造紙法再造煙葉液相加工技術(shù)的研究進展

李德貴，宋成劍

（上海煙草集團 太倉海煙煙草薄片有限公司，江蘇 太倉 215433）

造紙法再造煙葉，是煙草原料（煙梗、片末等）經(jīng)過浸泡后，將可溶物與不可溶物提取分離，對于不可溶的煙草原料，運用造紙技術(shù)制備成煙草片基；對于可溶物提取液，經(jīng)濃縮后加料調(diào)制得到涂布液，最后將涂布液均勻地涂在煙草片基上，制得再造煙葉[1-6]。再造煙葉因具有密度低、填充值高、燃燒速度快、煙堿和焦油釋放量低等特點，在中式卷煙中得到廣泛應(yīng)用[7-9]。

在再造煙葉生產(chǎn)過程中可溶物提取液和涂布液統(tǒng)稱為再造煙葉液相，而2種液相是煙草有效成分的最主要載體，是再造煙葉香味物質(zhì)構(gòu)成以及感官評吸品質(zhì)的重要組成部分[10-11]。對液相進行加工處理可有效提升再造煙葉的內(nèi)在品質(zhì)，同時也是實現(xiàn)再造煙葉中煙草成分可調(diào)可控的重要手段之一[12]。目前行業(yè)內(nèi)對于液相加工處理工藝的選擇普遍認為需重點關(guān)注3個方面：一是如何最大程度保留煙草成分；二是如何有針對性地去除蛋白質(zhì)、果膠等大分子有害成分，提升整體的感官評吸品質(zhì)；三是如何通過一定的加工方式，賦予再造煙葉特殊的感官特性。

圖1為再造煙葉生產(chǎn)過程液相工藝流程示意圖。

圖1 再造煙葉生產(chǎn)過程液相工藝流程

本文對再造煙葉液相加工處理的工藝，主要包括提取液加工處理、涂布液加工處理的研究進展進行了簡要概述，為工業(yè)化生產(chǎn)中提取液段、涂布液段的工藝設(shè)計提供參考依據(jù)。

1 提取液加工工藝

對于提取液而言，除包含煙草有效成分外，還含有較多的雜質(zhì)、淀粉、蛋白質(zhì)、蠟類等大分子物質(zhì)，這些物質(zhì)對再造煙葉吸味品質(zhì)有較大的影響，因此有必要通過一定方法對提取液進行處理，去除提取液中的雜質(zhì)及蛋白質(zhì)、果膠等大分子物質(zhì)，達到提升再造煙葉品質(zhì)的目的。

1.1 膜處理工藝

目前在行業(yè)內(nèi)去除提取液中雜質(zhì)及大分子物質(zhì)最常用方法是振篩過濾、離心除雜等方式，但上述方式均存在一定的局限性。振篩過濾由于網(wǎng)布細密容易堵塞，離心除雜能耗較高，對蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的去除率也較低。而膜分離技術(shù)是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，在保證成品口味品質(zhì)的基礎(chǔ)上，降低過程能耗，可達到分離、提純的目的。彭文博等利用陶瓷膜、有機超濾膜對提取液多次純化，后進行濃縮、涂布以及干燥，制備再造煙葉。研究表明凈化處理之后，提取液內(nèi)大量的蛋白質(zhì)、果膠、糖類等大分子物質(zhì)得到了有效地去除，再造煙葉雜氣重、刺激性大和口感不適等吸味缺陷等得到明顯改善[13]。汪耀明等將煙草提取液引入陶瓷膜裝置循環(huán)過濾，得到的透析液進行電滲析，從而去除其中的氯和硝酸鹽。研究表明提取液經(jīng)過處理之后，氯離子的去除率達到95%以上，硝酸鹽的去除率達到90%以上，在不改變煙草化學成分的前提下，實現(xiàn)有害物質(zhì)的選擇性去除，有效改善了再造煙葉的內(nèi)在品質(zhì)，達到降焦減害的目的[14]。但在使用膜處理工藝過程中，被截留微粒在膜處理元件表面不斷積累形成濾餅，過濾阻力越來越大，膜通量則越來越小，無法滿足長期連續(xù)運行。

