加熱預處理對加熱卷煙薄片裂解及感官品質的影響

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所，青島266101；2.中國農(nóng)業(yè)科學院研究生院，北京100081；3.上海新型煙草制品研究院有限公司，上海201315)

關鍵詞：加熱卷煙；加熱預處理；常規(guī)化學成分；氣溶膠；感官品質中圖分類號： 文獻標識碼：A文章編號：1007-5119（2025）02-0060-09

Effect of Heating Pretreatment on Pyrolysis and Sensory Quality of Heated Cigarette Flakes

HAN ， WANG Chao2， ZHAO Wentao3， WANG ， DOU Yuqing1， YANG Jing3*， TAN Jianeng1* (1.Institute ofTobacco Research ofChinese AcademyofAgriculture Sciences，Qingdao 266101，China;2.Graduate Schoolof Chinese AcademyofAgriculturalSciences，Beijing 1o81，China;3.ShanghaiResearch InstituteofNewTobaccoProducts， Shanghai201315，China)

Abstract: Inordertoenhancethetobaccoaromaofheated cigaretes，theeffectofheating pretreatmentoftobaco powderonthe qualtyofheatedcigaretesasivestigated.Withthefmulatedtobaccopowderasexprimentalmaterial，teeatingpretratment wascarriedout bycontrolingtheheating temperatureand time.Theconventional chemicalcompositionof pretreated tobacco powder wasanalyzed，thentheheatedpretreated powderwasmadeintoheatedcigaretefakes，andthecompositionof prolysis aerosol was analyzed.Finallytheflakes were made into heated cigaretes forsensoryevaluation.Resultsshowedthattheheating pretreatment could significantly increase ( p ? 0 . 0 5 ) the total sugar and reducing sugar content， while decrease the starch content of tobacco powder under certain conditions of heating temperature and heating time，also significantly increase ( p ? 0 . 0 5 ) the content of aromacomponents includingfurans，aldehydesandketones，acids，andphenolicsinthethermallylysedaerosolofheatedcigaete flakes.The heating pretreatment could significantly enhance ( p?0 . 0 5 ) the sensory quality of heated cigarettessuch as aroma and smoke. In this experiment， the preferred pretreatment conditions were heating temperature of and heating time of 20 minutes.

Keywords: heating cigarete; heating pretreatment; conventional chemical composition; aerosol; sensory quality

加熱卷煙是一種新型煙草制品，其煙草段物料是將煙葉去梗磨粉后加入霧化劑等制成薄片，再將薄片切絲，然后卷制成煙草制品。由于加熱卷煙通過加熱而非燃燒的方式獲得含有煙堿的氣溶膠[1-3]，其煙草基段未經(jīng)過高溫燃燒過程，薄片中的大分子致香成分沒有充分裂解，煙氣中的香味成分釋放量降低[4-6]，導致加熱卷煙在抽吸過程中缺乏煙草本香，一定程度上制約著加熱卷煙的發(fā)展。針對上述問題，國內外的研究主要集中在煙芯材料加香[7]、調制技術提升[8]、烘烤工藝改良[9以及加熱模式的探索[10]等方面，鮮有加熱預處理煙葉粉末對加熱卷煙薄片品質的相關報道

因此，我們嘗試借助加熱預處理手段控制合適的溫度和時間實現(xiàn)大分子香氣前體物質的提前轉化。研究表明，采摘后鮮茶葉的炒制過程能夠激發(fā)出茶葉的香味[11]，這個過程溫度區(qū)間位于 ○鄭茜等[12]為提高梗絲品質，對梗絲進行低溫預處理工藝，發(fā)現(xiàn)低溫煙梗預處理工藝可促進煙梗中美拉德反應發(fā)生。基于此，本研究以煙葉粉末為原料，探索不同加熱溫度和加熱時間預處理，對煙葉粉末常規(guī)化學成分、薄片熱裂解氣溶膠成分及感官品質的影響，以期為加熱卷煙薄片提質增香提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗材料：上海新型煙草制品研究院有限公司提供的配方煙葉粉末。

