“人參皂苷”膠囊濾棒對卷煙有害成分及香氣特征的影響

陳永森， 崔成哲， 朱良華， 樸洪偉， 金勇華， 姚曉財

(1.吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司,吉林延吉 133001；3．廣州興業(yè)生物科技有限公司，廣東廣州 510380)

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“人參皂苷”膠囊濾棒對卷煙有害成分及香氣特征的影響

陳永森1， 崔成哲1， 朱良華1， 樸洪偉1， 金勇華1， 姚曉財2

(1.吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司,吉林延吉 133001；3．廣州興業(yè)生物科技有限公司，廣東廣州 510380)

[目的] 探討膠囊濾棒對卷煙煙氣指標的影響。[方法]試驗制備了“人參皂苷”膠囊及膠囊濾棒，并考察了“人參皂苷”膠囊濾棒對焦油及7種煙氣有害成分釋放量、卷煙危害性指數(shù)、卷煙香氣特征的影響。[結(jié)果]試驗表明，“人參皂苷”膠囊濾棒可選擇性降低7種煙氣有害成分的釋放量及卷煙危害性指數(shù)；“人參皂苷”膠囊濾棒可改變卷煙的香氣特征，使一支卷煙同時具有2種香氣風(fēng)格。[結(jié)論]研究可為“人參皂苷”膠囊卷煙產(chǎn)品的開發(fā)提供參考。

“人參皂苷”膠囊；濾棒；有害成分；香氣特征

“降焦減害”是煙草科學(xué)研究的重要課題之一，研制和開發(fā)低害低焦卷煙產(chǎn)品是卷煙“降焦減害”研究的重要目標。近年來卷煙煙氣有害成分分析及選擇性降害已成為煙草行業(yè)研究的熱點[1-2]，目前主要是通過在卷煙配方中添加造紙法再造煙葉、梗絲及功能性添加劑以及合理使用“三紙一棒”等技術(shù)手段進行。據(jù)報道，膠囊濾棒具有截留煙氣有害成分，增加主流煙氣致香成分，改善煙氣感官舒適度[3-5]等作用。包秀萍等研究表明，揮發(fā)性薄荷油微膠囊濾棒具有增加香氣、改善舒適性等作用[3]；Dolka等研究發(fā)現(xiàn)，薄荷膠囊濾棒可在一定程度上減少煙氣中的脂溶性揮發(fā)物成分[4]；余耀等研制了一種膠囊濾棒并應(yīng)用于卷煙產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)其有害成分的釋放量有所降低[5](23-26)；“人參皂苷”膠囊濾棒作為新型的煙用輔材，目前未見報道。為此，筆者制備了“人參皂苷”膠囊濾棒及試驗卷煙，并對其主流煙氣中的7種有害成分及焦油釋放量、卷煙危害性指數(shù)和香氣特征進行研究，旨在為“人參皂苷”膠囊卷煙產(chǎn)品的開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

原料：膠囊殼材，甲殼素；“人參皂苷”添加劑，主要成分為人參皂苷、天然保潤劑、丙二醇和水等；膠囊(直徑：3.05、3.20、3.30、3.35和3.50 mm)，廣州興業(yè)生物科技有限公司；煙用二醋酸纖維素絲束、濾嘴棒(壓降：3600 Pa)，牡丹江卷煙材料廠有限責(zé)任公司；濾棒成型紙(透氣度：3 000 CU)，牡丹江卷煙材料廠有限責(zé)任公司；卷煙紙(透氣度：50 CU)，浙江民豐特種紙股份有限公司；煙用接裝紙(打孔透氣度：280 CU)，延邊長白山包裝材料有限公司；“長白山”某牌號烤煙型卷煙煙絲配方，吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司。

主要試劑：巴豆醛、苯酚、B[a]P(純度≥99%)，美國Sigma公司； HCN(58 μg/ml)中國計量科學(xué)研究院；N-戊基-(3-甲基吡啶基)亞硝胺(內(nèi)標)、NNK(純度≥97%)，比利時Acros公司；CO標準氣，國家標準氣體研究中心。

主要儀器：AL104電子天平(感量：0.001 g)，瑞士Mettler Toledo公司； HZ-1014恒準壓力測試儀，廣東省東莞市恒準科技有限公司；千分尺(分度值：0.01 mm)，上海泊刃機械工具有限公司；FD115烘箱、KBF240恒溫恒濕箱，德國Binder公司； SM450型20通道吸煙機，英國Cerulean公司；D74LINE綜合測試儀，法國Sodim公司；IC 3000離子色譜儀，美國Dionex公司；Research N1紅外熱像儀，美國Alpha公司； Agilent 1200高效液相色譜儀、7890A氣相色譜儀、7890/5975氣質(zhì)聯(lián)用儀，美國Agilent公司； AA3連續(xù)流動分析儀-TEA 610型熱能分析儀，美國Thermo Finigan公司；J-II全自動定量濃縮儀，北京普利泰科儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 “人參皂苷”膠囊、濾棒及試驗卷煙的制備。

