – Други.
При съпоставянето на данните за различните екстракти се вижда, че в екстракта с фреон
134а и конкрета преобладават аминосъединенията, представени основно от никотин
(съответно 80.75 % и 68.90 % от идентифицирания състав). В резиноида делът на
аминосъединенията е по-малък (39.46 %), докато ароматните кислородсъдържащи компоненти
съставляват 34.55 % от идентифицирания състав. При етеричното масло дитерпеновите и
монотерпеновите кислородсъдържащи компоненти съставляват 95.41 % от идентифицирания
състав, като присъствието на аминосъединения е минимално (0.65 %). Различията в химичния
Volume I 315
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 316
Agricultural science. Plant studies.
състав се дължат на селективността на използваните разтворители и на различните условия на
провеждане на екстракцията.
Заключение. В ароматичните продукти от тютюн Бърлей, получени чрез екстракция с
традиционни разтворители и втечнени газове, се съдържат в значителна степен аминосъедине-
нията, основно представени от никотин. Екстрактът с фреон 134а може да бъде влаган в
козметични и парфюмерийни продукти само след обработка за отделяне на вредния за кожата
никотин, но има потенциала да бъде използван като суровина за препарати с други цели.
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., Л. Таскова, 2004. Предшественици на специфичните тютюневи
нитрозамини, Сб. доклади от V
-та научно-техн. конференция “Екология и здраве 2004”,
Пловдив, 439-444.
4. Стоилова, А., К. Маркова, 2004. Проучване съдържанието на основни макро и
микро елементи в тютюневия дим, Н. тр. УХТ-Пловдив, LІ (3), 137-142.
5. Стоянова, А., Е. Георгиев, Т. Атанасова, 2007. Ръководство за лабораторни
упражнения по етерични масла, Акад. Изд. УХТ, Пловдив.
6. Цонев, И., В. Чеников, 1962. Към методиката за определяне на етеричните масла в
тютюна, Бълг. Тютюн, 9, 17-20.
7. Agrupis, S. C., E. Maekawa, 2000. Industrial Utilization of Tobacco Stalks (1)
Preliminary Evaluation for Biomass Resources. Holzforschung, 53 (1), 29-32.
8. Agrupis, S., E. Maekawa, K. Suzuki, 2000. Industrial utilization of tobacco stalks II:
Preparation and characterization of tobacco pulp by steam explosion pulping. J. Wood Science, 46(3),
222-229.
9. Casanova, H., C. Ortız, A. Vallejo, P. Araque, 2004. Nicotine oleate dispersions as
botanical insecticides, Progr. Colloid. Polym. Sci., 128, 187-192.
10. Demole, E., C. Demole, D. Berthet, 1973. A Chemical Study of Burley Tobacco Flavour
(Nicotiana tabacum L.) III. Structure Determination and Synthesis of 5-(4-Methyl-2-furyl)-6-methyl-
heptan-2-one (Solanofuran) and 3,4,7-Trimethyl-1,6-dioxaspiro [4.5] dec-3-en-2-one (Spiroxabovolide),
Two New Flavour Components of Burley Tobacco, Helvetica Chemica Acta, 56 (15), 265-271.
11. Demole, E., C. Demole, 2004. A Chemical Study of Burley Tobacco Flavour, Helvetica
Chеmica Acta, 58 (7), 1867-1880.
12. Guenther E., G. Gilbertsen, R. Koening, 1975. Essential Oils and Related Products,
Analitical Chemistry, 47 (5), 139-157.
13. Huie, C., 2002. A review of modern sample-preparation techniques for the extraction and
analysis of medicinal plants, Anal. Bioanal. Chem., 373, 23-30.
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. Roberts, D., W. Rohde, 1972. Isolation and Identification of Flavor Components of
Burley Tobacco, Tob. Sci., 16, 107 -112.
17. Ross, I. A., 2005. Medicinal Plants of the World, 3. Chemical Constituents, Traditional
and Modern Medicinal Uses, Humana Press.
18. Schumacher, J. N., 1959. Tobacco, U.S. PAT. No. 2,905,576.
19. Shen, J., X. Shao, 2005. A comparison of accelerated solvent extraction, Soxhlet
extraction, and ultrasonic-assisted extraction for analysis of terpenoids and sterols in tobacco, Anal.
Bioanal. Chem., 383, 1003-1008.
International Science conference 4th - 5th June 2009, Stara Zagora, BULGARIA
"Economics and Society development on the Base of Knowledge"
Volume I 317
Agricultural science. Plant studies.
20. Wahlberg, I., C. R. Enzell, 1987. Tobacco Isoprenoids, NAT. PROD. REP., 4(3), 237-
276.
21. Wilson, R., B. D. Mookherjee, J. F. Vinals, 1982. A comparative analysis of the volatile
components of Virginia, Burley, Turkish and black tobaccos, 184th Nat. ACS Meet., Kansas City.
22. Zhong, K., W. Wei, F. Guo, L. Huang, 2005. Comparison of simultaneous extraction and
solid-phase micro-extraction for determination of volatile constituents in tobacco flavor, J. Cent.
South Univ. Technol., 12 (5), 546-551.
