紫外輻照對云南曲靖上部煙葉內在品質的影響

鄭 凱，李萌姍，劉遠上，李華雨，羅貞寶，李浩亮，許春平

（1.鄭州輕工業學院食品與生物工程學院，鄭州 450002；2.河南中煙工業有限責任公司許昌卷煙廠，河南 許昌 461000；3.河南卷煙工業煙草薄片有限公司，河南 許昌 461000；4.貴州省煙草公司畢節市公司，貴州 畢節 551700；5.河南中煙工業有限責任公司，鄭州 450002）

紫外輻照對云南曲靖上部煙葉內在品質的影響

鄭 凱1,2，李萌姍1，劉遠上1，李華雨3，羅貞寶4，李浩亮5*，許春平1

（1.鄭州輕工業學院食品與生物工程學院，鄭州 450002；2.河南中煙工業有限責任公司許昌卷煙廠，河南 許昌 461000；3.河南卷煙工業煙草薄片有限公司，河南 許昌 461000；4.貴州省煙草公司畢節市公司，貴州 畢節 551700；5.河南中煙工業有限責任公司，鄭州 450002）

為研究紫外輻照對煙葉內在品質的影響，選擇復烤后的云南曲靖 B2F 煙葉制備 3 種不同加工狀態樣品（片煙、煙絲和煙絲加料），在封閉室內進行不同時間的紫外輻照，然后測定不同樣品水溶性糖、煙堿、氯和鉀含量，根據化學成分變化選擇紫外輻照 2.5 h 片煙進行 GC/GC-TOFMS 分析，同時進行感官評價。結果表明，在 UV/O3并用的相乘作用下（185 nm波長的紫外線使空氣中的 O2變成 O3），輻照 2.5 h 的片煙樣品中水溶性糖和煙堿含量的變化較大，氯呈下降趨勢，鉀含量基本不變。GC/GC-TOFMS 香味物質分析表明，比對照樣品含量增長了 20%的典型香味物質有 39 種，新生成的香味物質有18 種。感官評價結果顯示，紫外輻照后的樣品香氣質有較明顯提高，香氣量略有上升，勁頭下降明顯。說明紫外輻照技術對提升卷葉內在品質是有效可行的。

紫外輻照；化學成分；香氣成分；感官

決定煙葉品質的內在因素是煙葉的化學成分，這些化學成分的變化，導致煙葉吸食質量的不同[1]。在目前的卷煙生產中，煙葉必須進行 2～3 年的自然醇化，以保證其具有較好的吸食品質[2]。紫外線處理煙葉技術是一種新型的快速醇化技術，其原理是在低壓汞蒸氣放電燈中，汞蒸氣會產生 185 nm 波長紫外線，此波長紫外線可將空氣中的 O2變成 O3（臭氧），UV/O3并用的相乘作用具有強的氧化分解有機分子能力，同時可以達到殺菌和抑制煙草霉變的目的。余永茂等[3]研究表明，應用紫外線處理煙葉可以加速煙葉發酵，縮短發酵周期，對煙葉的色澤和香味質量均無不良影響。程傳策等[4]研究了新鮮葉片在烘烤前用臭氧處理對其主要化學成分的影響，結果顯示烤后煙葉的化學成分產生較大變化，其中綠原酸、尼古丁、茄呢醇、新植二烯、C18酸等降低 50%左右，明顯地減少了煙氣中令人不愉快的化學組分前提物。楊鐵釗等[5]研究了煙草氣孔特性、抗氧化酶活性與臭氧傷害的關系。目前國內相關技術報道不多[6-7]，對紫外輻照煙葉不同加工狀態樣品及其香氣成分的變化未見報道[3]。本文通過對煙草原料不同加工狀態下進行不同時間的紫外輻照，研究了紫外輻照對其化學成分和香味物質的影響，結合感官評價，以期為實際生產中紫外輻照技術的合理利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

1.1.1 材料和試劑 采集 2011 年云南曲靖的云煙87 B2F 等級煙葉。鹽酸（開封市芳晶化學有限公司）、冰乙酸（天津市河東區紅巖試劑廠）、二氯甲烷（天津市富宇精細化工有限公司）、乙醇（天津市凱通化學試劑有限公司）、乙酸苯乙酯（江蘇江川化工有限公司）、無水硫酸鈉（天津市瑞金特化學品有限公司），以上試劑均為分析純。

