張馨予，曹伏軍，歐亞非，劉德水，白若石，嚴(yán)莉紅，馬雁軍，林慧，周駿

上海煙草集團(tuán)技術(shù)中心北京工作站，北京市通州區(qū)萬盛南街99號(hào) 101121

傳統(tǒng)的白肋煙處理工藝需要通過加里料、高溫烘焙、加表料等復(fù)雜的工藝處理方法，以實(shí)現(xiàn)美拉德反應(yīng)[1]，提高感官質(zhì)量[2]，以往的研究結(jié)果表明，加料、烘焙工藝會(huì)帶來白肋煙化學(xué)成分的改變[3-7]。隨著減害降焦[8]的深化，以及對卷煙煙氣危害性指數(shù)[9]的定義，我們知道了白肋煙相對烤煙具有煙堿含量高、TSNAs 含量高的特點(diǎn)[10]，因此對白肋煙的研究又深入到不同類型、不同產(chǎn)地、貯藏及溫濕度處理?xiàng)l件時(shí)特有亞硝胺含量的變化[11-14]。其中加工溫度對白肋煙煙氣指標(biāo)及亞硝胺含量的影響，引起我們的思考，對于白肋煙膨脹煙絲而言，其主要作用是提高混合型卷煙產(chǎn)品的填充性能及感官質(zhì)量，復(fù)雜的加料烘焙工藝增加了煙片造碎，烘焙前添加的料液又會(huì)帶來焦油的改變[15]、經(jīng)二氧化碳液體低溫浸漬萃取和熱氣流高溫膨脹后致香物質(zhì)還會(huì)損失較多[16-17]，造成浪費(fèi)，且重復(fù)的高溫烘焙與煙絲膨脹，會(huì)增加煙葉特有亞硝胺含量，不利于卷煙減害。因此，我們嘗試白肋煙不進(jìn)行烘焙處理的膨脹煙絲加工工藝，并對比兩種不同工藝路徑處理的白肋煙膨脹煙絲物理指標(biāo)、常規(guī)化學(xué)成分、TSNAs 含量、卷煙主流煙氣指標(biāo)、特種成分及危害性指數(shù)，以期針對不同的原料特性及產(chǎn)品需求，采用適宜的加工工藝方法，提高生產(chǎn)精益化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)煙草工業(yè)減害。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)原料為2015 年湖北五峰CB-S 煙葉。

1.2 試驗(yàn)方法

由于傳統(tǒng)的白肋煙煙片處理線配備有烘焙機(jī)，無法實(shí)現(xiàn)白肋煙不進(jìn)行烘焙處理的工藝，因此要實(shí)現(xiàn)不進(jìn)行烘焙處理的白肋煙煙片處理，需經(jīng)烤煙煙片處理線加工。此外，為避免加料引起的差異，兩種工藝路徑處理的白肋煙均不進(jìn)行加料處理。試驗(yàn)方法如下：投料兩批，每批次3000 kg，其中一批, 自烤煙煙片處理線（不加料）投料進(jìn)入二氧化碳膨脹煙絲線，工藝路徑見圖1，試驗(yàn)編號(hào)1 號(hào)；另一批，自白肋煙烘焙處理線（不加料）投料進(jìn)入二氧化碳膨脹煙絲線，工藝路徑見圖2，試驗(yàn)編號(hào)：2 號(hào)。各批次白肋煙煙絲膨脹的熱風(fēng)溫度均為290℃，成品膨脹煙絲進(jìn)行回潮加料處理。對試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用雙樣本T 檢驗(yàn)的方法進(jìn)行對比分析。

圖1 1 號(hào)試驗(yàn)工藝路徑Fig. 1 Test process path No. 1

圖2 2 號(hào)試驗(yàn)工藝路徑Fig. 2 Test process path No. 2

1.3 取樣及樣品制備方法

1.3.1 取樣地點(diǎn)及樣品編號(hào)

表1 取樣地點(diǎn)及樣品編號(hào)表Tab. 1 Sampling location and sample number

1.3.2 卷煙樣品制備方法

B1、B2 樣品煙絲使用相同的卷煙輔材，在同一臺(tái)卷煙機(jī)上卷制，卷制標(biāo)準(zhǔn)：煙支長度：（84±0.5）mm；濾棒長度：25 mm；圓周：（24.6±0.2）mm；煙支重量：（0.53±0.08）g。

