蔣舉興 李景權(quán) 溫光和 何雪峰 段焰青

摘要：通過電鏡對大豆蛋白顆粒表面形貌進(jìn)行表征，在卷煙對比試驗(yàn)中研究大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴和原顆粒復(fù)合濾嘴的應(yīng)用性能。結(jié)果表明，大豆蛋白顆粒表面粗糙，布滿溝壑，由許多球狀蛋白顆粒組成；大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴可以降低卷煙主流煙氣中的焦油和有害物質(zhì)，對比原顆粒復(fù)合濾嘴，減少幅度分別達(dá)到了焦油5.88%、B（a）P 22.01%、NNK 11.13%、巴豆醛25.97%和苯酚10.10%；大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴可以改善卷煙舒適性，增加卷煙甜潤感。

關(guān)鍵詞：大豆蛋白；卷煙濾嘴；感官質(zhì)量

中圖分類號：TS452 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）08-1913-03

世界衛(wèi)生組織制定、各成員國政府簽署的《煙草控制框架公約》不僅要求各國政府要采取和實(shí)行有效的立法、行政或其他措施以防止和減少煙草消費(fèi)、煙堿成癮和接觸煙草煙氣等，而且還嚴(yán)格地限制卷煙制品中有害成分的釋放量。世界煙草業(yè)為了降低煙草制品對人類健康的危害，更好地保護(hù)消費(fèi)者的健康，相繼開發(fā)出了納米材料、生物材料等新型降害材料并成功地運(yùn)用于卷煙生產(chǎn)中，加速了國際卷煙市場向更低焦油、煙堿和低有害成分方向發(fā)展的趨勢[1-10]。

大豆蛋白因具有極高的營養(yǎng)價(jià)值，近年來備受關(guān)注。大豆蛋白的主要成分是蛋白質(zhì)，具有一定的特殊香味，來源廣泛，價(jià)格低廉，加工性能好，安全無污染。由于其具有反應(yīng)活性點(diǎn)氨基酸組成的蛋白質(zhì)和多肽化學(xué)結(jié)構(gòu)的蛋白纖維，可對卷煙煙氣中的多種有害成分同時(shí)進(jìn)行不可逆化學(xué)吸附和物理吸附，對卷煙煙氣有選擇性減害的效果。目前，國內(nèi)外向?yàn)V嘴中添加各種蛋白質(zhì)以選擇性降低主流煙氣中有害物質(zhì)的研究報(bào)道較少，尚未發(fā)現(xiàn)將大豆蛋白顆粒材料添加到濾嘴中進(jìn)行卷煙減害降焦工作的報(bào)道。因此，開展大豆蛋白顆粒材料在卷煙濾嘴中的應(yīng)用研究具有十分重要的社會和經(jīng)濟(jì)意義。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料與試劑 大豆蛋白粉為自制，2.7Y/35000D規(guī)格絲束、3.3Y/35000D規(guī)格絲束購自紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，“印象”煙絲。

1.1.2 儀器與設(shè)備 YK-60型顆粒機(jī)，20目、40目和60目標(biāo)準(zhǔn)分樣篩，Philips XL30E SEM型臺式掃描電子顯微鏡，KDF-2E型濾棒成型機(jī)，KDF-2型濾棒成型機(jī)，JK3D型復(fù)合成型機(jī)，HBRM/CS20型孔道轉(zhuǎn)盤式吸煙機(jī)，Trace-2000型氣相色譜儀，HP6890型氣相色譜儀，HP5793型質(zhì)譜檢測儀。

1.2 方法

1.2.1 大豆蛋白顆粒樣品的制備 將大豆蛋白粉裝入100目標(biāo)準(zhǔn)分樣篩，篩分得到大豆蛋白粉末，然后放入造粒設(shè)備制成大豆蛋白顆粒，選取的顆粒粒級范圍為20～40目，在70 ℃下干燥，裝入20～40目標(biāo)準(zhǔn)分樣篩篩分制得成品，得率65%。顆粒自然堆積體積約為（2.05±0.10）cm3/g，顆粒含水率為8%±2%。

1.2.2 濾棒的制備 選用2.7Y/35000D規(guī)格絲束，將20～40目大豆蛋白顆粒在KDF-2E型濾棒成型機(jī)上按添加量1.5 mg/mm進(jìn)行料棒卷制，選用3.3Y/35000D規(guī)格絲束在KDF-2型濾棒成型機(jī)上卷制白棒；料棒與白棒在JK3D型復(fù)合成型機(jī)上進(jìn)行復(fù)合成型，卷制成二元復(fù)合濾棒，復(fù)合長度比為1∶1。選用“印象”顆粒材料按相同參數(shù)卷制顆粒二元復(fù)合濾棒，其參數(shù)為圓周（24.2±0.2）mm，吸阻（2 858±200）Pa，硬度87%±3%，長度（120.0±0.5）mm。

