煙草薄片原料、半成品及成品的化學成分對比分析

王青海　劉德虎　陳瑤　董傳江　畢研平　孫強　梁曉麗　蔣光偉　楊曉東

摘要：對比分析卷煙、造紙法煙草薄片原料、半成品、成品中的還原糖、可溶性糖、淀粉和蛋白質等物質的含量，尋找煙草薄片工藝改進方向。采用DNS法對煙草樣品中的還原糖、可溶性糖、淀粉等成分進行定量分析，采用國家標準GB 5009.5-2010對蛋白質進行定量分析。結果表明，還原糖、可溶性糖、淀粉和蛋白質在兩種卷煙、煙梗、煙末、木漿纖維、基片、未烤薄片、薄片等8種樣品中的含量有明顯差別。水溶性成分在薄片加工過程中損失率加大，薄片原料及半成品、成品中的淀粉、蛋白質等不良組分含量較低。

關鍵詞：卷煙；煙草薄片；化學成分

中圖分類號：TS426 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）05-1082-04

煙草行業發展有其兩面性，一方面有大量消費需求，且煙草業在經濟體系中占有重要分量，另一方面吸煙對人體健康有害，且生產過程會產生煙梗、煙末等許多固體廢棄物（通常在一次卷煙制造全過程中所產生的副產品相當于煙草投料總量的5%～10%）[1]，污染環境。因而限制煙草及其制品生產和銷售的呼聲日漸強烈[2]。中國是世界上煙草消費量最大的國家，煙草行業是我國的第一大利稅產業，為國內經濟的發展做出了重要貢獻。但是隨著中國加入WTO，中國煙草業正面臨著十分嚴峻的考驗[3]。正因如此，煙草行業要想持續發展，必須依賴科技進步，最大限度地降低煙草的有害成分，減少污染。

煙草薄片是有效技術手段之一，它一方面有效利用了卷煙工業生產過程中產生的廢棄物，另一方面在一定程度上降低了尼古丁和焦油含量，減少和改善了煙草的不良成分[4]。煙草薄片是以煙末、煙梗等煙草廢棄物質為原料重新組合成的，所以在煙氣特征、吃味和香氣方面與傳統的調制后煙草有偏差。國內煙草薄片工業起步較晚，所以薄片性能的改進及使用效果都有待改進。目前在煙草薄片產品品質改進方面，以加香、加料處理掩蓋木質氣、刺激氣體居多[5-7]。這種改進通常是以經驗為出發點，以效果判定好壞，目的性較差，因而有時效果有限。

抽吸者感知的煙氣成分取決于薄片或卷煙產品的化學成分和物理結構，其中化學成分的作用更具有決定性。如果對制成煙草薄片的各種原料化學成分有所了解，找出其與煙草制品的不同，則修飾和改進的目的要明確很多。然而目前關于這方面的研究很少，這可能是目前我國煙草薄片質量較低的主要原因之一。為此，試驗擬對煙末、煙梗等常見煙草薄片原料、半成品及薄片成品和煙草的一些常規化學成分進行檢測和對比分析，以期對提高我國煙草薄片生產技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

樣品：哈德門（R）卷煙、哈德門（JP）卷煙、造紙法煙草薄片原料、半成品及成品均取自山東中煙工業有限責任公司及薄片生產企業。

試劑：葡萄糖、酒石酸鉀鈉、NaOH、3，5-二硝基水楊酸、苯酚、Na2SO3、乙醇、甲基紅、乙酸、K2SO4、氧化汞、硼酸、溴甲酚綠、甲基橙等，均為分析純；98%濃硫酸、37%的濃HCl。上述試劑均為市售。

主要儀器：紫外可見分光光度計、微量凱氏定氮儀。

1.2 試驗方法

1.2.1 還原糖測定 糖分的提取：將樣品烘干至恒重，磨碎取0.1 g，加入10 mL 80%的乙醇，浸泡過夜。第2天加入去離子水10 mL，80 ℃水浴0.5 h，過濾，收集濾液，并用去離子水反復沖洗濾渣，一同收集，定容至100 mL，即為糖分提取液。