1.2.1.1 “人參皂苷”膠囊。將去離子水與檢測合格的膠囊殼材以2∶3的比例混合均勻，于30 ℃下制成膠漿；用YC-21膠囊成型機在膠囊成型的同時把添加劑包裹其中，每粒膠囊中添加劑含量為(0.017±0.002)g；成型膠囊于80 ℃下干燥，挑選粒徑、重量及破碎壓力一致的膠囊成品備用。

1.2.1.2 濾棒。二醋酸纖維素中施加增塑劑(三醋酸甘油酯)，并加入上述膠囊，用成型紙包裹濾棒使膠囊濾棒成型，然后按144 mm/支長度分割，并進行包裝。按照上述方法，制備5種膠囊直徑分別為3.05、3.20、3.30、3.35和3.50 mm的“人參皂苷”膠囊濾棒以及1種未添加膠囊的濾棒。

1.2.1.3 試驗卷煙。使用上述6種濾棒、卷煙紙(透氣度50 CU)、煙用接裝紙(打孔透氣度280 CU)以及“長白山”某品牌配方煙絲分別卷制成煙支，得到6種卷煙樣品，其中未添加膠囊的卷煙樣品做為對照樣。

1.2.2 焦油、7種煙氣有害成分釋放量測定及卷煙危害性指數(shù)計算。將試驗卷煙于溫度(22±1)℃、相對濕度(60±2)%的恒溫恒濕箱中平衡48 h，參照GB/T 19609-2004[6]、GB/T 23356-2009[7]、YC/T 253-2008[8]、GB/T 23228-2008[9]、YC/T 377-2010[10]、GB/T 21130-2007[11]、YC/T 255-2008[12]和YC/T 254-2008[13]的方法檢測焦油、CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚和巴豆醛釋放量，并按照文獻[14-15]的方法計算卷煙危害性指數(shù)。

1.2.3 卷煙香氣特征評價。將試驗卷煙置于溫度(22±1)℃、相對濕度(60±2)%的恒溫恒濕箱中平衡48 h，由卷煙感官評吸員依據(jù)標準GB5606.4-2005《卷煙 第4部分：感官技術(shù)要求》的方法對香氣特征進行評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 “人參皂苷”膠囊及膠囊濾棒的物理指標

“人參皂苷”膠囊由 “人參皂苷”添加劑和膠囊殼組成，呈圓球形、大小均勻、表面光滑、柔軟并具有彈性，其物理指標見表1。由表1可知，試驗所制備的“人參皂苷”膠囊各項物理指標均達到預(yù)期。

表1 “人參皂苷”膠囊的物理指標

“人參皂苷”膠囊濾棒由包裹層和濾芯組成，其中濾芯內(nèi)嵌裹4粒均勻相間排列的軟膠囊?！叭藚⒃碥铡蹦z囊濾棒的物理指標(表2)顯示，試驗制備的“人參皂苷”膠囊濾棒的物理指標均達到了預(yù)期。

表2 “人參皂苷”膠囊濾棒的物理指標

2.2 膠囊直徑對煙氣中7種有害成分釋放量及卷煙危害性指數(shù)的影響

由表3可知，含膠囊的試驗卷煙煙氣有害成分均較對照樣有所降低，這與余耀等的研究結(jié)果一致[5](23-26)。其原理是，因膠囊不具通透性，當(dāng)煙氣流經(jīng)膠囊表面時，阻力陡然增加，使煙氣流速降低且路徑發(fā)生改變，進而增強濾嘴直接攔截、慣性膨脹、擴散沉積等過濾作用，提高過濾效率，從而降低煙氣成分中的焦油和7種有害成分。且隨膠囊直徑的增大，過濾效率逐漸提高，卷煙主流煙氣中7種有害成分的釋放量以及卷煙危害性指數(shù)均呈下降趨勢。

表3 不同膠囊直徑試驗卷煙7種煙氣有害成分的釋放量和卷煙危害性指數(shù)

2.3 捏破膠囊前后7種煙氣有害成分及焦油釋放量

由表4可知，捏破膠囊前后煙氣中NNK、NH3及巴豆醛的釋放量略有下降，苯酚的釋放量無變化，但煙氣焦油量和其他3種煙氣有害成分的釋放量有不同程度的增加。這可能是由于捏破膠囊后濾嘴壓降發(fā)生變化或人參皂苷成分所致。試驗結(jié)果表明，捏破膠囊后，煙氣受到的阻力突然減小(濾嘴壓降降低了23 Pa左右)，導(dǎo)致濾嘴通透性增加，加快了煙氣流速，從而減弱了過濾效果。

表4 捏破膠囊前后膠囊濾棒卷煙主流煙氣中7種煙氣有害成分釋放量和焦油釋放量

注：“人參皂苷”膠囊直徑為3.50 mm。

2.4 捏破膠囊前后“人參皂苷”膠囊濾棒卷煙的香氣特征對比

膠囊濾棒可向卷煙主流煙氣中釋放致香成分和保潤成分，進而增加香氣、改善口感[5](23-26)。由表5可知，捏破膠囊前后卷煙香氣特征發(fā)生了明顯變化。捏破膠囊前是烤煙型卷煙，捏破膠囊后變?yōu)橥庀阈途頍煟哂忻黠@的人參香氣，且與煙香協(xié)調(diào)。

