林建勝，周仕祿，岳 勇，鄭 軒，孟劍君

(山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，山東濟(jì)南250100)

我國(guó)煙草行業(yè)在經(jīng)濟(jì)體系中占有重要份量并有大量消費(fèi)需求，但是吸煙對(duì)人體健康有害，且生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生煙梗、煙末等許多固體廢棄物(相當(dāng)于煙草投料總量的 25%［1］)污染環(huán)境［2］。因而限制煙草及其制品的生產(chǎn)和銷售的呼聲漸強(qiáng)［3］。加入WTO后，煙草行業(yè)更面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)［4］。因此煙草行業(yè)要想持續(xù)發(fā)展，必須最大限度的降低煙草的有害成分，減少污染。煙草薄片有效利用了卷煙生產(chǎn)工業(yè)過程中產(chǎn)生的廢棄物，并在一定程度降低了尼古丁和焦油含量，減少和改善煙草不良成分，是減少煙草行業(yè)污染的有效技術(shù)手段之一［5－6］。煙草薄片以煙末、煙梗等煙草廢棄物質(zhì)為原料重新組合而成，在煙氣特征、吃味和香氣方面與傳統(tǒng)調(diào)制的卷煙有偏差，所以薄片性能及使用效果都有待改進(jìn)。目前煙草薄片工藝改進(jìn)以加香、加料處理掩蓋木質(zhì)氣、刺激氣體和余味居多［7－11］。這種改進(jìn)常是以經(jīng)驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)，以效果判定好壞，目的性較差，效果有限。吸煙者感知的煙氣成分取決于薄片或卷煙產(chǎn)品的化學(xué)成分和物理結(jié)構(gòu)，其中化學(xué)成分具有決定性作用。如果對(duì)煙草薄片的各種原料主要化學(xué)成分有所了解，對(duì)比卷煙產(chǎn)品，可明確修飾和改進(jìn)的目的。然而關(guān)于這方面的數(shù)據(jù)并不詳備，工業(yè)生產(chǎn)也未對(duì)此加以關(guān)注，這可能是導(dǎo)致我國(guó)煙草薄片質(zhì)量較低的主要原因之一。本論文擬對(duì)煙末、煙梗等常見煙草薄片制作材料、薄片半成品及薄片和煙草的一些常規(guī)化學(xué)成分進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)比研究，這對(duì)提高我國(guó)煙草薄片生產(chǎn)技術(shù)具有一定前瞻性意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

煙草、煙草薄片原料、煙草薄片半成品、煙草薄片成品 均取自于山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心。

葡萄糖、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、3，5－二硝基水楊酸、苯酚、亞硫酸鈉、無水乙醇、乙酸、硫酸鉀、氧化汞、硼酸、濃硫酸、濃鹽酸以及甲基紅、溴甲酚綠、甲基橙等均為市售分析純。分析所用蒸餾水采用實(shí)驗(yàn)室蒸餾水儀器自行制得。

SZ－93自動(dòng)雙重純水蒸餾器 深圳鼎鑫宜實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;UV－2600A紫外－可見分光光度計(jì)尤尼柯(上海)儀器有限公司;微量凱氏定氮儀 泉州市達(dá)化玻儀器設(shè)備公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 還原糖測(cè)定

1.2.1.1 糖分的提取 將樣品烘干至恒重，磨碎取0.1g，加入10mL 80%乙醇溶液，浸泡過夜。次日加入蒸餾水10mL，80℃水浴0.5h，過濾，收集濾液，并用蒸餾水反復(fù)沖洗濾渣，一同收集，定容至100mL，即為糖分提取液［12］。

1.2.1.2 還原糖的測(cè)定 用移液管量取還原糖待測(cè)液2mL，加入DNS顯色劑2mL，采用DNS法進(jìn)行定量檢測(cè)［12］。

1.2.2 水溶性總糖測(cè)定

1.2.2.1 糖分的提取 將樣品烘干至恒重，磨碎取0.1g，加入10mL 80%乙醇溶液，浸泡過夜。次日加入蒸餾水10mL，80℃水浴0.5h，過濾，收集濾液，并用蒸餾水反復(fù)沖洗濾渣，一同收集，定容至100mL，即為糖分提取液。

