濃縮液熱醇化時(shí)間對(duì)煙草薄片品質(zhì)的影響

許春平，俞金偉，王 充，馬擴(kuò)彥，曲利利，孟丹丹，姚延超,吳 彥

(1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450001; 2.重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)中心，重慶 400060; 3.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，廣西 南寧 530001)

涂布液是煙草萃取液的濃縮物，其有效成分的調(diào)整決定了煙草薄片的煙氣品質(zhì)，是整個(gè)煙草薄片制備工藝過(guò)程中質(zhì)量調(diào)控的關(guān)鍵步驟之一[1-3]。程昌合等[4]于45 ℃條件下對(duì)煙梗和煙末濃縮液熱醇化處理5 d，發(fā)現(xiàn)香味物質(zhì)含量增多；戴路等[5]對(duì)煙梗和煙末的濃縮液分別進(jìn)行90 ℃處理1 h，結(jié)果發(fā)現(xiàn)濃縮液內(nèi)氨基酸和還原糖發(fā)生了美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生大量的香味物質(zhì)；陳陽(yáng)明[6]對(duì)煙草廢棄料濃縮液在30 ℃條件下熱醇化處理5 d，發(fā)現(xiàn)其能夠提升煙草薄片的香氣，降低刺激性氣味，感官品質(zhì)明顯提升。目前，該方面的研究多側(cè)重于濃縮液內(nèi)香味成分含量的變化，對(duì)熱醇化處理?xiàng)l件和處理后的濃縮液制備的煙草薄片的物理品質(zhì)，及煙草薄片單料煙的主流煙氣成分等應(yīng)用效果研究較少。因此，在前期對(duì)熱醇化處理溫度的探索之后，選取最佳處理溫度70 ℃，探究熱醇化不同時(shí)間(24、48、72 h)的濃縮液對(duì)所制備煙草薄片的厚度、伸長(zhǎng)量、抗張力、抗張強(qiáng)度等物理品質(zhì)，煙草薄片中還原糖、氨基酸的含量，以及煙草薄片主流煙氣中的CO、CO2、總粒相物等含量的影響。從煙草薄片的角度研究熱醇化不同時(shí)間的濃縮液對(duì)煙草薄片品質(zhì)的影響，為改善煙草薄片的質(zhì)量提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

片基和濃縮液由許昌薄片廠提供； 3，5-二硝基水楊酸(DNS)、pH值6.5的磷酸鹽緩沖液、茚三酮、二氯甲烷無(wú)水硫酸鈉(AR)，均為天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司提供。

1.2 儀器

BHZ-1型薄片厚度計(jì)—電腦測(cè)控厚度測(cè)定儀，測(cè)量范圍0～4 mm；ZKW-3型煙草薄片抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)—電腦測(cè)控抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)，測(cè)量范圍3～30 N；JSM-6490LV型掃描電子顯微鏡；Ultra-3400型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)(北京普源精電科技有限公司)； MS-H280-Pro型磁力攪拌器；Agilent 6890GC/5973MS 氣質(zhì)聯(lián)用儀(美國(guó) Agilent 公司)；RM20H型吸煙機(jī)及Borgwaldt-KC CO 檢測(cè)單元(序列號(hào)：131020108)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備 熱醇化濃縮液制備：分別取50 mL濃縮液在具塞三角瓶?jī)?nèi)，密封放置在烘箱內(nèi)，設(shè)置溫度為70 ℃，時(shí)間設(shè)定為24、48、72 h。

涂布液的制備：將濃縮液以及熱醇化不同時(shí)間(24、48、72 h)的濃縮液按照1∶3稀釋制成涂布液。

煙草薄片的制備：將制備好的涂布液均勻地涂布在片基上，涂布率為(40±2)%，其中，1號(hào)樣品為片基(記為空白組)，2號(hào)樣品為未經(jīng)熱醇化處理濃縮液制備的涂布液制成的煙草薄片(記為對(duì)照組)，3號(hào)樣品為70 ℃熱醇化24 h的濃縮液制備的涂布液制成的煙草薄片，4號(hào)樣品為70 ℃熱醇化48 h的濃縮液制備的涂布液制成的煙草薄片，5號(hào)樣品為70 ℃熱醇化72 h的濃縮液制備的涂布液制成的煙草薄片，將3、4、5號(hào)樣品記為試驗(yàn)組。自然晾干后裝入密封袋。