試驗儀器：加熱型磁力攪拌器；AAII連續(xù)流動化學分析儀（德國BRAN+LUEBBE公司）；CDS-6200熱裂解儀(美國CDS公司）；石英管和石英棉（美國CDS公司）；Agilent8890氣相色譜質譜聯(lián)用儀（美國Agilent公司）；HNB-2020煙草薄片制漿儀（中國帕夫曼公司)；HNB-2060煙草薄片打樣儀（中國帕夫曼公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1樣品預處理煙葉粉末加熱預處理是將配方煙葉粉末放入加熱型磁力攪拌器中，設置不同溫度和時間進行加熱處理，加熱過程充分攪拌，處理后的樣品仍為干燥煙葉粉末。依據(jù)前期預試驗結果進行加熱預處理，設置5個水平預處理溫度（70、85、100、115、 )，預處理時間為 ；4個水平預處理時間 ( 1 0 ， 2 0 ， 4 0 ， 6 0 m i n) ，預處理溫度為 。每個處理重復3次；空白對照為未經(jīng)加熱預處理的煙葉粉末。

1.2.2常規(guī)化學成分測定對加熱預處理后的配方煙葉粉末進行常規(guī)化學成分測定，方法參照以下標準：《煙草及煙草制品水溶性糖的測定連續(xù)流動法》（YC/T159—2019)；《煙草及煙草制品總氮的測定：連續(xù)流動法》（YC/T161—2002)；《煙草及煙草制品總植物堿的測定連續(xù)流動（硫氰酸鉀）法》（YC/T468—2021)；《煙草及煙草制品氯的測定連續(xù)流動法》（YC/T162—2011)；《煙草及煙草制品淀粉的測定連續(xù)流動法》（YC/T216—2013）。1.2.3樣品熱裂解氣溶膠成分測定薄片制作：3 0 g 煙葉粉末按比例加入CMC（羧甲基纖維素）0 . 7 5 g ，甘油 ，水 2 1 . 7 5 g ，攪拌成團后用煙草薄片制漿儀混勻，混勻后經(jīng)煙草薄片打樣儀制成薄片。

薄片熱裂解氣溶膠成分測定：向熱裂解儀樣品管中裝填約 2 m g 石英棉（農(nóng)殘級），壓實，稱取1 . 6 m g 樣品，上下浮動 2 % ，置于石英棉上，再裝填約 2 m g 石英棉壓實。各樣品間放入空白管（只填充石英棉)，以減少上一個樣品的殘留對下一個樣品的影響。每個樣品加入 2 . 0 8 8 μ L / m L 的正十七烷-二氯甲烷內標溶液 1 μ L ，重復試驗3次。熱裂解儀的具體條件設定和氣相色譜質譜方法參照文獻[13-14]。

采用NIST10標準譜庫進行定性分析，使用內標法進行相對定量分析，計算公式為：

目標化合物的量 （目標化合物的峰面積/內標峰面積） × （內標濃度/內標體積） (1)1.2.4加熱卷煙感官品質評價加熱卷煙制作：將制作好的薄片切成約 1 m m 寬的薄片絲后填充于加熱卷煙煙管中制成加熱卷煙煙支。由上海新型煙草制品研究院有限公司組織加熱卷煙評吸專家參照文獻[15]進行評吸，評價指標包括香味、煙氣、勁頭、刺激性、余味和均勻性等6項。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用MicrosoftExcel2010進行數(shù)據(jù)記錄，使用DPS14.50軟件分析數(shù)據(jù)，采用LSD(最小顯著性差異)法進行多重比較，差異顯著水平為 p?0 . 0 5 。使用OriginPro2021對加熱卷煙熱裂解氣溶膠中香氣物質含量及感官評價得分進行圖表制作。

2結果

2.1加熱預處理對樣品感官品質的影響

2.1.1預處理溫度對感官品質的影響不同預處理溫度感官品質評價如表1所示，預處理時間為

2 0 m i n 。由表1可知，不同處理溫度對感官品質存在顯著影響，差異主要表現(xiàn)在香味、煙氣、余味和評吸總分上，刺激性和均勻性差異不顯著。預處理溫度為 和 時，樣品香味、煙氣及余味得分最高且顯著高于對照及其他處理。樣品評吸總分在預處理溫度為 和 時顯著高于其他處理，其中 得分最高。因此選擇 進一步探討。

2.1.2預處理時間對感官品質的影響預處理溫度為 時，不同預處理時間感官品質評價如表2所示。不同預處理時間的樣品感官品質差異主要表現(xiàn)在香味、余味、均勻性等指標上。隨著預處理時間增加，樣品香味呈先增加后下降的趨勢，20、40min時，香味得分最高；余味及均勻性均呈現(xiàn)相同變化趨勢；樣品總得分最高為預處理時間 2 0 m i n 其次為 4 0 m i n ，但差異不顯著。在考慮到實際應用的加熱成本前提下，選擇預處理時間 2 0 m i n 進行后續(xù)裂解試驗。

