卷煙主流煙氣pH和粒相物pH的測定及與感官質量的關系

李青青,楊 靖,李文偉,趙海娟,王建民*,程傳玲

1.鄭州輕工業學院煙草科學與工程學院,鄭州市科學大道166號 450001

2.河南中煙工業有限責任公司安陽卷煙廠,河南省安陽市煙廠路中段 455004

卷煙主流煙氣pH和粒相物pH的測定及與感官質量的關系

李青青1,楊 靖1,李文偉2,趙海娟2,王建民*1,程傳玲1

1.鄭州輕工業學院煙草科學與工程學院,鄭州市科學大道166號 450001

2.河南中煙工業有限責任公司安陽卷煙廠,河南省安陽市煙廠路中段 455004

為比較卷煙主流煙氣pH及主流煙氣粒相物pH與卷煙感官質量間的相關程度,檢測了20個卷煙感官標準樣品的兩種pH以及煙絲煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀、氯等常規化學成分的質量分數;根據20個樣品的標準評吸得分,采用簡單相關分析、逐步回歸分析等方法研究了兩種pH以及常規化學成分與感官質量間的關系.結果表明:①主流煙氣pH與卷煙感官質量的相關性大于主流煙氣粒相物pH,且大于除還原糖外的其他常規化學成分.②20個卷煙感官標準樣品的主流煙氣pH在5.615～6.055之間變化,且表現出隨感官質量得分升高而增大的變化規律.

主流煙氣;粒相物;pH;常規化學成分;感官質量

煙氣pH是反映卷煙質量的綜合指標之一,可反映煙氣化學成分的酸堿平衡關系和煙氣煙堿的存在形態[1-3].卷煙煙氣pH按測定對象不同可分為3類:主流煙氣粒相物pH、主流煙氣氣相物pH和主流煙氣(包括粒相和氣相物)pH.關于這3種pH測定方法的研究均有文獻報道[4-6],其中關于主流煙氣pH和主流煙氣粒相物pH(簡稱兩種pH)的研究文獻較多[7-10],但關于兩種pH與卷煙感官質量間關系的對比研究尚未見報道.為此,以2013年卷煙感官標準樣品為對象,研究了兩種pH與卷煙感官質量間的相關程度,并利用簡單相關分析、逐步回歸分析等方法研究了兩種pH、常規化學成分與感官質量間的關系.

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

20個2013年卷煙感官標準樣品(全國煙草標準化卷煙標樣分技術委員會);44 mm劍橋濾片(德國Borgwaldt KC公司).

pH標準緩沖劑:0.05 mol/L鄰苯二甲酸氫鉀水溶液(pH4.00),0.025 mol/L磷酸二氫鉀和磷酸氫二鈉混合溶液(pH6.86,上海雷磁創益儀器儀表有限公司);異丙醇(AR,天津市凱通化學試劑有限公司).

RM20H轉盤式吸煙機(德國Borgwaldt KC公司);KBF240恒溫恒濕箱(德國Binder公司);THZ-C型恒溫回旋振蕩器(江蘇太倉市華美生化儀器廠);PHS-3C型精密pH計(上海雷磁儀器廠);AA3連續流動分析儀(英國Seal Analytical公司).

1.2 煙氣pH的測定

(1)樣品準備.卷煙樣品在溫度(22±1)℃,相對濕度(60±3)%的環境下平衡48 h[11],并按照質量為(880±20)mg,吸阻為(1150±50)Pa的標準篩選樣品;抽吸環境條件按GB/T 16450-2004[12]的規定進行.

(2)主流煙氣pH的測定.參照文獻[13]的方法并對實驗條件進行優化后建立主流煙氣pH測定方法,具體步驟如下:選擇吸煙機Impinger 5 box捕集方式,同時捕集煙氣粒相物和氣相物,在吸收瓶中加入20 mL異丙醇吸收氣相物.按照GB/T 19609-2004[14]規定的條件抽吸10支卷煙,抽吸完畢后空吸5口.取出劍橋濾片放入150 mL錐形瓶中,用脫脂棉擦凈濾片夾持器并放入錐形瓶中;取下吸收瓶,將吸收液合并至150 mL錐形瓶中;用20 mL蒸餾水清洗吸收瓶2次,合并至錐形瓶中;再加入50 mL 50%(體積分數)的異丙醇,恒溫振蕩30 min,靜置10 min,用pH計測定萃取液的pH作為主流煙氣的pH.

