天然甜味劑瑞鮑迪甙A在煙用接裝紙上的應(yīng)用

王亞娟，徐光忠，劉 琪，馬濤濤*，肖明明，張 崢

1. 江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司淮陰卷煙廠，江蘇省淮安市一品梅路32 號(hào) 223002

2. 江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，南京市夢(mèng)都路28 號(hào) 210019

煙用接裝紙是連接濾嘴與煙支的一種比較特殊的卷煙輔料［1］。作為卷煙的重要組成部分，煙用接裝紙的各項(xiàng)安全性指標(biāo)、上機(jī)適應(yīng)性及其對(duì)卷煙煙氣指標(biāo)的影響，一直受到卷煙企業(yè)的高度重視［2-4］。隨著印刷油墨和印刷工藝的發(fā)展［5-6］，接裝紙的加工技術(shù)飛速發(fā)展，工藝組合日趨復(fù)雜，卷煙企業(yè)對(duì)接裝紙?jiān)诠δ芎陀猛旧弦巡辉倬窒抻趩渭兊慕友b功能，更是把流行性、企業(yè)文化、品牌內(nèi)涵與口感等賦予其中，因此，功能性接裝紙逐漸成為卷煙企業(yè)新的關(guān)注點(diǎn)［7］。近年來，隨著不同消費(fèi)風(fēng)格群體的出現(xiàn)，加味工藝被廣泛地應(yīng)用于新品卷煙接裝紙的生產(chǎn)，主要的加味特征有甜、酸和清涼等。由涂布有甜味劑的煙用接裝紙生產(chǎn)的卷煙濾嘴微甜，風(fēng)格獨(dú)特，在市場(chǎng)上廣受歡迎［8-11］。以甜味劑為核心，開發(fā)新的功能性煙用接裝紙已成為卷煙輔材發(fā)展的新趨勢(shì)。目前，尚未見有相關(guān)天然甜味劑應(yīng)用于煙用接裝紙的報(bào)道和相關(guān)產(chǎn)品面世。因此，將一種天然甜味劑應(yīng)用于接裝紙的光油中，通過向接裝紙涂抹光油，研制含天然甜味劑的接裝紙，以期能夠賦予卷煙產(chǎn)品獨(dú)特的風(fēng)味，拓展天然甜味劑的應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

水性油墨（高郵衛(wèi)星卷煙材料有限公司）；乙醇、異丙醇、蔗糖、檸檬酸、氯化鎂、氯化鈣、磷酸氫二鉀、碳酸鉀、氯化鈉、氯化鉀、37%鹽酸、三醋酸甘油酯（AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；瑞鮑迪甙A（≥98%，西安三葉草有限公司）。

FJ 分散機(jī)（江陰精細(xì)化工機(jī)械有限公司）；SAY650C6六色電子軸轉(zhuǎn)動(dòng)水松紙印刷機(jī)（中山松德印刷機(jī)械有限公司）；BA500-600全自動(dòng)高速分切機(jī)（江陰市科盛機(jī)械有限公司）；lrxplus紙張拉力儀（英國(guó)lrxplus公司）；AL204電子天平（感量0.000 1 g；瑞士Mettler Toledo 公司）；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司）；1260 Infinty 液相色譜儀、7697A-7890A-5977A 頂空-氣相色譜-質(zhì)譜儀、7890A-5977A氣相色譜-質(zhì)譜儀（美國(guó)Agilent公司）；X-Rite色差儀（美國(guó)愛色麗公司）。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)樣品制備

將檸檬酸、瑞鮑迪甙A 和水性油墨按照1 ∶20 ∶1 000的質(zhì)量比配制成含甜味劑的光油，并將調(diào)制好的光油按照1.6 g/m2涂布于高光接裝紙?jiān)埳?，制備成?shí)驗(yàn)接裝紙樣品。

1.2.2 接裝紙物理性能評(píng)價(jià)

縱向抗張強(qiáng)度的測(cè)定：從樣品中切取寬度為（15.0±0.1）mm，長(zhǎng)度為15 cm的試樣條，試樣切口保持整齊，無損傷。采用紙張拉力儀測(cè)量試樣斷裂時(shí)的最大抗張力。