2.2加熱預處理對樣品常規(guī)化學成分的影響

2.2.1預處理溫度對樣品常規(guī)化學成分的影響不同預處理溫度樣品的常規(guī)化學成分變化趨勢如圖1，圖中所示預處理時間為 。由圖1可知，不同預處理溫度樣品間常規(guī)化學成分存在差異。經(jīng) 預處理后，樣品總糖含量最高，顯著高于對照組和其他處理溫度( ? p ? 0 . 0 5 ， ；還原糖則在70、 時最高，且呈先上升后下降趨勢；處理溫度在 和 時樣品總氮含量顯著高于對照組和其他處理( p?0 . 0 5 )，未經(jīng)處理的對照組煙葉粉末樣品總氮含量最低；總植物堿含量差異不顯著；氯含量在 時最高，且呈緩慢上升趨勢；加熱預處理后，樣品淀粉含量均顯著降低 ），處理溫度為 時，樣品淀粉含量最低。

2.2.2預處理時間對樣品常規(guī)化學成分的影響不同預處理時間樣品的常規(guī)化學成分變化趨勢如圖2，圖中所示預處理溫度為 。由圖2可知，不同預處理時間樣品間常規(guī)化學成分存在差異。其中，總糖含量在預處理時間 1 0 m i n 時含量最高， 2 0 m i n 次之，略高于對照組和其它預處理組，總糖含量隨預處理時間的增加呈先上升后下降的趨勢；還原糖含量預處理時間 1 0 m i n 時與對照組無顯著差異，隨預處理時間進一步延長呈下降趨勢；總氮在未經(jīng)處理的對照組含量最低，預處理時間大于 4 0 m i n 時含量最高，隨預處理時間的增加呈上升趨勢；總植物堿和氯含量處理間差異性不大，淀粉含量在預處理時間超過 2 0 m i n 后顯著降低 ( p?0 . 0 5 ) ，預處理時間 時含量達到最低。

2.3 加熱預處理對樣品熱裂解氣溶膠成分的影響

2.3.1 裂解物種類及含量由于在常規(guī)化學成分分析中(2.2)，預處理時間 2 0 m i n ，溫度 與 的樣品總糖、還原糖、總植物堿、氯含量無顯著差異，且感官品質得分均不高，因此后續(xù)未羅列處理溫度 的熱裂解數(shù)據(jù)。在加熱預處理樣品薄片中共檢測到50種熱裂解化合物，其中呋喃類化合物16種，醛酮類化合物16種，酸類化合物5種，酚類化合物3種，生物堿類2種，其他類化合物8種。如圖3所示，不同預處理溫度樣品裂解產(chǎn)物含量存在顯著差異，呋喃類化合物在預處理溫度 時釋放量最高，顯著高于對照組和其他處理溫度 ( p?0 . 0 5 ) ；醛酮類、酸類、酚類化合物則是在預處理溫度 和 時含量最高。經(jīng)加熱預處理后的樣品，酸類含量均顯著上升 ( p?0 . 0 5 ) 且隨溫度升高呈先上升后下降趨勢。生物堿類化合物則是對照組最高，且加熱預處理后的樣品裂解產(chǎn)物生物堿類物質均有下降

2.3.2呋喃類產(chǎn)物呋喃類化合物是煙草中重要的香味物質，是煙葉非酶棕色化反應的產(chǎn)物[1。如圖4所示，檢測到的呋喃類物質中糠醛、呋喃酮、5-羥甲基糠醛的含量均在預處理溫度 時最高，顯著高于對照組 ( p?0 . 0 5 ），而經(jīng)加熱預處理后的樣品糠醇含量顯著下降。

2.3.3醛酮類產(chǎn)物醛酮類化合物是煙草中重要的致香物質[17]。許多醛酮類香味成分可以改善卷煙吃味，并能與煙香協(xié)調、增加煙草的自然煙香[18]。由圖5可知，3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮在預處理溫度 和 時含量最高，顯著高于對照組和其他處理溫度 ( p?0 . 0 5 ) ；2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲量最高 ( p?0 . 0 5 ) ，羥基丙酮隨加熱溫度的升高呈先上升后下降趨勢。