(3)主流煙氣粒相物pH的測定.參照文獻[13,15]的方法并對實驗條件進行優化后建立主流煙氣pH的測定方法,具體步驟為:選擇吸煙機濾片捕集方式,按照GB/T 19609-2004[14]規定條件抽吸10支卷煙,抽吸完畢后,空吸5口,取出劍橋濾片置于150 mL錐形瓶中,用脫脂棉擦凈濾片夾持器并放入錐形瓶中,加入90 mL 50%(體積分數)的異丙醇,恒溫振蕩30 min,靜置10 min,用pH計測定萃取液的pH作為主流煙氣粒相物的pH.

1.3 卷煙常規化學成分測定

對卷煙感官標準樣品進行前處理后,按照標準方法,采用連續流動分析儀測定感官標準樣品中煙堿[16]、總糖和還原糖[17]、氯[18]、鉀[19]、總氮[20]的質量分數.

2 結果與分析

2.1 兩種pH的測定結果及分析

卷煙主流煙氣pH和主流煙氣粒相物pH測定結果見表1.20個標準樣品主流煙氣pH在5.615～6.055范圍內,RSD在0.164%～0.302%范圍內,主流煙氣粒相物pH在5.648～6.200范圍內,RSD在0.135%～0.525%范圍內,由RSD可知兩種pH測定結果的精密度均較高.同一牌號卷煙兩種pH的t檢驗結果表明,絕大多數卷煙主流煙氣pH極顯著或顯著低于主流煙氣粒相物pH,兩種pH的差值在0.030～0.073之間.這可能是由于主流煙氣氣相物中含有二氧化碳及其他揮發性有機酸等酸性成分的原因[21].

表1 卷煙感官標準樣品煙氣pH測定及t檢驗結果Tab.1 Results of smoke pH measurement and t test of sensory standard cigarette samples

2.2 兩種pH與卷煙感官質量的關系

2.2.1 卷煙感官質量、常規化學成分及煙氣pH間的簡單相關分析

表2是20個標準樣品的煙絲常規化學成分分析結果.采用2013年卷煙感官標準樣品說明書中的卷煙感官評吸數據對卷煙感官質量、常規化學成分、煙氣pH進行簡單相關分析,結果見表3.感官質量各項指標及總得分與總糖、還原糖的質量分數均極顯著正相關,與氯、鉀的質量分數均極顯著負相關;除諧調與煙堿質量分數顯著正相關外,其他指標及總得分均與煙堿質量分數極顯著正相關.主流煙氣pH與香氣、雜氣、刺激性、余味及總得分極顯著正相關,與諧調顯著正相關;主流煙氣粒相物pH與刺激性、余味極顯著正相關,與香氣、雜氣、總得分顯著正相關.總體上看,卷煙感官質量與煙堿、總糖、還原糖、氯、鉀的質量分數間的相關性強于主流煙氣pH,與主流煙氣pH的相關性強于主流煙氣粒相物pH.

表2 卷煙感官標準樣品常規化學成分測定結果Tab.2 Determination results of routine chemical components in sensory standard cigarette samples(%)

表3 卷煙感官質量與常規化學成分及煙氣pH間的相關系數Tab.3 Correlation coefficient between cigarette sensory quality,routine chemical components and smoke pH

表4是煙氣pH與常規化學成分間的簡單相關分析結果.主流煙氣粒相物pH與煙堿、總氮的質量分數顯著正相關,主流煙氣pH與煙堿極顯著正相關.煙氣pH僅與少數常規化學成分顯著相關,且相關系數不高,說明其在很大程度上還會受到其他因素的影響,如煙絲其他化學成分質量分數以及卷煙抽吸時的燃燒狀態等.

從通徑分析的角度看,煙氣pH與卷煙感官質量間的關系是煙絲化學成分作用結果的間接表現,即屬于間接影響.煙氣pH僅與少數常規化學成分顯著相關,且相關系數不高,說明這種間接影響的主要來源不是常規化學成分,而是常規化學成分之外的其他因素,換言之,煙氣pH與卷煙感官質量間的關系表征的是包含部分常規化學成分質量分數在內的更多因素的綜合影響.

