加工模式對煙葉梗絲多酚類及其煙氣揮發(fā)酚化合物的影響

周躍飛，羅 靖，林志平，林水艇＊，黃朝章

（1.福建中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，福建廈門361012；2.廈門煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，福建廈門361022）

加工模式對煙葉梗絲多酚類及其煙氣揮發(fā)酚化合物的影響

周躍飛1，羅 靖2，林志平1，林水艇2＊，黃朝章1

（1.福建中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，福建廈門361012；2.廈門煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，福建廈門361022）

為低害梗絲加工工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化選擇提供參考，采用流化床、滾筒和氣流干燥3種加工模式處理梗絲卷制卷煙，分別測定梗絲中多酚化合物含量及卷煙煙氣揮發(fā)酚的釋放量。結(jié)果表明：不同產(chǎn)地梗絲中的3種主要多酚類物質(zhì)含量存在差異，河南產(chǎn)地梗絲中的綠原酸和莨菪亭含量最高，分別為12.79～14.05mg／g和6.43～5.50mg／g，云南產(chǎn)地梗絲中的蕓香苷含量最高，為1.60～1.86mg／g；不同加工模式下，梗絲多酚類物質(zhì)含量及其煙氣揮發(fā)酚釋放量有差異，其中，滾筒＞流化床＞氣流干燥；主流煙氣揮發(fā)酚釋放量與其梗絲多酚類化合物具有相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為－0.639～0.913。采用氣流干燥模式更有利于降低煙葉多酚類化合物及其煙氣揮發(fā)酚物質(zhì)含量。

梗絲；加工模式；多酚類化合物；揮發(fā)酚

梗絲是卷煙配方中的重要組分之一，加工良好的梗絲能增加煙絲的填充值，降低卷煙原料消耗；隨著制絲工藝技術(shù)水平的提高和降焦、控焦措施的需要，卷煙企業(yè)在配方煙絲中摻兌的梗絲比例逐漸增大［12］。但是與煙葉相比較，煙梗中的纖維素、多酚類物質(zhì)含量較高，對卷煙感官品質(zhì)有一定負(fù)影響，因此煙梗加工技術(shù)非常重要［34］。

近年來，梗絲在卷煙中的應(yīng)用也有研究報(bào)道［5］，但這些研究報(bào)道主要集中于梗絲形態(tài)，如梗絲的結(jié)構(gòu)、分布形態(tài)、膨脹梗絲摻配量等對卷煙感官質(zhì)量的影響。如陳景云等［6］探索了梗絲分布形態(tài)對其摻配均勻度的影響，高尊華等［7］研究了梗絲結(jié)構(gòu)對卷煙質(zhì)量穩(wěn)定性的影響。但目前針對梗絲內(nèi)在物質(zhì)及其主流煙氣成分差異方面的研究還極少。為找出有利于減低煙草及煙氣酚類物質(zhì)的梗絲加工工藝模式，采用HT＋流化床、HT＋滾筒烘絲及氣流干燥3種卷煙廠通用加工模式進(jìn)行加工，研究不同加工模式對梗絲中多酚類化合物及其煙氣揮發(fā)性酚類化合物的影響，以期為低害梗絲加工工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇云南、福建和河南3個(gè)產(chǎn)地的煙梗，分別按正常生產(chǎn)進(jìn)行洗梗、加料、切梗，在保證出口含水率等物理質(zhì)量滿足要求前提下，分別采用HT＋流化床、HT＋滾筒烘絲和氣流干燥3種模式進(jìn)行加工，并采集相應(yīng)的梗絲卷制成樣品煙，不同梗絲工藝加工模式的參數(shù)見表1。

表1 不同梗絲加工模式參數(shù)Table1 Parameters of different processing modes

表2 不同加工模式下梗絲多酚類化合物的含量Table2 Polyphenols content of cut stem under different processing modes mg／g

