β-環糊精對造紙法再造煙葉保香的影響

蘇丹丹，吳德軍，張文軍，李 銳，周桂園*

(1.中煙施偉策(云南)再造煙葉有限公司，云南 玉溪 653100；2.煙臺中海釣臺生物技術開發有限公司，山東 煙臺 264000)

【研究意義】香氣物質是反應煙葉質量的重要因素之一，其組成和含量會影響煙葉的香氣量、香氣質和香型，從而影響煙葉在卷煙中應用[1]。再造煙葉，具有成本低、焦油釋放量低等優點，是目前卷煙生產中的一種重要原料之一。再造煙葉依據生產工藝過程的不同可以分為稠漿法、輥壓法和造紙法，其中造紙法再造煙葉的生產工藝包含了煙草原料的提取、濃縮和涂布等生產過程，由于再造煙葉的原料多為品質較差、價格低廉的煙梗、煙葉碎片及煙灰等，其含有的香氣成分組成駁雜且香氣量不足，生產工藝過程中提取、濃縮及烘干等工藝過程需要較高的溫度，也會促使一部分小分子、易揮發性香氣成分逸失，導致造紙法再造煙葉自身存在香氣組成不完整、香氣量不足等問題，制約了其在卷煙行業的應用。β-環糊精[2]，是一種由淀粉生物轉化而得到的環狀麥芽低聚糖，其分子呈中空的圓錐形結構，具有包埋客體的特性，可以提高被包埋客體的穩定性，并可實現緩釋和靶向運輸等。因此，將β-環糊精應用于再造煙葉濃縮工藝中，研究包合作用對再造煙葉濃縮液保香的影響，對提高再造煙葉的香氣穩定性有重要的影響?！厩叭搜芯窟M展】有關環糊精在醫藥[3-5]及香精香料行業[6]的應用已有長久的研究和有效的發展，煙草行業的研究，多集中于應用環糊精包埋煙草中有害成分,如酚類、亞硝胺、粒相物等以減少煙草中有害物質的釋放[7-8]。也有將環糊精包埋煙草風味成分后添加于煙草中，通過包合物的穩定性而使煙草香氣很好地得以保留，降低煙草貯存過程中的香味損失等[9-11]?！颈狙芯壳腥朦c】隨著新型煙草的迅猛發展，也有β-環糊精在電子煙煙液中的應用[12]。而有關β-環糊精在再造煙葉行業的應用研究則相對較少?！緮M解決的關鍵問題】通過兩步同時蒸餾萃取方法，比較添加β-環糊精前后煙草濃縮液的游離態及結合態香氣成分及含量的不同，將β-環糊精應用于再造煙葉生產中，最大限度減少再造煙葉生產過程中香氣成分的揮發和逸失，確保香氣成分的完整性，為研究再造煙葉生產過程中保留香氣成分提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 供試材料 按照再造配方稱取等份煙草原料，含煙葉碎片、煙梗、煙末等，取樣于某再造煙葉公司原料庫。

1.1.2 主要儀器 粉碎機(北京中興偉業儀器有限公司)，同時蒸餾萃取裝置(天長市華玻實驗儀器廠)，GC7890B/MS 5977 氣相色譜/質譜聯用儀(美國Agilent 公司)，旋轉蒸發儀(上海亞榮生化儀器廠)。

1.1.3 分析試劑 β-環糊精，檸檬酸、磷酸氫二鈉、無水硫酸鈉、磷酸、乙醇、二氯甲烷、乙酸苯乙酯，均為分析純(國藥集團化學試劑有限公司)。

1.2 實驗方法

1.2.1 濃縮液β-環糊精包合物的制備 稱取β-環糊精2.2 g和煙草原料500 g加入到反應釜中，按照1∶10的比例加入60 ℃熱水，60 ℃水浴攪拌提取1 h；固液分離，濾液減壓濃縮至折光Brix值為60%，得到濃縮液。

1.2.2 評吸樣品制備 按照常規造紙法再造煙葉工藝流程，分別制備出添加β-環糊精的再造煙葉樣品及未添加β-環糊精的空白再造煙葉對照樣，切絲后在恒溫(22±1)℃、恒溫相對濕度(60±5)%條件下平衡48 h后，將再造煙葉絲制成不同的樣品煙支。

1.2.3 濃縮液中香味物質的提取 采用兩步SDE法測定煙草中游離態、結合態致香成分，稱取濃縮液10.00 g置于500 mL兩口圓底燒瓶中，加入250 mL pH5.59檸檬酸磷酸鹽緩沖溶液；另取50 mL二氯甲烷置于250 mL圓底燒瓶中，加0.10 mL內標溶液。同時蒸餾萃取4 h。取出二氯甲烷瓶，得到游離態致香成分[13-14]。

在樣品瓶中補水至約250 mL，加3 mol·L-1H3PO4溶液12.85 mL，調節緩沖溶液的pH至2.5；另取50 mL二氯甲烷置于250 mL圓底燒瓶中，加0.10 mL內標溶液。同時蒸餾萃取4 h。取出二氯甲烷瓶，得到結合態致香成分。

向二氯甲烷溶液中加無水硫酸鈉干燥至少2 h，40 ℃常壓濃縮至1 mL，進行GC-MS分析。

1.2.4 GC-MS分析條件 GC條件：HP-5MS[30 m×0.25 mm(id)(0.25 μm)]毛細管色譜柱：載氣He，流速1.0 mL·min-1；進樣口溫度250 ℃；進樣量1 μL，分流比：10∶1；程序升溫：初溫50 ℃，保持2 min，以3 ℃·min-1升到200 ℃，保持2 min，再以6 ℃·min-1升到260 ℃，保持5 min。