表4 煙氣pH與常規化學成分間的相關系數Tab.4 Correlation coefficient between smoke pH and routine chemical components

2.2.2 卷煙感官質量與常規化學成分及煙氣pH間的多元回歸分析

以卷煙感官質量各項指標及總得分為因變量,煙堿、總糖、還原糖、氯、鉀、總氮質量分數以及主流煙氣pH、主流煙氣粒相物pH為自變量進行多元逐步回歸分析,結果見表5.多元回歸分析結果表明:①香氣主要受還原糖、鉀的量以及主流煙氣pH的影響,決定系數為0.909;香氣與還原糖的量、主流煙氣pH極顯著正相關,與鉀的量顯著負相關;由標準化回歸系數可知,3個變量對香氣的影響順序為主流煙氣pHgt;還原糖gt;鉀,即主流煙氣pH對香氣的影響最大.②諧調主要受還原糖的量和主流煙氣粒相物pH的影響,決定系數為0.733;諧調與還原糖的量、主流煙氣粒相物pH均極顯著正相關;還原糖的影響大于主流煙氣粒相物pH.③雜氣主要受鉀、總氮的量以及主流煙氣pH的影響,決定系數為0.906;雜氣與主流煙氣pH極顯著正相關,與鉀、總氮的量極顯著負相關;3個變量對雜氣的影響順序是主流煙氣pHgt;總氮gt;鉀,即主流煙氣pH對雜氣的影響最大.④刺激性、余味及總得分均主要受還原糖的量和主流煙氣pH影響,決定系數分別為0.846、0.860、0.891;3項指標均與還原糖的量和主流煙氣pH極顯著正相關,且還原糖的影響大于主流煙氣pH.

表5 卷煙感官質量與常規化學成分及煙氣pH間的多元回歸分析結果Tab.5 Results of multiple regression analysis between cigarette sensory quality,routine chemical components and smoke pH

綜合各項感官指標及總得分的回歸分析結果可以看出,主流煙氣pH與卷煙感官質量的相關性大于主流煙氣粒相物pH,且大于除還原糖外的其他常規化學成分.這是因為主流煙氣pH綜合反映了主流煙氣中粒相和氣相成分的酸堿平衡狀態,而煙氣成分的酸堿平衡狀態除了與煙絲化學成分有關外,還受到卷煙抽吸時燃燒狀況等因素的影響.除諧調外各個回歸方程的決定系數均≥85%,說明綜合常規化學成分的質量分數和煙氣pH能夠更全面地反映卷煙的感官質量.

3 結論

(1)同一牌號卷煙的主流煙氣pH小于主流煙氣粒相物pH,兩種pH的差值在0.030～0.073之間.

(2)卷煙感官質量與煙絲煙堿、總糖、還原糖、氯、鉀等常規化學成分的質量分數以及煙氣pH間均有較強的相關性,而煙氣pH與多數常規化學成分質量分數間的相關性較弱,表明在表征、控制卷煙感官質量變化方面,煙氣pH和常規化學成分質量分數具有不可替代性.某些常規化學成分和煙氣pH對感官質量的綜合影響遠大于各自的影響,進一步說明有必要將煙氣pH作為一個獨立的變量用于表征、控制卷煙感官質量.

(3)相對于主流煙氣粒相物pH,由于主流煙氣pH反映的是主流煙氣粒相和氣相物質總的酸堿平衡狀態,因此能夠更準確地反映卷煙的感官質量.

(4)20個卷煙標準樣品的主流煙氣pH在5.615～6.055之間變化,且表現出隨感官質量得分升高而升高的變化規律.

[1] 肖協忠,李德臣,郭承芳,等.煙草化學[M].北京:中國農業科學技術出版社,1997.

[2] 盧斌斌,謝劍平,劉惠民.卷煙煙氣pH與煙氣總粒相物中游離煙堿的關系[J].中國煙草學報,2005,11(6):7-16.

[3] 盧斌斌,劉惠民,謝劍平.卷煙煙氣pH值的測定及其與煙堿存在狀態的關系綜述[J].煙草科技,2002(5):19-22.

[4] 顧永波,肖作,劉強,等.卷煙主流煙氣pH值的測定及其與感官評吸的相關性研究[J].食品工業,2011(2):97-99.

[5] 劉靜,侯英,楊燕,等.國內外名優卷煙煙氣pH值與TPM和CO相關性的研究[J].云南化工,2007,34(5):49-51.

