烘焙工序對白肋煙主流煙氣中7種有害成分及感官質量的影響

胡 銳，王宏偉，鮑 穗，汪清澤，程雷平，方 鼎，陳 闖，許宗保，田 忠

(安徽中煙工業有限責任公司，安徽合肥 230088)

隨著社會經濟和人民生活水平的不斷提高，人們對吸煙與健康問題的關注度也在不斷提高，有關煙氣危害性的研究已成行業熱點之一。2005年，謝劍平等[1]研究發現，用CO、HCN、NNK、氨氣、苯并芘、苯酚和巴豆醛等7種有害成分表征卷煙煙氣的危害性具有科學性和可行性。國內針對如何降低卷煙煙氣中7種有害成分及危害性指數H值進行了大量研究，結果表明煙氣危害性與煙葉年份、產地、部位、類型等有關，且與煙葉的內在化學成分、物理性質以及煙支輔材、制絲工序之間也有一定的關聯性[2-12];夏國聰等[13-17]研究表明，混合型卷煙的危害性指數H值要高于烤煙型卷煙產品，這與葉組配方中使用白肋煙有關[18]。傳統白肋煙煙葉經過一系列的烘焙加料處理，期間會帶來不少化學成分及感官質量的變化，然而目前針對白肋煙在烘焙工序不同加工條件下有害成分及感官質量的變化研究較少。為此，筆者基于白肋煙煙葉處理工藝的優化控制及不同烘焙工藝參數的研究，考察了烘焙工序工藝參數對白肋煙主流煙氣中有害成分釋放量及感官質量的影響，以期為進一步實現制絲減害，提升白肋煙處理后品質提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器白肋煙選擇安徽中煙都寶某牌名白肋煙模塊。7種Hoffmann成分標樣：CO標準氣體，國家標準氣體研究中心；水中NH4+、CN-標準溶液(分析純)，中國計量科學研究院；煙堿，鄭州煙草研究院；巴豆醛、苯酚、苯并芘(B[a]P)、苯并芘-d12、NNK、N-戊基-(3-甲基吡啶基)亞硝胺，分析純，美國百靈威公司。

烘焙機HBT，德國HAUNI公司；PROTOS1-8卷煙機，德國HAUNI公司；GDX2型包裝機，意大利GD公司。7890A氣相色譜儀和6890-5975氣相色譜/質譜聯用儀，美國Agilent公司；Acquity 型高效液相色譜儀(配備熒光/PDA檢測器)，美國Waters公司；4000 Q Trap質譜儀，美國AB公司；離子色譜儀，美國戴安公司；AL204-1C電子天平(感量0.000 1 g)，瑞士Mettler Toledo公司；Milli-Q純水儀，美國Millipore公司。

1.2 方法

1.2.1試驗方法及烘焙工序參數設計。白肋煙煙葉處理按照傳統烘焙工序進行葉片處理，工藝路徑見圖1，白肋煙烘焙機參數采用 3 因素(4個區熱風溫度、4個區水添加量、烘焙時間)3水平 L9(34)正交設計。試驗4個區熱風溫度(℃)：100/130/120/80(A1)、110/140/130/90(A2)、120/150/140/100(A3)；4個區水添加量(g/kg)：80/140/120/80(B1)、100/170/140/80(B2)、120/200/160/110(B3)；烘焙時間(min)：8(C1)、10(C2)、12(C3)。具體正交試驗設計見表1。

圖1 白肋煙烘焙工藝路徑Fig.1 Baking technology of burley tobacco

表1 烘焙工序參數正交試驗設計Table 1 Orthogonal experimental design of baking process parameters

1.2.2取樣及樣品卷制。烘焙處理后的煙葉待生產穩定后在二次加料出口處每隔5 min取3 kg，每組參數的試驗樣品取10次，共取30 kg樣品。9組試驗樣品取樣結束后分別均勻混合后進行切絲，將試驗煙絲平衡到水分12.5%，在同一機臺按同一煙支重量，使用相同的煙支輔材進行卷制。卷制參數均按安徽中煙工業有限責任公司生產標準設定。合格煙支在溫度(22±1)℃和相對濕度(60±2)%條件下平衡48 h。

1.2.3煙氣7種Hoffmann成分測定。分別采用GB/T 23356—2009、GB/T21130—2007、YC/T 253—2008、YC/T 377—2010、YC/T 255—2008、YC/T 254—2008、GB/T 23228—2008檢測主流煙氣中的CO、B[a]P、HCN、NH3、苯酚、巴豆醛和NNK的釋放量，卷煙危害性指數H值按照國煙科[2009]211號文件規定計算。

