實(shí)驗(yàn)室模擬不同加工條件對(duì)茶香再造煙葉特征香氣成分的影響

沈 進(jìn)，李德貴，段 昊

上海煙草集團(tuán)太倉(cāng)海煙煙草薄片有限公司，江蘇省太倉(cāng)市港口開發(fā)區(qū)東方東路19 號(hào) 215433

吸煙與健康問題日益受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注和重視，煙草行業(yè)圍繞“降焦減害”不斷開發(fā)低焦油、低危害卷煙產(chǎn)品，然而隨著焦油釋放量的逐漸降低，勢(shì)必對(duì)卷煙香氣、滿足感等方面造成不利影響［1-2］。為了提升卷煙感官品質(zhì)，滿足消費(fèi)者多元化、個(gè)性化的需求，越來越多的煙草企業(yè)陸續(xù)推出各種特征香型的卷煙產(chǎn)品，并已逐漸被廣大消費(fèi)者所接受和認(rèn)可［3-4］。卷煙加香技術(shù)是煙草行業(yè)的重要核心技術(shù)之一，可分為煙絲加香、卷煙紙加香等參與燃燒和三醋酸甘油酯加香、濾嘴成型紙加香、爆珠加香等非參與燃燒兩種類型［5］。

近年來，為適應(yīng)不同香型卷煙研發(fā)需要，已開發(fā)了不同特征香型的再造煙葉，如邱曄［6］以造紙法再造煙葉為載體，先將涼味劑與香基作為料基組分調(diào)配進(jìn)入其加料中并對(duì)片基進(jìn)行重組涂布，制得薄荷型造紙法再造煙葉。曹健等［7］將桔皮粉末添加到涂布液，再對(duì)再造煙葉紙基進(jìn)行涂布，制得一種桔子香型再造煙葉。李子坤等［8］以茶葉和茶梗為原料，采用造紙法工藝，制備得到一種茶葉薄片。

目前不同香型再造煙葉的研究主要是產(chǎn)品制備方法、對(duì)卷煙煙氣化學(xué)組分的影響和對(duì)感官質(zhì)量的影響等方面［9-10］，關(guān)于特征香型再造煙葉在倉(cāng)儲(chǔ)過程以及制絲過程中致香成分的變化情況鮮見報(bào)道。因此，以自制的茶香再造煙葉為研究對(duì)象，并在實(shí)驗(yàn)室模擬倉(cāng)儲(chǔ)及制絲過程的工藝條件，考察其對(duì)茶香再造煙葉特征香氣成分的影響，旨在為進(jìn)一步改進(jìn)茶香功能性再造煙葉制備工藝、合理調(diào)控倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境條件以及更好地實(shí)現(xiàn)卷煙配方應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

煙梗和煙碎片末（上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司）。

鐵觀音微膠囊型乳化香精：在水溶液中可均勻分散，其芯材為含鐵觀音茶葉提取物的復(fù)配香精（上海馥韜生物技術(shù)有限公司）。

乙酸苯乙酯（AR，瑞士Adamas 公司）；甲基叔丁基醚（色譜純，德國(guó)CNW 公司）；無(wú)水硫酸鈉（AR，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司）。

7890A/5975C 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀［安捷倫科技（中國(guó)）有限公司］；Research plus 單道可調(diào)移液器（量程10～100 μL、1～10 mL，德國(guó)Eppendorf 公司）；AL204 精密電子天平［感量 0.000 1 g，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司］；1010 C 多功能超聲波清洗器（上海聲彥超聲波儀器有限公司）；Venticell Ⅲ鼓風(fēng)干燥烘箱、Climacell 404 恒溫恒濕箱（德國(guó) MMM 公司）；B180 馬弗爐（德國(guó)Nabertherm 公司）；QS-2A 型切絲機(jī)（鄭州恒德通用機(jī)械有限公司）；0.22 μm有機(jī)相濾膜（上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

參照文獻(xiàn)［11］中的方法，在濃縮液中添加10%鐵觀音微膠囊型乳化香精，分散均勻后通過涂布機(jī)浸涂方式將涂布液轉(zhuǎn)移至再造煙葉片基上，涂布率控制在（36±1）%，經(jīng)105 ℃烘箱烘干，并在溫度為22 ℃、相對(duì)濕度為60%的恒溫恒濕箱內(nèi)平衡24 h，制得茶香再造煙葉樣品。