1.2.2.2 總糖待測(cè)液的制備 吸取上述糖分提取液50mL，加入1∶3(V/V)的鹽酸溶液14mL，置于沸水浴中密封酸化0.5h，加1～2滴甲基紅指示劑，用40%NaOH調(diào)至pH7.0～7.5，使其中非還原糖轉(zhuǎn)化為還原糖，定容至100mL。即為總糖待測(cè)液。

1.2.2.3 水溶性總糖的測(cè)定 同1.2.1.2。

1.2.3 淀粉含量測(cè)定

1.2.3.1 水溶性糖的去除 將樣品烘干至恒重，磨碎取0.1g，加入10mL 80%乙醇溶液，浸泡過夜。次日加入蒸餾水10mL，80℃水浴0.5h，過濾，并用蒸餾水反復(fù)沖洗濾渣至濾液無色。

1.2.3.2 淀粉待測(cè)液的制取 取全部濾渣混懸于50mL蒸餾水中，加入5∶4(V/V)的鹽酸溶液7mL，回流加熱酸化2.5h，冷卻后加1～2滴甲基紅指示劑，用40%NaOH調(diào)至pH7.0～7.5，使濾渣中淀粉轉(zhuǎn)化為還原糖，定容至100mL。即為淀粉待測(cè)液。1.2.3.3 淀粉含量的測(cè)定 同1.2.1.2。

1.2.4 蛋白質(zhì)含量測(cè)定 采用凱氏定氮法進(jìn)行測(cè)定［13－14］。

1.2.5 薄片成分理論值預(yù)測(cè)公式 根據(jù)薄片制作過程中的原料比例(煙梗和煙末比例6∶4，木漿纖維5%)，各成分的預(yù)測(cè)公式如下:

薄片中含量(%)=［(煙梗中含量×0.6+煙末中含量×0.4)×0.95+木纖維中含量×0.05］×100

2 結(jié)果與討論

2.1 卷煙、薄片原料及薄片半成品、成品中的還原糖含量對(duì)比分析

煙草中糖類是一種重要的香味物質(zhì)，有些糖類成分還有一定的保潤(rùn)作用，其含量的多少值得關(guān)注。在目前造紙法薄片生產(chǎn)過程中，薄片制作原料，絕大部分是煙梗和煙末，二者的比例通常為6∶4。為增加薄片韌度，在生產(chǎn)中常會(huì)加入不超過5%的木漿纖維。生產(chǎn)過程通常是先充分提取煙梗、煙末中的可溶性物質(zhì)，然后將不溶的纖維與木纖維一起制成片基，最后將溶有可溶性物質(zhì)的提取液刷涂回來，烘干即可。

實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定了兩種卷煙樣品、煙草薄片的三種主要原料(煙末、煙梗、木纖維)以及煙草薄片成品、造紙法薄片生產(chǎn)半成品(片基、以及刷汁后未烤薄片)的還原糖含量，共計(jì)8種樣品，每種樣品采樣5次，測(cè)量結(jié)果RSD在10%以內(nèi)，求取結(jié)果平均值如表1所示。

表1 不同樣品還原糖含量Table 1 Contents of reducing sugar in different samples

由表1可以看出，兩種卷煙樣品中糖含量較為接近，在25%～27%范圍之內(nèi)。所選的兩種卷煙樣品均為較優(yōu)質(zhì)的卷煙產(chǎn)品，其還原糖含量較有代表性。