1.1.2 實驗儀器 使用 SHB-3 循環水多用真空泵（鄭州杜甫儀器廠）、HS-4 恒溫水浴鍋（上海醫療器械五廠）、PL203 電子分析天平[梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司]、KBF240 電熱恒溫鼓風干燥箱（德國 BINDER 公司）、QL-866 渦旋混合儀（海門市其林貝爾儀器制造有限公司）、FED240 恒溫恒濕箱（德國 BINDER 公司）、AAS-305D 流動分析儀（美國 API 公司）、6890/5973 氣相色譜儀/質譜儀（安捷倫科技有限公司）、PEGASUS 4D 全二維氣相色譜飛行時間質譜聯用儀（美國LECO 公司）

1.1.3 氣相色譜、質譜條件 色譜柱：一維柱：Rxi-5sil MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm。二維柱：RXI-17sil MS，2 m×0.15 mm×0.15 μm。進樣量 1 μL，分流進樣，分流比 50:1。載氣：高純氦氣，1.0mL/min；進樣口溫度 250 ℃。爐溫平衡時間 1 min。采用程序升溫方式：初始溫度 50 ℃；初始時間 0.2 min；以 5 /min℃ 速率由 50 ℃升至 280 ℃，保持 5 min。總運行時間 50 min。檢測器：飛行時間質譜檢測器；電子轟擊源（EI），電子能量 70 eV，溶劑延遲 4 min；電離電壓 70 eV；離子源溫度 250 ℃；傳輸線溫度 250 ℃；質譜掃描范圍 45～600 amu；質譜掃面方式：總粒子流模式。

1.2 方法

1.2.1 原料的紫外輻照處理 取煙葉 500 g，去梗除雜，處理為片煙、回潮后制備為煙絲、煙絲加料（按照某三類煙加料比例添加料液）3種狀態，將預處理過的煙葉樣品均分成 6組，1組樣品不進行紫外照射，記為 0 h，作為對照組。其余 5 組樣品在封閉室內置于高臭氧紫外燈下照射 40 min、1.5 h、2.5 h、4 h、5.5 h，然后平衡 24 h。粉碎成煙末，過篩（60 目）。

1.2.2 測定方法 將樣品用高臭氧紫外燈按條件照射一定時間后，依據《YCT 31—1996 煙草及煙草制品 試樣的制備和水分測定 烘箱法》、《YCT 159—2002 煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續流動法》、《YCT 160—2002 煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續流動法》、《YCT 173—2003 煙草及煙草制品中鉀的測定法 火焰光度法》、《YCT 162—2011 煙草及煙草制品 氯的測定 連續流動法》，分別進行待檢測樣品制備和測定水溶性糖、煙堿含量、鉀和氯含量。每個樣品做 3次平行實驗。

1.2.3 香味成分分析前處理 樣品 40 ℃烘干 2 h，粉碎，過 40 目篩。稱取樣品 25 g 放入 1000 mL 的燒瓶中，加入 350 mL 去離子水，并加入 126 g NaCl和幾顆沸石，連接到同時蒸餾萃取裝置的一端，另一端連接盛有 50 mL 二氯甲烷的小燒瓶中，60 ℃水浴加熱，同時蒸餾萃取 2 h，將小燒瓶取下，加入無水硫酸鈉置于冰箱中干燥過夜，再將萃取液 46 ℃水浴中濃縮至 1 mL，加入 15 μL 內標溶液，混勻，進入全二維氣相色譜（GC/GC）分離，飛行時間質譜（TOFMS）分析。