1.2.2 樣品處理

（1）模擬倉(cāng)儲(chǔ)過程方法：將樣品放入干凈無(wú)味的LOCK & LOCK 保鮮盒中，然后將保鮮盒放在沒有異味干擾的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，室內(nèi)溫濕度不進(jìn)行人為調(diào)控。

（2）模擬松散回潮方法：將樣品放入溫度為55 ℃、相對(duì)濕度為85%的恒溫恒濕箱中，平衡放置1 h。

（3）模擬增溫增濕方法：將樣品放入溫度為65 ℃、相對(duì)濕度為80%的恒溫恒濕箱，平衡放置1 h。

（4）模擬儲(chǔ)葉方法：將樣品放入溫度為30 ℃、相對(duì)濕度為70%的恒溫恒濕箱中，平衡放置2 h。

（5）模擬切絲方法：使用切絲機(jī)將小片樣品切成絲狀。

（6）模擬烘絲方法：將一份切絲后樣品放入溫度為135 ℃的烘箱中，放置5 min，模擬薄板式烘絲工藝；另一份樣品放入溫度為185 ℃的馬弗爐中，放置30 s，模擬氣流式烘絲工藝。

1.2.3 樣品檢測(cè)

將處理后的樣品按照 YC/T 31—1996［12］的方法檢測(cè)含水率。稱取0.5 g 左右樣品放入玻璃試管中，然后加入5 mL 甲基叔丁基醚和15 μL 濃度為0.1 mg/mL 的乙酸苯乙酯（內(nèi)標(biāo)），經(jīng)超聲萃取2 h后，加入無(wú)水硫酸鈉，靜置過夜；使用有機(jī)相濾膜過濾萃取液，然后對(duì)萃取液進(jìn)行GC-MS 分析。分析條件：

色譜柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×25 μm）毛細(xì)管柱；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；載氣：氦氣；進(jìn)樣量：1 μL，不分流進(jìn)樣；柱流量：1.0 mL/min；升溫程序：傳 輸 線 溫 度 ：280 ℃；溶劑延遲：5.5 min；質(zhì)量掃描范圍：29～350 amu；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃；掃描模式：SCAN。

定性定量方法：對(duì)GC-MS 分析得到的總離子流圖用NIST05a 和WILEY 標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)串聯(lián)檢索進(jìn)行定性分析，采用相對(duì)內(nèi)標(biāo)的半定量方法進(jìn)行定量分析，假定其相對(duì)內(nèi)標(biāo)校正因子為1，按公式（1）計(jì)算：

式中：mt表示香氣成分的量；At表示香氣成分的峰面積；Ai表示內(nèi)標(biāo)物峰面積；m 表示稱量樣品的質(zhì)量；mi表示內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量，x 表示樣品含水率。同時(shí)將處理前后茶香再造煙葉特征香氣成分的量進(jìn)行歸一化處理，表征不同工藝條件對(duì)特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 茶香再造煙葉主要香氣成分

茶香再造煙葉主要香氣成分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果見表1。共鑒定出39 種主要香氣成分，總量為23.198 μg/g，其中醇類4 種，占總量的23.57%；酚類3 種，占總量的1.61%；醛類2 種，占總量的2.41%；有機(jī)酸類8 種，占總量的16.22%；酮類8 種，占總量的10.86%；烯烴類2 種，占總量的18.89%；雜環(huán)類3 種，占總量的3.19%；酯類9 種，占總量的23.26%。質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的香氣成分為新植二烯、苯乙醇、二氫茉莉酮酸甲酯、棕櫚酸、順-茉莉酮、亞麻酸、芳樟醇、2-甲基丁酸2-苯乙酯、2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮和吲哚等。

鐵觀音香氣的主要賦香物質(zhì)有芳樟醇及其氧化物、香葉醇、橙花叔醇、苯甲醇、2-苯乙醇、順-茉莉酮、茉莉酮內(nèi)酯、茉莉酸甲酯和吲哚等［13］。通過與未添加茶香微膠囊香精的空白對(duì)照樣對(duì)比，苯乙醛、芳樟醇、麥芽酚、苯乙醇、吲哚、乙酸香葉酯、順-茉莉酮、二氫茉莉酮酸甲酯等致香成分明顯增加，說明茶香物質(zhì)通過微膠囊包埋技術(shù)并采用浸涂賦香工藝可以轉(zhuǎn)移至再造煙葉中。所制備的再造煙葉茶香風(fēng)格明顯，具有以花香為主，果香、蜜甜香、清香為輔的香韻特征，與煙香諧調(diào)性較好。本研究中選取具有代表性且質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的芳樟醇（清淡爽快的鈴蘭香）、順-茉莉酮和二氫茉莉酮酸甲酯（甘甜濃厚的茉莉香）3 種特征香氣成分作為考察目標(biāo)物。