褪色浸泡時(shí)間的測(cè)定：從樣品中隨機(jī)截取10 條長(zhǎng)度為100 mm，寬度為48 mm 的紙樣，在1 000 mL的燒杯中加入1 000 mL 蒸餾水，放入設(shè)定溫度為30 ℃的水浴鍋中，待水溫達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，放入試樣浸泡，2 h后取出，對(duì)比浸泡過的溶液與空白蒸餾水，觀察浸泡溶液的顏色是否變化。

耐溫性指標(biāo)的測(cè)定：將接裝紙樣品正面與正面對(duì)折后，放置于玻璃板上，用1 kg的砝碼壓5～8 s，在（125±3）℃的條件下，加熱5 min。打開觀察墨層之間的粘連與顏色變化情況。

1.2.3 接裝紙部分衛(wèi)生指標(biāo)評(píng)價(jià)

耐唾液色牢度：取一張制備的接裝紙樣品，裁切成50 mm×30 mm 的試樣，試樣應(yīng)包含一個(gè)單邊，裁切后的試樣邊緣保持光滑，按照YQ/T 60—2015［12］的方法進(jìn)行浸潤(rùn)、負(fù)重接觸、晾干處理，使用灰色樣卡，在D65光源下觀測(cè)，進(jìn)行目測(cè)法評(píng)定。

溶劑殘留指標(biāo)：取一張制備的接裝紙樣品，裁取面積為20.0 cm×4.0 cm 的試樣，試樣應(yīng)包含一個(gè)單邊，將所裁試樣的印刷面朝里卷成筒狀，立即放入頂空瓶中，加入1 000 μL的三醋酸甘油酯，密封后使用頂空-氣相色譜-質(zhì)譜儀進(jìn)行分析。

特定芳香胺指標(biāo)：將接裝紙樣品剪成約0.5 cm×0.5 cm 的碎片，混合均勻，按照 YQ/T 62—2015［13］的方法進(jìn)行還原、萃取、濃縮處理，使用GC-MS進(jìn)行定量分析。

非揮發(fā)性物質(zhì)總遷移量：將接裝紙樣品裁切成約1 dm2的試樣，按江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司標(biāo)準(zhǔn)方法 Q/JSZY/JS-7.28—2017［14］進(jìn)行定量分析。

甲醛指標(biāo)：取一張制備的接裝紙樣品，裁取20.0 cm×4.0 cm的試樣，將所裁試樣剪成約0.5 cm×0.5 cm的碎片，按照 YQ/T 35—2013［15］進(jìn)行處理，使用HPLC進(jìn)行定量分析。

D65 熒光亮度：將接裝紙樣品裁切成長(zhǎng)度為15 cm 的試樣（寬度不變），按照GB/T 7974—2013［16］的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.4 感官指標(biāo)評(píng)價(jià)

1.2.4.1 接裝紙?zhí)鹞吨笜?biāo)評(píng)價(jià)

將不同濃度的瑞鮑迪甙A的油墨配方涂布于接裝紙上，形成含量分別為0.68、0.94、1.14、1.24 mg/dm2的接裝紙樣品，分別標(biāo)記為1#、2#、3#和4#。參考標(biāo)準(zhǔn)方法 Q/JSZY/JS-3.9.5—2018［17］，對(duì)樣品接裝紙進(jìn)行甜度相對(duì)量化。樣品制備完成以后，組織評(píng)委對(duì)實(shí)驗(yàn)接裝紙進(jìn)行甜度感官評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)具體步驟是：用溫水漱口→品嘗樣品→記錄結(jié)果→溫水漱口→再品嘗樣品。評(píng)價(jià)內(nèi)容包含接裝紙的甜味強(qiáng)度、甜味的持續(xù)時(shí)間以及余味。

1.2.4.2 成品卷煙感官指標(biāo)評(píng)價(jià)

試驗(yàn)樣品制作完成后，制作成品卷煙，根據(jù)Q/JSZY/JS-3.9.5—2018［17］和 YC/T 497—2014［18］要求，組織評(píng)吸人員進(jìn)行評(píng)吸，記錄成品卷煙的甜味強(qiáng)度、甜味持續(xù)時(shí)間、嘴唇殘留、殘留舒適性和余味等指標(biāo)，并對(duì)比卷煙的感官指標(biāo)的變化情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 天然甜味劑的選擇