生物堿類 酚類 酸類醛酮類 呋喃類b14a c12C C10

量 cnuuenit 8 b 出 b a b

含 d a6 Lbe bcC C4 b d b a ed20CK 70 100 115 130預處理溫度Pretreatment temperature/℃

2.3.4酸類產(chǎn)物由圖6可知，酸類物質中含量最高的為醋酸和棕櫚酸。醋酸和3-甲基戊酸在預處理溫度 時含量最高，顯著高于其他處理溫度；丙酸和棕櫚酸在預處理溫度 $1 0 0 \\ { ^ { \\circ } C }$ 和 時含量最高；硬脂酸含量則是在預處理溫度 時含量最高。

基-4(H)-吡喃-4-酮(DDMP)在預處理溫度 時含量最高，顯著高于對照組和其他處理溫度( 0.05)；乙基環(huán)戊烯醇酮在預處理溫度 時含

2.3.5酚類產(chǎn)物酚類化合物對煙草香氣和吃味有正向的影響[19]，由圖7可知，酚類物質共檢測到3種，分別是愈創(chuàng)木酚、甲基麥芽粉和苯酚，3種物質在樣品熱裂解中的釋放量都在預處理溫度 時最高，顯著高于對照組( ( p ? 0 . 0 5 ) 。

2.3.6生物堿類產(chǎn)物由圖8可知，在所有熱裂解產(chǎn)物中共發(fā)現(xiàn)2種生物堿類物質，分別是煙堿和可替寧，其中煙堿的釋放量最高；未檢測到二烯煙堿，

1.1 a 呋喃 1.0 國 12-甲基味喃 0.9 b bc .5甲基呋喃 善 8 b a 酉 d d d a b C C 響 2-藝酰基呋喃 CH 1 A C 2 4.5基喃 d 內 呋喃酮 0.2 1 b b a 5-基32（3H-酮 C C 0.1 n D 5-羥甲基糠醛 0 心 CK 70 100 115 130 預處理溫度 Pretreatment temperature/℃

Fig.4Contents of furan pyrolysis products in samples at different pretreatment temperature

Fig.5Contents of aldehydes and ketones pyrolysis products in samples at diferent pretreatment temperature 推測與薄片中甘油峰重疊而被覆蓋。經(jīng)加熱處理后 的樣品煙堿含量均顯著下降。

2.3.7其他類產(chǎn)物薄片熱裂解產(chǎn)物中吡咯類、吡啶類、烯類、酯類化合物種類較少，因此統(tǒng)一歸為其他類，含量如圖9所示。在本試驗中，經(jīng)100、 加熱預處理后的樣品熱裂解產(chǎn)生的吡啶、吡咯、 γ ? -丁內酯、2-乙?；量┖烤@著升高( 0.05)，新植二烯含量在預處理溫度 時含量達到最高（ ，顯著高于對照組。這些香味物質的增加有利于提升煙葉特征香氣、香氣豐富度。

N-甲基吡咯吡咯 2-乙酰基吡咯內酯 新 3-羥基吡啶0.6ab 電0.5 8 C(o.ennaur 0.4e善 0.30 888888 000000000000400000 50886088 a aF cb d d4日 專 m 一 b）CK 70 100 115 130預處理溫度Pretreatment temperature/℃

3討論

感官品質是煙葉質量的重要評判標準，而化學成分是決定煙葉感官品質和風格特征的物質基礎[20]。前人研究表明，煙葉總糖、還原糖能調節(jié)煙氣酸堿平衡，產(chǎn)生令人滿意的吃味，而以淀粉形式存在的多糖類在煙支燃燒時，對煙氣質量產(chǎn)生不良影響[21]。在本研究中，經(jīng) $1 0 0 \\ { ^ { \\circ } C }$ 和 處理后的樣品感官品質評價中香味、煙氣、余味得分顯著升高，且隨溫度的上升呈先上升后下降的趨勢，煙葉總糖和還原糖含量也呈相同變化趨勢，淀粉含量則在加熱處理后顯著降低，說明加熱預處理能有效提升加熱卷煙感官品質，感官品質的變化可能與兩糖含量和淀粉含量的變化有一定的相關性?？偺呛吭谔幚頊囟? 時最高，顯著高于 但感官品質差異不大，這可能與熱裂解香氣成分的含量有關，推測可能是香氣物質的影響作用更大。

