濾嘴通風(fēng)度對卷煙主流煙氣中一些香味成分釋放量的影響

蔡君蘭,韓 冰,張曉兵,趙曉東,劉惠民,謝復(fù)煒＊

1.中國煙草總公司鄭州煙草研究院,鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號 450001

2.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,廣州市荔灣區(qū)中山七路333號 510145

卷煙濾嘴通風(fēng)稀釋技術(shù)是有效降低卷煙焦油、減少卷煙有害成分的方法。該技術(shù)能降低煙氣有害成分,但同時也會降低卷煙香味成分,導(dǎo)致卷煙煙味變淡、香氣減弱,使卷煙產(chǎn)品失去原有風(fēng)格。因此,如何在使用濾嘴通風(fēng)稀釋技術(shù)降低卷煙焦油、減少卷煙有害成分的前提下,對卷煙產(chǎn)品進行増香、補香,減少卷煙煙氣香氣損失,已成為國內(nèi)外煙草行業(yè)關(guān)注和研究的重點。目前,國內(nèi)外開展濾嘴通風(fēng)稀釋技術(shù)對卷煙煙氣成分影響的研究多集中于主流煙氣常規(guī)成分、粒相中的香味成分[1-5],對主流煙氣氣相的香味成分在通風(fēng)稀釋后的變化研究較少。然而,在卷煙燃吸過程中,香味成分在氣相和粒相之間分配比例的改變都會對卷煙的感官質(zhì)量產(chǎn)生影響[6-13],只有掌握卷煙主流煙氣中香味成分的氣粒相變化規(guī)律才能根據(jù)不同化合物分配比例的變化,采取有效的手段,既有針對性地降低卷煙煙氣中的有害成分,又有選擇性地加香加料來解決因降低卷煙焦油量而使煙氣稀釋、香味變淡的問題。因此,分析了不同濾嘴通風(fēng)度對卷煙主流煙氣氣相和粒相中香味成分釋放量的影響,旨在探索卷煙主流煙氣香味成分的傳輸規(guī)律,為開展卷煙補香、增香等方面的技術(shù)研究提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

卷煙樣品:濾嘴通風(fēng)度分別為0,10%,25%,40%,54%和64%,葉組配方和卷煙材料相同(紅塔煙草集團有限責(zé)任公司)。

甲苯、對-二甲苯、環(huán)戊酮、鄰-二甲苯、檸檬烯、4-乙基甲苯、3-乙基甲苯、苯乙烯、對-甲基異丙基苯、2-乙基吡啶、3-甲基吡啶、2-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、糠醛、3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2-乙酰呋喃、苯甲醛、吡咯、5-甲基糠醛、2-呋喃甲醇、苯乙醇(標(biāo)樣,純度均>96%,均為進口試劑);乙酸苯乙酯(純度>98%,上海試劑總廠);甲醇(色譜純,美國D ikm a公司);異丙醇(AR,天津市凱通化學(xué)試劑有限公司)。

HP6890N/5975氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Agilen t公司);Borgw alt-KC RM 20H 20孔道轉(zhuǎn)盤式吸煙機(德國Borgw alt KC公司);KQ-300DE超聲波清洗儀(昆山市超聲儀器有限公司);吸收瓶[11](20 m L,自制);采樣管(XAD-2,美國Supelco公司)。

1.2 方法

采用煙草行業(yè)標(biāo)準YC/T 29—1996[14]測定卷煙主流煙氣常規(guī)成分;采用文獻[15]的方法測定卷煙主流氣相和粒相中共存的32種香味成分,包括酮類14種、呋喃類6種、吡啶類4種、羧酸類2種、其它類6種。

2 結(jié)果與討論

2.1 濾嘴通風(fēng)度對卷煙主流煙氣常規(guī)成分的影響

對濾嘴通風(fēng)度分別為0,10%,25%,40%,54%和64%的卷煙主流煙氣中常規(guī)成分的測定結(jié)果如表1所示。由表1可知,卷煙主流煙氣常規(guī)成分釋放量隨著濾嘴通風(fēng)度的增加出現(xiàn)不同程度的降低。

