造紙法再造煙葉工藝過程中多酚類物質(zhì)的變化

蘇 雷，嚴(yán)新龍，張 鈺，張大坤

上海煙草集團(tuán)太倉海煙煙草薄片有限公司，江蘇省太倉市港口開發(fā)區(qū)東方東路19號 215433

煙草中多酚類化合物含量較高，其中綠原酸、莨菪亭和蕓香苷是煙草中主要的酚類化合物，且烤煙中多酚類物質(zhì)含量較白肋煙高［1-3］。由于多酚類化合物是多種香味成分的前體物，因此成為影響煙草品質(zhì)的重要因素，如2,6-二甲基苯酚具有甜味、丁子香酚具有強(qiáng)烈的芳香氣味等［4-5］。一般認(rèn)為，多酚含量越高煙葉品質(zhì)越好［6］。但是，一些多酚類化合物如綠原酸的熱裂解產(chǎn)物可能會對煙草制品的安全性產(chǎn)生一定的影響，而兒茶酚是一種活性高的輔助致癌物質(zhì)［7］。目前，關(guān)于煙草植物中多酚類物質(zhì)的存在形態(tài)、生理功能及對煙草品質(zhì)的影響研究較多［8-11］，但是關(guān)于再造煙葉中多酚類物質(zhì)的研究鮮見報(bào)道。在造紙法再造煙葉的萃取工藝階段會有大量水溶性物質(zhì)存在于萃取液中［12］，且多酚類物質(zhì)含有親水性的羥基。因此，研究了再造煙葉工藝過程中多酚的變化情況，旨在為生產(chǎn)中多酚的調(diào)控提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

煙梗、煙末和碎煙片由上海煙草集團(tuán)太倉海煙煙草薄片有限公司提供。

綠原酸、莨菪亭（純度>98%）、甲醇（色譜純）（北京百靈威科技有限公司）；蕓香苷（純度>98%，德國Dr.Ehrenstorfer 公司）；乙酸（AR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；無水乙醇（AR，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司）。

Agilent 1260 高效液相色譜儀（配置四元梯度泵、自動進(jìn)樣器、柱溫箱、可變波長紫外檢測器和OpenLAB CDS ChemStation 工作站）；Milli-Q Advantage A10 超純水儀（美國Millipore 公司）；R-215 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士Buchi有限公司）；DF-101T 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；KQ3200DV 型數(shù)控超聲波清洗儀（昆山市超聲儀有限公司）；Venticell 111 鼓風(fēng)干燥箱（德國MMM 公司）；RK-2A 紙頁成型器（奧地利PTI 公司）；ZSP-300 高濃實(shí)驗(yàn)盤磨機(jī)（轉(zhuǎn)速2700 r/min，盤磨直徑300 mm，吉林市晨鳴機(jī)械制造有限公司）；XP205 電子分析天平（感量：0.00001 g，瑞士Mettler Toledo 公司）。

1.2 方法

1.2.1 造紙法再造煙葉工藝流程

取300 g 煙梗，加入1.05 kg 蒸餾水，60 ℃下浸泡20 min，過濾，所得煙梗用高濃實(shí)驗(yàn)盤磨機(jī)疏解；將疏解后的煙梗與150 g 煙末和150 g 碎煙片均勻混合，加入6 kg蒸餾水，70 ℃下萃取30 min；將分離得到的萃取液于70 ℃下真空濃縮；漿料經(jīng)打漿、抄造過程得到基片，將濃縮液涂布于基片上即得再造煙葉。為了區(qū)分兩種萃取液，將煙梗單獨(dú)浸泡后過濾所得濾液稱為煙梗浸泡液，混合萃取后分離得到的溶液稱為萃取液。