還原糖的測定：用移液管量取還原糖待測液2 mL，加入DNS顯色劑2 mL，采用DNS法定量檢測[8]。

1.2.2 水溶性總糖測定 糖分的提取：同“1.2.1”。

總糖待測液的制備：吸取上述糖分提取液50 mL，加入1∶3 （去離子水與濃鹽酸體積比）的鹽酸溶液14 mL，置于沸水浴中密封酸化0.5 h，加1～2滴甲基紅指示劑，用40%NaOH調至pH 7.0～7.5，使其中非還原糖轉化為還原糖，定容至100 mL，即為總糖待測液。

水溶性總糖的測定：采用經典的DNS定糖法[8]。

1.2.3 淀粉含量測定 水溶性糖的去除：將樣品烘干至恒重，磨碎取0.1 g，加入10 mL 80%的乙醇，浸泡過夜。第2天加入去離子水10 mL，80 ℃水浴0.5 h，過濾，并用去離子水反復沖洗濾渣至濾液無色。

淀粉待測液的制備：取全部濾渣混懸于50 mL去離子水中，加入5∶4（去離子水與濃鹽酸體積比）的鹽酸溶液7 mL，回流加熱酸化2.5 h，冷卻后加1～2滴甲基紅指示劑，用40%NaOH調至pH 7.0～7.5，使濾渣中淀粉轉化為還原糖，定容至100 mL，即為淀粉待測液。

淀粉含量的測定：采用經典的DNS定糖

法[8]。

1.2.4 蛋白質含量測定 采用凱氏定氮法進行測定[9， 10]。

2 結果與分析

2.1 卷煙、煙草薄片原料及其半成品、成品中的還原糖含量對比分析

煙草中糖類是一種重要的香吃味物質，其含量的多少關系著煙草的品質，此外部分糖類成分還有一定的保潤作用。試驗分別測定了兩種卷煙樣品、造紙法煙草薄片的3種主要原料（煙末、煙梗、木漿纖維）以及造紙法煙草薄片成品、半成品（基片以及刷汁后未烤薄片）的還原糖含量，共計8種樣品，每種樣品采樣5次，測量結果RSD在10%以內，具體見表1。由表1可以看出，兩種卷煙樣品中還原糖含量較為接近，所選的兩種卷煙樣品均為較優質的卷煙產品，其還原糖含量較有代表性。

在目前造紙法煙草薄片生產過程中，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，在生產中常會加入不超過5%的木漿纖維。生產過程通常是先充分提取煙梗、煙末中的可溶性物質，然后將不溶的纖維與木漿纖維一起制成基片，最后將溶有可溶性物質的提取液刷涂回來，烘干即可。

對這3種主要成分還原糖含量的測定結果表明，煙梗和煙末作為薄片的絕對主要成分，其還原糖含量分別為28.80%和18.10%，如果能保證這些還原糖完全轉化，薄片中與優質卷煙中還原糖的含量將相差很小。木漿纖維因其用量微小，所以對成品中還原糖含量的影響并不明顯。

從對薄片成品和半成品的測試結果可以看出，未涂布提取漿液的薄片基片含糖量完全測不出來，而涂布后的薄片還原糖含量上升至10%以上。依據上述制作過程，忽略損失率，可以求得薄片還原糖含量的預計理論數值為23.29%。實際數值比之低10多個百分點，說明在生產過程中，還原糖的浸取基本完全，轉移過程損失過大，可以考慮在提取漿液中額外加糖。晾干的薄片還原糖含量較涂布后烤干的薄片還原糖含量稍高一些，晾干與烤干的差別則表明，烤片過程中可能還會有13.60%左右的還原糖損失，這種損失可能和美拉德反應有關。

