張 欽 葉明樵 王 娜 王 磊

為了提升卷煙產(chǎn)品的品質(zhì)及煙民抽煙時(shí)的味覺(jué)感官效果，通常會(huì)在煙用包裝材料中進(jìn)行加香處理。煙用包裝材料使用的卷煙加香技術(shù)主要通過(guò)對(duì)不同部位進(jìn)行加香處理來(lái)完成，例如煙絲、卷煙紙、濾嘴和接裝紙等部位[1-3]。其中，在接裝紙上均勻涂布甜味劑是最常用的加香方式[4-5]。甜味劑的使用可在不改變香煙原有風(fēng)格的基礎(chǔ)上，提升卷煙的品質(zhì)，使卷煙有更好的口感[6]。然而，隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，接裝紙表面的甜味劑含量會(huì)發(fā)生變化，從而影響卷煙的感官品質(zhì)[7]。在卷煙廠的實(shí)際生產(chǎn)流程中，鍍鋁接裝紙口感減弱尤為明顯，而未鍍鋁接裝紙的口感幾乎不發(fā)生改變。

為了監(jiān)測(cè)接裝紙(天下名樓)中安賽蜜和糖精鈉[8]兩種甜味劑的含量，研究擬建立基于超高效液相色譜法的同時(shí)且快速測(cè)定兩種甜味劑的檢測(cè)方法[9-10],通過(guò)采用模擬接裝紙中甜味劑的遷移試驗(yàn)，探討接裝紙表面甜味口感明顯變化的原因；采用貼合成形紙的方式誘導(dǎo)甜味劑遷移，并檢測(cè)接裝紙中兩種甜味劑含量隨遷移時(shí)間的變化，探索其遷移的規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

標(biāo)準(zhǔn)品安賽蜜、糖精鈉：湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司；

甲醇、乙酸銨：色譜級(jí)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

接裝紙：湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司。

1.2 儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀：LC-20AD型，日本島津公司；

C18色譜柱：4.6 mm×250 mm，5 μm，日本島津公司；

分析天平：ME204型，瑞士Mettler Toledo公司；

超聲波清洗器：FRQ-1006TH型，杭州法蘭特超聲波科技有限公司；

掃描電子顯微鏡：SU-8010型，日本日立公司；

Cobb值測(cè)定儀：PY-H615型，深圳市普云電子有限公司；

透氣度測(cè)定儀：L&W 266型，瑞典L&W公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 甜味劑含量提取方法 卷煙接裝紙樣品手動(dòng)剝離后，準(zhǔn)確稱取約10 g(精確至0.000 1 g)卷煙接裝紙樣品于100 mL刻度燒杯中，加入100 mL的純凈水，超聲(100 Hz)提取30 min。循環(huán)超聲7次，萃取液過(guò)0.22 μm濾膜，收集樣本待測(cè)。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

(1) 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：分別稱取適量安賽蜜和糖精鈉標(biāo)準(zhǔn)品，用水定容至10 mL，并配成質(zhì)量濃度為1.0 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。

(2) 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：取糖精鈉、安賽蜜(質(zhì)量濃度均1.0 mg/mL)各2.0 mL并配制成2種物質(zhì)80 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

(3) 系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液：將混合標(biāo)準(zhǔn)工作液分別稀釋為1.0，10，20，50，80 μg/mL的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液。

1.3.3 液相色譜檢測(cè)方法 色譜柱為C18柱，以甲醇和20 mmol/L 乙酸銨溶液為流動(dòng)相(甲醇體積分?jǐn)?shù)為5%)，流量0.7 mL/min；進(jìn)樣體積20 μL；色譜柱溫度35 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)214 nm。安賽蜜和糖精鈉的出峰時(shí)間分別為12.2，26.5 min。

1.3.4 感官質(zhì)量評(píng)價(jià) 按照GB/T 5606.1—2005抽取實(shí)驗(yàn)室接裝紙樣品，制備試樣。評(píng)吸前按GB/T 16447—2004調(diào)節(jié)樣品水分。感官采用暗評(píng)記分方法，由7人組成一個(gè)評(píng)析小組采用百分制進(jìn)行評(píng)吸打分，各項(xiàng)目以0.5分為一個(gè)計(jì)分單位，分別對(duì)光澤、香氣、諧調(diào)、雜氣、刺激性和余味6個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分[11]。感官質(zhì)量評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 卷煙感官質(zhì)量評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Evaluation criteria for sensory quality of cigarettes

