烘焙與否對(duì)白肋煙膨脹煙絲質(zhì)量的影響

張馨予，曹伏軍，歐亞非，劉德水，白若石，嚴(yán)莉紅，馬雁軍，林慧，周駿

上海煙草集團(tuán)技術(shù)中心北京工作站，北京市通州區(qū)萬(wàn)盛南街99號(hào) 101121

傳統(tǒng)的白肋煙處理工藝需要通過(guò)加里料、高溫烘焙、加表料等復(fù)雜的工藝處理方法，以實(shí)現(xiàn)美拉德反應(yīng)[1]，提高感官質(zhì)量[2]，以往的研究結(jié)果表明，加料、烘焙工藝會(huì)帶來(lái)白肋煙化學(xué)成分的改變[3-7]。隨著減害降焦[8]的深化，以及對(duì)卷煙煙氣危害性指數(shù)[9]的定義，我們知道了白肋煙相對(duì)烤煙具有煙堿含量高、TSNAs 含量高的特點(diǎn)[10]，因此對(duì)白肋煙的研究又深入到不同類型、不同產(chǎn)地、貯藏及溫濕度處理?xiàng)l件時(shí)特有亞硝胺含量的變化[11-14]。其中加工溫度對(duì)白肋煙煙氣指標(biāo)及亞硝胺含量的影響，引起我們的思考，對(duì)于白肋煙膨脹煙絲而言，其主要作用是提高混合型卷煙產(chǎn)品的填充性能及感官質(zhì)量，復(fù)雜的加料烘焙工藝增加了煙片造碎，烘焙前添加的料液又會(huì)帶來(lái)焦油的改變[15]、經(jīng)二氧化碳液體低溫浸漬萃取和熱氣流高溫膨脹后致香物質(zhì)還會(huì)損失較多[16-17]，造成浪費(fèi)，且重復(fù)的高溫烘焙與煙絲膨脹，會(huì)增加煙葉特有亞硝胺含量，不利于卷煙減害。因此，我們嘗試白肋煙不進(jìn)行烘焙處理的膨脹煙絲加工工藝，并對(duì)比兩種不同工藝路徑處理的白肋煙膨脹煙絲物理指標(biāo)、常規(guī)化學(xué)成分、TSNAs 含量、卷煙主流煙氣指標(biāo)、特種成分及危害性指數(shù)，以期針對(duì)不同的原料特性及產(chǎn)品需求，采用適宜的加工工藝方法，提高生產(chǎn)精益化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)煙草工業(yè)減害。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)原料為2015 年湖北五峰CB-S 煙葉。

1.2 試驗(yàn)方法

由于傳統(tǒng)的白肋煙煙片處理線配備有烘焙機(jī)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)白肋煙不進(jìn)行烘焙處理的工藝，因此要實(shí)現(xiàn)不進(jìn)行烘焙處理的白肋煙煙片處理，需經(jīng)烤煙煙片處理線加工。此外，為避免加料引起的差異，兩種工藝路徑處理的白肋煙均不進(jìn)行加料處理。試驗(yàn)方法如下：投料兩批，每批次3000 kg，其中一批, 自烤煙煙片處理線（不加料）投料進(jìn)入二氧化碳膨脹煙絲線，工藝路徑見(jiàn)圖1，試驗(yàn)編號(hào)1 號(hào)；另一批，自白肋煙烘焙處理線（不加料）投料進(jìn)入二氧化碳膨脹煙絲線，工藝路徑見(jiàn)圖2，試驗(yàn)編號(hào)：2 號(hào)。各批次白肋煙煙絲膨脹的熱風(fēng)溫度均為290℃，成品膨脹煙絲進(jìn)行回潮加料處理。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用雙樣本T 檢驗(yàn)的方法進(jìn)行對(duì)比分析。

圖1 1 號(hào)試驗(yàn)工藝路徑Fig. 1 Test process path No. 1

圖2 2 號(hào)試驗(yàn)工藝路徑Fig. 2 Test process path No. 2

1.3 取樣及樣品制備方法

1.3.1 取樣地點(diǎn)及樣品編號(hào)

表1 取樣地點(diǎn)及樣品編號(hào)表Tab. 1 Sampling location and sample number

1.3.2 卷煙樣品制備方法

B1、B2 樣品煙絲使用相同的卷煙輔材，在同一臺(tái)卷煙機(jī)上卷制，卷制標(biāo)準(zhǔn)：煙支長(zhǎng)度：（84±0.5）mm；濾棒長(zhǎng)度：25 mm；圓周：（24.6±0.2）mm；煙支重量：（0.53±0.08）g。