2.2 卷煙、煙草薄片原料及其半成品、成品中的水溶性總糖含量對比分析

分別測定了上述8種試驗樣品中的水溶性總糖含量，對各樣品中水溶性總糖含量進一步進行分析，結果見表2。由表2可以看出，優質卷煙中水溶性總糖含量在26.00%～28.00%之間。薄片主要原料及半成品測量數據顯示水溶性總糖作為提取物質轉移過程中的損失率同樣很高，損失幅度與還原糖基本接近。烤片過程的水溶性總糖損失則高至18.4%，損失較為明顯。

2.3 卷煙、煙草薄片原料及其半成品、成品中的淀粉含量對比分析

淀粉屬于大分子多糖物質，在卷煙制品吸燃過程中會產生醛、酚、多環芳烴等有毒有害物質。此外，以淀粉形態存在的糖類物質在煙支燃燒時，對煙氣質量還會產生不良影響，比如影響燃燒速度和燃燒完全性；還會產生糊焦氣味，使煙草香味變壞。在煙草制作過程中淀粉有一部分可以轉化為糖分。卷煙制品中淀粉含量一般會控制在較低水平。上述8種試驗樣品中淀粉含量的測定結果見3。由表3可以看出，兩種優質卷煙中淀粉含量差異較大，分別為13.20%和17.00%。因為卷煙原料絕大多數為經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的淀粉含量，在后期加工中變化很小。

薄片原料煙末、煙梗與木漿纖維中均含有一定量的淀粉，其中煙末、煙梗的淀粉含量與卷煙接近。從薄片成品及半成品淀粉含量測定結果來看，它們的淀粉含量普遍偏低。這可能是薄片具有降焦減害作用的原因之一。結果還表明，基片淀粉含量較高，說明作為一種大分子多糖物質，淀粉在原料浸取時有相當一部分并未溶入涂布液，而是保留在成紙的漿料之中。從最終結果來看，淀粉的損失率遠小于還原糖和水溶性總糖的損失率。

2.4 卷煙、煙草薄片原料及其半成品、成品中的蛋白質含量對比分析

蛋白質屬于煙草制品中的另一種大分子物質。大量研究表明，煙葉中的蛋白質對卷煙的品質幾乎沒有什么貢獻。相反，它燃燒時具有燒焦羽毛的氣息，是卷煙中很多對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。8種試驗樣品中的蛋白質含量測定結果見表4。由表4可以看出，優質卷煙中的蛋白質含量一般可以控制在7.50%以下。從原料上看，主要成分煙末中蛋白質含量偏高，而煙梗中偏低，木漿纖維中最低。故在生產過程中，可以重點考慮降解煙末中的蛋白質含量。

薄片基片、未烤薄片及烤后薄片樣品中蛋白質含量基本相同，說明原料中的蛋白質在提取過程中幾乎不溶于提取液。較卷煙制品中蛋白質含量普遍偏低，這可能也是薄片基片具有減害降焦作用的另一原因。制作過程對其損失情況影響與淀粉相似。

2.5 不同成分在煙草薄片制作過程中損失率比較

試驗結果表明，不同成分在加工過程中損失情況差別較大。忽略損失率，對各成分的預計理論含量進行了計算，結果（表5）表明，可溶性組分的損失程度遠大于不溶性組分。有些可溶性呈香成分在薄片原料中的含量并不低，然而浸取、轉移過程中的損失最終成為薄片風味寡淡的主要原因。由于煙草制品中的潛香物質多為水溶性，因此應對造成可溶性組分大量流失的主要原因深入研究。

3 小結

煙草薄片生產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，但在薄片制作過程中損失嚴重，與煙草薄片生產制作工藝有直接的關系；同時在薄片生產制作后期烤片過程中還原性糖及水溶性總糖有不同程度的損失，可能是烤片過程中還原性糖及水溶性總糖參與美拉德反應所照成的。

卷煙與薄片成品及半成品的淀粉和蛋白質含量基本一致，淀粉、蛋白質等大分子不可溶物質加工損失率遠小于還原糖、可溶性總糖等水溶性物質。

參考文獻：

[1] 呂志中.對煙草行業技術改造工作的兩點思考[J].建筑經濟與管理，2006（4）：189，191.