目前，在食品中添加的天然甜味劑主要是甜菊糖、羅漢果甙、甘草酸銨和索馬甜。GB 2760—2014［19］食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，天然甜味劑及其相對(duì)甜度見表1。其中赤蘚糖醇和木糖醇為低甜度甜味劑，添加于接裝紙中，所需添加量較大。甘草甜素是甘草甜味的有效成分，甜度高、低熱能，是一種非常有前景的純天然甜味劑，但目前通常被精制成甘草酸銨、甘草酸一鉀和甘草酸三鉀，微量使用，常用作增香劑和風(fēng)味增強(qiáng)劑。羅漢果甜甙又稱羅漢果甜，萃取于經(jīng)濟(jì)植物羅漢果，其甜度為蔗糖的300倍，其熱量為零，具有清熱潤(rùn)肺鎮(zhèn)咳、潤(rùn)腸通便的功效，但由于市場(chǎng)的認(rèn)知度較低，原料供應(yīng)緊缺，市場(chǎng)價(jià)格較高，而且局限于羅漢果甜甙的提取分離技術(shù)，導(dǎo)致其有效成分的純度較低。甜菊糖是一類從菊科草本植物甜葉菊中精提的新型天然甜味劑［20］，甜度為蔗糖的250～450 倍，室溫下性質(zhì)較為穩(wěn)定，易溶于水，食用后不被吸收，不產(chǎn)生熱能，且應(yīng)用廣泛。

表1 幾種天然甜味劑的相對(duì)甜度及優(yōu)缺點(diǎn)Tab.1 Relative sweetness，advantages and disadvantages of several natural sweeteners

甜菊糖的甜味成分由甜菊甙、瑞鮑迪甙A、瑞鮑迪甙B、瑞鮑迪甙C、瑞鮑迪甙D、瑞鮑迪甙E、杜爾可甙A和斯替維伯甙等組成。從甜菊糖的甜味成分相關(guān)信息（表2）可以看出，無論是從甜度上，還是其甜味特點(diǎn)，瑞鮑迪甙A 都具有較高的應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)GB 2760—2014［19］和美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）評(píng)價(jià)食品添加劑安全性指標(biāo)（GRAS）［21］，瑞鮑迪甙A被允許添加于各類食品中，且在慢性毒性評(píng)估中，其無可見有害水平（NOAEL）為5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）［22］，遠(yuǎn)高于本實(shí)驗(yàn)中的添加量，具有足夠的安全性。

表2 甜菊糖的甜味成分及相關(guān)信息Tab.2 Sweet components and related information of stevioside

瑞鮑迪甙A的分子量為967，屬于四環(huán)二萜的糖甙類，是含有20個(gè)碳原子的萜類化合物。從立體化學(xué)分子結(jié)構(gòu)來看（圖1），瑞鮑迪甙A是相同的配糖基在C-19位上連接一個(gè)葡糖基和C-13位上連接一定數(shù)量的葡糖基以及鼠李糖基而形成的天然大分子化合物，甙元以特有的槐糖基部位的C-13連接數(shù)個(gè)葡糖基，使得瑞鮑迪甙A 具有高倍甜度。提純處理后的瑞鮑迪甙A 為白色晶體或粉末，去除了其他糖甙的雜味影響后，產(chǎn)品的甜度更高，味感品質(zhì)更好，并保持了原有甜菊糖穩(wěn)定、易溶于水和不產(chǎn)生熱能等優(yōu)點(diǎn)，作為甜菊糖精加工產(chǎn)品更容易被廣大消費(fèi)者接受。因此，本研究中選擇瑞鮑迪甙A 作為天然甜味劑組分添加到接裝紙上。

圖1 瑞鮑迪甙A的立體化學(xué)分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Stereochemical molecular structure of rebaudioside A

2.2 水性油墨配方試驗(yàn)

傳統(tǒng)的油墨為溶劑型油墨，有機(jī)溶劑不僅對(duì)人體有害，而且會(huì)引起空氣污染［23］。水性油墨采用水作為溶劑，不會(huì)影響人體健康，且能明顯減少VOC排放量，是公認(rèn)的環(huán)保型印刷材料，也是目前所有印刷油墨中唯一經(jīng)美國(guó)食品藥品協(xié)會(huì)認(rèn)可的油墨［24］。因此，本研究中選用水性油墨進(jìn)行配方試驗(yàn)。

2.2.1 瑞鮑迪甙A的水溶解實(shí)驗(yàn)