煙支卷制[7]：將制備的煙草薄片樣品1、2、3、4、5號(hào)分別切絲，分別卷制成A、B、C、D、E單料煙，每只卷煙的質(zhì)量在0.79～0.82 g。放置在恒溫恒濕箱中平衡水分[相對(duì)濕度(60±2)%、溫度 (23±1)℃，恒溫恒濕處理24 h]。

取制備的煙草薄片樣品1、2、3、4、5號(hào)各0.5 g，分別放入研磨缽中研磨成粉。稱取研磨成粉的煙草薄片各0.25 g并量取20 mL蒸餾水倒入容器中，在磁力攪拌器上攪拌12 h，轉(zhuǎn)移上清液作為待測(cè)液。

1.3.2 測(cè)定方法 物理指標(biāo)測(cè)定：厚度、伸長(zhǎng)量、抗張力、抗張強(qiáng)度等分別采用BHZ-1型薄片厚度計(jì)—電腦測(cè)控厚度測(cè)定儀和ZKW-3型煙草薄片抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)—電腦測(cè)控抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)定[8]，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。煙草薄片隨機(jī)取樣噴金后，在掃描電子顯微鏡下觀察。

還原糖含量的測(cè)量[9]：將0.5 mL待測(cè)液、1.5 mL 3，5-二硝基水楊酸(DNS)、8.0 mL蒸餾水依次加入試管，搖勻后在100 ℃水浴鍋中水浴5 min，水浴過(guò)后沖涼，用紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)對(duì)待測(cè)液于520 nm波長(zhǎng)下進(jìn)行光度測(cè)量。

氨基酸含量的測(cè)量[10]：將1 mL待測(cè)液、5 mL pH值6.5的磷酸鹽緩沖液、1.5 mL茚三酮試劑、2.5 mL蒸餾水依次加入試管，搖勻后在100 ℃水浴鍋中水浴10 min，水浴過(guò)后沖涼，用紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)對(duì)待測(cè)液于568 nm波長(zhǎng)下進(jìn)行光度測(cè)量。

感官評(píng)吸：將熱醇化不同時(shí)間濃縮液制備的煙草薄片卷制的煙支，按照國(guó)標(biāo) GB/T 5606.1—2004抽取試驗(yàn)樣品，每種樣品抽取50支。其中，10支樣品采用GB 5606.4—2005中的方法進(jìn)行單料煙感官評(píng)吸，10組評(píng)吸數(shù)據(jù)取平均值。

吸煙機(jī)抽吸[11-12]：每個(gè)樣品取40支上吸煙機(jī)，每20支為1組，進(jìn)行2組試驗(yàn)使用劍橋?yàn)V片捕集煙氣粒相物，并檢測(cè)CO和CO2釋放量[13-14]。

煙氣粒相物檢測(cè):二氯甲烷作為萃取劑，同時(shí)蒸餾萃取2.5 h后，加入1 mL 0.821 1 mg/mL乙酸苯乙酯為內(nèi)標(biāo)，然后在萃取液中加入無(wú)水硫酸鈉，靜置12 h除水，常溫濃縮至1 mL，過(guò)0.25 μm濾膜后轉(zhuǎn)移至氣相色譜瓶中，GC/MS上樣分析。

色譜條件：HP-5MS (60 m×0.25 mm i.d×0.25 μm d.f.)色譜柱；載氣：高純氦氣；進(jìn)樣量：1 μL；進(jìn)樣口溫度：230 ℃；流速： 1.0 mL/min；分流比：3∶1。溶劑延遲：10 min；升溫程序：起始溫度50 ℃，以3 ℃/min升至120 ℃，再以4 ℃/min升至280 ℃；平衡時(shí)間0.75 min；最高溫度至325 ℃。

質(zhì)譜條件：接口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，離子化方式EI，電子能

量70 eV，質(zhì)量掃描范圍35～400 m/z。

2 結(jié)果與分析

2.1 濃縮液熱醇化處理時(shí)間對(duì)煙草薄片表面結(jié)構(gòu)的影響

由熱醇化不同時(shí)間的濃縮液制成的煙草薄片的SEM掃描電鏡圖(圖1)可以看出，1號(hào)樣品表面結(jié)構(gòu)比較疏松， 2、3、4、5號(hào)樣品的表面結(jié)構(gòu)較為致密，可能是涂布液內(nèi)的固形物吸附填充導(dǎo)致的。2、3、4、5號(hào)樣品的表面結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)其他明顯差異。