1.4 檢測(cè)儀器

YQ-2 煙絲振動(dòng)分選篩（鄭州煙草研究院）；Factory densimeter D 51 煙絲填充性能測(cè)定儀；Waters2695 液相色譜儀（美國(guó)Waters 公司）；PE Clarus500 GC-MS 氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)PerkinElmer 公 司）；DIONEX ICS-5000 離 子 色 譜儀；Accela1250/Q Exactive-LC/MS/MS（美國(guó)Thermo Fisher 公司）；AA3 連續(xù)流動(dòng)分析儀（德國(guó)Bran Luebbe 公司）；pico/Triple Quad 5500 在線固相萃取-高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)AB Sciex 公司）；AA3 連續(xù)流動(dòng)分析儀（德國(guó)SEAL 公司）；CERULEAN SM450 直線吸煙機(jī)（英國(guó)CERULEAN公司）。

1.5 檢測(cè)方法

1.5.1 煙絲物理指標(biāo)

按《卷煙工藝測(cè)試與分析大綱》[18]中規(guī)定的方法分別測(cè)試成品膨脹白肋煙絲填充值、結(jié)構(gòu)、含水率。成品膨脹白肋煙絲于恒溫恒濕箱內(nèi)平衡48 h，平衡條件：溫度22℃、濕度60%。

1.5.2 煙絲常規(guī)化學(xué)成分

依據(jù)YC/T159—2002、YC/T160—2002 分別檢測(cè)樣品的總糖、總煙堿的含量；依據(jù)GB/T 23228—2008檢測(cè)樣品煙草特有N-亞硝胺。重復(fù)取樣檢測(cè)5 次。

1.5.3 卷煙主流煙氣指標(biāo)、特種成分及危害性指數(shù)

參 照GB/T 19609—2004、GB/T 23355—2009、GB/T 23203.1—2013、GB/T 23356—2009 分別檢測(cè)卷煙總粒相物、焦油；煙氣煙堿；煙氣水分；一氧化碳量及抽吸口數(shù)。

參 照GB/T 23228—2008、GB/T 21130—2007、YC/T 253—2008、YC/T 254—2008、YC/T 255—2008、YC/T 377—2017 分別檢測(cè)卷煙煙氣中NNK、B[a]P、HCN、巴豆醛、苯酚、氨的釋放量。

參照文獻(xiàn)[9]方法計(jì)算危害性指數(shù)。

吸煙機(jī)測(cè)定卷煙煙氣指標(biāo)設(shè)置參數(shù)與常規(guī)卷煙一致：抽吸后煙蒂長(zhǎng)度：接裝紙上3 mm；抽吸持續(xù)時(shí)間：2 s；抽吸頻率：60 s；抽吸容量：25 mL；風(fēng)速：（200±30）mm/s。

1.6 數(shù)據(jù)分析方法

采用Mintable 軟件對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙樣本t 檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)5%。

2 結(jié)果

2.1 不同工藝路徑處理對(duì)成品膨脹白肋煙絲物理指標(biāo)的影響

表2 不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲物理指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表Tab. 2 Comparison of physical index test results of expanded cut burley tobacco treated with different processes

不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲物理指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果及雙樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果（P 值）見(jiàn)表2，結(jié)果表明：未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B1 的整絲率、填充值顯著高于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B2，且B1 的碎絲率顯著低于B2。由于二氧化碳煙絲膨脹工藝的劣勢(shì)就是煙絲造碎偏高，而復(fù)雜的白肋煙烘焙工藝又增加了膨脹前煙絲的造碎，因此經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲結(jié)構(gòu)相對(duì)較差。

2.2 不同工藝路徑處理對(duì)膨脹后白肋煙絲化學(xué)成分的影響

不同工藝路徑處理膨脹后白肋煙絲化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果及雙樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果（P 值）見(jiàn)表3，前人研究多以白肋煙加料、烘焙的加工工藝為研究基礎(chǔ)，認(rèn)為，白肋煙烘焙后隨著干燥溫度的升高，總糖、總煙堿均呈降低趨勢(shì)[19-20]，并認(rèn)為這與白肋煙處理過(guò)程中進(jìn)行的非酶棕化反應(yīng)及焦糖化反應(yīng)有關(guān)[4]，本研究的白肋煙在烘焙前后均未進(jìn)行加料處理，結(jié)果表明：未經(jīng)烘焙處理的膨脹后白肋煙絲A1 的總糖含量顯著高于經(jīng)烘焙處理的膨脹后白肋煙絲A2，變化率為17.24%，即使不進(jìn)行加料處理，高溫烘焙依然會(huì)導(dǎo)致白肋煙總糖含量降低，與前人的研究結(jié)果一致；A1、A2 的總煙堿雖有顯著差異，但變化率僅為5.64%，考慮為原煙的組間差異引起。

表3 不同工藝路徑處理膨脹后白肋煙絲化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表Tab. 3 Comparison of chemical composition test results of expanded cut burley tobacco treated with different processes

