煙草萃取液中多酚的去除

葛金元，盧嵐，趙東輝

上海煙草集團(tuán)太倉海煙煙草薄片有限公司（太倉 215433）

煙草中的多酚是煙氣中簡單酚類的前體物質(zhì)[1]。綠原酸、蕓香苷和莨菪亭是煙草中最主要的多酚類物質(zhì)，其中綠原酸占總多酚的75%～90%。在烤煙中含3%或更高的綠原酸、1%左右的蕓香苷和少量的莨菪亭[2-3]。綠原酸熱解時(shí)會產(chǎn)生大量的酚類物質(zhì)，其中包括苯酚、兒茶酚、間苯二酚、對苯二酚等卷煙煙氣有害物質(zhì)[4-5]。蕓香苷熱解時(shí)也會產(chǎn)生苯酚和兒茶酚等卷煙煙氣有害物質(zhì)[5-6]。莨菪亭熱解時(shí)則會產(chǎn)生少量的酚、間苯二酚、對苯二酚等卷煙煙氣有害物質(zhì)[5]。有證據(jù)表明酚類物質(zhì)的存在會顯著提高多環(huán)芳烴的致癌活性。卷煙主流煙氣中酚類物質(zhì)的含量直接影響卷煙的安全性。另外，某些酚類物質(zhì)可能是引起卷煙抽吸澀味、辣味、余味不干凈的因素[7-9]。

PVPP是一種多酚吸附劑[10]，已被廣泛用作酒類和飲料的穩(wěn)定劑和澄清劑[11-13]，但利用PVPP吸附煙草萃取液中多酚的研究鮮見報(bào)道。鑒于此，此次試驗(yàn)擬用PVPP吸附煙草萃取液中多酚，研究PVPP用量和吸附條件等因素對煙草萃取液中多酚去除效果的影響，旨在為提升造紙法再造煙葉安全性方面提供理論和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 儀器、試劑與材料

烤煙煙梗、煙末和煙葉碎片（上海煙草集團(tuán)太倉海煙煙草薄片有限公司煙葉倉庫）。

綠原酸、莨菪亭和蕓香苷（純度＞98%，瑞士Fluka & RDH公司）；甲醇（色譜純，北京百靈威科技有限公司）；乙酸（分析純，美國Tedia公司）；無水乙醇、PVPP、濃鹽酸、氫氧化鈉（分析純，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司）。

Agilent 1260高效液相色譜儀（配有自動進(jìn)樣器、可變波長紫外檢測器和自動洗脫系統(tǒng)，美國Agilent公司）；DZKW恒溫水浴鍋（北京市永光明醫(yī)療器廠）；R-200旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（昆瑞士BUCHI公司）；GPM 244高濃實(shí)驗(yàn)盤磨機(jī)（轉(zhuǎn)速1 800 r/min，鄭州運(yùn)達(dá)造紙?jiān)O(shè)備有限公司）；AL-204-IC電子天平（感量：0.01 mg，瑞士Mettler Toledo公司）；TG 1650-WS臺式高速離心（上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法和條件

1.2.1 煙草萃取液的制備

煙梗先加入4倍質(zhì)量的70 ℃熱水浸泡30 min，過濾后用高濃實(shí)驗(yàn)盤磨機(jī)疏解，疏解后與煙末和煙片混合，混合后在70 ℃水中進(jìn)行30 min反應(yīng)，固液分離得到煙草萃取液。其中，煙梗、煙末和煙片的質(zhì)量比為2∶1∶2，所述水的質(zhì)量與煙梗、煙末和煙片的總質(zhì)量比為4.5∶1。經(jīng)測定，所獲得的萃取液的pH為4.5，萃取液中綠原酸含量為909.98 μg/mL，莨菪亭含量為58.47 μg/mL，蕓香苷量為430.62 μg/mL。

1.2.2 煙草萃取液吸附條件的考察

（1）PVPP用量。取9份200 mL煙草萃取液，分別按0，5，10，15，20，25，30，35和40 g/L用量加入PVPP，在自然pH 4.5左右情況下，在60 ℃恒溫?cái)嚢栉?5 min，在3 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 min去除吸附劑，取上清液，測定多酚含量并計(jì)算其去除率。

（2）pH。取9份200 mL煙草萃取液，加入35 g/L PVPP，用5 mol/L鹽酸溶液和5 mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)煙草萃取液至不同pH，在60 ℃恒溫?cái)嚢栉?5 min，在3 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 min去除吸附劑，取上清液，測定多酚含量并計(jì)算其去除率。

（3）溫度。取7份200 mL煙草萃取液，加入35 g/L PVPP，用恒溫水浴鍋調(diào)節(jié)萃取液至不同溫度，萃取液pH 5.50情況下攪拌15 min，在3 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 min去除吸附劑，取上清液，測定多酚含量并計(jì)算其去除率。

（4）吸附時(shí)間。取5份200 mL煙草萃取液，加入35 g/L PVPP，在萃取液pH 5.50條件下攪拌一定時(shí)間，在3 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 min去除吸附劑，取上清液，測定多酚含量并計(jì)算其去除率。

