程向紅，王培鋒，彭玉富，陳孟起，田海英*

以煙梗為原料生產(chǎn)的梗絲具有較高的填充性、燃燒性，其應(yīng)用對降低卷煙成本、控制焦油量具有非常重要的意義[1]。然而，梗絲感官吸食香氣較少、刺激較大，從而影響了其在卷煙配方中的使用。

巴豆醛是卷煙煙氣中的一種呼吸道纖毛毒素成分，是揮發(fā)性羰基化合物中的重要組成，我國將巴豆醛列為卷煙主流煙氣7種危害性指標(biāo)之一[2]。梗絲燃吸后巴豆醛釋放量遠(yuǎn)高于葉絲[3-5]，這也是制約煙?？捎眯缘囊粋€重要因素。

目前很多文獻(xiàn)分析了煙葉化學(xué)成分[6-8]，研究了煙葉化學(xué)成分與煙氣有害成分釋放量的關(guān)系[9-11]。但是，煙梗與煙葉化學(xué)成分差異較大，這些研究并不能指導(dǎo)梗絲在卷煙中的使用。關(guān)于煙?；瘜W(xué)成分的研究[12-13]雖有一定報道，但這些研究時間過早、樣本量較少、代表性不強(qiáng)。有關(guān)煙梗化學(xué)成分與巴豆醛釋放量之間關(guān)系的研究還未見報道。

為探明煙?；瘜W(xué)成分特征以及影響梗絲燃吸后巴豆醛釋放量的化學(xué)成分因素，本研究將煙梗制作成膨脹梗絲，以梗絲為樣本，分產(chǎn)區(qū)和部位分析了我國烤煙主產(chǎn)區(qū)煙梗主要化學(xué)成分特征，研究煙?；瘜W(xué)成分與巴豆醛釋放量之間的關(guān)系，從煙?；瘜W(xué)成分的角度來認(rèn)識影響梗絲質(zhì)量的因素，以期為卷煙工業(yè)對煙梗原料的分類、加工、選擇以及梗絲在卷煙配方中的使用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取 2015年度國內(nèi)烤煙主產(chǎn)區(qū)云南（大理、曲靖、文山、昭通、保山）、貴州（畢節(jié)、興義）、四川（涼山、攀枝花）、湖南（郴州、永州）、福建（南平、三明）、河南（平頂山、許昌、三門峽）打葉復(fù)烤后上部14個、中部16個、下部7個，共37個煙梗樣本，具體見表1。上部為上橘二、上橘三煙?；旌?，中部為中橘二、中橘三煙梗混合，下部為下橘二、下橘三煙?；旌稀?/p>

1.2 試驗方法

1.2.1 梗絲的制作 梗絲由河南中煙安陽卷煙廠制梗絲線氣流干燥法生產(chǎn)，生產(chǎn)時間2016年10月。

1.2.2 化學(xué)成分檢測 總糖[14]、淀粉[15]、蛋白質(zhì)[16]、總植物堿[17]、鉀[18]、纖維素[19]、半纖維素[19]、木質(zhì)素[19]和果膠[20]含量根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)的煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。

1.2.3 巴豆醛釋放量檢測 由于梗絲樣本煙支燃燒較快，采用傳統(tǒng)吸煙機(jī)燃吸抽吸口數(shù)較小，誤差較大，因此，試驗采用自行設(shè)計的卷煙模擬燃吸裝置[21]，模擬卷煙實際燃吸條件對梗絲樣本進(jìn)行裂解。模擬裝置如圖1所示。

按照國家標(biāo)準(zhǔn)[22]對梗絲樣本進(jìn)行前處理。分別稱取2份20 mg石英棉和1份100 mg梗絲樣本，裝填至石英管中（樣本置于石英棉中間，控制樣本長度約為1 cm）。將裝填好樣本的石英管接入裂解裝置中，并將盛有50 mL DNPH溶液的吸收瓶（上海CNW公司）與裂解裝置連接。參考卷煙燃吸條件，設(shè)定裂解條件為：

表1 煙梗樣本的產(chǎn)區(qū)及部位分布Table 1 Growing areas and stalk positions of tobacco stem

圖1 卷煙燃吸模擬裝置示意圖Fig. 1 Diagrammatic sketch of smoking analog device

按照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[23]對濾片、吸收液進(jìn)行處理和液相色譜分析。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 采用SPSS 22統(tǒng)計軟件進(jìn)行顯著性分析和相關(guān)分析，采用Excel 2007軟件制作表格。