1.4 檢測儀器

YQ-2 煙絲振動(dòng)分選篩（鄭州煙草研究院）；Factory densimeter D 51 煙絲填充性能測定儀；Waters2695 液相色譜儀（美國Waters 公司）；PE Clarus500 GC-MS 氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國PerkinElmer 公 司）；DIONEX ICS-5000 離 子 色 譜儀；Accela1250/Q Exactive-LC/MS/MS（美國Thermo Fisher 公司）；AA3 連續(xù)流動(dòng)分析儀（德國Bran Luebbe 公司）；pico/Triple Quad 5500 在線固相萃取-高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國AB Sciex 公司）；AA3 連續(xù)流動(dòng)分析儀（德國SEAL 公司）；CERULEAN SM450 直線吸煙機(jī)（英國CERULEAN公司）。

1.5 檢測方法

1.5.1 煙絲物理指標(biāo)

按《卷煙工藝測試與分析大綱》[18]中規(guī)定的方法分別測試成品膨脹白肋煙絲填充值、結(jié)構(gòu)、含水率。成品膨脹白肋煙絲于恒溫恒濕箱內(nèi)平衡48 h，平衡條件：溫度22℃、濕度60%。

1.5.2 煙絲常規(guī)化學(xué)成分

依據(jù)YC/T159—2002、YC/T160—2002 分別檢測樣品的總糖、總煙堿的含量；依據(jù)GB/T 23228—2008檢測樣品煙草特有N-亞硝胺。重復(fù)取樣檢測5 次。

1.5.3 卷煙主流煙氣指標(biāo)、特種成分及危害性指數(shù)

參 照GB/T 19609—2004、GB/T 23355—2009、GB/T 23203.1—2013、GB/T 23356—2009 分別檢測卷煙總粒相物、焦油；煙氣煙堿；煙氣水分；一氧化碳量及抽吸口數(shù)。

參 照GB/T 23228—2008、GB/T 21130—2007、YC/T 253—2008、YC/T 254—2008、YC/T 255—2008、YC/T 377—2017 分別檢測卷煙煙氣中NNK、B[a]P、HCN、巴豆醛、苯酚、氨的釋放量。

參照文獻(xiàn)[9]方法計(jì)算危害性指數(shù)。

吸煙機(jī)測定卷煙煙氣指標(biāo)設(shè)置參數(shù)與常規(guī)卷煙一致：抽吸后煙蒂長度：接裝紙上3 mm；抽吸持續(xù)時(shí)間：2 s；抽吸頻率：60 s；抽吸容量：25 mL；風(fēng)速：（200±30）mm/s。

1.6 數(shù)據(jù)分析方法

采用Mintable 軟件對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行雙樣本t 檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)5%。

2 結(jié)果

2.1 不同工藝路徑處理對成品膨脹白肋煙絲物理指標(biāo)的影響

表2 不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲物理指標(biāo)檢測結(jié)果對比表Tab. 2 Comparison of physical index test results of expanded cut burley tobacco treated with different processes

不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲物理指標(biāo)檢測結(jié)果及雙樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果（P 值）見表2，結(jié)果表明：未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B1 的整絲率、填充值顯著高于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B2，且B1 的碎絲率顯著低于B2。由于二氧化碳煙絲膨脹工藝的劣勢就是煙絲造碎偏高，而復(fù)雜的白肋煙烘焙工藝又增加了膨脹前煙絲的造碎，因此經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲結(jié)構(gòu)相對較差。

2.2 不同工藝路徑處理對膨脹后白肋煙絲化學(xué)成分的影響

不同工藝路徑處理膨脹后白肋煙絲化學(xué)成分檢測結(jié)果及雙樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果（P 值）見表3，前人研究多以白肋煙加料、烘焙的加工工藝為研究基礎(chǔ)，認(rèn)為，白肋煙烘焙后隨著干燥溫度的升高，總糖、總煙堿均呈降低趨勢[19-20]，并認(rèn)為這與白肋煙處理過程中進(jìn)行的非酶棕化反應(yīng)及焦糖化反應(yīng)有關(guān)[4]，本研究的白肋煙在烘焙前后均未進(jìn)行加料處理，結(jié)果表明：未經(jīng)烘焙處理的膨脹后白肋煙絲A1 的總糖含量顯著高于經(jīng)烘焙處理的膨脹后白肋煙絲A2，變化率為17.24%，即使不進(jìn)行加料處理，高溫烘焙依然會(huì)導(dǎo)致白肋煙總糖含量降低，與前人的研究結(jié)果一致；A1、A2 的總煙堿雖有顯著差異，但變化率僅為5.64%，考慮為原煙的組間差異引起。

表3 不同工藝路徑處理膨脹后白肋煙絲化學(xué)成分檢測結(jié)果對比表Tab. 3 Comparison of chemical composition test results of expanded cut burley tobacco treated with different processes