表5 捏破膠囊前后“人參皂苷”膠囊濾棒卷煙的香氣特征

注：“人參皂苷”膠囊直徑為3.50 mm。

3 結(jié)論

“人參皂苷”膠囊濾棒可降低7種煙氣有害成分、焦油釋放量以及卷煙危害性指數(shù)；卷煙抽吸過程中用手指擠壓濾嘴的指定部位，捏破膠囊前是烤煙型卷煙，捏破膠囊后轉(zhuǎn)變?yōu)橥庀阈途頍?，使卷煙香氣特征獨特新穎，“人參皂苷”與煙香協(xié)調(diào)，并具有較強的回甜感。該研究可為“人參皂苷”膠囊濾棒的應(yīng)用及卷煙新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)提供參考。

[1] 王彥亭,謝劍平,張虹,等.降低卷煙煙氣中有害成分的技術(shù)研究[J].中國煙草學(xué)報,2003,9(3)：1-7.

[2] 龐永強,黃春暉,陳再根,等.通風(fēng)稀釋對卷煙燃燒溫度及主流煙氣中主要有害成分釋放量的影響[J].煙草科技,2012(11)：29-32.

[3] 包秀萍,王松峰,何雪峰,等.薄荷油微膠囊的制備及其在卷煙中的應(yīng)用[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,42(3)：146-149.

[4] DOLKA C,PIADé J J,BELUSHKIN M,et al.Menthol addition to cigarettes using breakable capsules in the filter.Impact on the mainstream smoke yields of the health Canada list constituents[J].Chem Res Toxicol,2013,26：1430-1443.

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[6] 國家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心.卷煙 用常規(guī)分析用吸煙機測定總粒相物和焦油：GB/T 19609-2004[S].北京：中國標準出版社,2005.

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[8] 湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司.卷煙 主流煙氣中氰化氫的測定 連續(xù)流動法：YC/T 253-2008[S].北京：中國標準出版社,2008.

[9] 中國煙草總公司鄭州煙草研究院，上海煙草(集團)公司.卷煙 主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測定 氣相色譜-熱能分析聯(lián)用法：GB/T 23228-2008[S].北京：中國標準出版社,2009.

[10] 國家煙草專賣局.卷煙 主流煙氣中氨的測定 離子色譜法：YC/T 377-2010[S].北京：中國標準出版社,2011.

[11] 中國煙草總公司鄭州煙草研究院.卷煙 煙氣總粒相物中苯并[a]芘的測定：GB/T 21130-2007[S].北京：中國標準出版社,2007.

[12] 中國煙草總公司鄭州煙草研究院.卷煙 主流煙氣中主要酚類化合物的測定 高效液相色譜法：YC/T 255-2008[S].北京：中國標準出版社,2008.

[13] 中國煙草總公司鄭州煙草研究院.卷煙 主流煙氣中主要羰基化合物測定 高效液相色譜法：YC/T 254-2008[S].北京：中國標準出版社,2008.

[14] 陳敏,郭吉兆,鄭賽晶,等.煙葉部位、產(chǎn)地與卷煙主流煙氣7種有害成分釋放量關(guān)系研究[J].中國煙草學(xué)報,2012,18(5)：17-22.

[15] 謝劍平,劉惠民,朱茂祥,等.卷煙煙氣危害性指數(shù)研究[J].煙草科技,2009(2)：5-15.

Effect of Filter Containing Ginsenoside Capsule on Harmful Components and Aroma in Cigarette Smoke

CHEN Yong-sen,CUI Cheng-zhe,ZHU Liang-hua et al

(1.Jilin Tobacco Industrial Co.,Ltd.,Yanji,Jilin 133001; 2.Guangzhou Xingye Biotechnology Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510380)

[Objective] To study the effect of the filter containing ginsenoside capsule on the smoke composition index.[Method] The effects of the filter containing ginsenoside capsule on the 7 kinds of harmful components in the mainstream cigarette smoke,hazard evaluation index,cigarettes flavor characteristics,taste characteristics were investigated.[Result] Results showed that the contents of tar and 7 kinds of harmful components in the mainstream cigarette smoke and the cigarettes hazard evaluation index are reduced by the filter containing ginsenoside capsule; The cigarettes have two different flavor characteristics.[Conclusion] The study can provide reference for development of ginsenoside capsule tobacco products.

Ginsenoside capsule; Filter; Harmful components; Aroma characteristics

吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司科技項目(2013003)。

陳永森(1978- )，男，河南鄭州人，工程師，碩士，從事卷煙產(chǎn)品研究與開發(fā)。

2015-11-18

TS 452+.1

A

0517-6611(2015)35-131-03