2 結(jié) 果

2.1 煙梗主要化學(xué)成分及巴豆醛釋放量

由表2可以看出，與煙葉相比[6-8]，煙梗常規(guī)化學(xué)成分中總糖含量為17.41%～21.40%，稍低于煙葉，淀粉與總植物堿含量分別為 0.89%～1.12%和0.48%～0.59%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煙葉；鉀含量為4.61%～5.74%，明顯高于煙葉；蛋白質(zhì)含量與煙葉相差不大。煙梗細(xì)胞壁物質(zhì)中纖維素含量為 21.87%～23.94%，遠(yuǎn)高于煙葉，果膠含量為10.60%～11.24%，也明顯高于煙葉，半纖維素與木質(zhì)素含量與煙葉差異不太明顯。

2.2 不同產(chǎn)區(qū)間主要化學(xué)成分及巴豆醛釋放量

由表3可以看出，不同產(chǎn)區(qū)煙梗常規(guī)化學(xué)成分中總糖、淀粉和鉀含量差異性達(dá)到極顯著水平，蛋白質(zhì)和總植物堿含量差異性達(dá)到顯著水平?？偺呛吭颇线h(yuǎn)高于其他產(chǎn)區(qū)，而福建遠(yuǎn)低于其他產(chǎn)區(qū)；淀粉含量以四川、貴州最高，河南、福建最低。蛋白質(zhì)含量福建稍低，其余各產(chǎn)區(qū)差異不大；總植物堿含量福建遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)區(qū)；鉀含量以福建、湖南較高，河南最低。

不同產(chǎn)區(qū)煙梗細(xì)胞壁物質(zhì)成分中纖維素和半纖維素含量差異性達(dá)到極顯著水平，木質(zhì)素和果膠含量差異性則不顯著。纖維素含量福建遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)區(qū)，貴州、云南相比較低；半纖維素含量云南、貴州和四川遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)區(qū)，福建和湖南遠(yuǎn)低于其他產(chǎn)區(qū)。不同產(chǎn)區(qū)梗絲巴豆醛釋放量差異性達(dá)到顯著水平，以河南和云南較高，湖南和四川較低。

2.3 不同部位間主要化學(xué)成分及巴豆醛釋放量

由表4可以看出，不同部位煙梗常規(guī)化學(xué)成分中蛋白質(zhì)和總植物堿含量差異性均達(dá)到顯著水平以上，蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為上部＞下部＞中部；總植物堿含量隨部位的升高而增加，表現(xiàn)為上部＞中部＞下部；總糖、淀粉和鉀含量則無明顯差異。不同部位煙梗細(xì)胞壁物質(zhì)中木質(zhì)素和果膠含量差異性均達(dá)到極顯著水平，木質(zhì)素含量隨部位的升高而增加，表現(xiàn)為上部＞中部＞下部；而果膠含量隨部位的升高而降低，表現(xiàn)為上部＜中部＜下部；纖維素、半纖維素含量則無明顯差異。

表2 煙梗主要化學(xué)成分及巴豆醛釋放量Table 2 Main chemical components and release of crotonaldehyde

表3 不同產(chǎn)區(qū)煙梗主要化學(xué)成分及巴豆醛釋放量分析Table 3 Main chemical components and release of crotonaldehyde of different growing areas

從對煙梗產(chǎn)區(qū)和部位的研究發(fā)現(xiàn)，煙梗細(xì)胞壁物質(zhì)中，纖維素、半纖維素含量與產(chǎn)區(qū)密切相關(guān)，而木質(zhì)素和果膠含量與部位密切相關(guān)。不同部位梗絲巴豆醛釋放量差異性達(dá)極顯著水平，隨部位的升高巴豆醛釋放量增加，表現(xiàn)為上部＞中部＞下部。

2.4 煙梗主要化學(xué)成分與巴豆醛釋放量的相關(guān)性

由表5可以看出，梗絲巴豆醛釋放量與煙梗總糖含量極顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量顯著正相關(guān)，與鉀和纖維素含量顯著負(fù)相關(guān)。

表4 不同部位煙梗主要化學(xué)成分及巴豆醛釋放量分析Table 4 Main chemical components and release of crotonaldehyde of different stalk positions

表5 煙梗主要化學(xué)成分與巴豆醛釋放量的相關(guān)關(guān)系Table 5 Correlation between main chemical components of stems and release of crotonaldehyde

