不同陳化條件對烤煙主流煙氣中有害成分及感官質(zhì)量的影響

向金友，程玉淵，陳建中，王 林，岳華峰，楊 欣，楊懿德，楊 洋，劉典三，高方圓，景延秋，雷 強，寧尚輝0*

(1.四川省煙草公司宜賓市公司，四川 宜賓 644002；2.河南省煙草公司南陽市公司，河南 南陽 473000；3河南中煙工業(yè)有限責任公司南陽卷煙廠，河南 南陽 473000；4.湖北中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430051；5.湖北中煙工業(yè)有限責任公司廣水卷煙廠，湖北 廣水 432700；6.廣東中煙工業(yè)有限責任公司，廣東 廣州 510310；7.江西省贛州市信豐煙草公司，江西 贛州 341000；8.河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院，河南 鄭州 450002；9.中國煙草總公司四川省公司，四川 成都 610041；10.湖南省煙草公司常德市公司，湖南 常德 415000)

【研究意義】初烤煙葉往往存在雜氣較重、刺激性較大、香氣粗糙及吃味不醇和等問題[1-2]，因此不能直接進入卷煙配方，進行卷煙生產(chǎn)，而陳化不僅可以協(xié)調(diào)煙葉化學成分，且可改善其物理性質(zhì)進而改善煙葉品質(zhì),提高工業(yè)可用性[3]?！厩叭搜芯窟M展】研究表明陳化是煙葉酶、無機元素及微生物共同參與、協(xié)調(diào)作用的過程[4]；陳化前后烤煙pH、總植物堿、揮發(fā)性堿逐漸降低，多酚類物質(zhì)、揮發(fā)性酸及香氣成分則呈增加的趨勢[5-6]；同時陳化過程中，煙葉中質(zhì)體色素類物質(zhì)呈階段性增降變化[7]。同時研究發(fā)現(xiàn)，陳化過程中香料煙感官質(zhì)量變化分為上升期、最佳品質(zhì)穩(wěn)定期及回落期[8]。吸煙與健康近年來越來越多的備受社會關(guān)注，一直以來是煙草行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)，所以降焦減害成為卷煙工業(yè)亟待克服的難題與矛盾[9]。卷煙主流煙氣中有害物質(zhì)眾多，其中焦油、煙堿、NH3、CO、B[a]P、NNK、HCN、苯酚及巴豆醛危害性較大[10]，且有研究表明烤煙煙葉原料特性是影響卷煙安全性的關(guān)鍵因素，其內(nèi)在化學成分在燃燒過程中，通過熱解、合成等方式導致了有害成分的釋放[11-13]。而烤煙陳化過程中，始終伴隨著煙葉內(nèi)在物質(zhì)的變動[14]，所以有必要對陳化過程中主流煙氣中的有害成分釋放量變化情況進行探索?！颈狙芯壳腥朦c】本文系統(tǒng)研究了陳化過程中有害成分釋放量的變化趨勢，對陳化過程中有害成分釋放量與感官質(zhì)量的關(guān)系進行探索?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以期對科學指導陳化及降焦減害提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2015-2017年5月河南中煙技術(shù)中心進行，樣品來自河南省鄭州、濟源、許昌、洛陽、平頂山、漯河、南陽、三門峽、駐馬店；云南省昆明、大理、保山、文山、紅河州、普洱；湖南省郴州、永州、張家界、懷化、邵陽、常德；四川省涼山州、廣元、攀枝花、宜賓、瀘州；貴州省貴陽、畢節(jié)、遵義等5個省區(qū)主要植煙市，共214份具有代表性的中橘三(C3F)，每份樣品100 kg。

1.2 試驗方法

試驗采用2種陳化方式，每個樣品分為2份分別陳化，具體為TI：不套袋陳化；T2：套袋陳化(樣品采用塑料袋夾板包裝，包裝袋四面打孔)。陳化過程中每隔3個月取樣品約2 kg，用于煙氣有害成分測定及感官品吸。

1.3 檢測指標與方法

樣品經(jīng)回潮后，去筋，切絲(1±0.1)mm，然后采用統(tǒng)一空煙筒用手動卷煙機將處理過的煙絲卷制成84 mm×24 mm的煙支。將卷制的煙支樣品置于溫度(22±1)℃、相對濕度 (60±2)%的環(huán)境下平衡 48 h，根據(jù)質(zhì)量允差選取平均質(zhì)量 (0.90±0.02)g 和平均吸阻(1000±50)Pa 的煙支為測試樣品。