[2] 江選國.煙草薄片的開發應用[J].中外技術情報，1996（1）：7-8.

[3] 司馬炎，胡智輝.中國煙草行業體制改革研究與政策建議[J].湖南經濟管理干部學院學報，2006，17（1）：36-38.

[4] 劉剛毅.試論我國煙草薄片技術發展戰略[J].煙草科技，1995（4）：2-4.

[5] 唐興平，陳學榕，戴達松，等.煙草廢棄物造紙法制煙草薄片[J].福建農林大學學報（自然科學版），2007，36（2）：205-207.

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[8] 尹建雄，盧 紅，謝 強，等.3，5-二硝基水楊酸比色法快速測定煙草水溶性總糖、還原糖及淀粉的探討[J].云南農業大學學報（自然科學版），2007，22（6）：829-833，838.

[9] 李曉艷.淺談凱氏定氮法測定食品中蛋白質注意事項[J].計量與測試技術，2008，35（8）：74，77.

[10] GB 5009.5-2010，食品安全國家標準——食品中蛋白質的測定[S].

對這3種主要成分還原糖含量的測定結果表明，煙梗和煙末作為薄片的絕對主要成分，其還原糖含量分別為28.80%和18.10%，如果能保證這些還原糖完全轉化，薄片中與優質卷煙中還原糖的含量將相差很小。木漿纖維因其用量微小，所以對成品中還原糖含量的影響并不明顯。

從對薄片成品和半成品的測試結果可以看出，未涂布提取漿液的薄片基片含糖量完全測不出來，而涂布后的薄片還原糖含量上升至10%以上。依據上述制作過程，忽略損失率，可以求得薄片還原糖含量的預計理論數值為23.29%。實際數值比之低10多個百分點，說明在生產過程中，還原糖的浸取基本完全，轉移過程損失過大，可以考慮在提取漿液中額外加糖。晾干的薄片還原糖含量較涂布后烤干的薄片還原糖含量稍高一些，晾干與烤干的差別則表明，烤片過程中可能還會有13.60%左右的還原糖損失，這種損失可能和美拉德反應有關。

2.2 卷煙、煙草薄片原料及其半成品、成品中的水溶性總糖含量對比分析

分別測定了上述8種試驗樣品中的水溶性總糖含量，對各樣品中水溶性總糖含量進一步進行分析，結果見表2。由表2可以看出，優質卷煙中水溶性總糖含量在26.00%～28.00%之間。薄片主要原料及半成品測量數據顯示水溶性總糖作為提取物質轉移過程中的損失率同樣很高，損失幅度與還原糖基本接近。烤片過程的水溶性總糖損失則高至18.4%，損失較為明顯。

2.3 卷煙、煙草薄片原料及其半成品、成品中的淀粉含量對比分析

淀粉屬于大分子多糖物質，在卷煙制品吸燃過程中會產生醛、酚、多環芳烴等有毒有害物質。此外，以淀粉形態存在的糖類物質在煙支燃燒時，對煙氣質量還會產生不良影響，比如影響燃燒速度和燃燒完全性；還會產生糊焦氣味，使煙草香味變壞。在煙草制作過程中淀粉有一部分可以轉化為糖分。卷煙制品中淀粉含量一般會控制在較低水平。上述8種試驗樣品中淀粉含量的測定結果見3。由表3可以看出，兩種優質卷煙中淀粉含量差異較大，分別為13.20%和17.00%。因為卷煙原料絕大多數為經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的淀粉含量，在后期加工中變化很小。