表1 茶香再造煙葉的主要香氣成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)Tab.1 Main aroma components and their contents in reconstituted tobacco with tea aroma

表1（續(xù)）

2.2 加工過程對(duì)茶香再造煙葉特征香氣成分的影響

2.2.1 倉(cāng)儲(chǔ)過程

儲(chǔ)存時(shí)間從 2018 年 7 月至 2019 年 8 月，跟蹤周期為395 d，考察倉(cāng)儲(chǔ)過程對(duì)茶香再造煙葉特征香氣成分的影響，結(jié)果如圖1 所示?？芍?，存儲(chǔ)200 d 時(shí)間內(nèi)，茶香再造煙葉3 種特征香氣成分的揮發(fā)損失速率較低，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不明顯，之后其揮發(fā)損失速率增大，至400 d 左右其質(zhì)量分?jǐn)?shù)揮發(fā)損失接近50%。表明香精微膠囊化具有緩釋性能，可以減緩包裹的揮發(fā)性香味物質(zhì)擴(kuò)散釋放，但隨存放時(shí)間的延長(zhǎng)，環(huán)境的溫度、濕度、氧氣、微生物等因素會(huì)對(duì)微膠囊壁材產(chǎn)生降解作用［14］，破壞微膠囊壁材的穩(wěn)定性，從而加快茶香香氣成分的揮發(fā)。因此，建議茶香再造煙葉儲(chǔ)存周期不超過200 d，綜合考慮卷煙產(chǎn)品的生產(chǎn)銷售，其儲(chǔ)存周期應(yīng)進(jìn)一步縮短，并且為了避免對(duì)倉(cāng)庫(kù)中其他煙葉原料造成影響，有必要密封隔離存放。

2.2.2 松散回潮

制絲工藝中松散回潮后片煙溫度為55 ℃左右，含水率為20%左右。本研究中處理后樣品含水率為21.28%，特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化情況如圖2 所示。可知，在該工藝條件下處理后，茶香再造煙葉中芳樟醇、順-茉莉酮和二氫茉莉酮酸甲酯分別揮發(fā)損失45.5%、34.6%和6.0%，其中芳樟醇損失最多，這可能是由于其分子量小、揮發(fā)性強(qiáng)，更易從微膠囊內(nèi)部滲透擴(kuò)散至外部。通過恒溫恒濕箱模擬處理后，雖然樣品的溫度和含水率可與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)保持一致，但處理時(shí)間遠(yuǎn)大于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)松散回潮過程，因此如果生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)處理茶香再造煙葉，特征香氣成分保留率會(huì)更高。

2.2.3 增溫增濕

圖1 倉(cāng)儲(chǔ)過程對(duì)茶香再造煙葉特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.1 Effects of warehousing on contents of characteristic aroma components in reconstituted tobacco with tea aroma

制絲工藝中為了提高料液吸收性，片煙加料前需進(jìn)行增溫增濕處理，處理后片煙溫度為65 ℃左右，含水率為19%左右。本研究中處理后樣品含水率為18.70%，特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化情況如圖3 所示?？芍?，在該環(huán)境條件下處理后，芳樟醇、順-茉莉酮和二氫茉莉酮酸甲酯分別揮發(fā)損失51.2%、47.9%和10.2%。與松散回潮過程相比，3 種特征香氣成分揮發(fā)損失的比例均有所增加，說明升高溫度加快了香味物質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)速率，導(dǎo)致香味物質(zhì)從微膠囊內(nèi)部擴(kuò)散釋放的速率增加。

