金 強(qiáng) 孫慶杰 朱鮮艷 王明輝 盛培秀

(南通煙濾嘴有限責(zé)任公司，江蘇 南通 226014)

薄荷濾棒是在醋纖濾棒生產(chǎn)過(guò)程中施加薄荷香精而制成的一類濾棒[1]。由于薄荷醇固有的特性，薄荷濾棒一直存在揮發(fā)性強(qiáng)、透發(fā)而不持久、儲(chǔ)存期短、香氣逸失嚴(yán)重等問(wèn)題，尤其是出口到非洲市場(chǎng)，儲(chǔ)運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)、環(huán)境條件差，嚴(yán)重影響薄荷濾棒感官質(zhì)量[2]。通過(guò)GC、GC-MS及相關(guān)技術(shù)可對(duì)薄荷濾棒中的揮發(fā)性氣體成分進(jìn)行分析，但對(duì)于復(fù)雜未知成分的薄荷香精檢測(cè)則費(fèi)時(shí)費(fèi)力且成本較高，還不能夠說(shuō)明每種成分的香氣特征以及對(duì)整體風(fēng)味的及時(shí)評(píng)價(jià)。感官評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)煙草及煙草制品質(zhì)量的重要手段[3-6]，而關(guān)于薄荷濾棒的感官評(píng)價(jià)未見(jiàn)報(bào)道。

國(guó)內(nèi)外對(duì)薄荷濾棒的研究主要集中在薄荷香精配方、檢測(cè)、施加工藝及薄荷香精緩釋技術(shù)上[1-2,7]，并制定了薄荷濾棒中薄荷醇含量測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法[8]。薄荷濾棒是薄荷卷煙的一種重要輔材，對(duì)其感官質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)通過(guò)接裝卷煙。林文強(qiáng)等[9]研究了薄荷型卷煙和主流煙氣中薄荷醇轉(zhuǎn)移規(guī)律，蔡衛(wèi)兵[10]28-29研究了緩釋薄荷濾棒接裝卷煙后煙氣中薄荷醇含量損失率的計(jì)算方法。薄荷濾棒固香期是在一定的儲(chǔ)存條件下保持薄荷濾棒中香氣質(zhì)量的期限(時(shí)間)，其可作為薄荷濾棒感官質(zhì)量的重要指標(biāo)，關(guān)于薄荷濾棒固香期的準(zhǔn)確定義及定量評(píng)價(jià)方法未見(jiàn)報(bào)道。本研究擬采用綜合評(píng)價(jià)分法對(duì)薄荷濾棒固香期進(jìn)行定義和快速直觀定量評(píng)價(jià)，并建立薄荷濾棒固香期的評(píng)價(jià)方法，旨在為薄荷濾棒的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、質(zhì)量管控和檢驗(yàn)判定提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設(shè)備

薄荷香精及薄荷濾棒：南通煙濾嘴有限責(zé)任公司；

氣相色譜儀：6890A型，美國(guó)Agilent公司；

氣相離子遷移譜儀：FlavourSpec?型，德國(guó)Gesellschaft Für Analytische Sensorsysteme mbH公司；

實(shí)驗(yàn)卷接機(jī)：NJ21A型，許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司；

濾棒物理指標(biāo)綜合測(cè)試臺(tái)：D49型，法國(guó)Sodim Instrumentation公司；

恒溫恒濕箱：KBF型，德國(guó)Binder公司；

濾棒精密加香裝置：南通煙濾嘴有限責(zé)任公司自主開(kāi)發(fā)。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備 分別制備薄荷濾棒樣品1#(規(guī)格JX 24.20×100-270)、2#(規(guī)格JX24.20×120-286)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合加香濾棒企業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[10]14。樣品抽真空密封包裝，儲(chǔ)存在恒溫恒濕箱[溫度(22±2) ℃、RH(60±5)%]和實(shí)驗(yàn)室冰箱(-4，0，4 ℃)，分別在不同時(shí)間段取樣分析。