3 討 論

煙?；瘜W(xué)成分是影響梗絲燃吸質(zhì)量的重要因素[13]。本研究將煙梗分產(chǎn)區(qū)、部位進(jìn)行分析，明確了煙梗主要化學(xué)成分在產(chǎn)區(qū)、部位間的差異。產(chǎn)區(qū)間，常規(guī)化學(xué)成分含量的差異均達(dá)到顯著或極顯著水平，細(xì)胞壁物質(zhì)中纖維素和半纖維素含量差異也達(dá)到極顯著水平。部位間，常規(guī)化學(xué)成分中碳水化合物（總糖、淀粉）和礦物質(zhì)（鉀）含量沒有明顯差異，而含氮化合物（蛋白質(zhì)、總植物堿）含量差異較大，細(xì)胞壁物質(zhì)中木質(zhì)素和果膠含量差異也較大。這說明產(chǎn)區(qū)是影響煙梗化學(xué)成分的主要因素，部位也是影響煙?；瘜W(xué)成分的重要因素，這與相關(guān)研究[5,13]結(jié)果相對應(yīng)。不同部位間化學(xué)成分差異，受煙草體內(nèi)頂端優(yōu)勢和物質(zhì)再分配影響較大。本研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)區(qū)和部位也是影響梗絲巴豆醛釋放量的重要因素，河南、云南釋放量較高，湖南、四川釋放量較低，而其釋放量又隨著煙梗部位的升高而升高。云南煙梗燃燒后巴豆醛釋放量高可能與該產(chǎn)區(qū)煙梗中總糖含量高有關(guān)，河南煙梗燃燒后巴豆醛釋放量高可能與該產(chǎn)區(qū)煙梗中鉀含量低有關(guān)。隨著煙梗著生部位的升高，蛋白質(zhì)和木質(zhì)素含量增加，這些可能是造成巴豆醛釋放量隨著煙梗部位的升高而升高的主要因素。因此，工業(yè)企業(yè)在煙梗原料使用時，選擇合適產(chǎn)區(qū)和部位的煙梗是十分必要的。

已經(jīng)證實，細(xì)胞壁物質(zhì)熱解時會產(chǎn)生較多的揮發(fā)性羰基化合物，這些化合物產(chǎn)生刺激性的嗆咳、引起口腔收斂[24]。煙葉中細(xì)胞壁物質(zhì)含量越高,煙葉的品質(zhì)越差[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，煙梗細(xì)胞壁物質(zhì)中纖維素和果膠含量遠(yuǎn)高于煙葉，這可能是造成梗絲吸食香氣量較少、刺激性較大、余味澀口的主要原因。因此，可以從降低纖維素和果膠含量的角度來改善梗絲吸食品質(zhì)。

以煙葉為樣本的相關(guān)研究表明，煙氣中的揮發(fā)性羰基化合物主要來源于煙草自身成分（纖維素、果膠、糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、蠟質(zhì)）以及添加劑（甘油三酯）等成分的熱裂解[26]。本研究表明，梗絲裂解后巴豆醛釋放量與梗絲中總糖和蛋白質(zhì)含量顯著正相關(guān)，這與以煙葉為樣本的研究報道相一致；與鉀含量顯著負(fù)相關(guān)，這是因為鉀有助于梗絲的裂解燃燒；而與纖維素含量顯著負(fù)相關(guān)，這與以煙葉為樣本的研究報道不相一致，其中的原因及機(jī)理還待進(jìn)一步的深入研究。

梗絲燃吸后煙氣7種危害成分中一氧化碳和巴豆醛釋放量遠(yuǎn)高于煙葉葉絲，而其他5種成分卻明顯低于葉絲[3]，找出影響梗絲巴豆醛釋放量的因素之后，可以針對性地采取相應(yīng)措施降低梗絲煙氣的危害性，大大提高煙?？捎眯浴?/p>

4 結(jié) 論

試驗結(jié)果表明，煙梗化學(xué)成分與煙葉化學(xué)成分差異較大，產(chǎn)區(qū)和部位是影響煙?；瘜W(xué)成分及梗絲巴豆醛釋放量的重要因素，梗絲巴豆醛釋放量與煙?？偺呛繕O顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量顯著正相關(guān)，與鉀和纖維素含量顯著負(fù)相關(guān)。梗絲巴豆醛釋放量在不同產(chǎn)區(qū)間差異性顯著，以河南和云南較高，湖南和四川較低；在不同部位間差異性極顯著，隨部位的升高而增加。在制梗絲過程中，可以根據(jù)卷煙對梗絲質(zhì)量的需求選擇合適產(chǎn)區(qū)、部位以及化學(xué)成分含量的煙梗原料。有關(guān)如何降低梗絲巴豆醛釋放量還有待做進(jìn)一步研究。

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