卷煙主流煙氣中焦油的測定采用吸煙機測定；煙堿的測定采用分光光度法；HCN、NNK、CO、巴豆醛、B[a]P、苯酚、NH3的測定分別按照標準辦法YC/T253-2008、 LC-MS/MS、GB/T23356-2009、YC/T254-2008、GB/T21130-2007、YC/T255-2008、YC/T377-2010進行。感官質(zhì)量由河南中煙技術(shù)中心組織9位評委評吸，測定指標香氣量、香氣質(zhì)、雜氣、刺激性、煙氣濃度、勁頭、灰色、余味、燃燒性評價標準為：很好(9)、好(8)、較好(7)、稍好(6)、中(5)、稍差(4)、較差(3)、差(2)、很差(1)，各項打分最小單位為0.1分。

2 結(jié)果與分析

2.1 陳化過程中不同陳化條件烤煙主流煙氣中有害成分的變化

由圖1可知，陳化過程中主流煙氣中的不同的有害成分的變化差異較大，且除B[a]P外其余有害成分均大體表現(xiàn)為不套袋處理大于套袋處理；其中各處理焦油的含量總體表現(xiàn)為先減少后增加的趨勢，且均在陳化24個月左右達到谷值，再者在陳化18～24個月不套袋處理焦油的含量低于套袋處理，其他時期則高于套袋處理；與焦油含量相比，2個處理HCN的含量隨陳化時間上延長大體上也表現(xiàn)為先減少后增加的趨勢，但達到谷值的時間有差異，不套袋處理出現(xiàn)在陳化的第15個月左右，而套袋處理出現(xiàn)在陳化的第21個月左右；主流煙氣中煙堿與NNK的含量則大體表現(xiàn)為隨陳化時間的延長逐漸降低；主流煙氣中CO與巴豆醛的含量則大體表現(xiàn)為隨陳化時間的延長逐漸增加；不套袋B[a]P的含量在陳化過程中表現(xiàn)為“M”變化，套袋處理在25個月左右達到峰值；再者苯酚與NH3的含量在陳化過程中則表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢。表明可以在在卷煙生產(chǎn)中可以通過的套袋方式對烤煙進行陳化以減少卷煙制品主流煙氣中的有害成分。

圖1 陳化過程中不同陳化條件烤煙煙氣中有害成分的變化Fig.1 Changes of harmful components in flue-cured tobacco smoke under different aging conditions

2.2 陳化過程中不同陳化條件烤煙感官質(zhì)量的變化

由圖2可知，經(jīng)陳化后烤煙的感官質(zhì)量會有一定程度的改善，但陳化時間過長烤煙的感官質(zhì)量有所下降，且不同陳化方式對感官質(zhì)量的影響存在不同程度的差異，陳化過程中香氣量、香氣質(zhì)、雜氣以及刺激性等感官質(zhì)量指標均表現(xiàn)為不套袋處理>套袋處理；隨著陳化的進行，煙氣濃度在第8個月達到谷值，其后總體上呈增長的趨勢，在第21個月及第27個月煙氣濃度相對較高，后開始有下降的趨勢，不同陳化條件，煙氣濃度變化趨勢總體一致；勁頭在陳化的第6個月達到谷值，其后呈 “波浪式”的遞增趨勢，并在20～26個月左右維持在高值；在陳化過程中灰色呈“波浪式”的增長趨勢，在第33個月達到峰值，其后開始呈下降的趨勢，在陳化的前12個月左右灰色值套袋>不套袋，其后兩者交替處于領先地位，在陳化的過程中套袋相比不套袋谷值出現(xiàn)較早；余味相較其他感官質(zhì)量指標波動較小，在陳化的第9個月左右出現(xiàn)谷值，在陳化的第18個月左右達到峰值，不同陳化條件下余味谷值到來的時間不同，陳化時期套袋均大于不套袋；燃燒性在陳化的第19個月左右達到谷值，在第24個月左右達到峰值。表明陳化過程中，采用套袋處理可增加煙葉的香氣質(zhì)、香氣量及余味，但同時也會增加煙氣的雜氣與刺激性，適當延長陳化時間有利于降低煙葉的勁頭同時增加灰色，在具體陳化過程中適當增加陳化時間，采用套袋的方式可達到增加煙葉燃燒性的效果。

圖2 陳化過程中不同陳化條件烤煙感官質(zhì)量的變化Fig.2 Changes of sensory quality of flue-cured tobacco under different aging conditions during aging