薄片原料煙末、煙梗與木漿纖維中均含有一定量的淀粉，其中煙末、煙梗的淀粉含量與卷煙接近。從薄片成品及半成品淀粉含量測定結果來看，它們的淀粉含量普遍偏低。這可能是薄片具有降焦減害作用的原因之一。結果還表明，基片淀粉含量較高，說明作為一種大分子多糖物質，淀粉在原料浸取時有相當一部分并未溶入涂布液，而是保留在成紙的漿料之中。從最終結果來看，淀粉的損失率遠小于還原糖和水溶性總糖的損失率。

2.4 卷煙、煙草薄片原料及其半成品、成品中的蛋白質含量對比分析

蛋白質屬于煙草制品中的另一種大分子物質。大量研究表明，煙葉中的蛋白質對卷煙的品質幾乎沒有什么貢獻。相反，它燃燒時具有燒焦羽毛的氣息，是卷煙中很多對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。8種試驗樣品中的蛋白質含量測定結果見表4。由表4可以看出，優質卷煙中的蛋白質含量一般可以控制在7.50%以下。從原料上看，主要成分煙末中蛋白質含量偏高，而煙梗中偏低，木漿纖維中最低。故在生產過程中，可以重點考慮降解煙末中的蛋白質含量。

薄片基片、未烤薄片及烤后薄片樣品中蛋白質含量基本相同，說明原料中的蛋白質在提取過程中幾乎不溶于提取液。較卷煙制品中蛋白質含量普遍偏低，這可能也是薄片基片具有減害降焦作用的另一原因。制作過程對其損失情況影響與淀粉相似。

2.5 不同成分在煙草薄片制作過程中損失率比較

試驗結果表明，不同成分在加工過程中損失情況差別較大。忽略損失率，對各成分的預計理論含量進行了計算，結果（表5）表明，可溶性組分的損失程度遠大于不溶性組分。有些可溶性呈香成分在薄片原料中的含量并不低，然而浸取、轉移過程中的損失最終成為薄片風味寡淡的主要原因。由于煙草制品中的潛香物質多為水溶性，因此應對造成可溶性組分大量流失的主要原因深入研究。

3 小結

煙草薄片生產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，但在薄片制作過程中損失嚴重，與煙草薄片生產制作工藝有直接的關系；同時在薄片生產制作后期烤片過程中還原性糖及水溶性總糖有不同程度的損失，可能是烤片過程中還原性糖及水溶性總糖參與美拉德反應所照成的。

卷煙與薄片成品及半成品的淀粉和蛋白質含量基本一致，淀粉、蛋白質等大分子不可溶物質加工損失率遠小于還原糖、可溶性總糖等水溶性物質。

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對這3種主要成分還原糖含量的測定結果表明，煙梗和煙末作為薄片的絕對主要成分，其還原糖含量分別為28.80%和18.10%，如果能保證這些還原糖完全轉化，薄片中與優質卷煙中還原糖的含量將相差很小。木漿纖維因其用量微小，所以對成品中還原糖含量的影響并不明顯。

從對薄片成品和半成品的測試結果可以看出，未涂布提取漿液的薄片基片含糖量完全測不出來，而涂布后的薄片還原糖含量上升至10%以上。依據上述制作過程，忽略損失率，可以求得薄片還原糖含量的預計理論數值為23.29%。實際數值比之低10多個百分點，說明在生產過程中，還原糖的浸取基本完全，轉移過程損失過大，可以考慮在提取漿液中額外加糖。晾干的薄片還原糖含量較涂布后烤干的薄片還原糖含量稍高一些，晾干與烤干的差別則表明，烤片過程中可能還會有13.60%左右的還原糖損失，這種損失可能和美拉德反應有關。

2.2 卷煙、煙草薄片原料及其半成品、成品中的水溶性總糖含量對比分析

分別測定了上述8種試驗樣品中的水溶性總糖含量，對各樣品中水溶性總糖含量進一步進行分析，結果見表2。由表2可以看出，優質卷煙中水溶性總糖含量在26.00%～28.00%之間。薄片主要原料及半成品測量數據顯示水溶性總糖作為提取物質轉移過程中的損失率同樣很高，損失幅度與還原糖基本接近。烤片過程的水溶性總糖損失則高至18.4%，損失較為明顯。