在100 g 水中分別加入10、20、30、40、50 g 瑞鮑迪甙A，超聲振蕩30 min，取出，觀察溶解結(jié)果（表3）。由表3可以看出，瑞鮑迪甙A在水中的溶解度約在30～40 g之間，超過40 g，水溶液將發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的膨脹，直至全部變成糊狀。糊化的瑞鮑迪甙A 在200 ℃的條件下加熱干燥后，不能恢復(fù)原有形態(tài)，但溶于水后，還能保持其甜味性質(zhì)。此外，從表3還可以看出，澄清的瑞鮑迪甙A 水溶液過一段時(shí)間也會(huì)變?yōu)楹隣?，缺乏足夠的穩(wěn)定性，因此，使用時(shí)應(yīng)即配即用。根據(jù)常見煙用接裝紙的生產(chǎn)用油墨中甜味劑含量要求，此溶解度能夠滿足生產(chǎn)需求。

表3 瑞鮑迪甙A水中溶解試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Solubility test of rebaudioside A in water

2.2.2 瑞鮑迪甙A 的水性油墨溶解均勻性與甜度實(shí)驗(yàn)

將一定量的瑞鮑迪甙A 添加于水性油墨中，放置24 h 進(jìn)行溶解。由于水性油墨呈乳白色，無法直觀評(píng)測(cè)瑞鮑迪甙A 的溶解效果，因此通過對(duì)溶解后的樣品上中下不同部位進(jìn)行甜度比對(duì)來評(píng)價(jià)瑞鮑迪甙A 在水性油墨中的溶解均勻性。結(jié)果表明，不同部位的樣品甜度一致，瑞鮑迪甙A 在水性油墨中具有優(yōu)良的溶解均勻性。

在50 g 水性油墨中分別加入 0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 g 瑞鮑迪甙A，超聲振蕩30 min，取出，在接裝紙?jiān)埳线M(jìn)行涂抹，待原紙晾干后進(jìn)行甜度評(píng)價(jià)。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果（表4）可知，瑞鮑迪甙A與水性油墨的質(zhì)量比在1∶50的條件下，涂抹生產(chǎn)的接裝紙?zhí)鸶须m然稍弱，但足以滿足煙用甜味接裝紙的甜度要求。但在甜度評(píng)價(jià)過程中，發(fā)現(xiàn)樣品接裝紙有雜味。因此，需要通過添加檸檬酸來改善效果。

表4 瑞鮑迪甙A不同添加量接裝紙?zhí)鸲仍囼?yàn)Tab.4 Sweetness test of tipping paper with rebaudioside A at different addition amounts

在含有1 g 瑞鮑迪甙A 的50 g 水性油墨中分別加入0.025、0.050、0.100、0.200 g的檸檬酸，超聲振蕩30 min，取出后在接裝紙?jiān)埳线M(jìn)行涂抹，待原紙晾干后進(jìn)行評(píng)價(jià)。表5中的感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明，在檸檬酸添加量為0.050 g時(shí)，接裝紙的雜味即被消除。

表5 不同檸檬酸添加量的感官評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.5 Sensory evaluation at different addition amounts of citric acid

根據(jù)以上水性油墨配方試驗(yàn)，確定了含甜味劑接裝紙的油墨的各成分質(zhì)量比為：檸檬酸∶瑞鮑迪甙A∶水性油墨=1∶20∶1 000。

2.3 油墨涂布工藝的選擇

近年來，隨著卷煙企業(yè)對(duì)接裝紙的用途不斷拓展，接裝紙的涂布印刷已經(jīng)從簡(jiǎn)單的涂布變成多色凹版印刷，也根據(jù)需求對(duì)特色印刷助劑進(jìn)行了改進(jìn)。目前煙用接裝紙涂布工藝常采用先3次顏色印刷，再涂布甜味劑，使得甜味劑涂布于接裝紙表面，便于在抽吸卷煙時(shí)，接裝紙一接觸嘴唇，甜味劑就能夠立即溶于唾液中。

圖2 煙用接裝紙常用印刷工藝示意圖Fig.2 Schematic diagram of printing technology of cigarette tipping paper

為節(jié)約特色助劑的用量，也有部分生產(chǎn)企業(yè)在不影響口感的情況下，改接裝紙全表面涂布為單邊涂布，只在與嘴接觸的一邊涂布。在該涂布工藝下，甜味劑的用量可以節(jié)省近50%；同時(shí)，在減少油墨用量的情況下，還進(jìn)一步降低了揮發(fā)性有害成分的排放量。

