打葉后不同尺寸片煙揮發性化學物質的差異性分析

劉繼輝 王玉真 李思源 馬曉龍 楊晶津 高占勇 楊洋 王慧 楊開永 高輝

摘 要：分析打葉后不同尺寸片煙揮發性化學物質含量的差異性及變化趨勢，為研究片煙結構對卷煙化學成分及感官質量的影響提供參考。利用葉片振動分選機對打葉后的片煙進行篩分，分別測定不同尺寸片煙中的揮發性有機酸和揮發性致香物質。利用單因素方差分析研究不同尺寸片煙各單項化學物質含量的差異性，利用直觀分析揭示不同尺寸片煙揮發性有機酸和揮發性致香物質總量的變化趨勢。結果表明，對于同一等級初烤煙葉，打葉后片煙尺寸由大到小，各單項揮發性化學物質含量均存在顯著性差異和規律性變化趨勢；揮發性有機酸和揮發性致香物質總量均呈現逐漸升高的變化趨勢。打葉后不同尺寸片煙的化學成分含量存在顯著性差異。不同尺寸片煙分布的均勻性對最終產品質量具有重要影響。

關鍵詞：打葉后片煙；片煙尺寸；揮發性化學物質；差異性分析

中圖分類號：TS41+1 文章編號：1007-5119（2018）05-0099-05 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.05.014

Abstract： The difference of volatile chemical compounds in tobacco strips of different size were investigated in order to provide a reference for exploring the effect of strip structure on cigarette chemical compounds and sensory quality. Threshed strips were screened using a blade vibratory separator. Volatile chemical compound contents of different size strips were determined. Single factor variance analysis and intuitionistic analysis were conducted. The results showed that， for procured tobacco in the same grade， when the size of threshed strips changed from large to small， total contents of volatile organic acids and volatile aroma compounds showed an increase trend. There was a significant difference in the chemical composition of tobacco leaves with different sizes after threshing. Therefore， the distribution uniformity of different sizes strips has an important effect on the stability of the final cigarette quality.

Keywords： threshed strips； strips size； volatile chemical compounds； difference analysis

片煙結構是指利用不同[第一段討論進行了刪減和順序調整，請作者確認修改，并對參考文獻順序作出相應調整。

答：作者同意修改，包括后面的修改和調整，作者均已經接受。同時作者對參考文獻順序進行了相應的調整。]尺寸篩網的振動分選篩分離后，不同尺寸片煙質量所占的比例[1]。前期的研究結果表明，同一煙葉不同區位之間的化學成分存在較大差異[2-5]。而化學成分是決定煙葉物理特性和耐加工性的物質基礎，由于同一煙葉不同區位的化學成分存在差異，在相同的打葉力度下，必然會形成尺寸大小不同的片煙，耐加工性較好的區位主要形成大中片，耐加工性較差的區位容易形成小片、碎片或碎末。打葉后的片煙結構直接影響制絲環節的煙絲結構，繼而影響最終煙支的卷制質量及其穩定性[6-8]。前人對制絲過程配方卷煙中不同尺寸片煙及不同長度成品煙絲非揮發性化學成分的變化規律進行了研究[9-10]，而對于單等級煙葉打葉后不同尺寸片煙揮發性化學物質的差異性及變化規律研究尚未見報道。為此，選擇初烤后的單等級煙葉為試驗材料，利用葉片振動分選機對打葉后的片煙進行篩分，分別測定不同尺寸片煙中揮發性有機酸及美拉德反應產物、芳香族氨基酸降解產物、西柏烷類降解產物、類胡蘿卜素降解產物等幾類重要的揮發性致香物質含量，研究不同尺寸片煙中揮發性化學物質含量的差異性及變化趨勢，為探討片煙結構對卷煙化學成分及感官質量的影響提供參考，同時從化學層面上驗證片煙結構分布均勻性對卷煙產品質量穩定性的重要影響。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

