顧健龍，孟紅明*，蔡潔云，馬 靜，楊 兵，高 莉

（1.云南省煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測站，云南 昆明 650106；2.云南中煙工業(yè)有限責任公司技術中心，云南 昆明 650231）

卷煙爆珠是用成膜材料制成的球形囊狀物，也稱做香丸、脆性膠囊、珠子。卷煙爆珠的直徑2.0～5.0 mm，質(zhì)量15～40 mg，由一層膠皮外殼（壁材）包裹液體（芯材）組成，部分產(chǎn)品有包衣膜，主要在卷煙濾棒中使用。其中，壁材常用明膠或海藻酸鈉作為基質(zhì)[1]，芯材多為辛、癸酸甘油脂為溶劑溶解致香成分而成。它實現(xiàn)在卷煙吸食過程中人為可控的特色香味釋放，豐富了卷煙吸食口味。

近年來，隨著消費者認可度的不斷提高，爆珠卷煙產(chǎn)品在全球市場發(fā)展迅速：在國內(nèi)，爆珠卷煙銷量和產(chǎn)量連年高速增長[2]，在國際市場，以薄荷醇香型為主的爆珠卷煙也呈現(xiàn)增長趨勢。特別是在墨西哥、澳大利亞等地增長迅速，深受女士及年輕吸煙者青睞[3-5]。逐年大幅度增長的趨勢可以說明，卷煙爆珠已成為煙草行業(yè)開發(fā)研究的重點之一，其質(zhì)量評價受到重視：一方面，爆珠作為煙用添加劑，其使用安全性風險受到消費者和質(zhì)檢人員關注；另一方面，如何保證爆珠在卷煙生產(chǎn)中質(zhì)量穩(wěn)定，判定其理化指標符合工業(yè)生產(chǎn)加工需求，受到卷煙生產(chǎn)企業(yè)關注。目前，卷煙爆珠質(zhì)量檢測相關研究圍繞這兩個方面進行，主要集中在卷煙爆珠安全性質(zhì)量檢測、卷煙爆珠理化指標品質(zhì)穩(wěn)定性檢測以及卷煙爆珠對煙氣成分影響三個部分。

1 卷煙爆珠安全質(zhì)量檢測

煙用添加劑安全衛(wèi)生指標，既是煙草質(zhì)檢部門的監(jiān)督檢測重點，又是消費者的關注重點。作為一類新的卷煙“添加劑”，為更好的應對和控制卷煙爆珠潛在的安全風險，對其安全質(zhì)量檢測主要研究化學成分分析檢測方法，包括允許添加成分著色劑以及非主動添加物質(zhì)甲醛和乙醛、溶劑殘留、增塑劑等。

1.1 著色劑

為達到區(qū)分爆珠香型、改善爆珠外觀等目的，卷煙爆珠生產(chǎn)過程中大多會添加天然或者合成著色劑。雖然天然著色劑大多無毒副作用，但其穩(wěn)定性較差、價格高、易褪色等缺陷，限制了天然著色劑應用范圍[6]。合成著色劑為允許添加的化學成分，但是使用含量受到嚴格的控制，所以研究其檢測方法有利于避免生產(chǎn)過程中超量使用的風險。卷煙爆珠中所使用的多為水溶性著色劑，主要包含：檸檬黃、莧菜紅、胭脂紅、落日黃、誘惑紅、亮藍、酸性紅、赤蘚紅等，檢測方法有高效液相色譜法、超高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜法等。

為測定卷煙爆珠壁材中的著色劑，劉明秀等[7]利用卷煙爆珠壁材可溶于熱水的特性，選擇70～80℃熱水作為溶劑，超聲20min提取后離心、過濾的前處理條件，使用高效液相色譜法分析了卷煙爆珠壁材中8種著色劑含量。該方法測定的目標物檢出限達到0.9～13.3mg/kg，可滿足實際檢測要求，但存在前處理較為復雜、檢出限較高的問題。劉欣等[8]設計了一種可同時萃取過濾的前處理技術，樣品在制備上樣前不需要轉(zhuǎn)移萃取液，并將提取、離心、過濾等前處理步驟簡化為一步完成，縮短了前處理時間。由于步驟得以簡化，在使用同樣分析儀器檢測的前提下，方法靈敏度升高，檢出限降低至0.10～0.22mg/kg。除了常見的高效液相色譜法，張建鐸等[9]建立了超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定卷煙爆珠中7種著色劑，該方法使用串聯(lián)質(zhì)譜（MS-MS）檢測器比二極管陣列檢測器（PDA） 具有更高的靈敏度和選擇性，而超高效液相色譜則分離效果好于高效液相色譜。與之前兩個檢測方法相比，定性更為準確，分析時間更短，檢出限更低。

1.2 非主動添加物質(zhì)