本研究對(duì)這三種主要成分的還原糖含量測(cè)定結(jié)果表明:作為薄片的絕對(duì)主要成分，其含糖量分別在28.8%和18.1%，依據(jù)上述制作過程，忽略損失率，可以求得薄片的預(yù)計(jì)理論數(shù)值為23.29%。木漿纖維幾乎不含糖分，但因其用量微小，對(duì)成品中還原糖含量影響并不明顯。如果能保證這些還原糖分完整轉(zhuǎn)化，薄片中與優(yōu)質(zhì)卷煙樣品成品中還原糖的含量將相差很小。

從對(duì)薄片成品和半成品的測(cè)試結(jié)果可以看出，未涂布提取漿液的薄片片基含糖量完全測(cè)不出來，而涂布后的未烤薄片還原糖含量上升至12.5%，比理論數(shù)值低十多個(gè)百分點(diǎn)。這說明生產(chǎn)過程中，還原糖的浸取基本完全，然而轉(zhuǎn)移過程損失過大，可以考慮在提取漿液中額外加還原糖。刷后未烤的薄片還原糖含量較涂布后烤干的薄片成品稍高一些，這表明烤片過程中可能還會(huì)有2.5%左右的還原糖損失。這種損失可能和美拉德反應(yīng)有關(guān)。

2.2 卷煙、薄片原料及薄片半成品、成品中的水溶性總糖含量對(duì)比分析

實(shí)驗(yàn)對(duì)上述8種樣品中水溶性總糖含量進(jìn)一步進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示。

由表2可以看出，優(yōu)質(zhì)卷煙產(chǎn)品水溶性總糖含量在26%～28%之間。依據(jù)上述制作過程，忽略損失率，可以求得薄片中水溶性總糖的預(yù)計(jì)理論數(shù)值為25.04%，薄片主要原料及半成品測(cè)量數(shù)據(jù)顯示水溶性總糖作為提取物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程的損失率同樣很高，損失幅度與還原糖基本接近?？酒^程的水溶性總糖損失為2.6%，幅度與烤片過程中還原糖損失較為接近，可認(rèn)為在烤片過程中損失的主要是還原糖。

表2 不同樣品水溶性總糖含量Table 2 Contents of total soluble sugar in different samples

2.3 卷煙、薄片原料及薄片半成品、成品中的淀粉含量對(duì)比分析

淀粉屬于大分子多糖物質(zhì)，在卷煙制品吸燃時(shí)會(huì)產(chǎn)生醛、酚、多環(huán)芳烴等有毒有害物質(zhì)。此外，以淀粉形態(tài)存在的糖類物質(zhì)在卷煙燃燒時(shí)，對(duì)煙氣質(zhì)量還會(huì)產(chǎn)生不良影響，如影響燃燒速度和燃燒完全性、產(chǎn)生糊焦氣味等，使煙草香味變壞，因此卷煙制品中淀粉含量需控制在較低水平。在煙草制作過程中淀粉會(huì)有一部分可以轉(zhuǎn)化為可溶性糖。實(shí)驗(yàn)同樣測(cè)定了上述8種實(shí)驗(yàn)樣品中的淀粉含量，結(jié)果如表3所示。

表3 不同樣品淀粉的含量Table 3 Contents of starch in different samples

由表3可以看出，兩種優(yōu)質(zhì)卷煙中淀粉含量差異較大，分別為13.2%和17.0%。因?yàn)榫頍熢辖^大多數(shù)為經(jīng)特定加工程序而得的煙葉成分，其中的淀粉含量很大程度上取決于煙草原料本身淀粉的含量。在后期加工中，變化很小。不同的卷煙煙草原料并不一樣，因此導(dǎo)致卷煙中淀粉含量差異。

薄片原料煙末、煙梗與木漿纖維中均含有一定數(shù)量的淀粉，其中煙末煙梗的淀粉含量結(jié)果與卷煙制品含量接近。依據(jù)上述制作過程，忽略損失率，可以求得薄片中淀粉的預(yù)計(jì)理論數(shù)值為13.64%。從薄片成品及半成品測(cè)量結(jié)果來看，它們的淀粉含量較前文所測(cè)的優(yōu)質(zhì)烤煙樣品都是略低的。這估計(jì)也是薄片具有降焦減害作用的內(nèi)部原因之一。結(jié)果還表明，片基中具有較高的淀粉含量，這說明作為一種大分子多糖物質(zhì)，淀粉在原料浸取時(shí)有相當(dāng)一部分并未溶入涂布液，而是保留在成紙的漿料之中。從最終結(jié)果來看，淀粉的損失率遠(yuǎn)小于還原糖和水溶性糖。