圖1 熱醇化濃縮液制備的煙草薄片表面結(jié)構(gòu)

2.2 熱醇化濃縮液對(duì)煙草薄片物理性能的影響

由圖2可知，煙草薄片1號(hào)樣品與其余4個(gè)樣品的伸長(zhǎng)量和厚度有顯著性差異；煙草薄片1號(hào)樣品與5號(hào)樣品的抗張力、抗張強(qiáng)度有顯著性差異；對(duì)照組(2號(hào)樣品)與試驗(yàn)組(3、4、5號(hào)樣品)在伸長(zhǎng)量、厚度、抗張力、抗張強(qiáng)度物理性能方面均無(wú)顯著性差異，表明煙草薄片濃縮液70 ℃熱醇化處理對(duì)煙草薄片的物理性能無(wú)影響。

不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著，下同圖2 熱醇化濃縮液制備的煙草薄片的物理性能分析

2.3 熱醇化濃縮液對(duì)煙草薄片中常規(guī)化學(xué)成分含量的影響

由圖3可知，濃縮液的熱醇化時(shí)間不同，煙草薄片中還原糖和氨基酸的含量也不同，各樣品之間均存在顯著性差異。在還原糖含量變化中，1號(hào)樣品的還原糖含量最低，2號(hào)樣品的還原糖含量最高，試驗(yàn)組3、4、5號(hào)樣品的還原糖含量依次減少，其中，以熱醇化72 h的樣品還原糖含量最低；氨基酸含量變化與還原糖含量變化趨勢(shì)相同，1號(hào)樣品的氨基酸含量最低，2號(hào)樣品的氨基酸含量最高，試驗(yàn)組3、4、5號(hào)樣品的氨基酸含量依次減少，其中，以熱醇化72 h的樣品氨基酸含量最低。

圖3 熱醇化濃縮液制備的煙草薄片中常規(guī)化學(xué)成分含量分析

2.4 熱醇化濃縮液制備的煙草薄片單料煙的感官評(píng)吸結(jié)果

由表1和表2可以看出，A煙的感官評(píng)吸結(jié)果最差，B感官評(píng)吸結(jié)果較差，C煙的感官評(píng)吸結(jié)果中等，D煙的感官評(píng)吸結(jié)果較好，E煙的感官評(píng)吸結(jié)果最好。

表1 熱醇化濃縮液制備的煙草薄片單料煙感官評(píng)吸打分指標(biāo)和分值

表2 熱醇化濃縮液制備的煙草薄片單料煙感官評(píng)吸描述

2.5 熱醇化濃縮液制備的煙草薄片單料煙吸煙機(jī)測(cè)量結(jié)果

由表3可見(jiàn)，5種煙(各20支合計(jì))的總粒相物含量分別為：C煙(80.80 mg)、E煙(77.60 mg)、D煙(75.05 mg)、A煙(71.45 mg)、B煙(68.35 mg)，其中C、D、E煙的總粒相物含量較高；5種煙中CO和CO2含量最高的都是C煙，最低的是A煙。濃縮液熱醇化時(shí)間對(duì)總粒相物、CO和CO2的含量有一定的影響。