1.3.5 遷移檢測(cè)方法 2 g接裝紙和1.2 g成形紙?jiān)谒淖饔孟吗ず稀２ＡО鍓簥A1周后，取成形紙置于100 mL燒杯，加入20 mL的純凈水，超聲提取2 h。收集萃取液，過(guò)0.22 μm濾膜并進(jìn)行色譜分析。以甲醇和20 mmol/L乙酸銨溶液為流動(dòng)相(甲醇體積分?jǐn)?shù)為5%)，流量0.7 mL/min；進(jìn)樣體積20 μL；色譜柱溫度35 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)214 nm。

1.3.6 SEM觀察 用導(dǎo)電膠把接裝紙樣品粘在樣品座上，噴金30 s后，采用SU-8010型高分辨場(chǎng)掃描電鏡對(duì)樣品的微觀形貌進(jìn)行分析。

1.3.7 透氣度和Cobb值測(cè)定

(1) 透氣度：采用透氣度儀測(cè)定紙張的透氣度。將試樣紙于標(biāo)準(zhǔn)溫濕度的大氣條件下處理至平衡；開(kāi)動(dòng)壓縮機(jī)，將使用壓力調(diào)整為1.47 kPa，將試片夾于環(huán)形板與密封墊之間，5 s后記錄透氣度值。

(2) Cobb值：按GB/T 1540—2002執(zhí)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 甜味劑標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)量

標(biāo)準(zhǔn)樣品及萃取樣品的色譜圖如圖1所示，依據(jù)不同濃度的甜味劑樣品測(cè)得各樣品的譜圖，對(duì)比測(cè)試試樣的標(biāo)準(zhǔn)樣品，測(cè)量樣品中安賽蜜和糖精鈉的出峰時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)樣品均相同。此外，1，10，20，50，80 μg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液在所選定的色譜條件下進(jìn)行測(cè)定，以其峰面積為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的質(zhì)量濃度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖2)。

圖1 安賽蜜、糖精鈉標(biāo)準(zhǔn)樣品和萃取樣品的色譜圖Figure 1 Schematic diagram of extracted acesulfame potassium and saccharin standard sample

結(jié)果表明兩種甜味劑的標(biāo)準(zhǔn)曲線在1～80 μg/mL范圍內(nèi)，峰面積和標(biāo)準(zhǔn)樣品的質(zhì)量濃度有良好線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999 7。因此安賽蜜和糖精鈉的標(biāo)準(zhǔn)曲線可用于標(biāo)定接裝紙中的甜味劑含量。

2.2 甜味劑在接裝紙中的含量隨遷移時(shí)間的變化

將涂有甜味劑的接裝紙按1.3.1的方法處理后，用超聲后的溶液進(jìn)行液相色譜分析，對(duì)照?qǐng)D2的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算出接裝紙中的甜味劑含量，所測(cè)得甜味劑含量隨時(shí)間變化的情況如表2所示。接裝紙中甜味劑的含量隨放置時(shí)間的增加并無(wú)明顯的變化，說(shuō)明接裝紙整體中的甜味劑并未消失；但隨著時(shí)間的推移，感官評(píng)價(jià)甜味損失嚴(yán)重(表3)。由圖3可知，隨著時(shí)間的推移，感官評(píng)價(jià)中香氣和余味的分?jǐn)?shù)大幅度降低。根據(jù)評(píng)析小組反映，樣品在2個(gè)月后幾乎沒(méi)有甜度。因此推斷，接裝紙表面的口感變化由甜味劑向接裝紙內(nèi)部擴(kuò)散所導(dǎo)致。

2.3 甜味劑在接裝紙中的遷移率

為了研究接裝紙表面甜味口感明顯變化的原因，通過(guò)黏合空白成形紙對(duì)接裝紙中甜味劑的遷移進(jìn)行分析；在不同遷移時(shí)間點(diǎn)，取樣測(cè)量成形紙中的甜味劑含量，以探索接裝紙中甜味劑的遷移機(jī)制與規(guī)律。遷移率的計(jì)算公式：

圖2 安賽蜜和糖精鈉的標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure 2 Standard curve of acesulfame potassium and saccharin sodium

表2 接裝紙中甜味劑含量隨時(shí)間的變化Table 2 Changes of sweetener content in tipping paper over timemg/g