1.2.3 卷煙樣品的制備 在卷煙機(jī)組上使用“印象”煙絲卷制，并接裝大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴（由濾棒切割而成），以接裝同參數(shù)的原復(fù)合顆粒濾嘴作為對照樣，兩者進(jìn)行對比研究。

1.2.4 分析方法 采用Philips XL30E SEM掃描電鏡對大豆蛋白顆粒的表面形貌進(jìn)行分析，掃描電鏡的工作參數(shù)為電壓20.0 kV、束流30～40 μA、真空度10-8 Pa。按照GB 5606.4—2005所描述的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行感官評吸[11]，按照GB 5606.5—2005對卷煙進(jìn)行煙氣常規(guī)檢測[12]，按照YC/T 253—2008、YC/T 254—2008、GB/T 21130—2007和GB/T 23228—2008分別對卷煙主流煙氣中低分子醛酮、氫氰酸、多環(huán)芳烴和氨離子進(jìn)行檢測[13-16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆蛋白顆粒形貌分析

由圖1可知，大豆蛋白顆粒表面粗糙，布滿溝壑，其表面由大量球狀蛋白顆粒構(gòu)成。蛋白質(zhì)是雙螺旋結(jié)構(gòu)，在蛋白質(zhì)表面遍布具有各種反應(yīng)活性的氨基酸側(cè)鏈，在煙氣氣溶膠流經(jīng)時(shí)，這種形貌結(jié)構(gòu)能夠?qū)Χ喾N有害成分同時(shí)進(jìn)行選擇性的化學(xué)吸附和物理吸附，從而獲得更高的過濾效率。

2.2 大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴卷煙煙氣常規(guī)分析

由表1可知，在卷煙物理參數(shù)設(shè)計(jì)相同的基礎(chǔ)上，大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴與原顆粒復(fù)合濾嘴相比，其煙樣總粒相物減少了0.50 mg/支（4.14%）、焦油減少了0.53 mg/支（5.88%）、CO增加了0.10 mg/支（0.92%）、煙堿減少了0.01 mg/支（1.02%），水分增加了0.04 mg/支（1.93%）。大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴可以減少卷煙主流煙氣的總粒相物、焦油和煙堿，但CO和水分略有增加。這是因?yàn)榇蠖沟鞍最w粒具有的反應(yīng)活性點(diǎn)氨基酸組成的蛋白質(zhì)和多肽化學(xué)結(jié)構(gòu)的蛋白纖維對卷煙煙氣同時(shí)進(jìn)行不可逆化學(xué)吸附和物理吸附，對卷煙煙氣形成了有選擇性的作用效果。

2.3 7種有害物質(zhì)的檢測結(jié)果

由表2可知，在卷煙物理參數(shù)設(shè)計(jì)相同的基礎(chǔ)上，與原顆粒復(fù)合濾嘴相比，大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴煙樣的7種有害成分增減幅度大小不一，其中CO增加了0.1 mg/支（0.93%），B（a）P減少了3.07 ng/支（22.01%），NNK減少了0.58 ng/支（11.13%），巴豆醛減少了6.0 μg/支（25.97%），HCN沒有變化，氨離子增加了0.03 μg/支（0.30%），苯酚減少了1.24 μg/支（10.10%）。與原顆粒復(fù)合濾嘴相比，大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴煙樣的B（a）P、NNK、苯酚和巴豆醛的減少效果較為明顯，CO和氨離子略有增加，危害性指數(shù)H降低了1.10。這是因?yàn)榇蠖沟鞍最w粒具有的反應(yīng)活性點(diǎn)氨基酸組成的蛋白質(zhì)和多肽化學(xué)結(jié)構(gòu)的蛋白纖維對卷煙煙氣中的多種有害物質(zhì)同時(shí)進(jìn)行不可逆化學(xué)吸附和物理吸附，對卷煙煙氣有害物質(zhì)形成了有選擇性的作用效果。

2.4 卷煙感官評吸結(jié)果

由表3可知，大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴與原顆粒復(fù)合濾嘴比較，提升了卷煙感官質(zhì)量性能，改善了舒適性，增加了甜潤感。這是因?yàn)榇蠖沟鞍最w粒吸附性較好，降低了煙氣中的巴豆醛、B（a）P、苯酚和NNK等有害物質(zhì)。

3 結(jié)論

大豆蛋白顆粒表面粗糙，布滿溝壑，由許多球狀蛋白顆粒組成，具有化學(xué)吸附和物理吸附特性，可以作為卷煙復(fù)合濾嘴的添加材料。大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴減少了卷煙主流煙氣中的焦油和有害物質(zhì)，下降幅度分別達(dá)到了焦油5.88%、B（a）P 22.01%、NNK 11.13%、巴豆醛25.97%和苯酚10.10%。大豆蛋白顆粒復(fù)合濾嘴與原顆粒復(fù)合濾嘴相比舒適性得到了改善。

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