[6] 彭斌,金征宇,翁昔陽,等.碳酸鉀對卷煙主流煙氣焦油、煙堿、游離煙堿、pH值及勁頭的影響[J].煙草科技,2007(7):8-10.

[7] Kruszynski A J.The measurement of whole smoke pH oftobaccosmoke[C]//CORESTA SYMP.Winston-Salem:CORESTA,1982,Abstr 81.

[8]Dong J Z,Glass Jin.A simple technique for determining the pH of whole cigarette smoke[J].Beitr Tabakforsch Int,2000,19(1):33-48.

[9] 金永燦,賀兵,繆恩銘,等.卷煙煙氣粒相物pH值的測定方法研究[J].煙草科學研究,2006(3):110-111.

[10]程傳玲,張勇,師東方.吸煙條件對卷煙主流煙氣總粒相物pH的影響[J].鄭州輕工業學院學報:自然科學版,2008,23(4):16-18.

[11]GB/T 16447-2004煙草及煙草制品 調節和測試的大氣環境[S].

[12]GB/T 16450-2004常規分析用吸煙機 定義和標準條件[S].

[13]牟定榮,林文強,程傳玲,等.卷煙主流煙氣粒相物和氣相物pH值的測定[J].煙草科技,2009(11):40-43.

[14]GB/T 19609-2004卷煙 用常規分析用吸煙機測定總粒相物和焦油[S].

[15]李孟華,盧麗娟,徐玉瓊,等.卷煙主流煙氣pH值的測定研究[J].安徽農業科學,2009,37(29):13991-13992.

[16]YC/T 160-2002煙草及煙草制品 總植物堿的測定連續流動法[S].

[17]YC/T 159-2002煙草及煙草制品 水溶性糖的測定連續流動法[S].

[18]YC/T 162-2002煙草及煙草制品 氯的測定 連續流動法[S].

[19]YC/T 217-2007煙草及煙草制品 鉀的測定 連續流動法[S].

[20]YC/T 161-2002煙草及煙草制品 總氮的測定 連續流動法[S].

[21]閆克玉.卷煙煙氣化學[M].鄭州:鄭州大學出版社,2002.

責任編輯 茹呈杰

Determination and Relationships with Sensory Quality of pH Values of Mainstream Cigarette Smoke and its Particulate Matters

LI Qingqing1,YANG Jing1,LI Wenwei2,ZHAO Haijuan2,WANG Jianmin*1,and CHENG Chuanling1
1.School of Tobacco Science and Engineering,Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou 450001,China
2.Anyang Cigarette Factory,China Tobacco Henan Industrial Co.,Ltd.,Anyang 455004,Henan,China

In order to compare the correlation degrees between cigarette sensory quality and the pH value of mainstream cigarette smoke(MCS pH)and that of particulate matters in MCS(PM pH),MCS pH,PM pH and the contents of routine chemical components(including nicotine,total sugar,reducing sugar,total nitrogen,potassium and chloride)in cut filler of 20 sensory standard cigarette samples were determined.Based on the standard sensory scores of the samples,the relationships of sensory quality with MCS pH,PM pH and routine chemical components were researched by simple correlation analysis and stepwise regression analysis.The results showed that:1)The correlation degree of cigarette sensory quality with MCS pH was higher than that with PM pH or the routine chemical components(excluding reducing sugar).2)The values of MCS pH of the samples ranged from 5.615 to 6.055 and increased with the rise of sensory scores.

Mainstream cigarette smoke;Particulate matter;pH;Routine chemical component;Sensory quality

TS411.2

A

1002-0861(2015)10-0062-05

10.16135/j.issn1002-0861.20151011

2015-03-20

2015-07-06

河南中煙工業有限責任公司科技計劃項目quot;煙氣pH值對卷煙品質的影響研究quot;(HNZY052014005).

李青青(1988-),在讀碩士研究生,研究方向:卷煙工藝.E-mail:qing15838103578@163.com;*

王建民,E-mail:wjm63@163.com

李青青,楊靖,李文偉,等.卷煙主流煙氣pH和粒相物pH的測定及與感官質量的關系[J].煙草科技,2015,48(10):62-66.

LI Qingqing,YANG Jing,LI Wenwei,et al.Determination and relationships with sensory quality of pH values of mainstream cigarette smoke and its particulate matters[J].Tobacco Scienceamp;Technology,2015,48(10):62-66.