圖3 兩種涂布工藝示意圖Fig.3 Schematic diagram of two coating techniques

雖然部分涂布可以節(jié)省原料，但卻使涂布部分紙張的厚度增加，使得接裝紙厚度不均勻，紙張容易變皺，上機(jī)容易打滑，而且還會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的色差。因此，本研究中采用接裝紙全涂布工藝，以保證接裝紙的上機(jī)適應(yīng)性。

2.4 含天然甜味劑的接裝紙性能評(píng)價(jià)

使用已完成顏色印刷的煙用接裝紙，采用含瑞鮑迪甙A 油墨的全涂布工藝，制作含天然甜味劑的接裝紙樣品。

2.4.1 接裝紙物理性能評(píng)價(jià)

對(duì)涂布有天然甜味劑的接裝紙樣品進(jìn)行縱向抗張強(qiáng)度、褪色浸泡和耐溫性等物理性能實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表6。由表6可知，樣品的常規(guī)物理指標(biāo)能夠滿足正常生產(chǎn)的上機(jī)適應(yīng)性要求。

表6 含天然甜味劑接裝紙的物理性能Tab.6 Physical properties of tipping paper containing natural sweeteners

2.4.2 接裝紙衛(wèi)生指標(biāo)評(píng)價(jià)

對(duì)涂布有天然甜味劑的接裝紙樣品，進(jìn)行了衛(wèi)生指標(biāo)的檢測(cè)，從檢測(cè)結(jié)果（表7）看，實(shí)驗(yàn)樣品的衛(wèi)生指標(biāo)均能達(dá)到行業(yè)規(guī)定的要求。

表7 含天然甜味劑接裝紙的安全性能評(píng)價(jià)Tab.7 Safety evaluation of tipping paper containing natural sweeteners

2.4.3 接裝紙?zhí)鹞吨笜?biāo)評(píng)價(jià)

常用煙用接裝紙的甜度與20 ℃下的10%蔗糖水溶液的甜度接近，以10%蔗糖水溶液的甜度為基準(zhǔn)，對(duì)4個(gè)接裝紙樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。4個(gè)涂布不同濃度瑞鮑迪甙A的接裝紙和蔗糖水溶液的感官評(píng)價(jià)結(jié)果見表8。3#樣品在甜度上與參比溶液相當(dāng)，評(píng)品時(shí)有一種淡淡的奶香味，甜味在口腔中停留短暫，余味干凈舒適，且含量大的樣品甜而不膩，評(píng)品結(jié)束后口腔清新。

表8 含天然甜味劑接裝紙的甜味性能評(píng)價(jià)Tab.8 Sweetening properties of tipping paper containing natural sweeteners

2.4.4 成品卷煙感官評(píng)吸

對(duì)制備完成的接裝紙樣品進(jìn)行了成品卷煙的卷制，并對(duì)成品卷煙進(jìn)行了感官評(píng)吸。評(píng)吸結(jié)果表明，含天然甜味劑接裝紙的卷煙甜味純正、無苦尾、殘留舒適。

將3#試驗(yàn)接裝紙和參比接裝紙樣品同時(shí)存放3個(gè)月后，制成卷煙，再次組織感官評(píng)吸。評(píng)吸內(nèi)容包含接裝紙的甜味強(qiáng)度、甜味的持續(xù)時(shí)間以及余味。結(jié)果（表9）顯示，3#樣品在甜度上與參比樣品相當(dāng)，嘴唇無殘留、無苦味，甜味在口腔中停留短暫，殘留味舒適，評(píng)吸結(jié)束后口腔清新，可突出卷煙的綿甜甜味風(fēng)格。

表9 成品卷煙感官評(píng)吸結(jié)果Tab.9 Sensory evaluation results of finished cigarettes

3 結(jié)論

①天然甜味劑瑞鮑迪甙A 具有安全無毒、甜度高、味感品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，可用于煙用接裝紙。②涂布工藝選擇全涂布，有效避免了色差問題，確保了接裝紙的上機(jī)適應(yīng)性。③以檸檬酸∶瑞鮑迪甙A∶水性油墨=1 ∶20 ∶1 000（質(zhì)量比）配制的瑞鮑迪甙A 的水性油墨生產(chǎn)出的接裝紙?zhí)鹞犊诟行Ч^好，且達(dá)到了工業(yè)生產(chǎn)對(duì)其物理和衛(wèi)生指標(biāo)的要求。④所卷制的成品卷煙樣品口感綿甜純正、余味深長(zhǎng)，可突出卷煙的綿甜甜味風(fēng)格。