特色化再造煙葉產品原料配方的優化

石志發， 曾 池， 施 鳴， 孫 暢， 白 興， 呂紅靈， 趙宸楠， 段賓賓， 衛 青*

(1.貴州中煙工業有限責任公司 技術中心， 貴州 貴陽 550001； 2.云南瑞升煙草技術(集團)有限公司， 云南 昆明 650106)

傳統造紙法再造煙葉是利用造紙法工藝，將卷煙生產中產生的煙梗、煙末、煙碎片等廢棄煙草物質為原料制備而成[1-2]。造紙法再造煙葉因具有填充值高、焦油釋放量低、可塑性強等優勢，已成為卷煙配方尤其是低焦油卷煙配方的重要組成部分[3-4]。由于造紙法再造煙葉應用日益廣泛，對其研究越來越深入，目前對功能型再造煙葉研究較多。特色化再造煙葉是完全使用天然植物原料，其生產工藝是在傳統造紙法生產技術的基礎上加以改進以適應其原料加工特性，并通過復合載香加工而成的一種片狀新型卷煙用材料，與戴魁等[5-8]以不同天然植物為原料部分替代煙草原料制得功能型再造煙葉具有本質區別。正交試驗是通過較少次數試驗，找到較好試驗條件的一種方法[9]，具有高效率、快速、經濟等優勢，且應用范圍廣泛。目前，該方法對卷煙行業相關工藝技術參數及工藝條件優化后，其運行穩定且產品質量均有所提升[10-11]。為此，以特色天然植物原料作為特色化再造煙葉配方原料，采用正交試驗方法對其原料配比進行優化，旨在找出特色化再造煙葉的最優原料配方比例，為其產品開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料 紫蘇葉和野山茶，云南福林堂藥業有限公司；輕質碳酸鈣，謝菲爾考克(杭州)有限公司；針葉木漿、復合漿料和RY型香料涂布液，云南瑞升煙草技術(集團)有限公司提供。

1.1.2 儀器 梅特勒天平，瑞士梅特勒-托利多儀器(中國)有限公司；BR30-300CB型KRK高濃磨漿機，日本熊谷理機工業株式會社；J-LXJ200型離心甩干機，四川長江造紙儀器有限責任公司；BBS-2快速凱塞法抄片器，德國 ERNST HAAGE公司；QS-Ⅱ試樣切絲機，鄭州天宏自動化技術有限公司；打煙器，德國某廠家生產。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備

1) 工藝流程。制備樣品的工藝流程為(針葉木漿、紫蘇葉、野山茶、復合漿料)打漿→配漿→抄片→涂布→干燥→切絲→制樣。

2) 工藝條件。15%碳酸鈣，打漿度50°SR，基片絕干定量60 g/m2，基片涂布率22%，煙支重量(0.87±0.005) g。

1.2.2 試驗設計 在單因素試驗的基礎上，以針葉木漿(A)、紫蘇葉(B)、野山茶(C)和復合漿料(D)為試驗因素，在不考慮交互作用的情況下，采用L16(45)正交試驗對各因素(表1)進行分析，以感官評吸的平均得分為測定指標，對原料配比進行優化。并對試驗得出的最優原料配比進行驗證試驗，3次重復。

表1 特色化再造煙葉產品原料配方L16(45)正交試驗的因素與水平Table 1 The factor and level of orthogonal experiment of L16(45) of characteristic reconstituted tobacco product in raw material formulation %

1.2.3 感官質量評價 將制備得到的樣品在溫度(22±1)℃和相對濕度(60±2)%的平衡室中平衡48 h，由云南瑞升煙草技術(集團)有限公司的卷煙感官評吸小組(共5人)進行感官質量評吸。以標準 YC/T 138-1998煙草及煙草制品感官評價方法為基礎，評吸指標包括嗅香、韻調、香氣量、香氣質、雜氣、余味和刺激性等指標，各指標按評吸質量檔次打分，并計算評吸質量總分。

1.2.4 煙草常規化學成分測定 參照文獻[12-16]的方法測定煙草常規化學成分中的水溶性糖、鉀離子、還原糖和氯離子等。

1.2.5 卷煙主流煙氣中7種有害成分釋放量測定 參照文獻[17-19]的方法測定卷煙主流煙氣總粒相物、焦油、煙堿和水分等常規成分釋放量；參照文獻[20-26]的方法測定卷煙煙氣中的一氧化碳(CO)、氫氰酸(HCN)、4-甲基亞硝胺基-1-3-吡啶基-1-丁酮(NNK)、氨氣(NH3)、苯并芘〔B[a]P〕、苯酚及巴豆醛的釋放量；參照文獻[27]的方法計算卷煙危害性指數。