表3 卷煙評(píng)吸結(jié)果Table 3 Cigarette evaluation results

圖3 卷煙評(píng)吸結(jié)果圖Figure 3 Cigarette evaluation results

(1)

式中：

vn——第n天的遷移率，%；

C成形紙n——成形紙中第n天的甜味劑含量，mg/g；

C0——接裝紙中原始的甜味劑含量，mg/g。

所得的甜味劑隨時(shí)間的遷移率如表4所示，14 d內(nèi)，兩種甜味劑均發(fā)生了快速的遷移。第14天后，隨著時(shí)間的增加，甜味劑的遷移率增加但是增加速率較為緩慢，說(shuō)明甜味劑依然在發(fā)生擴(kuò)散。第42天，安賽蜜和糖精鈉兩種甜味劑的遷移率分別為48.47%和49.65%。

2.4 不同接裝紙的微觀形貌

為了進(jìn)一步探究甜味劑在接裝紙中的遷移機(jī)制，對(duì)鍍鋁接裝紙和未鍍鋁接裝紙的表面微觀形貌進(jìn)行了觀察。如圖4(a)所示，鍍鋁接裝紙的表面出現(xiàn)直徑為50 μm 左右的孔洞；而圖4(b)顯示未鍍鋁的接裝紙表面形貌更加復(fù)雜，具有層狀堆疊的結(jié)構(gòu)，但未觀察到明顯的孔隙。由此推測(cè)，鍍鋁接裝紙表面的孔隙和裂紋更利于甜味劑向紙張內(nèi)部的遷移。

表4 接裝紙中甜味劑隨時(shí)間變化的遷移率Table 4 Time-dependent mobility of sweetener in tipping paper

圖4 鍍鋁紙與未鍍鋁紙的掃描電鏡照片F(xiàn)igure 4 SEM photos of aluminized and non-aluminized paper

2.5 不同接裝紙透氣度和表面吸水量的測(cè)定

如表5所示，鍍鋁接裝紙的透氣度和Cobb值均大于未鍍鋁接裝紙，表明鍍鋁接裝紙的物理特征更適合氣體和液體的擴(kuò)散。鍍鋁接裝紙為甜味劑的遷移提供了通道，因此，其表面的甜味劑更容易發(fā)生向紙張內(nèi)部擴(kuò)散。胡少東等[12]通過(guò)研究接裝紙透氣度等因素對(duì)卷煙濾嘴通風(fēng)率的影響，發(fā)現(xiàn)成形紙透氣度對(duì)卷煙濾嘴通風(fēng)率影響顯著，與研究結(jié)果一致。此外，陳欣等[13]通過(guò)接觸角法評(píng)價(jià)鍍鋁接裝紙的表面潤(rùn)濕性能，發(fā)現(xiàn)其與接裝紙表面的潤(rùn)濕性能及吸水速率密切相關(guān)。研究通過(guò)Cobb值揭示了鍍鋁接裝紙的浸潤(rùn)性能，證實(shí)接裝紙吸濕性能與離子的遷移能力呈正相關(guān)。

表5 鍍鋁紙與未鍍鋁紙的透氣度和Cobb值Table 5 Air permeability and Cobb value of aluminized and non-aluminized paper

3 結(jié)論

研究建立了超高效液相色譜法同時(shí)快速測(cè)定兩種甜味劑的檢測(cè)方法，并利用這種方法監(jiān)測(cè)了接裝紙中甜味劑隨時(shí)間的遷移變化。研究發(fā)現(xiàn)，接裝紙中甜味劑的整體含量未發(fā)生明顯變化，但是由紙張表面向紙張內(nèi)部發(fā)生了遷移。利用成形紙誘導(dǎo)甜味劑遷移測(cè)量法測(cè)得了接裝紙中甜味劑的遷移率，結(jié)果表明，在42 d后，甜味劑的遷移率接近50%。微觀形態(tài)觀察、透氣度和表面吸水量的測(cè)量結(jié)果揭示了甜味劑發(fā)生遷移的原因，即鍍鋁接裝紙表面存在的孔隙和裂縫，使其具備高透氣度及較強(qiáng)吸水特性，且在接裝紙兩側(cè)存在濃度差，因而有利于甜味劑的遷移；同時(shí)研究還通過(guò)Cobb值揭示了鍍鋁接裝紙更適合液體擴(kuò)散，進(jìn)一步驗(yàn)證鍍鋁接裝紙更易發(fā)生甜味劑轉(zhuǎn)移這一觀點(diǎn)。