2.4 卷煙、薄片原料及薄片半成品、成品中的蛋白質(zhì)含量對(duì)比分析

蛋白質(zhì)屬于煙草制品另一種大分子物質(zhì)。大量研究表明，煙葉中的蛋白質(zhì)對(duì)卷煙的品質(zhì)幾乎沒有什么貢獻(xiàn)。相反，它燃燒時(shí)具有燒焦羽毛的氣息，是卷煙中很多對(duì)人體有害成分的前體，在卷煙中不受歡迎。因而同樣希望盡量限制其在卷煙制品中的含量。實(shí)驗(yàn)對(duì)8種樣品中的蛋白質(zhì)含量也進(jìn)行了定量檢測(cè)，結(jié)果如表4所示。

表4 不同樣品蛋白質(zhì)含量Table 4 Contents of protein in different samples

由表4可以看出，優(yōu)質(zhì)卷煙產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)含量一般可以控制在7.5%以下。從原料上看，主要成分煙末中蛋白質(zhì)含量偏高，而煙梗中偏低，木漿中最低。故在工藝生產(chǎn)過程中，可以重點(diǎn)考慮降解煙末中的蛋白質(zhì)含量。

薄片片基、未烤薄片及烤后薄片樣品中蛋白質(zhì)含量基本相同，這說明原料中的蛋白質(zhì)在提取過程中幾乎不溶于提取液。依據(jù)上述制作過程，忽略損失率，可以求得薄片中蛋白質(zhì)的預(yù)計(jì)理論數(shù)值為7.07%，實(shí)測(cè)數(shù)值較理論值低，說明在薄片制作過程中淀粉有部分損失，較卷煙制品中蛋白質(zhì)含量更低，這可能也是薄片具有降焦減害作用的另一內(nèi)在原因。制作過程對(duì)其損失情況影響與淀粉成分相似。

2.5 不同成分在薄片制作過程中損失率比較

在上述實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，不同成分在加工過程中損失情況差別較大。此處采用2.1節(jié)的理論計(jì)算方法，忽略損失率，對(duì)各成分的預(yù)計(jì)理論含量進(jìn)行了計(jì)算，并將結(jié)果與實(shí)際值對(duì)比，結(jié)果見表5。

從表5看出，可溶性組份的損失程度遠(yuǎn)大于不溶性組份。有些可溶性呈香成分在薄片原料中的含量并不低，浸取、轉(zhuǎn)移的過程損失最終成為薄片風(fēng)味寡淡的主要原因。由于煙草制品中的呈香物質(zhì)多為水溶性物質(zhì)，因此筆者建議，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)對(duì)造成可溶性組份大量流失的主要原因深入調(diào)查和研究，并針對(duì)過程中損失的組份加以補(bǔ)充以調(diào)制煙草的風(fēng)味。

3 結(jié)論

煙草薄片生產(chǎn)原料中還原性糖及水溶性總糖含量基本與煙草制品中還原性糖及水溶性總糖含量相當(dāng)，但薄片制作過程中損失嚴(yán)重。

表5 不同成分在薄片制作過程中的損失程度Table 5 Losses of different compositions during tobacco sheet producing process

煙草薄片生產(chǎn)原料中大分子淀粉和蛋白質(zhì)較煙草制品含量為低，可能是薄片能夠降焦減害的原因之一。

淀粉、蛋白質(zhì)等大分子不可溶物質(zhì)加工損失率遠(yuǎn)小于還原糖、可溶性總糖等水溶性物質(zhì)。

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