表3 卷煙樣品準(zhǔn)備及吸煙機(jī)測(cè)量結(jié)果

2.6 GC/MS測(cè)量結(jié)果與分析

由表4可知，熱醇化不同時(shí)間濃縮液制備的煙草薄片制成的單料煙，其煙氣粒相物中香味成分的種類和數(shù)量都有不同程度的變化。A、B、C、D、E煙的香味物質(zhì)總量分別為7.743 9 μg/mg、13.690 3 μg/mg、10.730 3 μg/mg、14.114 0 μg/mg、14.450 5 μg/mg，其中A煙中總香味物質(zhì)含量最少，E煙中含量最多，并且E煙中的香味成分種類最多。為了更加直觀地分析各類香味物質(zhì)的變化趨勢(shì)，根據(jù)官能團(tuán)的不同，將檢測(cè)出的致香成分分為酸類、酯類、醇類、酮類、酚類和其他類物質(zhì)。由表4可以看出，5種卷煙的煙氣粒相物中，酸類物質(zhì)的含量從多到少依次為B、D、E、A、C，試驗(yàn)組中D煙的酸類物質(zhì)含量最多。醛類物質(zhì)的含量最多的是D煙，最少的是A煙。醇類物質(zhì)的含量從多到少依次為B、C、A、D、E，在試驗(yàn)組中C煙的醇類物質(zhì)含量最多。酯類物質(zhì)的含量從多到少依次為E、D、B、C、A。試驗(yàn)組中E煙的酯類物質(zhì)含量最多。酮類和酚類物質(zhì)的變化相同，含量從少到多依次均為A、B、C、D、E。試驗(yàn)組里E煙的酮類和酚類物質(zhì)含量最多。

表4 熱醇化濃縮液制備的煙草薄片單料煙的煙氣粒相物中香味成分分析 μg/mg

續(xù)表4 熱醇化濃縮液制備的煙草薄片單料煙的煙氣粒相物中香味成分分析 μg/mg

續(xù)表4 熱醇化濃縮液制備的煙草薄片單料煙的煙氣粒相物中香味成分分析 μg/mg

注： “—”表示未檢出。

濃縮液熱經(jīng)醇化后對(duì)其制備的煙草薄片單料煙的煙氣粒相物中的香味物質(zhì)有一定的影響。隨熱醇化時(shí)間增加，酚類和酮類物質(zhì)的含量逐漸增多，E煙中最多；D煙中醛類和其他類物質(zhì)含量最多；A煙中酸類和酯類物質(zhì)的含量最多；熱醇化時(shí)間越長(zhǎng)，醇類物質(zhì)的含量越少，E煙中的醇類物質(zhì)低于片基，含量最少。E煙中的香味成分與其他煙相比，醇類含量最低，酸類含量居中，酯類、酚類和酮類物質(zhì)含量和種類最多。E煙的感官評(píng)吸結(jié)果較好，可能與其含有的香味成分種類和含量有關(guān)。

3 結(jié)論與討論

在熱醇化溫度為70 ℃的條件下研究了熱醇化不同時(shí)間的濃縮液對(duì)煙草薄片品質(zhì)的影響。通過(guò)對(duì)其制備的煙草薄片表面結(jié)構(gòu)、厚度、伸長(zhǎng)量、抗張力和抗張強(qiáng)度物理指標(biāo)研究發(fā)現(xiàn)，濃縮液進(jìn)行熱醇化處理對(duì)煙草薄片的物理品質(zhì)無(wú)影響。

濃縮液隨著熱醇化時(shí)間的增加，還原糖和氨基酸的含量下降，熱醇化72 h時(shí)還原糖、氨基酸含量最低，制備的煙草薄片經(jīng)吸煙機(jī)燃吸后產(chǎn)生的主流煙氣中致香成分種類與含量均有所增加，樣品E煙中的香味成分最高，可能是濃縮液內(nèi)的還原糖和氨基酸在熱醇化過(guò)程中發(fā)生美拉德反應(yīng)，使得煙草薄片的主流煙氣香氣更加豐富、協(xié)調(diào)。駱莉[15]則利用復(fù)合植物水解酶、淀粉酶、糖化酶GAⅡ在50 ℃10 h條件下處理煙梗提取液后，再以100 ℃溫度下熱處理5 h，制備的煙草薄片香氣質(zhì)和協(xié)調(diào)性得到提升。隨著熱醇化時(shí)間的增加，制備的單料煙中試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，燃吸后煙氣中的CO和CO2量較低，致香成分種類與含量較多，感官質(zhì)量較好，其中試驗(yàn)組E單料煙的感官質(zhì)量最好，既經(jīng)70 ℃條件下72 h熱醇化處理濃縮液制成的煙草薄片的感官評(píng)吸的效果最好。因此可知，濃縮液經(jīng)熱醇化處理后，對(duì)煙草薄片的香味物質(zhì)成分和含量有一定影響，能夠改善濃縮液的品質(zhì)，使香味物質(zhì)更加豐富，煙氣醇和，改善余味和勁頭，提高了煙草薄片的感官質(zhì)量。