熱裂解香氣成分與加熱卷煙感官品質密切相關[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)加熱預處理后的樣品，熱裂解氣溶膠成分差異顯著，氣溶膠總含量呈先上升后下降的趨勢，呋喃類化合物在預處理溫度 時顯著升高，醛酮類、酸類、酚類化合物在預處理溫度 和 時顯著升高。其中呋喃類、醛酮類化合物中相對含量較高且差異顯著的香氣物質為糠醛、糠醇，呋喃酮、5-羥甲基糠醛、3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、DDMP、乙基環(huán)戊烯醇酮。而呋喃類化合物能為卷煙香氣提供甜烤香、焦木、焦糖香氣[18.23]，是重要的前香物質，糠醛[24]、糠醇[24]、呋喃酮[14]、5-羥甲基糠醛[24-26]，均有特征香氣，對卷煙香氣有積極作用；甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮[27]、乙基環(huán)戊烯醇酮[28]、DDMP[29]有甜香、焦糖香和奶香，可以增強烤煙主流香氣，而這些香氣物質在預處理溫度 或 時含量顯著升高，這可能是感官品質中 和 處理樣品香味和煙氣得分高的主要原因。前人研究發(fā)現(xiàn)，加熱卷煙制品經(jīng)加熱后，其中的酚類物質及其熱解產(chǎn)物可進入煙氣中，對煙氣的風味、生理強度等起到調節(jié)作用[30]，苯酚能給煙氣帶來甜、藥物氣味[21]，愈創(chuàng)木酚能豐富香氣，改善抽吸余味[31]；吡咯類化合物可提升煙氣濃度[32]。吡啶類化合物對抽吸余味有部分影響，可以改善煙氣吃味[21]。而本研究中，苯酚、愈創(chuàng)木酚、吡啶、吡咯、2-乙酰基吡咯均在處理溫度 或 時顯著升高。這可能是感官品質評價中 和 處理樣品余味和煙氣得分高的主要原因。

經(jīng)加熱處理后的樣品熱裂解氣溶膠中的煙堿含量均顯著下降。這與田金虎等[30]利用微波水熱預處理后的研究結果一致。但在感官品質評價結果中勁頭得分變化不大，僅在加熱溫度 時顯著降低，可能由于部分生物堿類物質峰值被覆蓋未能全部檢測出導致，具體原因仍需進一步探究。綜上所述，加熱預處理的溫度和時間均能影響加熱卷煙品質，當預處理溫度在 和 時，樣品香味、煙氣及余味得分最高，但 時熱裂解氣溶膠中香氣成分含量更高，建議預處理溫度 處理較好。在預處理溫度 條件下，預處理時間 2 0 m i n 和 4 0 m i n 所表現(xiàn)的感官品質差異不大，均顯著高于對照及其它處理，考慮到加熱成本，建議時間為 2 0 m i n 更佳。

4結論

加熱預處理煙葉粉末能影響加熱卷煙的品質，在一定加熱條件下，加熱預處理能顯著提升煙葉粉末總糖、還原糖含量，降低煙葉粉末的淀粉含量；可以有效增加薄片熱裂解中呋喃類、醛酮類、酸類、酚類化合物香氣成分含量；從而有效提高加熱卷煙感官評吸品質。在預處理時間 、預處理溫度 時香氣成分總含量和評吸總分最高，為較優(yōu)的預處理條件。

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《煙草科技》2025年第2期目次

基于Fisher判別法和煙葉化學成分的八大生態(tài)區(qū)烤煙判別模型構建 王聰，馬勝濤，王志才，等 1

新型煙堿膠體金免疫層析快速檢測法的建立 王穎，劉軍，汪震宇，等11

HS-SPME-GC-MS結合化學計量學分析湖北產(chǎn)區(qū)雪茄煙葉 ..董平，彤霖，魏敏，等20

煙草NtPYL6表達模式及其調控蕓香苷的合成功能分析. ..陳鈺棟，李冰雨，許力，等29

不同片煙醇化過程中物質變化的共性規(guī)律分析 .鄭慶霞，周璿，陳森林，等 41

煙草害蟲腸道微生物及其對寄生體系影響的研究進展 何嬌萍，陳志厚，賴宇飛，等 52

煙草葉片內生細菌分離鑒定及抑菌與促生效果評價 .劉建春，舒燦偉，劉麗，等 65

葉絲三級風選系統(tǒng)的設計及工藝參數(shù)優(yōu)化. ..羅一鳴，肖柳寶76

基于堆積角的煙絲離散元仿真參數(shù)標定． ..李曉，方世航，馮東民，等83

旋轉喇叭嘴式濾棒切割系統(tǒng)數(shù)學模型的建立， ..孫冬陽，秦磊，李楨輝，等91

基于吸絲成形過程的細支卷煙平準器凹槽槽深設計方法 .趙敏，潘廣樂，張二強，等100

KDF2濾棒成型機組濾棒直徑測量裝置的改進.. ..郭東寧，陳小鋒，黃蘭彬，等106