2.2.4 儲(chǔ)葉

制絲工藝中加料后的片煙需在儲(chǔ)葉房中存放一段時(shí)間，確保料液充分被吸收。本研究中處理后樣品含水率為14.14%，特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化情況如圖4 所示。可知，經(jīng)儲(chǔ)葉工序處理后，芳樟醇、順-茉莉酮和二氫茉莉酮酸甲酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有明顯變化。說明茶香再造煙葉特征香氣成分在2 h 的儲(chǔ)葉過程中受環(huán)境溫濕度影響不顯著，該結(jié)論與2.2.1 節(jié)倉(cāng)儲(chǔ)過程的結(jié)論一致。

2.2.5 切絲

圖2 松散回潮對(duì)茶香再造煙葉特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.2 Effects of loosening and conditioning on contents of characteristic aroma components in reconstituted tobacco with tea aroma

圖3 增溫增濕對(duì)茶香再造煙葉特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.3 Effects of heating and humidifying on contents of characteristic aroma components in reconstituted tobacco with tea aroma

切絲前后特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化情況如圖5 所示?？芍?，經(jīng)切絲機(jī)物理剪切后，茶香再造煙葉中芳樟醇、順-茉莉酮和二氫茉莉酮酸甲酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有明顯變化。雖然物理剪切作用對(duì)茶香再造煙葉特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有影響，但是切絲過程可能會(huì)破壞微膠囊的壁材，只是香味物質(zhì)從壁材內(nèi)滲透出來在短時(shí)間內(nèi)沒有發(fā)生揮發(fā)損失。

2.2.6 烘絲

圖4 儲(chǔ)葉對(duì)茶香再造煙葉特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.4 Effects of strip storing on contents of characteristic aroma components in reconstituted tobacco with tea aroma

圖5 切絲對(duì)茶香再造煙葉特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.5 Effects of tobacco cutting on contents of characteristic aroma components in reconstituted tobacco with tea aroma

圖6 烘絲對(duì)茶香再造煙葉特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.6 Effects of drying on contents of characteristic aroma components in reconstituted tobacco with tea aroma

烘絲工藝分兩種模式，一種為薄板式，另一種為氣流式，兩種模式的烘絲溫度和時(shí)間不一樣。本研究中兩種烘絲工藝處理前后特征香氣成分變化情況如圖6 所示?？芍?，兩種烘絲工藝條件下3種特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著降低，但氣流式工藝處理后茶香再造煙葉絲的特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于薄板式烘絲工藝處理。說明高溫環(huán)境下，香味物質(zhì)擴(kuò)散揮發(fā)速率比自然倉(cāng)儲(chǔ)條件下明顯加快，且高溫快烘比低溫慢烘更有利于香味物質(zhì)的保留；另外，均在氣流式工藝條件下處理后，茶香再造煙葉小片中的特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于茶香再造煙葉絲，說明切絲處理加快了特征香氣成分的揮發(fā)損失，該結(jié)論驗(yàn)證了2.2.5 節(jié)中切絲會(huì)破壞微膠囊壁材的推測(cè)。

3 結(jié)論

（1）制備的茶香再造煙葉含有40 種主要香氣成分，其中苯乙醛、芳樟醇、麥芽酚、苯乙醇、吲哚、乙酸香葉酯、順-茉莉酮、二氫茉莉酮酸甲酯等致香成分顯著增加，說明茶香物質(zhì)通過微膠囊包埋技術(shù)并采用浸涂賦香工藝可以轉(zhuǎn)移至再造煙葉中，實(shí)現(xiàn)茶香再造煙葉的制備，其茶香風(fēng)格特征明顯。

（2）在自然倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境條件下，存儲(chǔ)200 d 時(shí)間，茶香再造煙葉3 種特征香氣成分的揮發(fā)損失速率較低，之后其揮發(fā)損失速率增大。因此從產(chǎn)品使用角度，建議儲(chǔ)存周期不超過200 d，綜合考慮卷煙產(chǎn)品生產(chǎn)銷售，儲(chǔ)存周期應(yīng)進(jìn)一步縮短。

（3）在儲(chǔ)葉和切絲工藝條件下，茶香再造煙葉3 種特征香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有明顯變化，在松散回潮、增溫增濕以及烘絲工藝條件下，3 種特征香氣成分均有一定的損失，因此生產(chǎn)過程添加鐵觀音微膠囊型乳化香精的比例需充分考慮后續(xù)加工過程中香味物質(zhì)的損失，且考慮生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)境污染問題，將再造煙葉單獨(dú)成絲后作為摻配品使用更為可行。