2.3 卷煙、煙草薄片原料及其半成品、成品中的淀粉含量對比分析

淀粉屬于大分子多糖物質，在卷煙制品吸燃過程中會產生醛、酚、多環芳烴等有毒有害物質。此外，以淀粉形態存在的糖類物質在煙支燃燒時，對煙氣質量還會產生不良影響，比如影響燃燒速度和燃燒完全性；還會產生糊焦氣味，使煙草香味變壞。在煙草制作過程中淀粉有一部分可以轉化為糖分。卷煙制品中淀粉含量一般會控制在較低水平。上述8種試驗樣品中淀粉含量的測定結果見3。由表3可以看出，兩種優質卷煙中淀粉含量差異較大，分別為13.20%和17.00%。因為卷煙原料絕大多數為經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的淀粉含量，在后期加工中變化很小。

薄片原料煙末、煙梗與木漿纖維中均含有一定量的淀粉，其中煙末、煙梗的淀粉含量與卷煙接近。從薄片成品及半成品淀粉含量測定結果來看，它們的淀粉含量普遍偏低。這可能是薄片具有降焦減害作用的原因之一。結果還表明，基片淀粉含量較高，說明作為一種大分子多糖物質，淀粉在原料浸取時有相當一部分并未溶入涂布液，而是保留在成紙的漿料之中。從最終結果來看，淀粉的損失率遠小于還原糖和水溶性總糖的損失率。

2.4 卷煙、煙草薄片原料及其半成品、成品中的蛋白質含量對比分析

蛋白質屬于煙草制品中的另一種大分子物質。大量研究表明，煙葉中的蛋白質對卷煙的品質幾乎沒有什么貢獻。相反，它燃燒時具有燒焦羽毛的氣息，是卷煙中很多對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。8種試驗樣品中的蛋白質含量測定結果見表4。由表4可以看出，優質卷煙中的蛋白質含量一般可以控制在7.50%以下。從原料上看，主要成分煙末中蛋白質含量偏高，而煙梗中偏低，木漿纖維中最低。故在生產過程中，可以重點考慮降解煙末中的蛋白質含量。

薄片基片、未烤薄片及烤后薄片樣品中蛋白質含量基本相同，說明原料中的蛋白質在提取過程中幾乎不溶于提取液。較卷煙制品中蛋白質含量普遍偏低，這可能也是薄片基片具有減害降焦作用的另一原因。制作過程對其損失情況影響與淀粉相似。

2.5 不同成分在煙草薄片制作過程中損失率比較

試驗結果表明，不同成分在加工過程中損失情況差別較大。忽略損失率，對各成分的預計理論含量進行了計算，結果（表5）表明，可溶性組分的損失程度遠大于不溶性組分。有些可溶性呈香成分在薄片原料中的含量并不低，然而浸取、轉移過程中的損失最終成為薄片風味寡淡的主要原因。由于煙草制品中的潛香物質多為水溶性，因此應對造成可溶性組分大量流失的主要原因深入研究。

3 小結

煙草薄片生產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，但在薄片制作過程中損失嚴重，與煙草薄片生產制作工藝有直接的關系；同時在薄片生產制作后期烤片過程中還原性糖及水溶性總糖有不同程度的損失，可能是烤片過程中還原性糖及水溶性總糖參與美拉德反應所照成的。

卷煙與薄片成品及半成品的淀粉和蛋白質含量基本一致，淀粉、蛋白質等大分子不可溶物質加工損失率遠小于還原糖、可溶性總糖等水溶性物質。

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[9] 李曉艷.淺談凱氏定氮法測定食品中蛋白質注意事項[J].計量與測試技術，2008，35（8）：74，77.

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