1.2 絮凝處理工藝

鑒于膜處理存在的部分缺陷，目前大量的研究集中在提取液的絮凝等物理凈化處理，通過大分子成分之間的架橋而絮凝的機理，從而達到去除提取液中蛋白質(zhì)、果膠等生物有害大分子的目的。王鳳蘭等人通過在提取液中添加一種水溶性天然維生素E改性聚合物，可溶性大分子成分由于絮凝作用而形成直徑較大的分子膠團，后通過離心過濾的方法實現(xiàn)絮凝物的有效分離去除，蛋白質(zhì)除去率達到90%以上，產(chǎn)品的香氣較好，雜氣和余味均有所改善[15]。黃明將殼聚糖作為絮凝劑凈化處理提取液，研究了不同條件對提取液的凈化效果，結(jié)果表明：添加煙草提取液質(zhì)量0.03%的殼聚糖，在溫度60℃下絮凝處理20 min后離心分離，果膠和蛋白質(zhì)的去除率在40%。在感官評吸方面，處理后的再造煙葉雜氣減少、刺激性減小[16]。葛金元等以膨潤土為吸附劑對煙草提取液進行處理，處理條件為膨潤土用量為8 g/L、pH為4.91、吸附溫度為60℃及吸附時間為10 min，在此條件下，提取液中蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)由4.55%降至1.36%，降幅達到70.1%，處理后的煙草提取液制成的再造煙葉樣品在雜氣和余味方面均有改善[17]。向海英等采用變性淀粉和殼聚糖等大分子物質(zhì)作為澄清劑對提取液進行處理，結(jié)果表明：提取液中的蛋白質(zhì)、揉質(zhì)、果膠等大分子物質(zhì)被有效去除，提取液及再造煙葉品質(zhì)得到明顯改善[18]。

1.3 醇沉處理工藝

醇沉作為一種凈化提取液的新技術(shù)得到初步研究，黃明等人將提取液預(yù)濃縮至20%，加入占預(yù)濃縮液體積分數(shù)40%的95%乙醇，處理90 min后離心處理，蛋白質(zhì)和果膠去除率可分別達55.18%和47.95%，感官評吸方面，香氣和煙氣濃度顯著提高，雜氣和刺激性明顯降低[19]。向海英等對全梗提取液進行三級醇沉處理，并利用梗提取液制備全煙梗再造煙葉。結(jié)果表明，煙梗提取液的品質(zhì)得到有效提升，全梗再造煙葉的理化特性同樣得到明顯提升[20]。

1.4 生物酶處理工藝

生物酶由于具有選擇性強、催化效率高等特點，可以針對性地將提取液中的有害物質(zhì)去除。其中果膠酶、蛋白酶等可使得再造煙葉中對香氣不利的物質(zhì)如蛋白質(zhì)、果膠及多糖類等生物大分子得到降解，明顯增加再造煙葉中的主要致香成分，從而改善再造煙葉的內(nèi)在質(zhì)量，降低現(xiàn)有再造煙葉內(nèi)的雜氣，最終提高再造煙葉中的香氣以及協(xié)調(diào)性[21]。張勃等人采用從紅大煙葉表面分離的HD4、HD12菌株對煙梗提取液進行發(fā)酵處理，以提高煙梗提取液的抽吸品質(zhì)與可用性。經(jīng)HD4、HD12菌株處理后的煙梗提取液樣品中香味物質(zhì)總相對質(zhì)量分數(shù)分別增加了12.3%和18.7%；雜環(huán)類物質(zhì)種類和相對含量均明顯增加；感官評價發(fā)現(xiàn)，使用微生物處理煙梗提取液的再造煙葉樣品香氣豐富性與香氣量增加、木質(zhì)雜氣減少、細膩性與甜潤感改善，抽吸品質(zhì)有較大提升[22]。吳亦集等人研究了在煙梗和煙末提取過程中加入果膠酶、半纖維素酶和蛋白酶，并確立了煙梗和煙末的適宜酶處理條件為溫度50℃，時間2 h，煙梗的酶用量為0.5%，煙末的酶用量為0.8%；結(jié)果表明：生物酶能夠有效降解再造煙葉原料煙末和煙梗中的蛋白質(zhì)、果膠及纖維素等，提高提取液中的氨基酸和還原糖的含量，有利于改善再造煙葉的感官質(zhì)量[23]。陳義坤等人將桑腸桿菌種子培養(yǎng)液接種到提取液中，并添加丁酸桿菌阿魏酸醋酶、木質(zhì)素過氧化物酶和錳過氧化物酶復(fù)合酶，攪拌混合均勻，發(fā)酵得到再造煙葉生物轉(zhuǎn)化液；結(jié)果表明，此生物酶技術(shù)可以提升再造煙葉的香氣品質(zhì)，使再造煙葉整體的刺激性降低、青雜氣減少、香氣豐富優(yōu)美并具有奶甜香氣[24]。