1.3 統計分析

利用 SPSS 的 Duncan's multiple range test進行多組樣本間差異顯著性分析。

2 結 果

2.1 化學成分分析

本實驗分別測定了片煙、煙絲和切絲加料煙絲中的水溶性糖、煙堿、氯和鉀含量，分析其經過不同時間紫外輻照后含量的變化，結果見表1～3。表1可以看出，片煙經紫外照射后，水溶性糖及煙堿變化顯著，糖堿比也隨之改變，在 2.5 h 處達到最佳。氯含量有小幅降低，鉀含量變化不大。由表2可以看出，煙絲經紫外照射后，水溶性糖發生較明顯變化，煙堿與氯含量有小幅降低，糖堿比在 2.5 h處達到最佳。由表3可以看出，加料煙絲的水溶性糖、煙堿、糖堿比以及鉀含量，氯含量整體差異性不大。對比表1～3 分析發現，紫外輻照對片煙和煙絲樣品有較強的改善作用，加料后進行輻照影響效果有限。片煙及煙絲樣品在紫外輻照 2.5 h 糖堿比值達到最大值。

2.2 香味成分分析

選擇 2011 年曲靖 B2F 片煙的對照樣品與 2.5 h樣品進行 GC/GC-TOFMS 條件下香味成分分析，并列舉了片煙經紫外輻照 2.5 h 樣品比對照樣品含量超過 20%的典型香味物質（表4）和片煙經紫外輻照 2.5 h 比對照樣品新增物質（表5）。

2.3 感官質量評價

對比片煙測試樣品與對照樣品，以《煙草及煙草制品感官評價方法》[8]為基礎，采用 9 分制量化賦值。召集廠級感官質量評委對曲靖 B2F片煙處理2.5 h 后樣品與對照進行對比評吸，結果見表6。綜合描述為：輻照后樣品香氣質有明顯提高，香氣量略有上升，濃度略有下降，煙氣柔細度增強，勁頭下降明顯。

表1 片煙輻照后化學成分變化Table 1 Changes in chemical composition of sheet tobacco irradiation

表2 煙絲輻照后化學成分變化Table 2 Changes in chemical composition of tobacco irradiation

表3 加料煙絲輻照后化學成分變化Table 3 Changes in chemical composition of tobacco feeding irradiation

表5 紫外輻照處理 2.5 h 的片煙與對照樣品比較新增的物質Table 5 The summary of new added substances content UV irradiated 2.5 h samples compared to the control sample of Qujing B2F sheet tobacco

3 討 論

經過紫外線輻照后，片煙和煙絲樣品的測定組分中水溶性糖和煙堿含量變化較為明顯，氯含量基本呈下降趨勢，鉀含量基本保持不變。說明 UV/O3并用的相乘作用能有效改變煙葉的化學成分，加速煙葉內部化學物質的轉化。煙絲加料樣品數據與前兩種樣品數據區別較大，初步考慮為煙絲和煙絲加料狀態下含水率不同，且煙絲加料樣品料液成分中有外加糖源導致。

不同組別比較發現，紫外輻照對片煙化學成分影響最大。糖堿比是衡量煙葉品質的重要標準，結合感官評價結果，煙葉經過輻照 2.5 h 的紫外輻照其內在品質達到較好狀態。

表6 2011 年曲靖 B2F 片煙紫外輻照樣品感官質量Table 6 The sensory quality evaluation of 2011 Qujing B2F ultraviolet alcoholism samples and compared samples

經紫外輻射 2.5 h 后含量提升 20%的物質中有很多為致香成分，比如 2-甲基戊酸表現出青草香氣，在 GB 2760—1996批準為允許使用的食品香料；異喹啉，類似茴香油香味；香葉基丙酮，具有青香、果香、蠟香、木香，并有水果香韻。苯甲醛是頭香香料，還可作為食用香料和酒用香精；乙酸苯甲酯呈芳甜的茉莉香氣，有強烈的、甜潤的、細膩的蜂蜜樣香味；苯乙醛具有類似風信子的香氣，稀釋后具有水果的甜香氣，賦予青的頭香，有提調香氣的作用；煙酸甲酯屬天然等同香料；松油醇有松木和丁香似的香氣；大馬酮具有較強的花香香氣和良好的擴散力。這些香味物質有利于提升煙葉的香氣質，從而進一步提高煙葉可用性[9-11]。經紫外輻照輻照 2.5 h 后樣品香味成分中增加的 20 種新物質，其中也包括新增加的香味物質和一些潛香類物質，比如己醛具有天然的青草氣及蘋果香味；辛酸乙酯具有白蘭地酒香味。可見，經進行適當時間的紫外輻照有助于提升煙葉內香氣成分的形成。這些物質的產生和量的增加與輻照后樣品香氣質有著緊密的聯系。