1.2 梗絲樣品含水率的測定

將梗絲樣品放入低于100℃的烘箱中烘干，直至可用手指捻碎。從烘箱中取出烘好的樣品立即研磨，持續(xù)研磨時(shí)間不超過2min，然后過篩，過篩后樣品按YC／T 31—1996［8］測定其含水率。

1.3 煙葉中綠原酸、莨菪亭和蕓香苷的測定

稱取樣品100mg左右，準(zhǔn)確至0.1mg，置于50mL錐形瓶內(nèi)，再準(zhǔn)確加人20.0mL 50%甲醇＋水溶液，置于超聲波振蕩器超聲（頻率：40kHz）提取20min。取約2mL萃取液經(jīng)0.45μm的水相濾膜過濾。樣品萃取液按YC／T 202—2006［9］要求測定煙葉中綠原酸、莨菪亭和蕓香苷的含量。

1.4 卷煙主流煙氣中揮發(fā)酚的測定

分別按照GB／T 5606.1—2004和GB／T19609—2004的規(guī)定抽取實(shí)驗(yàn)室樣品，并收集4支卷煙的總粒相物；將收集有主流煙氣總粒相物的玻璃纖維濾片折疊放入200mL錐形瓶中，準(zhǔn)確加入50mL萃取溶液，室溫下超聲萃取20min，靜置5min。取約2mL萃取液，用0.45μm水相濾膜過濾。樣品萃取液按YC／T 255—2008［10］的方法測定揮發(fā)酚的含量。

1.5 梗絲多酚類化合物含量與其煙氣揮發(fā)酚釋放量的相關(guān)性分析

根據(jù)皮爾遜相關(guān)分析理論，將3個(gè)多酚類化合物分別作為參考數(shù)列x，6類煙氣揮發(fā)酚分別作為比較數(shù)列y。按照相關(guān)系數(shù)計(jì)算公式計(jì)算參考數(shù)列x與比較數(shù)列y的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)r計(jì)算公式：

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加工模式下梗絲多酚類化合物的含量

由表2可知，1）不同產(chǎn)地梗絲中的3種主要多酚類物質(zhì)含量有差異，河南產(chǎn)地梗絲中的綠原酸和莨菪亭含量最高，分別為12.79～14.05mg／g和6.43～5.50mg／g，蕓香苷含量最低；云南產(chǎn)地梗絲中的蕓香苷含量最高，為1.60～1.86mg／g，綠原酸含量最低，福建產(chǎn)地梗絲的3種多酚類物質(zhì)含量處于中間水平。2）不同加工模式下梗絲的多酚類物質(zhì)含量存在差異，HT＋滾筒烘絲模式下的梗絲多酚類物質(zhì)含量較高，氣流干燥模式下的梗絲多酚類物質(zhì)含量較低，2種方式極差為0.26～2.43mg／g。

2.2 不同加工模式下梗絲煙氣揮發(fā)酚的釋放量

由表3可知，1）不同產(chǎn)地梗絲煙氣中揮發(fā)酚的釋放量存在較大差異。3種加工模式中，云南產(chǎn)地梗絲中揮發(fā)酚的釋放總量最低，為98.85～131.34μg／cig；河南產(chǎn)地梗絲中苯酚、間苯二酚、鄰苯二酚、間，對甲酚、鄰甲酚的釋放量最高，分別為2.63μg／cig、3.11μg／cig、133.03μg／cig、14.33μg／cig和4.14μg／cig；3中加工模式中福建產(chǎn)地梗絲中的對苯二酚釋放量最高，為56.05～73.60μg／cig，其他幾種揮發(fā)酚釋放量處于中間水平。2）不同加工模式下梗絲煙氣揮發(fā)酚釋放量存在差異，總體而言，HT＋滾筒烘絲模式下的梗絲揮發(fā)酚釋放量較高，氣流干燥模式下的較低。