2.3 烤煙感官質(zhì)量對煙氣有害成分的影響

為研究陳化過程中感官質(zhì)量與主流煙氣中有害成分的具體關(guān)系，對其進行通徑分析，由表1可知，灰色對CO的直接影響較大，其直接通經(jīng)系數(shù)明顯大于其他因素，這說明陳化過程中灰色對CO的影響處于主導地位；煙氣濃度與灰色對HCN的均有較大的影響，直接通徑系數(shù)灰色略大于煙氣濃度，但整體上其他因素通過煙氣濃度對HCN的間接影響略大于灰色，這說明陳化過程中煙氣濃度與灰色對HCN的影響均處于主導地位；各因素中，刺激性對NNK的直接影響最大；香氣量與煙氣濃度對主流煙氣中氨直接影響較大，且各因素通過兩者對氨的間接影響也相對較大；余味是影響陳化過程中B[a]P含量的主導因素，其直接通徑系數(shù)明顯大于其他因素；雜氣對巴豆醛的直接通徑系數(shù)最大，是影響巴豆醛釋放量的主導因素；勁頭與刺激性對煙堿的直接影響較大，此外香氣量與灰色對煙堿也有較大的影響；香氣質(zhì)對焦油的直接通徑系數(shù)最大，是影響主流煙氣中焦油量的主導因素。因此，陳化過程中烤煙感官質(zhì)量對主流煙氣有害成分釋放量有較大的影響，把握感官質(zhì)量的變化對了解煙氣有害成分釋放量，在一定程度上具有重要意義。

3 結(jié)論與討論

卷煙原料的品質(zhì)，在很大程度上影響燃吸過程中有害物質(zhì)的釋放[15]。本研究結(jié)果表明，煙葉經(jīng)陳化后，主流煙氣中焦油、煙堿、HCN、NNK均有較大程度的減少，這主要是由于陳化過程中其前體物質(zhì)被大量分解；且套袋處理對煙堿、NNK的減少效果更加有效，宋紀真等[16]研究表明套袋陳化有助于減少煙堿及揮發(fā)性堿等內(nèi)在化學物質(zhì)，所以較為封閉的環(huán)境更有利于煙堿、NNK及前體物質(zhì)的分解降低；CO、巴豆醛隨著陳化的進行，其含量有逐漸增加的趨勢，但套袋陳化相較于不套袋，CO、巴豆醛釋放量明顯減少；B[a]P、苯酚、NH3則大致上呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢，這說明適當?shù)脑黾雨惢瘯r間有助于降低主流煙氣中的有害物質(zhì)，且套袋處理在降低苯酚、NH3方面效果好于不套袋。總體來說，陳化可在一定程度上降低主流煙氣中的有害物質(zhì)，采用套袋陳化的方式對某些有害成分的減少方面作用更加明顯。

表1 烤煙感官質(zhì)量與主流煙氣中有害成分的通徑分析

續(xù)表1 Continued table 1

指標香氣質(zhì)香氣量濃度雜氣勁頭刺激性余味燃燒性灰色余味-0.0020.0560.027-0.024-0.009-0.0180.429-0.0060.009燃燒性-0.0030.066-0.04-0.0590.0080.037-0.0360.1040.061灰色-0.0010.025-0.022-0.0170.0070.0760.0140.0160.153苯酚(μg·g-1)香氣質(zhì)-0.221-0.2170.2450.099-0.1350.0060.0120.092-0.003香氣量-0.146-0.3280.1310.096-0.0850.0060.0290.201-0.012濃度-0.082-0.0500.6570.005-0.2130.0060.019-0.1680.012雜氣-0.174-0.2510.0280.125-0.0420.0060.0120.145-0.006勁頭-0.101-0.0940.4730.018-0.2960.0150.019-0.0960.011刺激性0.0640.081-0.166-0.0320.125-0.0230.009-0.1120.031余味-0.031-0.1290.1660.017-0.076-0.0030.073-0.069-0.004燃燒性-0.045-0.155-0.2520.0420.0650.006-0.0120.438-0.022灰色-0.011-0.057-0.1370.0120.0580.0120.0040.174-0.058巴豆醛(μg·g-1)香氣質(zhì)-0.237-0.0550.1040.355-0.0410.0090.0150.0270.038香氣量-0.091-0.0820.0430.345-0.0250.0080.0420.0610.131濃度-0.051-0.0130.2820.019-0.0630.0080.027-0.052-0.159雜氣-0.108-0.0630.0120.551-0.0120.0090.0150.0430.073勁頭-0.062-0.0240.2010.064-0.0870.0140.028-0.029-0.149刺激性0.0370.022-0.071-0.1160.037-0.0330.013-0.034-0.397余味-0.019-0.0320.0710.061-0.023-0.0040.107-0.0210.046燃燒性-0.028-0.038-0.1070.1490.0190.009-0.0170.1310.296灰色-0.007-0.014-0.0580.0430.0170.0170.0060.0510.262煙堿(mg·g-1)香氣質(zhì)0.056-0.264-0.1260.1410.230-0.1390.008-0.023-0.019香氣量0.037-0.399-0.0510.1370.144-0.1270.022-0.051-0.066濃度0.021-0.061-0.3370.0080.363-0.1310.0140.0420.081雜氣0.044-0.306-0.0140.1790.072-0.1320.007-0.037-0.037勁頭0.025-0.114-0.2420.0250.504-0.2160.0140.0240.075刺激性-0.0150.0990.085-0.046-0.2130.5120.0070.0280.211余味0.008-0.157-0.0850.0240.1300.0640.0540.017-0.023燃燒性0.011-0.1830.1290.059-0.112-0.131-0.009-0.111-0.151灰色0.003-0.0690.0750.017-0.098-0.2670.003-0.043-0.385焦油(mg·g-1)香氣質(zhì)0.5610.176-0.153-0.113-0.061-0.037-0.025-0.060-0.037香氣量0.1060.266-0.063-0.112-0.038-0.034-0.073-0.134-0.129濃度0.0620.0410.312-0.006-0.296-0.235-0.0450.1120.156雜氣0.1260.204-0.017-0.144-0.019-0.035-0.024-0.096-0.071勁頭0.0730.076-0.296-0.026-0.134-0.058-0.0460.0640.146刺激性-0.044-0.2660.1040.0370.0570.336-0.2220.0740.388余味0.0230.105-0.104-0.020-0.0350.017-0.1760.046-0.045燃燒性0.0330.1220.158-0.0480.029-0.0350.028-0.291-0.292灰色0.0080.0460.086-0.0140.026-0.071-0.211-0.113-0.346