1.2.2 薄荷醇含量測(cè)定 參照文獻(xiàn)[8]，同時(shí)對(duì)薄荷濾棒樣品通過(guò)實(shí)驗(yàn)卷接機(jī)接裝卷煙并進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.2.3 薄荷濾棒固香期評(píng)價(jià)方法 借鑒卷煙及食品香氣評(píng)價(jià)方法[11-12][13]83-84，分別用香比強(qiáng)值(B)、留香值(L)、香品值(P)來(lái)評(píng)判香氣質(zhì)量。組織若干感官評(píng)價(jià)人員參照卷煙、煙草制品及煙草在制品標(biāo)準(zhǔn)[14-16]進(jìn)行感官評(píng)價(jià)(優(yōu)選感官評(píng)價(jià)人員，每次參加感官評(píng)價(jià)人員不少于7人)，對(duì)薄荷濾棒香氣進(jìn)行評(píng)價(jià)(打分)，取平均值。將薄荷濾棒標(biāo)樣的香氣強(qiáng)度定為10，將保存的薄荷濾棒的薄荷香氣與標(biāo)樣的香氣比較，根據(jù)它們各自的香氣強(qiáng)度給予一個(gè)數(shù)字比強(qiáng)值(B)。留香值(L)是指留香天數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，薄荷濾棒100 d仍有明顯薄荷香氣，故設(shè)定留香值L為100。將薄荷濾棒標(biāo)樣香品值(P)定為100，放置一段時(shí)間后的薄荷濾棒樣品與標(biāo)樣香品值比較，得出一個(gè)數(shù)字表示香品值。根據(jù)香比強(qiáng)值(B)、留香值(L)、香品值(P)的相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算薄荷濾棒香氣的綜合評(píng)價(jià)分(簡(jiǎn)稱綜合分，Z)：Z=BLP/1 000[13]144-146，用于定量評(píng)價(jià)薄荷濾棒的香氣質(zhì)量，從而確定薄荷濾棒的固香期。

組建薄荷濾棒香氣評(píng)價(jià)組織，由10名評(píng)吸員組成評(píng)價(jià)小組，分別對(duì)儲(chǔ)存1～120 d的1#、2#薄荷濾棒香氣質(zhì)量進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，計(jì)算綜合分并取平均值。

分別取4組不同條件下的薄荷濾棒樣品(1B、2B、3B、4B)及其對(duì)應(yīng)的標(biāo)樣(1A、2A、3A、4A)，其中1組為規(guī)格JX24.20×100-270的薄荷濾棒(其施加的薄荷香精75%薄荷醇+5%涼味劑)，1B樣品4 ℃儲(chǔ)存90 d；2組為規(guī)格JX 24.20×100-270的薄荷濾棒(其施加的薄荷香精75%薄荷醇)，2B樣品4 ℃儲(chǔ)存80 d；3組為規(guī)格JX 24.20×120-286的薄荷濾棒(其施加的薄荷香精薄荷醇和涼味劑及其他香精香料)，3B樣品4 ℃儲(chǔ)存120 d；4組為規(guī)格JX 24.20×100-270的薄荷濾棒(其施加的薄荷香精薄荷醇和涼味劑及其他香精香料)，4B樣品常溫儲(chǔ)存90 d。對(duì)4組樣品分別通過(guò)氣相色譜儀檢測(cè)薄荷醇含量，同時(shí)對(duì)薄荷濾棒香氣質(zhì)量進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，得到綜合分。

1.2.4 薄荷濾棒風(fēng)味分析 采用風(fēng)味分析儀對(duì)香氣物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析，無(wú)需復(fù)雜的樣品前處理，簡(jiǎn)便快捷、靈敏度高、鑒別精度高[17]。由于薄荷濾棒生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量存在一定波動(dòng)，且采用YC/T 416—2011標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定薄荷醇含量也存在一定誤差，為進(jìn)一步驗(yàn)證本研究提出的固香期綜合分評(píng)價(jià)方法，通過(guò)風(fēng)味分析儀分析，得到薄荷濾棒氣相離子遷移譜圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 薄荷濾棒標(biāo)樣的制備和保存

從表1可以看出，隨著取樣時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品中薄荷醇含量不斷衰減，8 h內(nèi)薄荷濾棒中薄荷醇含量衰減都不超過(guò)5%，且8 h內(nèi)樣品已相對(duì)穩(wěn)定，與剛下線的薄荷濾棒中薄荷醇含量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在2%以內(nèi)，且感官質(zhì)量無(wú)差異。由于薄荷濾棒的不穩(wěn)定性及其薄荷醇含量檢測(cè)存在一定誤差，YC/T 416—2011標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定2次平行測(cè)定的結(jié)果相對(duì)平均偏差應(yīng)小于5%，感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明，薄荷醇含量衰減不超過(guò)5%的薄荷濾棒感官質(zhì)量無(wú)差異。

