微波膨脹黃精顆粒在卷煙中的應用研究

張勇 楊愷 陳冰

摘要：為探索黃精在卷煙濾嘴中的應用可行性，采用微波膨脹技術對市售黃精進行微波膨脹處理，并對比了膨脹黃精顆粒復合濾嘴和普通醋纖濾嘴在卷煙煙氣常規、7項有害物質釋放量及感官評吸質量上的差異。結果顯示，膨脹黃精顆粒復合濾嘴可以降低卷煙主流煙氣中苯酚、NH3、巴豆醛等有害物質的釋放量，其降幅分別為13.14%、9.72%、6.55%；并且膨脹黃精顆粒復合濾嘴可以與卷煙香氣保持諧調，提升卷煙香氣量和降低刺激性。

關鍵詞：卷煙；微波膨脹；黃精；復合濾嘴；有害物質；感官質量

中圖分類號：TS452：TM925.54 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）04-0093-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.04.024

The Application of Expanded Sealwort Particles in Cigarette Filter

ZHANG Yong，YANG Kai，CHEN Bing

（Yunnan Reascend Tobacco Technology [Group] Ltd.，Kunming 650106，China）

Abstract： In order to study the feasibility of the application of sealwort in cigarette filter， sealwort particles available in the market were expanded via microwave treatment and applied to cigarette filter. The conventional components， 7 harmful components in mainstream smoke， and sensory quality of cigarette with sealwort filter were analyzed and compared with those of cigarette with regular acetate filter. The results indicate that， the release of phenol， ammonia， and crotonaldehyde in mainstream smoke of cigarette with sealwort filter were reduced by 13.14%， 9.72%， 6.55%， respectively； Sealwort particle in cigarette filter can not only keep harmony with the aroma of the cigarettes， but also promote cigarette aroma quantity and reduce the irritation.

Key words： cigarette； microwave expansion； sealwort； composite filter； harmful substances； sensory quality

伴隨著公眾對吸煙與健康問題的日益關注，卷煙煙氣中釋放的有害成分也成為人們注目的焦點。如何降低卷煙煙氣中有害成分釋放量，從而降低煙草制品對消費者的危害，一直是煙草界研究的重點與難點。已有的研究表明，在卷煙濾嘴中添加功能性材料，對煙氣中有害成分進行選擇性吸附，是一種方便可行的降低卷煙煙氣中有害成分釋放量的方法[1-10]。此外隨著煙草增香提質逐漸向煙用輔材前移，行業內要求濾棒添加劑在吸附卷煙煙氣有害成分的同時，還能保留、彌補卷煙的香氣和香味，這就對該領域的研究工作提出了更高的要求。

黃精為百合科植物滇黃精、黃精或多花黃精的干燥根莖，黃精主要含黃精多糖、皂甙等多種成分。現代藥理研究表明，黃精具有降血糖、降血脂、抗炎、抗腫瘤等作用[11-18]。此外，通過微波膨脹后的黃精會產生較多的孔隙結構，對截留卷煙主流煙氣中的有害物質有著較好的效果。因此，開展膨脹黃精材料在卷煙濾嘴中的研究具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試材料中，黃精購自云南鴻翔一心堂藥業集團股份有限公司，一級品；醋酸纖維絲束購自四川三聯卷煙材料有限公司；卷煙為市售。

儀器主要有WD750格蘭仕家用微波爐；實驗用小型破碎機；DHG9070A電熱恒溫鼓風干燥箱；KDF-2濾棒成型機；JK3D型復合成型機；PhilipsXL30ESEM掃描電鏡；HBRM/cs 20孔道轉盤式吸煙機；Agilent氣質聯用儀。

1.2 樣品制備

1.2.1 微波膨脹黃精顆粒制備 選取大小均一的黃精切片，調節含水率至7%～12%，平衡24 h后，放入微波爐內進行膨脹；然后于自然環境中回潮平衡，回潮率達到25%～30%后進入顆粒破碎和微波定型階段，制成的顆粒選取粒徑范圍為20～40目。