1.2.2 固相和水相中多酚的制備

煙梗、煙末、碎煙片、基片和再造煙葉分別磨成粉末，過0.42 mm（40 目）篩，稱取100.0 mg 樣品，置于50 mL 錐形瓶，準(zhǔn)確加入20.0 mL 提取液（50%甲醇水溶液），40 ℃下超聲提取20 min，取1.5 mL 提取液經(jīng)0.22 μm微孔濾膜過濾后檢測。煙梗浸泡液和萃取液分別用提取液稀釋20 倍，濃縮液用提取液稀釋200 倍，均過微孔濾膜后檢測。白水（紙頁成型網(wǎng)布濾水）過濾后直接檢測。采用Eclipse XDB-C18色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)，高效液相色譜泵的后運(yùn)行時(shí)間設(shè)為10 min，其他條件同文獻(xiàn)［13］。

1.2.3 工藝參數(shù)考察

在不同水溫（40～90 ℃）條件下分別對煙末進(jìn)行萃?。弦罕?∶10）；用0～80%不同濃度（體積分?jǐn)?shù)）乙醇水溶液在70 ℃分別對煙末進(jìn)行萃取（料液比1∶10）；分別稱取25.00 g 煙末萃取液于50，70，90，110，130，150 和170 ℃烘箱中揮發(fā)2.5 h，所得濃縮物用蒸餾水稀釋至原來質(zhì)量，分別檢測濃縮前后的多酚含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 再造煙葉工藝流程中多酚的轉(zhuǎn)移規(guī)律

再造煙葉工藝過程中固相的多酚含量如表1 所示。由表1 可知，原料煙梗、煙末和碎煙片中3 種多酚含量均是綠原酸＞蕓香苷＞莨菪亭。3 種多酚在3 種原料中各自所占比例不同，其中煙末和碎煙片接近，但煙梗中莨菪亭占總多酚的比例較煙末和碎煙片高。基片中3 種多酚含量極少。除莨菪亭外，再造煙葉中其他兩種多酚的含量介于煙梗和碎煙片之間。

表1 再造煙葉工藝過程中固相的多酚含量Tab.1 Polyphenol concentrations in solid phase in the process of reconstituted tobacco (mg/g)

再造煙葉工藝過程中水相的多酚含量如表2 所示。由表2 可知，由于煙梗結(jié)構(gòu)緊密及其本身多酚含量較小，故煙梗浸泡液中多酚含量較小。萃取液中多酚含量較大，且在濃縮過程中損失較少。在打漿過程中，漿料纖維分絲帚化，同時(shí)漿料加水調(diào)濃，從而使纖維細(xì)胞中的多酚進(jìn)一步溶出。白水中多酚含量極小。

為了更加準(zhǔn)確地判斷3 種多酚在整個工藝流程中的轉(zhuǎn)移規(guī)律，取10 g 煙梗、5 g 煙末和5 g 碎煙片的絕干物料（原料）作為研究對象，后續(xù)工藝段的多酚總量均按照相應(yīng)比例計(jì)算得到。結(jié)果如表3 和表4 所示。由表3 可知，20 g 原料中多酚的總量分別為：綠原酸94.07 mg，莨菪亭7.11 mg，蕓香苷52.31 mg。試驗(yàn)得到基片的絕干量為8.25 g，基片涂布率為44.8%，涂布所用濃縮液為15.28 g，剩余3.40 g（濃縮液密度為1.225 g/mL）。由表4 可知，再造煙葉中的3 種多酚總量（包括白水、煙梗浸泡液、剩余濃縮液中的多酚）分別為：綠原酸93.51 mg，莨菪亭7.10 mg，蕓香苷51.55 mg，與原料中多酚的總量基本相當(dāng)。多酚的有效利用率（再造煙葉中多酚總量/原料中多酚總量）分別為：綠原酸70.8%，莨菪亭47.1%，蕓香苷72.4%；白水體積27.26 L，由此計(jì)算出多酚隨白水的流失率（白水中多酚/原料中多酚總量）分別為：綠原酸8.4%，莨菪亭18.3%，蕓香苷7.9%。

表3 再造煙葉工藝過程中20 g 絕干原料固相的多酚含量Tab.3 Polyphenol concentrations in solid phase of 20 g over-dry material in the process of reconstituted tobacco (mg)