1.2.3 再造煙葉樣品的制備

取200 mL煙草萃取液，分別調(diào)節(jié)萃取液pH至4.44，5.50，6.58和7.53，加入35 g/L PVPP，在60 ℃恒溫?cái)嚢?0 min，在3 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 min去除吸附劑，將上清液濃縮作為涂布液。同時(shí)，漿料經(jīng)打漿、抄造過程得到基片。使用涂布的方式將上述涂布液均勻涂布到基片上，經(jīng)干燥，切片后制成再造煙葉。對照樣品為按現(xiàn)有造紙法再造煙葉的一般生產(chǎn)過程，煙草萃取液中未加入PVPP制得的再造煙葉。

1.2.4 多酚去除率計(jì)算

按YC/T 202—2006[14]的方法測定多酚含量，如式（1）所示。

式中：C0為處理前萃取液中多酚的含量，μg/mL；C為處理后萃取液中多酚的含量，μg/mL。

1.2.5 再造煙葉感官品質(zhì)評價(jià)

將制備的再造煙葉和對照樣品切絲后置于恒溫恒濕室中（溫度22±1 ℃；相對濕度60%±2%）平衡48 h，用手工卷煙機(jī)將煙絲卷制成煙支，由9名上海煙草集團(tuán)評吸專家組成的評吸小組對處理前后得到的再造煙葉進(jìn)行綜合評定[15]。

2 結(jié)果

2.1 PVPP用量對萃取液多酚去除率的影響

不同PVPP用量條件下煙草萃取液中多酚去除率變化情況如圖1所示。隨著PVPP用量的增加，煙草萃取液中多酚去除率逐漸增大。這是因?yàn)镻VPP主要通過酚羥基和羰基之間的氫鍵結(jié)合，進(jìn)行表面吸附，有效地去除多酚[10]。當(dāng)PVPP濃度增大時(shí)，PVPP與多酚形成氫鍵的吸附平衡正向移動，被吸附多酚的量增多。當(dāng)PVPP的用量達(dá)到35 g/L時(shí)，多酚去除率不再明顯增加，這時(shí)PVPP對多酚類物質(zhì)達(dá)到吸附平衡狀態(tài)?？紤]到經(jīng)濟(jì)因素以及方便后處理，最終選擇PVPP用量35 g/L比較好。

圖1 PVPP用量對煙草萃取液多酚去除率的影響

2.2 pH對萃取液多酚去除率的影響

不同pH條件下煙草萃取液中多酚去除率變化情況如圖2所示。由圖2可以看出，pH對煙草萃取液中多酚的去除效果影響較大。隨著pH的升高，煙草萃取液中多酚的去除率呈現(xiàn)先下降后迅速升高逐至平衡趨勢。當(dāng)煙草萃取液pH為7.53時(shí)，多酚去除效果最好。但是煙草萃取液自然pH在4.5左右，加入太多氫氧化鈉調(diào)節(jié)萃取液pH有可能會影響再造煙葉感官品質(zhì)。通過將處理后的煙草萃取液制備再造煙葉樣品評析結(jié)果表明：當(dāng)煙草萃取液pH為5.50時(shí)，再造煙葉評吸效果最好，此時(shí)三種多酚總的去除率在50%左右。

圖2 pH對煙草萃取液多酚去除率的影響

2.3 溫度對萃取液多酚去除率的影響

不同溫度條件下煙草萃取液中多酚去除率變化情況如圖3所示。從圖3可以看出，溫度對煙草萃取液中多酚去除率的影響較小。再造煙葉生產(chǎn)過程中一般煙草萃取液溫度在60 ℃左右，最終選擇自然萃取液溫度為最佳處理溫度，不需要額外調(diào)節(jié)萃取液溫度，節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本。

圖3 溫度對煙草萃取液多酚去除率的影響

2.4 吸附時(shí)間對萃取液多酚去除率的影響

不同吸附時(shí)間條件下煙草萃取液中多酚去除率變化情況如圖4所示。在15 min吸附時(shí)間以內(nèi)，萃取液中多酚的去除率明顯增加，至15 min時(shí)去除率達(dá)到49.5%，此后多酚去除率隨吸附時(shí)間的增加并無太大變化。最終，吸附時(shí)間選擇15 min。

圖4 吸附時(shí)間對煙草萃取液多酚去除率的影響

2.5 感官評吸結(jié)果

再造煙葉樣品的感官評吸結(jié)果如表1所示。調(diào)節(jié)煙草萃取液pH，經(jīng)35 g/L PVPP處理后，B和C再造煙葉樣品總體得分好于對照樣品，以煙草萃取液pH 5.50加入35 g/L PVPP處理后的萃取液制備的再造煙葉樣品評吸效果最好。D和E再造煙葉樣品總分與對照樣相比略有降低，有可能是調(diào)節(jié)萃取液pH添加的氫氧化鈉用量太多，對再造煙葉感官品質(zhì)有負(fù)面影響。

表1 再造煙葉感官評吸結(jié)果

3 結(jié)論

在造紙法再造煙葉工藝過程中，利用PVPP可有效降低煙草萃取液中綠原酸、莨菪亭和蕓香苷含量?？疾齑_定的試驗(yàn)參數(shù)為PVPP用量35 g/L、吸附時(shí)間15 min、pH 5.50、自然溫度（60 ℃左右），在此條件下，煙草萃取液中多酚的去除率較高，與對照樣相比，降幅在50%左右。隨著這些多酚物質(zhì)的降低，再造煙葉的感官品質(zhì)也得到提高，雜氣和刺激性變好。