大豆蛋白顆粒在卷煙濾嘴中的應用

蔣舉興 李景權 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行表征，在卷煙對比試驗中研究大豆蛋白顆粒復合濾嘴和原顆粒復合濾嘴的應用性能。結果表明，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；大豆蛋白顆粒復合濾嘴可以降低卷煙主流煙氣中的焦油和有害物質，對比原顆粒復合濾嘴，減少幅度分別達到了焦油5.88%、B（a）P 22.01%、NNK 11.13%、巴豆醛25.97%和苯酚10.10%；大豆蛋白顆粒復合濾嘴可以改善卷煙舒適性，增加卷煙甜潤感。

關鍵詞：大豆蛋白；卷煙濾嘴；感官質量

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

世界衛生組織制定、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行有效的立法、行政或其他措施以防止和減少煙草消費、煙堿成癮和接觸煙草煙氣等，而且還嚴格地限制卷煙制品中有害成分的釋放量。世界煙草業為了降低煙草制品對人類健康的危害，更好地保護消費者的健康，相繼開發出了納米材料、生物材料等新型降害材料并成功地運用于卷煙生產中，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展的趨勢[1-10]。

大豆蛋白因具有極高的營養價值，近年來備受關注。大豆蛋白的主要成分是蛋白質，具有一定的特殊香味，來源廣泛，價格低廉，加工性能好，安全無污染。由于其具有反應活性點氨基酸組成的蛋白質和多肽化學結構的蛋白纖維，可對卷煙煙氣中的多種有害成分同時進行不可逆化學吸附和物理吸附，對卷煙煙氣有選擇性減害的效果。目前，國內外向濾嘴中添加各種蛋白質以選擇性降低主流煙氣中有害物質的研究報道較少，尚未發現將大豆蛋白顆粒材料添加到濾嘴中進行卷煙減害降焦工作的報道。因此，開展大豆蛋白顆粒材料在卷煙濾嘴中的應用研究具有十分重要的社會和經濟意義。

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規格絲束、3.3Y/35000D規格絲束購自紅云紅河煙草（集團）有限責任公司，“印象”煙絲。

1.1.2 儀器與設備 YK-60型顆粒機，20目、40目和60目標準分樣篩，Philips XL30E SEM型臺式掃描電子顯微鏡，KDF-2E型濾棒成型機，KDF-2型濾棒成型機，JK3D型復合成型機，HBRM/CS20型孔道轉盤式吸煙機，Trace-2000型氣相色譜儀，HP6890型氣相色譜儀，HP5793型質譜檢測儀。

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目標準分樣篩，篩分得到大豆蛋白粉末，然后放入造粒設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目標準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規格絲束，將20～40目大豆蛋白顆粒在KDF-2E型濾棒成型機上按添加量1.5 mg/mm進行料棒卷制，選用3.3Y/35000D規格絲束在KDF-2型濾棒成型機上卷制白棒；料棒與白棒在JK3D型復合成型機上進行復合成型，卷制成二元復合濾棒，復合長度比為1∶1。選用“印象”顆粒材料按相同參數卷制顆粒二元復合濾棒，其參數為圓周（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 在卷煙機組上使用“印象”煙絲卷制，并接裝大豆蛋白顆粒復合濾嘴（由濾棒切割而成），以接裝同參數的原復合顆粒濾嘴作為對照樣，兩者進行對比研究。

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行分析，掃描電鏡的工作參數為電壓20.0 kV、束流30～40 μA、真空度10-8 Pa。按照GB 5606.4—2005所描述的相關標準進行感官評吸[11]，按照GB 5606.5—2005對卷煙進行煙氣常規檢測[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、多環芳烴和氨離子進行檢測[13-16]。

2 結果與分析

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成。蛋白質是雙螺旋結構，在蛋白質表面遍布具有各種反應活性的氨基酸側鏈，在煙氣氣溶膠流經時，這種形貌結構能夠對多種有害成分同時進行選擇性的化學吸附和物理吸附，從而獲得更高的過濾效率。

2.2 大豆蛋白顆粒復合濾嘴卷煙煙氣常規分析

由表1可知，在卷煙物理參數設計相同的基礎上，大豆蛋白顆粒復合濾嘴與原顆粒復合濾嘴相比，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。這是因為大豆蛋白顆粒具有的反應活性點氨基酸組成的蛋白質和多肽化學結構的蛋白纖維對卷煙煙氣同時進行不可逆化學吸附和物理吸附，對卷煙煙氣形成了有選擇性的作用效果。

2.3 7種有害物質的檢測結果

由表2可知，在卷煙物理參數設計相同的基礎上，與原顆粒復合濾嘴相比，大豆蛋白顆粒復合濾嘴煙樣的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%）。與原顆粒復合濾嘴相比，大豆蛋白顆粒復合濾嘴煙樣的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H降低了1.10。這是因為大豆蛋白顆粒具有的反應活性點氨基酸組成的蛋白質和多肽化學結構的蛋白纖維對卷煙煙氣中的多種有害物質同時進行不可逆化學吸附和物理吸附，對卷煙煙氣有害物質形成了有選擇性的作用效果。

2.4 卷煙感官評吸結果

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

3 結論

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

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