4 結 論

根據實驗結果分析，UV/O3并用的相乘作用對煙草制品不同加工狀態樣品的化學成分影響差別較大。香味成分分析顯示，片煙樣品經紫外輻照后已有香味物質含量增加，同時伴有新的香味物質的形成。感官評價結果也說明了紫外輻照對于提升煙葉內在品質是有效可行的。下一步實驗將增加樣品類型，綜合分析不同產地、不同部位的煙葉樣品及煙草造紙法薄片產品在紫外輻照下的反應效果。

[1]中國農業科學院煙草研究所. 中國煙草栽培學[M]. 上海：上海科學技術出版社，2005.

[2]Campbell J S. Trends in tobacco leaf usability[J]. Bertrage Zur Tabak-forschung Int, 1995, 16: 185．

[3]余永茂，張淑華，劉石，等. 加速煙葉發酵的方法[J]. 煙草科技，1990（5）：2-3.

[4]程傳策，李廣才，程占省. 臭氧處理對烤煙主要化學成分的影響[J]. 河南農業大學學報，1999，33（增刊）：30-31.

[5]楊鐵釗，殷全玉，丁永樂，等. 煙草氣孔特性、抗氧化酶活性與臭氧傷害的關系[J]. 植物生態學報，2004，28（5）：672-679.

[6]卓衛民. 一種煙草在線醇化工藝：中國，00109674 [P]. 2000-06-20.

[7]羅家基，常躍，朱子高，等. 一種利用光輻射和臭氧處理 煙 草 及 其 制 品 的 方 法 ： 中 國 ， 99115150.X [P]. 1999-09-20.

[8]國家煙草專賣局. YC/T 138—1998 煙草及煙草制品感官評價方法[S]. 北京：中國標準出版社，1998.

[9]李曉. 電子束輻照技術處理煙葉的實驗研究[D]. 武漢：華中科技大學，2013.

[10]毛多斌，馬宇平，梅業安. 卷煙配方和香精香料[M]. 北京：化學工業出版社，2001．

[11]Zi W, Peng J, Zhang X, et al. Optimization of waste tobacco stem expansion by microwave radiation for biomass material using response surface methodology[J]. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2013, 44(4): 678-685.

Effects of UV Radiation on the Internal Quality of Tobacco Top Leaves in Qujing of Yunnan

ZHENG Kai1,2, LI Mengshan1, LIU Yuanshang1, LI Huayu3, LUO Zhenbao4, LI Haoliang5*, XU Chunping1
(1. College of Food and Biological Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China; 2. Xuchang Cigarette Factory, China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd, Xuchang, Henan 461000, China; 3. Henan Cigarette Industry Tobacco Sheet Co., Ltd., Xuchang, Henan 461000, China; 4. Bijie Tobacco Company of Guizhou Province, Bijie, Guizhou 551700, China; 5. China Tobacco Henan Industry Co., Ltd, Zhengzhou 450002, China)

To investigate the effect of UV radiation on internal quality of tobacco top leaves, Cured B2F leaves from Qujing, Yunnan were collected and three processing samples (sheet tobacco, tobacco and tobacco feeding) were irradiated in close chamber by ultraviolet for different period. Then soluble sugar, alkali, chloride and potassium content of each sample were measured and then sheet tobacco was chose for GC/GC-TOFMS analysis and sensory evaluation. The results showed that treatment of UV/O3and UV irradiation for 2.5 hours to sheet tobacco, soluble sugar and alkali contents changed greatly, and chloride content decreased slightly. Fragrance substance analysis by GC/GC-TOFMS showed that the treatment cause the 39 kinds of fragrance substance contents increased by 20%, and generated 18 new fragrance substance. Sensory evaluation showed that UV irradiation significantly improved aroma and strength decreased significantly.

ultraviolet radiation; chemical constituent; aroma components; sensory

S572.099

1007-5119（2014）06-0080-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.06.016

鄭 凱，工程師，主要從事生物催化研究與煙草質量檢測評價。E-mail：zk81@163.com。*通信作者，E-mail：18822762@qq.com

2014-06-17

2014-11-06