2016年云南文山硯山K326 C3F打葉后片煙，由紅云紅河煙草（集團）有限責任公司昆明卷煙廠打葉復烤車間提供。

二氯甲烷（分析純，西隴化工股份有限公司）；無水硫酸鈉（分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；無水乙醇（色譜純，迪馬科技有限公司）；乙酸苯甲酯（色譜純，百靈威科技有限公司）。

葉片振動分選機（篩網孔徑依次為25.4、12.7、6.35和2.36 mm，意大利GODOILI公司）；101型電熱鼓風干燥箱（北京市永光明醫療儀器有限公司）；CT410旋風磨（丹麥Foss公司）；AB204?S型電子天平（感量：0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo公司）；同時蒸餾萃取裝置（自制）；R114旋轉蒸發儀（瑞士Büchi公司）；6890N/5975N氣相色譜/質譜聯用儀，配HP-5MS毛細管色譜柱（美國Agilent公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品制作 按照參考文獻[11]規定的方法實現不同尺寸片煙的分離，并將不同尺寸的片煙分類存放。其中，樣品尺寸：大片>25.40 mm、12.70 mm<中片≤25.40 mm、6.35 mm<小片≤12.70 mm、2.36 mm<碎片≤6.35 mm、碎末≤2.36 mm。

1.2.2 揮發性化學物質測定 按照參考文獻[12]規定的方法對不同尺寸片煙中的揮發性有機酸含量進行測定。參照參考文獻[13]中的方法測定不同尺寸片煙中的關鍵揮發性致香物質（美拉德反應產物、芳香族氨基酸降解產物、西柏烷類降解產物及類胡蘿卜素降解產物）。每種尺寸的片煙樣品取樣5次進行測定。

1.2.3 數據分析 利用R語言統計軟件（R i386 3.1.2）中的相關函數對數據進行統計分析并作圖[14]：（1）利用TukeyHSD函數對不同尺寸片煙各單項化學物質的5次測定數據進行單因素方差分析的多重比較；（2）以上述兩類揮發性化學物質（26個化學物質）的平均值為變量，利用hclust函數對5個不同尺寸的片煙樣品進行聚類分析，聚類的距離計算方法為歐氏距離（Euclidean distance），類與類之間的距離采用最長距離法（Complete method）。

2 結 果

2.1 不同尺寸片煙揮發性化學物質變化趨勢及單因素方差分析

打葉后不同尺寸片煙樣品揮發性有機酸及4類主要揮發性致香物質5次測定結果的平均值及單因素方差分析的多重比較如表1～2所示。

從揮發性有機酸含量的平均值及多重比較可以看出（表1），片煙尺寸由大到小，異戊酸含量總體呈先降低后升高的變化趨勢，其余7種揮發性有機酸含量均呈現逐漸升高的變化趨勢；碎末中的各項揮發性有機酸含量均明顯高于其他尺寸片煙。

從揮發性致香物質含量的平均值及多重比較（表2）可以看出，片煙尺寸由大到小，糠醛、β-二氫大馬酮含量呈逐漸降低的變化趨勢，β-紫羅蘭酮含量無明顯變化趨勢，其余15種揮發性致香物質含量均呈現逐漸升高的變化趨勢；碎末中的苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、茄酮、螺巖蘭草酮、降茄二酮、二氫獼猴桃內酯、巨豆三烯酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、金合歡基丙酮等關鍵致香物質含量明顯高于其他尺寸片煙。

2.2 不同尺寸片煙揮發性化學物質總量變化趨勢分析

從表3可以看出，對于同一等級煙葉打葉后的片煙，片煙尺寸由大到小，揮發性有機酸總量、揮發性致香物質總量及兩類揮發性化學物質總量均呈現逐漸升高的變化趨勢。

2.3 不同尺寸片煙揮發性化學物質聚類分析

利用5個不同尺寸片煙樣品兩類揮發性化學指標的各單項化學成分數據（表1和表2）為變量進行聚類分析，結果如圖1所示。可以看出，大片與中片內在化學成分的相似性較高，碎末與其他尺寸片煙內在化學成分的差異性最大。片煙尺寸的差異性越大，其之間的歐氏距離越大，表明內在化學成分的總體差異性也越大，即內在化學成分的差異性與片煙尺寸的差異性存在正相關關系。