1.5 其他加工工藝

再造煙葉提取液中多酚、金屬離子等其他有害物質(zhì)的有效去除，對整體的感官評吸特性也會有所改善。為了降低提取液中的多酚物質(zhì)，嚴新龍等人加入自聚乙烯毗咯烷酮、交聯(lián)聚乙烯毗咯烷酮中的1種或2種，再造煙葉提取液中綠原酸、蕓香昔和蓑若亭含量有所降低，且隨著這些多酚物質(zhì)含量的降低，再造煙葉的感官評吸品質(zhì)得到不斷提高，卷煙的雜氣、刺激性變好[25]。此外Hind等將一定量的陽離子交換樹脂加入到煙草提取液中，目的是降低提取液中的金屬離子，結(jié)果表明，陽離子交換樹脂的加入可以降低提取液中金屬離子（鎂、鈣、鉀等）的含量，同時使煙草的燃燒特性、香味和灰分特性得到提高，從而最終改善了再造煙葉整體的品質(zhì)特性[26]。

2 涂布液加工工藝

在再造煙葉生產(chǎn)過程中影響其香味物質(zhì)構(gòu)成以及感官抽吸品質(zhì)的重要因素為涂布液的組成，同時涂布液也是實現(xiàn)再造煙葉重組煙草成分可調(diào)可控的關(guān)鍵因子[27]。

2.1 感官品質(zhì)改善處理工藝

目前再造煙葉所采用的涂布方式，是一種以浸漬的方式讓紙基充分吸液的加料方式。而涂布液是再造煙葉可溶性成分及香氣成分的最主要載體，用一定方法處理涂布液，可顯著提高再造煙葉整體感官品質(zhì)，增強再造煙葉在卷煙配方中的適用性。曹銘等研究了不同級分的煙粉用于再造煙葉涂布液制備中，當涂布液中添加300～400目的煙粉時，涂布液具有較好的流動性，同時產(chǎn)品表觀和物理性能良好；經(jīng)評吸實驗感官評價，與普通再造煙葉相比，添加煙粉涂布后的再造煙葉木質(zhì)雜氣減少、刺激性降低，品質(zhì)得到提升[28]。黃明等在再造煙葉涂布液中添加殼聚糖，發(fā)現(xiàn)再造煙葉的抗張強度和填充值明顯增強，其中當涂布液中加入質(zhì)量分數(shù)為0.12%的90%脫乙酰度的殼聚糖時，再造煙葉樣品抗張強度和填充值相比空白樣分別提高了142.9%和8.6%；再造煙葉產(chǎn)品燃燒后一氧化碳的釋放量降低，感官吸味得到了提升[29-30]。吳亦集等將還原糖和氨基酸添加至濃縮液制備涂布液，通過美拉德反應(yīng)增加再造煙葉的香氣，并產(chǎn)生不同香氣類型，結(jié)果表明再造煙葉與卷煙原料具有良好的配伍性和協(xié)調(diào)性，同時焦油釋放量及主流煙氣中總粒相物的含量得到有效降低，卷煙吃味較好，香氣豐富濃郁，雜氣少[31]。

2.2 保潤處理工藝

為了防止再造煙葉失水后發(fā)硬、變脆、加工時造碎大、致香成分流失等問題，因此需要賦予再造煙葉保潤特性，周紅光等將自制保潤乳液按照再造煙葉基片絕干質(zhì)量的1%～3%添加到涂布液中，由于其在再造煙葉的表面形成油水相隔的雙分子保護膜，從而起到防潮及保濕雙重功效，使再造煙葉的含水率不受環(huán)境溫濕度變化的影響，進而有效改善和提高了再造煙葉的柔軟性[32]。沙云菲等制備了一種酸類涂布液，有效阻止了水分散失，改善了再造煙葉的保潤性能，使得成品煙在拆封后保存的過程中仍能保持較多的水分，且不影響吸食的口感[33]。