2.3 梗絲多酚類化合物含量與其煙氣揮發(fā)酚釋放量的相關(guān)性

統(tǒng)計(jì)學(xué)上認(rèn)為：線性相關(guān)系數(shù)r＞0.9，高度相關(guān)；線性相關(guān)系數(shù)0.9＞r＞0.5，顯著相關(guān)；線性相關(guān)系數(shù)r＜0.5，低度相關(guān)或無相關(guān)性。由表4可知，1）梗絲煙氣中的鄰苯二酚釋放量與梗絲中的綠原酸含量呈高度相關(guān)性。2）梗絲煙氣中除對苯二酚外，其余酚類物質(zhì)釋放量均與梗絲中綠原酸含量呈顯著相關(guān)性，梗絲煙氣中苯酚、鄰苯二酚和間，對甲酚的釋放量與梗絲中蕓香苷含量呈顯著相關(guān)性，梗絲煙氣中苯酚、間苯二酚和鄰苯二酚的釋放量與梗絲中莨菪亭含量呈顯著相關(guān)關(guān)系。3）梗絲煙氣中對苯二酚、間二苯酚和鄰甲酚的釋放量與梗絲中蕓香苷含量呈低相關(guān)性，梗絲煙氣中對苯二酚和3種甲酚的釋放量與梗絲中莨菪亭含量呈低相關(guān)性。

表3 不同加工模式下梗絲煙氣中揮發(fā)酚的釋放量Table3 Release of volatile phenol in smoke of cut stem under different processing modes mg／g

表4 梗絲多酚類化合物含量與其煙氣酚類化合物釋放量的相關(guān)系數(shù)Table4 Correlation coefficient between polyphenols content of cut stem and release of volatile phenol in cigarette smoke

1）不同產(chǎn)地梗絲中的3種主要多酚類物質(zhì)含量與其煙氣揮發(fā)酚的釋放量存在差異，河南產(chǎn)地梗絲中的綠原酸、莨菪亭、苯酚、間苯二酚、鄰苯二酚、間，對甲酚和鄰甲酚的含量／釋放量最高，分別可達(dá)14.05μg／cig、6.43μg／cig、2.63μg／cig、3.11μg／cig、133.03μg／cig、14.33μg／cig和4.14μg／cig，云南產(chǎn)地梗絲中的蕓香苷含量最高，達(dá)1.86mg／g，福建產(chǎn)地梗絲中的對苯二酚釋放量最高，達(dá)73.60μg／cig。

2）不同加工模式下梗絲的多酚類物質(zhì)含量與其煙氣揮發(fā)酚的釋放量存在差異，HT＋滾筒烘絲模式下的梗絲多酚類物質(zhì)含量與其煙氣揮發(fā)酚的釋放量較高，多酚類物質(zhì)含量為17.32～21.45mg／g，煙氣揮發(fā)酚含量為131.34～214.58μg／cig；氣流干燥模式下的梗絲多酚類物質(zhì)含量與其煙氣揮發(fā)酚的釋放量較低，多酚類物質(zhì)含量為13.28～19.14mg／g，煙氣揮發(fā)酚含量為98.85～164.21μg／cig。

3）梗絲中多酚類化合物含量與其煙氣中6種揮發(fā)酚的釋放量呈不同程度的相關(guān)性，其中梗絲中含量較高的綠原酸與煙氣中的苯酚、鄰苯二酚、間苯二酚和3種甲酚的釋放量呈顯著或高度的正相關(guān)關(guān)系。

4）改變梗絲加工模式，可改變梗絲中的多酚類化合物和煙氣中揮發(fā)酚的釋放量。較其他2種模式，氣流干燥模式所采用的干燥溫度高，煙葉中多酚類物質(zhì)在高溫條件下更易通過酶促棕色化反應(yīng)降解形成棕色色素，從而導(dǎo)致其含量較大幅度降低。由于梗絲煙氣中7種揮發(fā)酚的釋放量與其多酚類化合物含量呈不同程度相關(guān)性，因此采用氣流干燥模式可以較大程度降低梗絲煙氣中的揮發(fā)酚。

5）卷煙生產(chǎn)過程中梗絲加工模式的調(diào)整勢必改變梗絲的物理化學(xué)狀態(tài)和內(nèi)在化學(xué)成分含量，進(jìn)而影響其燃燒性能和煙氣化學(xué)成分。如何選擇更合適的梗絲加工模式兼顧卷煙質(zhì)量及安全將是未來卷煙梗絲工藝研究的重要方向。

3 結(jié)論與討論

［1］程向紅，周 浩，王培鋒，等.不同部位、不同產(chǎn)地梗絲與葉絲主流煙氣成分的對比分析［J］.農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2014，4（5）：74－77.