1.2.4數據處理與分析。采用 Excel 2007 和 SPSS 17.0 軟件進行數據統計分析，分別引用直觀分析法和方差分析法進行分析[19]。

2 結果與討論

2.1 烘焙工序對白肋煙7種有害成分釋放量的影響

2.1.1烘焙參數對白肋煙7種有害成分釋放量的直觀分析。表2為正交試驗樣品危害性成分釋放量，表3為正交試驗直觀分析方法的統計數據。選用極差[19]來反映不同參數對主流煙氣中7種有害成分及卷煙危害性指數H值影響的大小。依據正交試驗結果處理的分析理論[20]，即同因素各水平之間變動大對試驗結果影響大，同因素各水平之間變動小對試驗結果影響小，可見CO、苯酚含量影響的主次因素依次為烘焙時間、4個區水添加量、4個區熱風溫度；HCN、NH3含量影響的主次因素依次為4個區熱風溫度、烘焙時間、4個區水添加量；NNK、B[a]P、巴豆醛含量及卷煙危害性指數H值影響的主次因素依次為4個區熱風溫度、4個區水添加量、烘焙時間。同時通過表3可見，主流煙氣中7種有害成分含量R值差異較大的為HCN、NH3、NNK 3個指標，正交試驗處理結果得出HCN含量最低的參數為A1B3C3；NH3含量最低的參數為A1B1C2，NNK含量最低的參數為A1B1C2；卷煙危害性指數H值最低的參數為A1B1C2，基于白肋煙煙絲中NNK含量對煙氣危害性指數貢獻較大[1]，結合上述參數分析結果，當烘焙工序的設計為A1B1C2時，該參數處理樣品煙氣中卷煙危害性指數H值最低。

表2 正交試驗樣品危害性成分釋放量(n=3)Table 2 Release of hazardous components from orthogonal test samples

2.1.2烘焙參數對白肋煙7種有害成分釋放量的方差分析。表4表明，影響因素對有害成分含量影響的離差平方和大小亦能反映影響因素對煙氣中7種有害成分含量的影響。因此，表4中離差平方和結果表明，CO、苯酚含量影響的主次因素依次為烘焙時間、4個區水添加量、4個區熱風溫度；HCN、NH3含量影響的主次因素依次為4個區熱風溫度、烘焙時間、4個區水添加量；NNK、B[a]P、巴豆醛含量、H值影響的主次因素依次為4個區熱風溫度、4個區水添加量、烘焙時間，這一結果與直觀分析法中結論一致。

表3 影響因素對7種有害成分釋放量直觀分析Table 3 Direct analysis of the release of seven harmful components by factors

2.2 烘焙工序對白肋煙感官質量的影響不同烘焙參數正交試驗樣品感官評價結果見表5，對照正交試驗參數，4個區熱風溫度較4個區水添加量、烘焙時間對感官質量影響更顯著，隨著烘焙溫度的升高，白肋煙特征香氣、豐滿程度、濃度、勁頭等指標呈下降趨勢，雜氣、余味呈先變好后變差拋物線變化趨勢，濃勁協調變化趨勢不明顯，刺激性、干燥感呈上升趨勢。綜合來看，4個區低熱風溫度的低處理強度能夠保持白肋煙特征香氣，高煙氣濃度，口感指標略欠；4個區高熱風溫度的高處理強度白肋煙特征香氣損失較多，煙氣刺激性較小，口感指標較好，結合烘焙參數對白肋煙主流煙氣中危害性成分釋放量的影響，4個區熱風溫度參數選擇對白肋煙感官質量及危害性指數的影響顯得尤為重要，參數A1B3C3樣品感官質量總分最高，整體感官質量最好。

3 結論

直觀分析法及主體間效應分析結果得出，CO、苯酚含量影響的主次因素依次為烘焙時間、4個區水添加量、4個區熱風溫度；HCN、NH3含量影響的主次因素依次為4個區熱風溫度、烘焙時間、4個區水添加量；NNK、B[a]P、巴豆醛含量影響的主次因素依次為4個區熱風溫度、4個區水添加量、烘焙時間。感官評價結果顯示，4個區熱風溫度對白肋煙烘焙處理后感官品質影響最為顯著。低強度處理能夠保持較好的香氣，較高的煙氣濃度；高強度處理煙氣更加柔和，余味更加干凈舒適。通過烘焙參數對主流煙氣中7種危害性成分及感官質量的結果分析表明，烘焙工序參數的設計對主流煙氣7種危害性成分及感官質量有一定的影響，其中4個區熱風溫度參數尤為重要，鑒于白肋煙烘焙處理旨在保持較好的香氣，有一定的煙氣強度，危害性指數較低，即4個區熱風溫度設計為100、130、120、80 ℃更符合烘焙處理的目標，亦更有利于混合型卷煙減害。

表4 因素對7種有害成分方差分析Table 4 Factors analysis of variance for seven harmful components

表5 正交試驗樣品感官評價結果Table 5 Sensory quality of the orthogonal test samples