2.2 濾嘴通風(fēng)度對卷煙主流煙氣氣粒相中香味成分總釋放量的影響

卷煙定量測定結(jié)果(表2)表明:①隨著濾嘴通風(fēng)度的增加,30種香味成分在氣相和粒相中的總釋放量降低;②19種香味成分(環(huán)戊酮、2-甲基環(huán)戊酮、3-甲基環(huán)戊酮、3-羥基-2-丁酮、丙酮醇、3,4-二甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2-環(huán)戊烯-1-酮、2-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2,3-二甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2-環(huán)戊烯-1,4-二酮、吡啶、3-甲基吡啶、2-乙基吡啶、4-乙烯基吡啶、2-乙基呋喃、3-糠醛、2-乙酰呋喃和檸檬烯)在氣相和粒相中的總釋放量隨著濾嘴通風(fēng)度的增加而逐漸減少,基本呈線性關(guān)系;③7種香味成分(苯甲醛、糠醛、5-甲基糠醛、2-糠醇、丙酮酸甲酯、乙酸和丙酸)在氣相和粒相中的總釋放量隨著濾嘴通風(fēng)度的增加先減少較快,再趨于平穩(wěn);④4種香味成分(苯甲醛、糠醛、5-甲基糠醛、2-糠醇、丙酮酸甲酯、乙酸和丙酸)在氣相和粒相中的總釋放量隨著濾嘴通風(fēng)度的增加先趨于平穩(wěn),再減少較快;⑤2種香味成分(苯乙醇和4-羥基-4-甲基-2-戊酮)在氣相和粒相中的總釋放量隨著濾嘴通風(fēng)度的增加無明顯變化趨勢。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是隨著濾嘴通風(fēng)度的增加,煙氣經(jīng)過通風(fēng)稀釋后,卷煙抽吸時消耗的煙絲減少,陰燃時消耗的煙絲增多,所以卷煙主流煙氣中香味成分的釋放量也相應(yīng)減少。

表1 卷煙主流煙氣常規(guī)成分釋放量(m g/支)

表2 不同濾嘴通風(fēng)度卷煙主流煙氣中32種香味成分的定量結(jié)果(μg/支)

(續(xù)表2)

2.3 化合物性質(zhì)對不同濾嘴通風(fēng)度卷煙主流煙氣氣粒相中香味成分的總釋放量的影響

由于稀釋后的主流煙氣各種成分的理化性質(zhì)不同,其氣相物和粒相物釋放量的降低幅度也不盡相同,所以主流煙氣中香味成分的總釋放量降低的幅度也不相同。

在所分析的卷煙樣品中,隨著濾嘴通風(fēng)度的增加,主流煙氣中香味成分的總釋放量降低比率與化合物的沸點有一定相關(guān)性。分析表明,酮類、呋喃類化合物的總釋放量降低比率,分別隨著同一類化合物的沸點升高而升高,即低沸點化合物的總釋放量降低率較低,高沸點化合物的總釋放量降低率較高。

2.4 濾嘴通風(fēng)度對卷煙主流煙氣氣粒相中香味成分的氣相/粒相分配比的影響

32種香味成分在不同濾嘴通風(fēng)度卷煙主流煙氣中的氣相/粒相分配比如表3所示。

表3 不同通風(fēng)度卷煙主流煙氣中香味成分的氣相/粒相分配比

(續(xù)表3)

由表3可知:(1)2,3-丁二酮、2,3-戊二酮、環(huán)戊酮、2-甲基環(huán)戊酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、吡咯等6種化合物在不同濾嘴通風(fēng)度卷煙中的氣相釋放量均高于其粒相釋放量;(2)2,3-二甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2-環(huán)戊烯-1,4-二酮、5-甲基糠醛、2-糠醇、2-乙酰呋喃、2-乙基吡啶、4-乙烯基吡啶、乙酸、丙酸和丙二醇等10種化合物在不同濾嘴通風(fēng)度卷煙中的氣相釋放量均低于其粒相釋放量;(3)30種香味成分的氣相/粒相分配比隨著濾嘴通風(fēng)度的增加而增加,其中15種香味成分(苯乙醇、2,3-丁二酮、環(huán)戊酮、2-甲基環(huán)戊酮、3-羥基-2-丁酮、丙酮醇、3,4-二甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2-環(huán)戊烯-1-酮、3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、3-甲基吡啶、2-乙基呋喃、3-糠醛、2-乙酰呋喃、檸檬烯和乙酸)氣相/粒相分配比隨著濾嘴通風(fēng)度的增加而逐漸升高,基本呈線性關(guān)系(例如環(huán)戊酮,圖1a);14種香味成分(苯甲醛、3-甲基環(huán)戊酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、2-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2,3-二甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2-環(huán)戊烯-1,4-二酮、吡啶、2-乙基吡啶、4-乙烯基吡啶、糠醛、5-甲基糠醛、2-糠醇、丙酸和丙二醇)氣相/粒相分配比隨著濾嘴通風(fēng)度的增加先保持穩(wěn)定,再較快升高(例如2-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮,圖1b);2,3-戊二酮的氣相/粒相分配比隨著濾嘴通風(fēng)度的增加先較快升高,再趨于穩(wěn)定(圖1c);(4)丙酮酸甲酯的氣相/粒相分配比隨著濾嘴通風(fēng)度的增加先升高再降低(圖1d);(5)吡咯的氣相/粒相分配比隨著濾嘴通風(fēng)度的增加先降低再升高(圖1e)。