表4 再造煙葉工藝過程中20 g 絕干原料水相的多酚含量Tab.4 Polyphenol concentrations in aqueous phase of 20 g over-dry material in the process of reconstituted tobacco (mg)

2.2 萃取溫度對煙末中多酚萃取效率的影響

由萃取溫度對煙末中多酚萃取效率的影響（圖1）可知，在40～90℃時(shí)，隨著萃取溫度的升高，3種多酚的萃取量均呈增加趨勢，其中，70～80℃時(shí)增幅最大，80～90℃時(shí)增幅減小，這說明在80℃之后，原料中的多酚已基本上被萃取出來。上述結(jié)果顯示，在40～90℃溫度范圍內(nèi)，提高萃取溫度對多酚的萃取有利。在實(shí)際生產(chǎn)中，萃取溫度一般不超過90℃。

2.3 不同濃度乙醇水溶液對煙末中多酚萃取效率的影響［14］

不同乙醇濃度對煙末中多酚萃取效率的影響如圖2 所示。由圖2 可知，當(dāng)乙醇濃度小于70%時(shí)，3 種多酚萃取量隨乙醇濃度的增加而增加，且均在70%處最大；當(dāng)乙醇濃度在70%～80%時(shí)，3 種多酚的萃取量明顯減少，這說明在水中加入一定比例的乙醇能提高3 種多酚的萃取效率。

2.4 萃取液濃縮溫度對煙末萃取液中多酚含量的影響

圖1 萃取溫度對煙末中多酚萃取效率的影響Fig.1 The effect of extraction temperature on polyphenols in tobacco dust extract

圖2 乙醇濃度對煙末中多酚萃取效率的影響Fig.2 The effect of ethanol concentration on polyphenols in tobacco dust extract

圖3 濃縮溫度對煙末萃取液中多酚的影響Fig.3 The effect of concentration temperature on polyphenols in tobacco dust extract

濃縮溫度對萃取液中多酚含量的影響如圖3 所示。當(dāng)濃縮溫度從50℃升至170℃時(shí)，萃取液中3種多酚的含量總體上呈降低趨勢。其中，綠原酸和蕓香苷的含量在50～150℃時(shí)逐漸下降，且降幅逐漸增加，130～150℃時(shí)，降幅最大。而在150～170℃時(shí)，兩者均有所增加，這可能是由于其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化而來。對于莨菪亭，在50～70℃時(shí)，其含量略有增加，但隨后一直降低，且在130～150℃時(shí)降幅最大。綜上所述，在較高溫度下，3種多酚的含量逐漸降低主要是由于三者與空氣接觸后發(fā)生了氧化反應(yīng)。在實(shí)際生產(chǎn)中大都采用真空濃縮，且濃縮溫度較低，因而對3種多酚的影響較小。

3 小結(jié)

煙末和碎煙片中3 種多酚含量均較煙梗多，但煙梗中莨菪亭占總多酚的比例較大。萃取液于70 ℃真空濃縮多酚損失較小，基片和白水中多酚含量較小，但多酚隨白水流失較多。多酚的有效利用率分別為：綠原酸70.8%，莨菪亭47.1%，蕓香苷72.4%。因此提高多酚的利用率可以通過增加涂布率，增加漿料的擠干程度，增加抄造過程中漿料的留著率，減少多酚隨白水的流失量來實(shí)現(xiàn)。

萃取溫度在40～90 ℃時(shí)，隨萃取溫度的提高，多酚的萃取效率逐漸增大；多酚的萃取效率隨萃取劑中乙醇濃度的增加而呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當(dāng)乙醇濃度為70%時(shí)，多酚的萃取效率最高；萃取液中多酚含量隨濃縮溫度的升高總體上呈逐漸降低的趨勢，濃縮溫度低于90 ℃時(shí)，對3 種多酚的影響較小。研究多酚類物質(zhì)在造紙法再造煙葉工藝過程中變化規(guī)律，對于再造煙葉的生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化及其品質(zhì)調(diào)控具有一定的參考價(jià)值。

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