2 結果與分析

2.1 最優原料配方

從表2看出，野山茶對原料配方樣品感官評吸質量的影響最大，針葉木漿的影響最小，各因素的影響依次為野山茶>復合漿料>紫蘇葉>針葉木漿。在原料配方總量比例為100%條件下，樣品感官評價最優的條件為A3B2C1D2，即針葉木漿20%、紫蘇葉30%、野山茶10%和復合漿料40%。經方差分析，在α=0.10水平影響顯著(P=0.097)。因素A(針葉木漿)、因素B(紫蘇葉)和因素D(復合漿料)對樣品感官評價的影響不顯著，因素C(野山茶)對樣品感官評價影響顯著(α=0.05)。因此，在開發該香型產品時，原料配方中應嚴格控制野山茶原料的配比，從而提高產品的抽吸品質。

表2 特色化再造煙葉產品原料配方的正交試驗方案及感官評吸得分Table 2 Sensory taste score orthogonal experiment of characteristic reconstituted tobacco product in raw materialformulation

2.2 最優原料配方的驗證

從表3可知，最優原料配方(A3B2C1D2)經驗證試驗感官評吸的平均得分為82.8分，RSD為0.12%，試驗重復性良好，與正交試驗結果基本一致，說明該原料配方比例可行。

表3 特色化再造煙葉最優原料配方(A3B2C1D2)的驗證試驗Table 3 Verification test of optimal raw materials formula of characteristic reconstituted tobacco 分

2.3 化學成分含量及感官評吸質量

從表4可知，特色化再造煙葉和常規再造煙葉的總糖含量差異不大，其余成分含量明顯低于常規再造煙葉；由于特色化再造煙葉不使用煙草原料，均由天然植物原料配方組成，即試樣中基本不含總植物堿(總植物堿檢出限為0.20%)。與常規再造煙葉相比，特色化再造煙葉卷煙主流煙氣中除苯并芘、苯酚和4-甲基亞硝胺基-1-3-吡啶基-1-丁酮(NNK)含量有所增加外，其余成分的含量均有所降低，其中，氫氰酸和巴豆醛降幅最大，分別降低81.25%和87.56%；特色化再造煙葉較常規再造煙葉卷煙危害性指數明顯下降，下降比例為17.04%(表5)。在感官評吸質量評價中，常規再造煙葉濃度相對較高，但香氣質較粗糙，刺激性較明顯，煙氣有灼熱感，有枯焦雜氣與木質雜氣，口腔殘留感較明顯。特色化再造煙葉以清香、花香為主，輔以焦甜香，香氣清新、透發，煙氣上揚、輕松，煙香豐富，無明顯雜氣。特色化再造煙葉抽吸品質優于常規再造煙葉，達到產品開發要求。

表4 特色化再造煙葉的常規化學成分含量Table 4 Content of routine chemical components of characteristic reconstituted tobacco %

表5 特色化再造煙葉卷煙主流煙氣的有害成分含量Table 5 Content of harmful components in cigarette mainstream smoke of characteristic reconstituted tobacco

3 結論與討論

試驗結果表明，對特色化再造煙葉樣品原料配方中感官評吸影響的大小依次為野山茶>復合漿料>紫蘇葉>針葉木漿，且最佳原料配方為A3B2C1D2，即為針葉木漿20%、紫蘇葉30%、野山茶10%和復合漿料40%，在該條件下制備的特色化再造煙葉產品感官評價分值最高，為82.8分，且產品品質最優。特色化再造煙葉產品原料配方中原料均不涉及煙草原料，開發出的產品優于常規再造煙葉產品品質，可用于特色化卷煙產品的開發，使卷煙產品質量得到有效提升。

鄭勤安等[28]關于再造煙葉原料配方研究主要集中在使用如銀杏葉、小茴香、桔梗、甘草、菊花和陳皮等中草藥部分替代煙梗和煙葉原料，主體原料仍是煙草類原料，使用單一因素優化原料配方比例，來提升煙氣藥香等特征香氣。該研究中特色化再造煙葉不使用煙草原料，均使用特色天然植物原料，利用正交試驗對選用原料配比進行優化，通過復合載香加工而成的一種片狀新型卷煙用材料，并已在相關卷煙中進行應用，卷煙產品特征香凸顯，可明顯改善產品品質。