2.3 不同工藝路徑處理對(duì)膨脹后白肋煙絲TSNAs 含量的影響

不同工藝路徑處理膨脹后白肋煙絲TSNAs 含量檢測(cè)結(jié)果及雙樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果（P 值）見(jiàn)表4，結(jié)果表明：未經(jīng)烘焙處理的膨脹后白肋煙絲A1 的NNN、NAT、NNK 含量顯著低于經(jīng)烘焙處理的膨脹后白肋煙絲A2，變化率分別為17.96%、21.49%、13%；兩者NAB 含量無(wú)顯著差異。

由于白肋煙烘焙前含水率較高，達(dá)到34%左右，烘焙溫度最高達(dá)到120℃，高溫烘焙工藝對(duì)煙葉TSNAs 含量產(chǎn)生較大影響，在溫度高于45℃時(shí)白肋煙中TSNAs 的含量會(huì)急劇增長(zhǎng)且溫度越高增長(zhǎng)越快[13]，導(dǎo)致其膨脹后煙絲TSNAs 含量高于未經(jīng)烘焙處理的白肋煙膨脹煙絲。

表4 不同工藝路徑處理膨脹后白肋煙絲TSNAs 含量檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表Tab. 4 Comparison of TSNAS content of expanded cut burley tobacco treated with different processes

2.4 不同工藝路徑處理對(duì)成品膨脹白肋煙絲煙氣指標(biāo)的影響

不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲煙氣指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表見(jiàn)表5，結(jié)合表2 看，B1 的填充值高于B2，煙絲結(jié)構(gòu)也優(yōu)于B2，對(duì)煙支卷制質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致B1 的煙支克重和吸阻略低于B2，煙絲的物理指標(biāo)對(duì)煙支的卷制質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，這與前人[21-22]的研究結(jié)果一致。未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B1 的煙氣煙堿量明顯低于B2，變化率為18.18%，與其抽吸口數(shù)低有關(guān)。結(jié)果表明：不經(jīng)烘焙的處理的白肋煙膨脹煙絲未對(duì)卷煙主流煙氣指標(biāo)產(chǎn)生負(fù)面影響。

表5 不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲卷煙主流煙氣指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表Tab. 5 Comparison of mainstream smoke indicators of test cigarettes made of finished expanded cut burley tobacco by different processes

2.5 不同工藝路徑處理對(duì)成品膨脹白肋煙絲卷煙主流煙氣特種成分的影響

不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲卷煙主流煙氣特種成分檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6，結(jié)果表明：未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B1 的煙氣特種成分CO、NNK、NH3、苯酚、巴豆醛釋放量均低于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B2； B1、B2 的卷煙主流煙氣危害性評(píng)價(jià)指數(shù)分別為23.41、25.77，B1 的卷煙主流煙氣危害性評(píng)價(jià)指數(shù)低于B2 達(dá)10.07%。

表6 不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲卷煙主流煙氣特種成分檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表Tab. 6 Comparison of special constituents in mainstream smoke of test cigarettes made of finished expanded burley tobacco by different processes

2.6 不同工藝路徑處理對(duì)成品膨脹白肋煙絲感官質(zhì)量的影響

不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲感官質(zhì)量評(píng)價(jià)表見(jiàn)表7，由于本研究目的是考察用于膨脹的白肋煙是否需要進(jìn)行烘焙處理，因此在1 號(hào)試驗(yàn)白肋煙經(jīng)烤煙煙片處理，及2 號(hào)試驗(yàn)白肋煙經(jīng)烘焙過(guò)工藝處理過(guò)程中均未進(jìn)行加料，以避免煙絲膨脹前加料引起常規(guī)化學(xué)成分及煙氣指標(biāo)的改變。結(jié)果表明：未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B1 的感官質(zhì)量得分高于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B2 的感官質(zhì)量得分，主要表現(xiàn)為煙氣香氣質(zhì)、柔和細(xì)膩度、回甜感、余味這幾項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)較好。

表7 不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲感官質(zhì)量評(píng)價(jià)表Tab. 7 Sensory quality evaluation table of test cigarette made of finished expanded cut burley tobacco by different processes

3 結(jié)論

經(jīng)對(duì)比分析，烘焙與否對(duì)白肋煙膨脹煙絲產(chǎn)生如下質(zhì)量影響：未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲的整絲率、填充值顯著高于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲；未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲的卷煙危害性評(píng)價(jià)指數(shù)低于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲；未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲感官質(zhì)量得分高于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲。

白肋煙用于煙絲膨脹，主要是發(fā)揮其較高填充性能的優(yōu)勢(shì)[23]，不進(jìn)行烘焙處理對(duì)卷煙綜合質(zhì)量未產(chǎn)生負(fù)面影響，且可以簡(jiǎn)化工藝流程、節(jié)約料液、降低造碎，更有利于卷煙減害。