［2］徐世濤，李萬珣，陰耕云.煙用梗絲的品質(zhì)改善研究［J］.云南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，32（S1）：13－15.

［3］徐曉燕，孫五三，王能如，等.煙草多酚類化合物的合成與煙葉品質(zhì)的關(guān)系［J］.中國煙草科學(xué)，2003（1）：3－5.

［4］周 恒，許自成，趙會(huì)納，等.煙草多酚類物質(zhì)的研究進(jìn)展［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（5）：949－955.

［5］石國強(qiáng)，王少峰，王玉建，等.梗絲結(jié)構(gòu)與卷煙吸阻的相關(guān)性探討［J］.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，21（8）：145－146.

［6］陳景云，李東亮，夏鶯鶯，等.梗絲分布形態(tài)對其摻配均勻度的影響［J］.煙草科技，2004（8）：8－10.

［7］高尊華，鮑文華，程紅軍，等.梗絲結(jié)構(gòu)對卷煙質(zhì)量穩(wěn)定性的影響［J］.煙草科技，2007（2）：5－7.

［8］國家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心.煙草及煙草制品試樣的制備和水分測定烘箱法：YC／T31—1996［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997：7.

［9］國家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心.煙草及煙草制品多酚類化合物綠原酸、莨菪亭和蕓香苷的測定：YC／T202－2006［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［10］國家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心.卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的測定高效液相色譜法：YC／T255—2008［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

（責(zé)任編輯：孫小嵐）

Effects of Processing Modes on Polyphenols of Cut Stem and Volatile Phenol in Cigarette Smoke

ZHOU Yuefei1，LUO Jing2，LIN Zhiping1，LIN Shuiting2＊，HUANG Chaozhang1
（1.Technical Center，China Tobacco Fujian Industrial CO.，LTD，Xiamen，F(xiàn)ujian361012；2.China Tobacco Xiamen Industrial CO.，LTD，Xiamen，F(xiàn)ujian361022，China）

The polyphenols content of cut stem and release of volatile phenol in smoke of cigarettes manufactured from the cut stem treated by three different processing modes（roller drying，airflow drying and fluidized bed）were respectively detecteDTo provide a reference for optimization selection of cut stem processing design parameters.Results：There are differences in three main polyphenols content of cut stem among three different producing areas.The content of chlorogenic acid and scopoletin of the cut stem from Henan Province is the highest，and 12.79～14.05mg／g and 6.43～5.50mg／g respectively.The rutin content of the cut stem from Yunnan Province is 1.60～1.86mg／g（the highest）.There are differences in polyphenols content of cut stem and release of volatile phenol in cigarette smoke among three different cut stem processing modes anDThe polyphenols content of cut stem and volatile phenol release in cigarette smoke under three processing modes is roller drying＞fluidized bed＞airflow drying.There is a correlation between volatile phenol release in mainstream cigarette smoke and cut stem’s polyphenols to varying degrees anDThe correlation coefficient is－0.639～0.913.In conclusion，the airflow drying mode is beneficial to reduce polyphenols content of cut stem and volatile phenol content in cigarette smoke.

cut stem；processing mode；polyphenols；volatile phenol

S572

A

1001－3601（2016）10－0439－0123－03

2016－03－02；2016－09－10修回

福建中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目“制絲膨脹干燥工序?qū)頍?種成分的影響研究”（FJZYJH201109）

周躍飛（1960－），男，工程師，從事煙草工藝研究。E－mail：zhouyuefei＠fjtic.cn

＊通訊作者：林水艇。E－mail：lfl489＠163.com