注：劃橫線部分為直接通徑系數(shù)，其余為間接通徑系數(shù)。

隨著陳化的進行，煙葉感官質(zhì)量有逐漸的改善，香氣質(zhì)、香氣量、雜氣及余味陳化前后較其余指標變動幅度較小，但不套袋處理得分相對較高，這可能是由于陳化過程中煙葉內(nèi)在成分在多種物質(zhì)催化下大量分解，產(chǎn)生香氣物質(zhì)及香氣前體物質(zhì)，但同時也會產(chǎn)生較多氣體，開放的環(huán)境使其更易釋放，增加分解效率[17]；煙氣濃度、勁頭、灰色得分在陳化過程中總體呈上升的趨勢，兩種陳化方式得分交替處于領先位置；煙葉刺激性逐漸降低，這可能與揮發(fā)性堿類等可產(chǎn)生刺激性的物質(zhì)不斷減少有關(guān)[5,18]，本研究關(guān)于主流煙氣中有害成分釋放量的變化也印證了此點，此外不套袋處理明顯好于套袋；燃燒性在陳化過程中浮動較大，總體上呈先增高到降低再迅速升高的變化趨勢，這可能受陳化過程中煙葉含水率、鉀離子等因素變化的影響?？傮w上看，陳化過程中煙葉感官質(zhì)量呈先逐漸優(yōu)化，到逐步穩(wěn)定，最后緩慢下降的變化趨勢，這與前人的研究相一致[19]，套袋與不套袋方式煙葉變化規(guī)律相近，總體上無明顯差異，這與程昌新等[1]研究基本相近，陳化中后期煙葉感官質(zhì)量得到明顯改善，所以適時結(jié)束陳化有利于煙葉擁有較優(yōu)的感官質(zhì)量。

陳化過程中，由于煙葉糖類物質(zhì)、氮堿類物質(zhì)，致香類前體物質(zhì)等不斷分解轉(zhuǎn)化[20-22]，不僅煙葉感官質(zhì)量的形成，進而影響主流煙氣中有害成份的釋放量[23]。本研究結(jié)果表明，不同感官質(zhì)量指標對不同煙氣有害成分的影響大小不同，且一些感官質(zhì)量指標對煙氣有害成分的間接影響也較明顯；其中灰色對CO、HCN直接影響較大，煙氣濃度對HCN、氨、苯酚直接影響較大，刺激性對NNK、煙堿直接影響較大，勁頭對煙堿直接影響較大，而影響B(tài)[a]P、焦油含量的主導因素分別是余味和香氣質(zhì)，燃燒性雖然對有害成分直接影響不及其他因素，但其它指標通過燃燒性對有害成分也有較大的間接影響。所以在陳化過程中，感官質(zhì)量與煙氣有害成分的釋放量聯(lián)系密切，這說明在具體生產(chǎn)中通過評價煙葉的感官質(zhì)量，進而調(diào)整陳化周期、倉儲條件等陳化措施，可能達到減少主流煙氣中有害成分的釋放量的目的，進而起到降焦減害的作用。但陳化過程中感官質(zhì)量的影響因素較多，是眾多復雜物質(zhì)共同參與的結(jié)果[24-26]，因此摸清陳化過程中感官質(zhì)量與主流煙氣有害成分的具體內(nèi)在聯(lián)系，進而達到降焦減害的作用還需深入研究。