MS條件：質譜檢測器：傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四級桿溫度：150 ℃；電磁源EI；電離能70 ev；質量數范圍33～550 amu；質譜掃描方式：全掃描(SCAN)；溶劑延遲：3.5 min。MS譜庫：NIST2.0.假定相對校正因子為1，內標(乙酸苯乙酯)法定量。

2 結果與分析

2.1 添加β-環糊精對煙葉濃縮液游離態致香成分的影響

采用兩步法SDE-GC-MS檢測方法，從煙葉濃縮液樣品中共檢測到72種游離態致香成分，比較添加β-環糊精前后，對游離態致香成分的影響，結果見表1。

從表1可以看出，加入β-環糊精后，煙草濃縮液中的游離態香氣成分種類沒有變化，但是香氣成分含量卻發生了明顯的變化，尤其是煙草中特有的一些香氣成分，如茄酮、巨豆三烯酮、二氫獼猴桃內酯、新植二烯等，其含量均有不同程度的下降。煙草特有的煙堿由40.30 μg·g-1下降為26.63 μg·g-1。

對表1中的香氣成分按照類別進行統計計算，結果如表2。

表1 添加β-環糊精前后煙草濃縮液游離態致香成分比較

從表2中可知，添加β-環糊精后，游離態的分類致香成分量均較添加前有所下降，總量下降約23%。β-環糊精是一種淀粉經酸解環化生成的產物，它可以包絡各種化合物分子，具有保護一些物質抗氧化、抗光、抗熱、防揮發等功能。添加β-環糊精后，它與煙草濃縮液中的一些易揮發的香氣物質絡合，使其在經過4 h的同時蒸餾萃取后依然存在于樣品中，而未形成游離態香氣成分釋放出來，導致了游離態香氣成分總量的下降。

表2 添加β-環糊精的游離態致香成分分類對比

2.2 添加β-環糊精對結合態致香成分的影響

采用兩步法SDE-GC-MS檢測方法，從煙葉濃縮液樣品中共檢測到75種結合態致香成分。比較添加β-環糊精前后，對結合態致香成分的影響，結果見表3。

從表3可知，在煙草濃縮液中共檢測出75種結合態香氣成分，相比游離態香氣成分，種類有稍許增加。與游離態香氣成分相比，煙草中的特有香氣成分在添加β-環糊精后，含量有升有降。如茄酮、巨豆三烯酮B的含量有些許下降，而巨豆三烯酮C和巨豆三烯酮D的含量有所上升。煙草特有的煙堿含量由1.36 μg·g-1上升為1.42 μg·g-1。對表3中的香氣成分按照種類進行統計計算，結果如表4。

表3 添加β-環糊精前后煙草濃縮液結合態致香成分比較

從表4中可知，添加β-環糊精后，結合態的分類致香成分量均較添加前有所上升，總量上升約7%。結合添加β-環糊精對游離態香氣成分的影響分析，β-環糊精可以包絡各種化合物分子，保護一些物質防揮發。添加β-環糊精后，它與煙草濃縮液中的一些易揮發的香氣物質絡合，這些香氣物質在經過4 h的同時蒸餾萃取后未釋放出來，但繼續蒸餾萃取4 h時，這些香氣物質逐漸釋放出來，成為結合態香氣成分，從而使結合態香氣成分總量上升。

表4 添加β-環糊精的結合態致香成分分類對比

綜上，添加β-環糊精后，使樣品的游離態致香成分總量下降，結合態致香成分總量上升，香氣成分在蒸餾萃取過程中得以緩慢釋放出來，從而起到了緩釋保香的作用。

2.3 內在感官評價

評吸結果表明，β-環糊精的添加，對協調煙香、增加香氣、降低刺激性、減少雜氣及改善余味等方面均有較明顯的效果。

3 討 論

β-環糊精作為一種典型的環糊精物質，具有顯著的包合效果，已廣泛應用于分離有機化合物及有機合成。也越來越多的應用于煙草行業，在降低有害成分釋放、包埋煙草風味成分及煙用香精香料方面得到了廣泛的研究。在造紙法再造煙葉生產過程中，通過兩步同時蒸餾萃取法，將β-環糊精添加到再造煙葉濃縮工藝中，濃縮液在萃取4 h后得到的游離態致香成分總量下降，繼續萃取4 h后結合態致香成分總量上升。整體上添加β-環糊精使濃縮液萃取8 h得到的致香成分總量有所下降，下降比例約為12.75%。究其原因同時蒸餾萃取8 h后，部分揮發性香氣成分依然與β-環糊精處于絡合狀態，未被釋放出來，可以猜測在8 h后繼續蒸餾萃取，添加β-環糊精的濃縮液樣品可以釋放出更多的結合態香氣成分，今后可開展進一步試驗進行驗證。

表5 添加β-環糊精前后再造煙葉樣品的感官評價結果

4 結 論

添加β-環糊精后，再造煙葉濃縮液的游離態致香成分總量下降，結合態致香成分總量上升，濃縮液中的香氣成分得以緩釋，說明β-環糊精應用于再造煙葉中具有緩釋保香作用。從內在感官評吸結果也說明了β-環糊精的添加有利于協調煙香、增加香氣、降低雜氣和刺激性，能夠有效提升再造煙葉的感官質量。