1.2.2 濾棒的制備 將20～40目膨脹黃精顆粒在KDF-2成型機上按每1 mm濾棒長度添加1.5 mg膨脹黃精顆粒進行料棒卷制；料棒與白棒在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。按相同濾棒參數將純醋纖濾棒作為對照樣。

1.2.3 卷煙樣品的制備 選取相同牌號的市售卷煙，參照文獻[19]實施煙支質量和吸阻篩選。將每支卷煙中的濾嘴小心取出，并以供試濾棒進行替換。將替換完后的卷煙置于相對濕度（60±2）%、溫度（22±1） ℃的環境中平衡48 h以上。

1.3 分析方法

采用掃描電鏡對微波膨脹前后的黃精顆粒形貌進行分析。按照國家標準規定的方法檢測卷煙的常規煙氣成分和7項有害物質釋放量，包括總粒相物、水分、煙堿、焦油、抽吸口數、CO含量；主流煙氣中的7項有害物質為CO、HCN、B[a]P、巴豆醛、苯酚、NH3、NNK；卷煙感官質量指標有光澤、香氣、雜氣、諧調性、刺激性、余味，由本公司組織有關專家評吸得到。

2 結果與分析

2.1 膨脹黃精顆粒電鏡分析

微波膨脹前后黃精橫切面的掃描電鏡形貌見圖1。從圖1中可以看出，黃精本身并不具有多孔結構，但在微波作用下，大部分細胞緊縮片層結構中的水分會劇烈散失，使細胞內瞬間產生高溫、高壓，從而形成空腔，大量的空腔結構使得膨脹黃精顆粒具有大孔吸附材料的特性。

2.2 常規煙氣分析

常規煙氣成分檢測結果見表1。由表1可知，在保持卷煙物理參數基本不變的基礎上，與對照樣品相比，添加微波膨脹黃精顆粒復合濾嘴的樣品總粒相物下降了0.41 mg/支（4.86%），焦油也下降了0.38 mg/支（5.49%），煙氣中煙堿和一氧化碳含量基本沒有變化。與普通醋纖濾嘴相比，添加膨脹黃精顆粒復合濾嘴可以略微的降低卷煙主流煙氣中的總粒相物和焦油量，這可能是因為膨脹黃精顆粒的大孔結構對卷煙煙氣中的氣溶膠粒子產生了物理吸附作用造成的。

2.3 主流煙氣中有害物質分析

主流煙氣中的7項有害物質釋放量測定情況見表2。從表2可知，與普通醋纖濾嘴相比，添加膨脹黃精顆粒復合濾嘴后，卷煙主流煙氣中的CO釋放量沒有變化，HCN、B[a]P、NNK略呈上升趨勢，但總體上升幅度并不大，分別為2.60%、4.30%、4.23%；主流煙氣中的巴豆醛、苯酚和NH3釋放量均有一定程度的降低，其中降低幅度最大的為苯酚（1.8 μg/支，13.14%），其次為NH3（0.7 μg/支，9.72%），最后為巴豆醛（1.1 μg/支，6.55%）。

2.4 感官質量評價

卷煙感官質量評吸情況見表3。由表3可知，添加膨脹黃精顆粒復合濾嘴后，卷煙感官質量得到了一定的提升，其中卷煙香氣量提升和刺激性降低較為明顯。這是因為膨脹黃精顆粒在制備過程中揮發性成分發生了較大的改變，產生了大量能夠賦予卷煙香氣的物質，這些致香成分通過主流煙氣的熱洗脫作用從而進入消費者口腔中。

3 小結

1）微波膨脹黃精顆粒擁有較多的細胞空腔結構，具有大孔吸附性材料的特性，可作為卷煙復合濾嘴的添加材料。

2）膨脹黃精顆粒復合濾嘴可以降低卷煙主流煙氣中苯酚、NH3、巴豆醛等有害物質的釋放量，其降幅分別為13.14%、9.72%、6.55%。

3）膨脹黃精顆粒復合濾嘴可以與卷煙香氣保持諧調，提升卷煙香氣量和降低刺激性。

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