2.3 外香風格特征處理工藝

通過賦予再造煙葉特殊感官特性，可以降低再造煙葉煙味淡薄，刺激性大，煙氣粗糙等缺陷。梁儷恩等使用鐵觀音茶多糖浸膏，添加于再造煙葉涂布液中，結(jié)果表明再造煙葉中存在的煙草香氣欠缺、煙味不足、木質(zhì)氣和辛辣感突出的品質(zhì)缺陷得到了一定程度改善，從而提高了再造煙葉的吸食品質(zhì)和感官舒適度，具有實際生產(chǎn)的意義和價值[34]。白曉莉等通過在再造煙葉涂布液中添加糖酯、糖苷、Amadori化合物或3-氧代-α-紫羅蘭醇等相關(guān)潛香物質(zhì)，賦予再造煙葉一定風格特征，有效增加再造煙葉香氣量、減輕木質(zhì)氣、降低刺激、改善余味、提高舒適度，為提高再造煙葉抽吸品質(zhì)提供有效途徑[35]。陳勝等將香草皇后黑香莢蘭粉末加入涂布液中，制備得到所述含有黑香莢蘭再造煙葉，該再造煙葉煙氣柔和、細膩，能增補清甜的膏香、甜香、豆香，掩蓋再造煙葉的木質(zhì)氣，使煙香增強，提升再造煙葉的使用價值，同時可提高卷煙的抽吸品質(zhì)[36]。曾健等將桔皮粉末添加到涂布液中，對煙草基片進行涂布制得再造煙葉，結(jié)果表明桔子皮的清香與煙草原料的香味物質(zhì)相輔相成，最終獲得一種具有桔子香味、提神、通氣的再造煙葉[37]。

2.4 大分子生物轉(zhuǎn)化處理工藝

為促進涂布液中大分子化合物發(fā)生充分的轉(zhuǎn)化降解，可將涂布液進行生物酶處理，生成有利于提高其品質(zhì)的氨基酸和單糖等小分子化合物，從而生成大量的致香物質(zhì)。宋凌勇等利用生物酶技術(shù)處理再造煙葉工藝中的涂布液，檢測結(jié)果表明酶處理后增加了再造煙葉的致香成分，對再造煙葉的內(nèi)在品質(zhì)有明顯的增加香氣、減少刺激和雜氣的作用[38]。劉偉等在煙草涂布液中加入蛋白酶、脂肪酶等，后將此涂布液浸涂或噴涂到再造煙葉上，最后制得的再造煙葉香氣和吸味品質(zhì)有很大程度提升，雜氣減少[39]。呂斌峰等用蛋白酶及酸的醇溶液處理漿料，利用果膠酶、蛋白酶處理涂布液，所制得的再造煙葉中水溶性果膠及水不溶性蛋白質(zhì)含量降低，同時漿料中的木質(zhì)素降低，因此再造煙葉整體的木質(zhì)氣降低，感官評吸品質(zhì)有明顯改善[40]。劉雄斌等通過向涂布液中加入果膠酶、木質(zhì)素酶、中性蛋白酶、淀粉酶等復(fù)合蛋白酶，然后進行醇化反應(yīng)，可以使涂布液內(nèi)部發(fā)生美拉德反應(yīng)，這樣其致香成分大大增加，并且減少了有害成分，同時可對再造煙葉的香氣、諧調(diào)性、木質(zhì)雜氣、刺激性氣味及余味等方面有較明顯的改善，具有很強的實用性[41]。

3 展望

提取液處理和涂布液處理作為提升再造煙葉品質(zhì)的最重要的2個環(huán)節(jié)，同時也是影響感官質(zhì)量最重要的工序。文章基于國內(nèi)外近幾年在造紙法再造煙葉工藝中對提取液和涂布液的處理的進展，總結(jié)了提取液可以通過膜處理、絮凝處理、醇沉處理、生物酶處理等幾種技術(shù)達到去除雜質(zhì)、大分子等目的，而涂布液可以通過感官品質(zhì)改善處理、保潤處理、外香風格特征處理及大分子生物轉(zhuǎn)化處理技術(shù)提高再造煙葉整體感官品質(zhì)，增強再造煙葉在卷煙配方中的適用性。

通過十幾年來我國對再造煙葉的生產(chǎn)、工藝技術(shù)的研究以及在卷煙中的應(yīng)用并且借鑒國外幾十年的經(jīng)驗，對于提取液的處理，需盡可能地保留香味物質(zhì)以及提高萃取效率，絮凝處理技術(shù)因其操作簡便、生產(chǎn)匹配性高而將會是未來的發(fā)展趨勢。對于涂布液處理方面需更加注重感官質(zhì)量，嚴格把關(guān)外加添加劑的安全性及其與煙草本香的協(xié)調(diào)性，最終開發(fā)低害、多功能、高品質(zhì)的再造煙葉。