表1 不同取樣時(shí)間薄荷濾棒中薄荷醇含量Table 1 Contents of menthol in menthol filter rod at different sampling times

從表2可以看出，1#樣品放置8 h時(shí)壓降均值升高約30 Pa，之后壓降便相對(duì)穩(wěn)定，2#樣品與1#樣品檢測(cè)結(jié)果一致。由于剛下線薄荷濾棒中含有大量薄荷香精，延緩了三乙酸甘油酯的固化，香精通過(guò)精密加香裝置施加到濾棒后，香精未及時(shí)擴(kuò)散，未能充分填充絲束內(nèi)部孔隙，此時(shí)進(jìn)行壓降檢測(cè)，濾棒兩端的靜壓力差低。而8 h時(shí)，纖維表面已基本固化，濾棒內(nèi)黏結(jié)點(diǎn)固化使得濾棒內(nèi)部孔隙變得小而均勻，同時(shí)香精進(jìn)一步擴(kuò)散填充內(nèi)部孔隙，導(dǎo)致壓降有一定程度升高。

綜合表1、2中薄荷醇衰減程度及濾棒物理指標(biāo)穩(wěn)定性，并結(jié)合薄荷濾棒生產(chǎn)實(shí)際及感官評(píng)價(jià)結(jié)果，確定薄荷濾棒標(biāo)樣取樣時(shí)間為8 h，并將薄荷醇含量衰減不超過(guò)5%作為薄荷濾棒標(biāo)樣的判定指標(biāo)。

圖1為-4，0，4，22 ℃儲(chǔ)存溫度下，1#、2#樣品中薄荷醇衰減規(guī)律，隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長(zhǎng)，薄荷醇含量都呈下降趨勢(shì)，其中-4，0，4 ℃儲(chǔ)存溫度下2個(gè)樣品中薄荷醇衰減規(guī)律較一致，且60 d內(nèi)薄荷濾棒中薄荷醇含量衰減都不超過(guò)5%，60 d

表2 不同取樣時(shí)間薄荷濾棒的物理指標(biāo)Table 2 Physical index of menthol filter rod at different sampling times

圖1 薄荷濾棒中薄荷醇衰減規(guī)律Figure 1 Attenuation law of menthol in menthol filter rod

后2#樣品中薄荷醇衰減嚴(yán)重。儲(chǔ)存溫度升高薄荷醇衰減量也隨之增大，22 ℃儲(chǔ)存溫度下，1 d后薄荷醇含量衰減即超過(guò)5%。圖1表明，4 ℃儲(chǔ)存溫度已達(dá)到薄荷濾棒標(biāo)樣儲(chǔ)存要求，并可儲(chǔ)存60 d。

分別對(duì)儲(chǔ)存1，5，30，60，75，90，120 d的濾棒樣品通過(guò)試驗(yàn)卷接機(jī)接裝卷煙并進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)，且與保存1 d的樣品(對(duì)照樣)進(jìn)行對(duì)比，感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同保存時(shí)間薄荷濾棒感官質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果Table 3 Sensory quality evaluation of menthol filter rod at different storage time

從表3可知，8 h取樣，真空密封包裝于4 ℃條件下保存60 d內(nèi)的薄荷濾棒樣品，參照卷煙感官評(píng)價(jià)方法[14]進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)，結(jié)果表明感官質(zhì)量無(wú)顯著差異，可作為薄荷濾棒標(biāo)樣。

2.2 薄荷濾棒固香期的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法

從圖2、表3可知，儲(chǔ)存60 d內(nèi)的薄荷濾棒樣品香氣綜合分都超過(guò)90，樣品感官質(zhì)量與標(biāo)樣相比都無(wú)顯著差異。薄荷濾棒樣品香氣綜合分高于90，感官質(zhì)量與標(biāo)樣相比都無(wú)顯

圖2 不同儲(chǔ)存時(shí)間薄荷濾棒香氣評(píng)價(jià)結(jié)果Figure 2 Aroma quality evaluation of menthol filter rod at different storage time