圖1 幾種香味成分的氣相/粒相分配比隨著濾嘴通風(fēng)度的變化

研究表明,隨著卷煙濾嘴通風(fēng)度的增加,絕大多香味成分的氣相/粒相分配比增加,化合物更傾向于在氣相中存在。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是隨著濾嘴通風(fēng)度的增加,煙氣經(jīng)過通風(fēng)稀釋后,氣相香味成分和粒相香味成分的釋放量都降低,但是二者的降低率不同,大多數(shù)香味成分的氣相釋放量降低率低于其粒相釋放量降低率,從而使主流煙氣經(jīng)高度稀釋后,香味成分的氣相/粒相分配比升高。部分香味成分的氣相/粒相分配不隨著濾嘴通風(fēng)度的增加而升高,可能是某些香味成分的濃度較低,實驗偏差對實驗結(jié)果影響較大。

2.5 化合物性質(zhì)對不同濾嘴通風(fēng)度卷煙主流煙氣氣粒相中香味成分的氣相/粒相分配比的影響

主流煙氣中的香味成分因其理化特性不同,其氣相/粒相分配比升高的幅度也不盡相同。在所分析的不同濾嘴通風(fēng)度卷煙中,主流煙氣中香味成分氣相/粒相分配比的升高比率與化合物的沸點有一定相關(guān)性。分析表明:酮類和呋喃類化合物氣相/粒相分配比的升高比率,分別隨著同一類化合物的沸點升高而增加(圖2和圖3)。

圖2 酮類化合物氣相/粒相分配比的升高比率隨其沸點的變化

2.6 主流煙氣中香味成分的單位煙堿釋放量與濾嘴通風(fēng)度的相關(guān)性

對主流煙氣中香味成分的單位煙堿氣相、粒相和總釋放量與濾嘴通風(fēng)度的相關(guān)性進行了分析,結(jié)果(表4)表明,主流煙氣中香味成分的單位煙堿釋放量與卷煙濾嘴通風(fēng)度具有一定相關(guān)性:①粒相中,31種香味成分的單位煙堿釋放量與卷煙濾嘴通風(fēng)度成負相關(guān),苯乙醇的單位煙堿釋放量與卷煙濾嘴通風(fēng)度成正相關(guān);②氣相中,15種香味成分的單位煙堿釋放量與卷煙濾嘴通風(fēng)度成負相關(guān),17種香味成分的單位煙堿釋放量與卷煙濾嘴通風(fēng)度成正相關(guān);③30種香味成分單位煙堿的氣粒相釋放總量與卷煙濾嘴通風(fēng)度成負相關(guān),4-羥基-4-甲基-2-戊酮和苯乙醇的單位煙堿氣粒相釋放總量與卷煙濾嘴通風(fēng)度成正相關(guān)。

研究結(jié)果表明,30種香味成分單位煙堿的氣粒相釋放總量隨著卷煙濾嘴通風(fēng)度的增加呈負相關(guān),表明隨著卷煙濾嘴通風(fēng)度的增加,卷煙的煙堿釋放量降低,香味成分釋放量也降低,且香味成分的降低速率高于煙堿的降低速率,香味成分的損失要多于煙堿的損失,采用卷煙濾嘴通風(fēng)技術(shù)在降低卷煙焦油、煙堿的同時,必須考慮利用補香、增香技術(shù)來減少卷煙煙氣香味成分的損失。

圖3 呋喃類化合物氣相/粒相分配比的升高比率隨其沸點的變化

表4 香味成分的單位煙堿釋放量與濾嘴通風(fēng)度的相關(guān)性

(續(xù)表4)

3 結(jié)論

卷煙主流煙氣常規(guī)成分釋放量隨著濾嘴通風(fēng)度的增加出現(xiàn)不同程度的降低;增加濾嘴通風(fēng)度,30種香味成分的總釋放量降低,同一類化合物,低沸點化合物的總釋放量降低率較低,高沸點化合物的總釋放量降低率較高;增加濾嘴通風(fēng)度,30種香味成分的氣相/粒相分配比升高,同一類化合物的氣相/粒相分配比的升高比率隨著沸點升高而增加;30種香味成分單位煙堿的總釋放量與卷煙濾嘴通風(fēng)度成負相關(guān)。

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