3 討 論

截至目前，關于不同尺寸片煙化學成分的研究報道較少。唐軍等[10]研究了制絲過程某規格卷煙配方葉組不同尺寸片煙非揮發性化學成分含量的差異性及變化趨勢，結果表明，不同尺寸片煙間各單項化學成分含量均存在顯著性差異，且片煙尺寸由大到小，常規化學成分含量呈線性下降趨勢，多酚類物質綜合含量呈先降低后升高的拋物線型變化趨勢，非揮發性有機酸綜合含量呈對數型下降趨勢。可見，片煙尺寸由大到小，多數非揮發性化學物質含量總體呈降低趨勢。為進一步研究不同尺寸片煙揮發性化學成分的差異性及變化趨勢，在前人研究的基礎上，筆者選擇背景單一的單等級初烤煙葉作為試驗材料，利用葉片振動分選機對打葉后的不同尺寸片煙進行分離，以關鍵揮發性香味物質作為評價指標。試驗結果表明，不同尺寸片煙間各揮發性化學物質含量均存在顯著性差異，與前人研究結果一致；而揮發性化學物質的總體含量隨片煙尺寸的減小呈逐漸升高的變化趨勢，與非揮發性化學物質含量的總體變化趨勢相反。前人的研究表明，由于在生長過程中葉片與莖稈夾角的存在，使同一葉片的不同區位所受的光照條件不同，致使同一葉片的不同區位內含物質代謝、轉化和積累的程度不同，因而，同一葉片不同區位的化學成分含量存在較大差異[2-5]。煙葉原料的內在化學成分是決定其耐加工性等物理特性的物質基礎，因此，在打葉過程中，同一葉片上耐加工性較好的區位容易形成大中片，耐加工性較差的區位形成小片、碎片或碎末的概率較大，這就是同一葉片在打葉工序后會形成不同尺寸片煙的主要原因。由于碎片和碎末中的關鍵致香成分含量較高，說明在制絲環節由這部分原料制成的短絲和碎絲必將對卷煙的感官質量具有較大的影響，因此在卷煙加工過程中應重視短絲和碎絲的使用。此外，由于打葉后不同尺寸片煙的化學成分含量存在較大差異，且碎片和碎末中的關鍵致香成分含量較高，因此，控制片煙結構分布的穩定性對最終的產品質量具有重要意義；同時表明，通過創新柔打細分工藝、提升葉片結構的均勻性來提高關鍵化學成分的均質化控制水平是下一步研究的重點方向。

4 結 論

利用單因素方差分析和直觀分析研究了云南文山初烤煙葉打葉后不同尺寸片煙主要揮發性有機酸和揮發性致香物質含量的差異性及變化趨勢。發現片煙尺寸由大到小，異戊酸含量總體呈先降低后升高的變化趨勢，其余7種揮發性有機酸含量均呈現逐漸升高的變化趨勢；糠醛、β-二氫大馬酮含量呈逐漸降低的變化趨勢，β-紫羅蘭酮含量無明顯變化，其余15種揮發性致香物質含量均呈現逐漸升高的變化趨勢；兩類揮發性化學物質總量均呈逐漸升高的變化趨勢；片煙尺寸的差異越大，其內在化學成分的差異性也越大。該結論為研究片煙結構對卷煙化學成分及感官質量的影響提供了重要的參考，也從化學層面上說明煙片結構分布均勻性對卷煙產品質量穩定性的重要影響，為下一步通過創新柔打細分工藝、提升葉片結構的均勻性來提高關鍵化學成分的均質化控制水平提供了理論依據。

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