非主動添加物質(zhì)是指產(chǎn)品生產(chǎn)過程中未主動添加，但存在于最終產(chǎn)品中的化學物質(zhì)，包括使用聚合物或添加劑的降級產(chǎn)物、原輔料雜質(zhì)、副產(chǎn)物、污染物等[10]。現(xiàn)有研究主要建立了關于卷煙爆珠低分子醛類、溶劑殘留、增塑劑等非主動添加化學成分的檢測方法[11-12]。

低分子醛類（甲醛和乙醛）就是一類常見的非主動添加物質(zhì)，是常見的聚合物單體或降解反應副產(chǎn)物，被列為煙草添加劑禁用物質(zhì)受到重點關注。煙草行業(yè)添加劑和煙用材料多用高效液相色譜法檢測此項安全衛(wèi)生指標[13-14]，具有分離能力強、靈敏度和選擇性高、前處理簡單等優(yōu)點[15]。低分子醛類與卷煙爆珠壁材均可溶于水和極性有機溶劑，故也適于采用高效液相色譜法進行檢測[15-17]。

溶劑殘留是另一類常見非主動添加物質(zhì)，此類物質(zhì)不但會產(chǎn)生不良氣味，且對人體造成一定危害，是WHO提出的重點關注有害成分之一。由于溶劑殘留種類較多，卷煙爆珠中溶劑殘留多使用頂空-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法（HS-GC/MS）進行定性、定量檢測[18-20]。

2 卷煙爆珠產(chǎn)品質(zhì)量檢測

對于卷煙生產(chǎn)企業(yè)和爆珠生產(chǎn)企業(yè)，其主要關注產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，即爆珠理化指標達到生產(chǎn)、使用要求。

2.1 物理指標

卷煙爆珠產(chǎn)品物理指標檢測主要是視覺上的外觀檢測和力學性能方面的破壞強度。外觀檢測主要關注感官上粒徑大小是否一致，有無破損缺陷等。破壞強度是卷煙爆珠重要的控制指標，強度過低會影響爆珠卷煙生產(chǎn)加工，降低良品率；強度過高則不易捏破，影響消費者體驗[21]。破壞強度一般是通過機械施壓裝置進行檢測的[21]。卷煙爆珠濾棒在生產(chǎn)加工過程中會出現(xiàn)多珠、少珠、相位偏差、爆珠碎裂等質(zhì)量缺陷，這一類產(chǎn)品的質(zhì)量檢測要求方法快速無損，達到在線檢測的目的，現(xiàn)有研究爆珠濾棒的檢測方法有微波檢測技術[22-23]及基于光學成像和圖像處理算法的視覺檢測系統(tǒng)[24]。

2.2 化學指標

不同于卷煙爆珠安全性指標有明確的檢測目標物和限量要求，爆珠產(chǎn)品化學成分質(zhì)量檢測有時是對幾類具有共同特征組分的綜合評價。特別是有關爆珠芯材化學成分穩(wěn)定性的分析。

由于爆珠種類多，芯材中的香精香料成分復雜，含有酯、羧酸、酮、不飽和醇、不飽和烴、芳香族化合物等，僅分析特定的幾種物質(zhì)不能代表產(chǎn)品質(zhì)量，需要檢測方法與統(tǒng)計評價方法相結合，綜合判斷產(chǎn)品質(zhì)量。何媛等[25]采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS） 分析測定了3種卷煙爆珠中揮發(fā)、半揮發(fā)成分，建立爆珠內(nèi)含物指紋圖譜，并通過比較相似度和聚類分析對內(nèi)含物進行了評價，得到了全面、準確、直觀的穩(wěn)定性評價結果，可以作為一類實驗室卷煙爆珠質(zhì)量評價方法。此種方法的局限性在于分析時間長，化學成分改變不適宜進行聚類分析。部分研究[26-27]依據(jù)香精香料成分大多具有紫外區(qū)域吸收的特性，建立了紫外可見分光光度法（UV-vis），通過繪制卷煙爆珠芯材在250～330nm區(qū)間的特征吸收，建立質(zhì)量評價模型，結合統(tǒng)計學方法“聚類分析”或計算機算法“支持向量機算法（SVM）”，可達到明顯區(qū)分正常樣品和異常樣品的目的，具有快速、檢測成本低的優(yōu)點。但若卷煙爆珠主要致香成分在紫外區(qū)域無吸收的樣品，則該方法不適用。

溶劑也是卷煙爆珠芯材的一類重要組分。辛、癸酸甘油酯因無色、無味、沸點較高，是一類比較理想的溶劑，其穩(wěn)定性也是評價產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標，故關于芯材溶劑的研究集中在辛、癸酸甘油酯種類的定性分析及定性質(zhì)量控制。席輝等[28]為明確芯材常用溶劑的化學組成，采用中壓制備分離純化技術結合核磁共振結構解析分析確定了市售辛、癸酸甘油酯和市售爆珠卷煙芯材溶劑主要成分組成，發(fā)現(xiàn)二者主要化學成分一致，為三辛酸甘油酯、二辛酸一癸酸甘油酯、一辛酸二癸酸甘油酯和三癸酸甘油酯四種成分，為明確芯材溶劑化學組成和建立定量控制方法提供了參考。劉珊珊等[29]建立了一種基于相對相應因子（RRF）的氣相色譜法，僅需采用三辛酸甘油酯或三癸酸甘油酯作為參考物質(zhì)，即可實現(xiàn)芯材溶劑中多種組分的定量分析，解決了辛、癸酸甘油酯類芯材溶劑質(zhì)量控制時，標準品不易獲得的問題。

