Analysis of Cigarette Odor Compounds by GC-MS, NDI, and Sensory Evaluation

Význam tématu

Analýza pachových sloučenin z cigaretového kouře je klíčová pro zajištění konzistentní kvality výrobků, optimalizaci výrobních procesů a objektivní hodnocení senzorických vlastností. Kombinace chromatografie, zobrazovacích metod a senzorické evaluace umožňuje hlubší porozumění chemickému složení a jeho vlivu na vnímanou vůni.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo porovnat tři komerčně dostupné značky cigaret (sladká, kořeněná, standardní) pomocí multimodálního přístupu zahrnujícího GC-MS analýzu kouře, měření hustoty rozdrcených listů rentgenovou tomografií a senzorické hodnocení. Studie hodnotila rozdíly v profilu těkavých sloučenin, časový vývoj pachu po nádechu a vztah mezi plněním listů a emisí pachových látek.

Použitá metodika a instrumentace

Sběr kouře:

• Nádechy každou minutu po zapálení pomocí plynotěsné stříkačky (30 mL), 10 mL vzorku pro analýzy SPME.

Analýza těkavých sloučenin:

• GC-MS systém GCMS-TQ8040 NX se stacionární fází vhodnou pro ovocné i nepříjemné vůně.
• Databáze Smart Aroma Database a Off-flavor Database pro identifikaci a kvantifikaci ~295 sloučenin.

Zobrazovací metoda:

• Rentgenový CT systém XSeeker 8000 pro kvantifikaci objemové hustoty rozdrcených listů ve válcových vzorcích (Φ4,6 mm × 60 mm), rozdělení do šesti segmentů po 10 mm.

Senzorické hodnocení:

• Panel tří hodnotitelů (různé pohlaví a věk), škála intenzity vůně, sladkosti, hořkosti a kyselosti (1–3).

Datová analýza:

• Multi-omics Analysis Package pro hlavní komponenty, hierarchické shlukování, heat mapy, volcano ploty a korelační analýzy.

Hlavní výsledky a diskuse

Rozlišení značek:

• PCA a hierarchické shlukování odlišily značky: Brand A = sladká vůně (furfural, geraniol), Brand B = kořeněná vůně (2-methylpyrazin, 4-ethyl-2-metoxyfenol), Brand C = standardní (m-xylen plastový zápach).

Časový vývoj pachových sloučenin:

• Volcano plot mezi prvním a posledním dvěma vdechy ukázal odlišné profily: v raných nádeších více aldehydů a ketonů, později nárůst fenolů a nízkomolekulárních kyselin.

Vztah plnění listů a pachu:

• Vyšší objemová hustota v první deseticentimetrové sekci korelovala s vyšší koncentrací spálených součástí (2-cyclohexen-1-on) a dalších nepříjemných odorantů.
• Regiony s nižší hustotou vykazovaly odlišné profily látek, v náplni středních sekcí se detekovaly látky s hořkou nebo třištivou vůní.

Senzorická korelace:

• Acetová kyselina silně korelovala s hodnocením kyselosti (R=0,92).
• 5-methylfurfural koreloval se sladkostí, 2,3-trimethylpyrazin s hořkostí.

Analýza po nádeších:

• Dimethyltrisulfid a valerová kyselina postupně narůstaly, což může snižovat komfort kouření.
• Ovoce­mě vonící ethyl hexanoát a 1-butanol klesaly během kouření.

Přínosy a praktické využití metody

Objektivní kvantifikace pachového profilu a vztahu k plnění listů poskytuje nástroj pro optimalizaci receptur, ovládání kvality a vývoj nových produktů. Kombinace GC-MS, CT a senzoriky usnadňuje rychlou identifikaci odchylek a odhalení příčin senzorických vad.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření metodologie o další zobrazovací techniky a detailní senzorické mapy. Využití strojového učení pro predikci senzorických vlastností z chromatografických a CT dat. Aplikace na alternativní tabákové výrobky a e-cigarety.

Závěr

Multimodální přístup integrující GC-MS analýzu, rentgenovou tomografii a senzorickou evaluaci usnadnil detailní charakterizaci pachového profilu tří značek cigaret. Identifikace klíčových odorantů a jejich vztah k plnění listů poskytuje cenné informace pro kontrolu kvality a vývoj nových produktů.

Reference

• Nakagawa Yuki, Sato Wataru. Analysis of Cigarette Odor Compounds by GC-MS, NDI, and Sensory Evaluation. Application Note No. 90, Shimadzu Corporation, listopad 2023.