著差異。儲(chǔ)存75，90 d內(nèi)的薄荷濾棒樣品香氣綜合分都高于85，感官質(zhì)量與標(biāo)樣相比分別有微顯著差異、稍顯著差異。儲(chǔ)存120 d的薄荷濾棒樣品香氣綜合分都低于85，感官質(zhì)量與標(biāo)樣相比都存在顯著差異。因此，結(jié)合薄荷醇衰減規(guī)律、感官評(píng)價(jià)試驗(yàn)及綜合分統(tǒng)計(jì)結(jié)果，將低于85作為判定樣品與標(biāo)樣不一致的標(biāo)準(zhǔn)，從而定義薄荷濾棒固香期為在一定的儲(chǔ)存條件下薄荷濾棒香氣綜合分達(dá)到85時(shí)對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)存時(shí)間。

2.3 薄荷濾棒固香期評(píng)價(jià)方法的驗(yàn)證

從表4可知，薄荷濾棒樣品1B、2B、4B儲(chǔ)存時(shí)間少于其固香期，綜合分都高于85，而薄荷濾棒樣品3B儲(chǔ)存時(shí)間超過(guò)其固香期，綜合分低于85。因此，以綜合分評(píng)價(jià)薄荷濾棒固香期的方法與試驗(yàn)結(jié)果一致。

通過(guò)風(fēng)味分析儀對(duì)薄荷濾棒樣品進(jìn)行分析，得到薄荷濾棒氣相離子遷移譜圖見(jiàn)圖3。

從圖3、4可知，3、4薄荷濾棒樣品中風(fēng)味物質(zhì)較多，較為相似，1、2薄荷濾棒樣品風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)較少，與3、4薄荷濾棒樣品相差較大。

對(duì)薄荷濾棒中揮發(fā)性有機(jī)物信號(hào)峰進(jìn)行主成分分析，從圖5可以看出，1#樣品與2#樣品距離較近，相似度更高。從圖3～5可以看出，4組薄荷濾棒的揮發(fā)性成分種類大體相同，部分物質(zhì)濃度差異較大，如薄荷濾棒樣品3B與薄荷濾棒標(biāo)樣3A中風(fēng)味物質(zhì)差異較大，說(shuō)明3A、3B之間的風(fēng)味存在差異，結(jié)合薄荷濾棒中薄荷醇含量的檢測(cè)結(jié)果和接裝卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了固香期評(píng)價(jià)方法的可靠性。

表4 薄荷濾棒樣品及標(biāo)樣中薄荷醇含量及綜合分?Table 4 Contents of menthol and comprehensive evaluation in menthol filter rod

左側(cè)紅色豎線為RIP峰即反應(yīng)離子峰，RIP峰兩側(cè)的每一點(diǎn)代表一種揮發(fā)性有機(jī)物；顏色代表物質(zhì)的濃度，白色表示濃度較低，紅色表示濃度較高，顏色越深表示濃度越高

圖3 薄荷濾棒的氣相離子遷移譜圖

Figure 3 GC-IMS of menthol filter rod

每一行代表一個(gè)樣品所選擇的所有區(qū)域，每一列是不同樣品間同一區(qū)域的對(duì)比 圖4 薄荷濾棒的Gallery Plot圖Figure 4 Gallery Plot diagram of menthol filter rod

圖5 薄荷濾棒樣品的PCA分析Figure 5 PCA analysis of the sample menthol filter rod

3 結(jié)論

本研究中建立的薄荷濾棒香氣綜合評(píng)價(jià)方法(Z=BLP/1 000)，可直觀表示薄荷濾棒的香氣質(zhì)量，并定義薄荷濾棒固香期為在一定儲(chǔ)存條件下薄荷濾棒香氣綜合評(píng)價(jià)分達(dá)到85時(shí)對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)存時(shí)間，其受到儲(chǔ)存環(huán)境溫度影響。通過(guò)綜合評(píng)價(jià)分建立了一種薄荷濾棒固香期的快速定量評(píng)價(jià)方法，填補(bǔ)了中國(guó)對(duì)薄荷濾棒固香期評(píng)價(jià)方法的研究空白。該方法適用于薄荷濾棒的香氣質(zhì)量定性定量評(píng)價(jià)，且簡(jiǎn)捷可靠，同時(shí)也為薄荷濾棒的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、質(zhì)量管控和檢驗(yàn)判定提供了參考。對(duì)于薄荷濾棒固香期的影響因素，在后續(xù)工作中有待進(jìn)一步研究。