3 卷煙爆珠對卷煙煙氣的影響

從爆珠卷煙成品的角度出發(fā)，卷煙爆珠既作為非燃燒加香方式增加了煙氣中的致香成分[30]，又改變了濾棒性質(zhì)，導致煙氣本身化學組成發(fā)生變化。

為分析卷煙爆珠對主流煙氣的加香貢獻，朱瑞芝等[31]建立了一種氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（GCMS/MS）研究爆珠中關鍵成分在卷煙中的遷移行為。關鍵成分通過半定量分析法選取質(zhì)量分數(shù)大于10%的組分確定，共定義10種致香成分，再定量計算遷移率。結果表明，關鍵成分向主流煙氣粒相物中的遷移率為2.84%～14.57%，其中遷移率酯類＜檸檬烯＜醇類，大部分的香味成分被濾嘴截留（60.03%～95.52%）。說明如何降低濾嘴截留率是提高主流煙氣中香氣成分的關鍵，煙氣中致香成分的遷移率也可作為評價卷煙爆珠加香能力的指標，截留率與致香成分結構的關系有待進一步深入研究。

卷煙爆珠破碎對煙氣的影響也是國內(nèi)外卷煙爆珠煙氣研究的主要方面之一。國外爆珠卷煙產(chǎn)品以薄荷等涼味為主，部分研究表明，捏破爆珠對煙氣粒相組分、濾嘴物理參數(shù)無影響，但會增加部分揮發(fā)性有機物釋放量、焦油量，親脂性化合物[32-34]。國內(nèi)爆珠卷煙因為香氣類型多樣，對煙氣的影響較為復雜，一些特殊爆珠產(chǎn)品可以降低主流煙氣中的有害成分，減少刺激性[35-37]。朱風鵬等[38]分析了國內(nèi)8種卷煙爆珠破碎對主流煙有害成分焦油、CO、煙堿、氨、NNK、氫氰酸和巴豆醛的影響，發(fā)現(xiàn)爆珠捏碎后，巴豆醛的釋放量顯著降低，氨和NNK釋放量顯著升高，其他有害物質(zhì)沒有顯著影響。張志剛等[39]發(fā)現(xiàn)相同絲束填充量下爆珠破碎，主流煙氣總粒相物、焦油、煙堿和CO均有所增加。為保證爆珠破碎情況下，爆珠煙與常規(guī)卷煙主流煙氣指標一致，需要濾棒壓降比常規(guī)濾棒高416Pa以上。說明爆珠濾棒的結構與爆珠的相互作用對主流煙氣關系密切，卷煙爆珠濾棒的物理指標檢測應注意將爆珠破碎的情況納入考慮范疇。

4 總結與展望

總的來說，隨著爆珠卷煙良好的市場發(fā)展，卷煙爆珠的研究成果呈上升趨勢；卷煙爆珠安全衛(wèi)生指標、產(chǎn)品質(zhì)量控制、卷煙理化指標的影響等方面，也受到消費者、卷煙及爆珠生產(chǎn)企業(yè)的持續(xù)關注。

在卷煙爆珠安全性指標檢測方面，研究主要聚焦于主動添加和非主動添加化學成分檢測方法的研究，除了著色劑指標，大多以專利的形式呈現(xiàn)，且檢測成分為現(xiàn)有煙用材料安全性指標。對于卷煙爆珠特征性的化學成分的鑒別研究和簡單、快速、低成本的檢測方法兩方面，研究內(nèi)容有待進一步完善。

在卷煙爆珠產(chǎn)品質(zhì)量檢測方面，有一些物理指標檢測指標還停留在人眼感官檢測，檢測結果的準確性與穩(wěn)定性無法與機器檢測相比，如何達到物理指標去人工化和全自動化具有一定研究空間。卷煙爆珠內(nèi)含物質(zhì)量檢測，研究方法多以常規(guī)儀器分析技術+統(tǒng)計學工具開展，這些研究主要用于一批樣品的質(zhì)量分析，且都存在一定的局限性，而內(nèi)含物質(zhì)在線檢檢測等相關方法的研究尚未發(fā)現(xiàn)，有待開展。

在卷煙爆珠破碎對煙氣的影響方面，由于國內(nèi)爆珠種類較多，不同爆珠對煙氣的影響具有較大差異，現(xiàn)有研究對卷煙開發(fā)生產(chǎn)的指導作用有限，對于爆珠-濾棒相互作用的研究也是一個重要的研究方向。