2.3 不同工藝路徑處理對膨脹后白肋煙絲TSNAs 含量的影響

不同工藝路徑處理膨脹后白肋煙絲TSNAs 含量檢測結(jié)果及雙樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果（P 值）見表4，結(jié)果表明：未經(jīng)烘焙處理的膨脹后白肋煙絲A1 的NNN、NAT、NNK 含量顯著低于經(jīng)烘焙處理的膨脹后白肋煙絲A2，變化率分別為17.96%、21.49%、13%；兩者NAB 含量無顯著差異。

由于白肋煙烘焙前含水率較高，達(dá)到34%左右，烘焙溫度最高達(dá)到120℃，高溫烘焙工藝對煙葉TSNAs 含量產(chǎn)生較大影響，在溫度高于45℃時(shí)白肋煙中TSNAs 的含量會(huì)急劇增長且溫度越高增長越快[13]，導(dǎo)致其膨脹后煙絲TSNAs 含量高于未經(jīng)烘焙處理的白肋煙膨脹煙絲。

表4 不同工藝路徑處理膨脹后白肋煙絲TSNAs 含量檢測結(jié)果對比表Tab. 4 Comparison of TSNAS content of expanded cut burley tobacco treated with different processes

2.4 不同工藝路徑處理對成品膨脹白肋煙絲煙氣指標(biāo)的影響

不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲煙氣指標(biāo)檢測結(jié)果對比表見表5，結(jié)合表2 看，B1 的填充值高于B2，煙絲結(jié)構(gòu)也優(yōu)于B2，對煙支卷制質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致B1 的煙支克重和吸阻略低于B2，煙絲的物理指標(biāo)對煙支的卷制質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，這與前人[21-22]的研究結(jié)果一致。未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B1 的煙氣煙堿量明顯低于B2，變化率為18.18%，與其抽吸口數(shù)低有關(guān)。結(jié)果表明：不經(jīng)烘焙的處理的白肋煙膨脹煙絲未對卷煙主流煙氣指標(biāo)產(chǎn)生負(fù)面影響。

表5 不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲卷煙主流煙氣指標(biāo)檢測結(jié)果對比表Tab. 5 Comparison of mainstream smoke indicators of test cigarettes made of finished expanded cut burley tobacco by different processes

2.5 不同工藝路徑處理對成品膨脹白肋煙絲卷煙主流煙氣特種成分的影響

不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲卷煙主流煙氣特種成分檢測結(jié)果見表6，結(jié)果表明：未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B1 的煙氣特種成分CO、NNK、NH3、苯酚、巴豆醛釋放量均低于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B2； B1、B2 的卷煙主流煙氣危害性評(píng)價(jià)指數(shù)分別為23.41、25.77，B1 的卷煙主流煙氣危害性評(píng)價(jià)指數(shù)低于B2 達(dá)10.07%。

表6 不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲卷煙主流煙氣特種成分檢測結(jié)果對比表Tab. 6 Comparison of special constituents in mainstream smoke of test cigarettes made of finished expanded burley tobacco by different processes

2.6 不同工藝路徑處理對成品膨脹白肋煙絲感官質(zhì)量的影響

不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲感官質(zhì)量評(píng)價(jià)表見表7，由于本研究目的是考察用于膨脹的白肋煙是否需要進(jìn)行烘焙處理，因此在1 號(hào)試驗(yàn)白肋煙經(jīng)烤煙煙片處理，及2 號(hào)試驗(yàn)白肋煙經(jīng)烘焙過工藝處理過程中均未進(jìn)行加料，以避免煙絲膨脹前加料引起常規(guī)化學(xué)成分及煙氣指標(biāo)的改變。結(jié)果表明：未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B1 的感官質(zhì)量得分高于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲B2 的感官質(zhì)量得分，主要表現(xiàn)為煙氣香氣質(zhì)、柔和細(xì)膩度、回甜感、余味這幾項(xiàng)指標(biāo)相對較好。

表7 不同工藝路徑處理成品膨脹白肋煙絲感官質(zhì)量評(píng)價(jià)表Tab. 7 Sensory quality evaluation table of test cigarette made of finished expanded cut burley tobacco by different processes

3 結(jié)論

經(jīng)對比分析，烘焙與否對白肋煙膨脹煙絲產(chǎn)生如下質(zhì)量影響：未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲的整絲率、填充值顯著高于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲；未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲的卷煙危害性評(píng)價(jià)指數(shù)低于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲；未經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲感官質(zhì)量得分高于經(jīng)烘焙處理的成品膨脹白肋煙絲。

白肋煙用于煙絲膨脹，主要是發(fā)揮其較高填充性能的優(yōu)勢[23]，不進(jìn)行烘焙處理對卷煙綜合質(zhì)量未產(chǎn)生負(fù)面影響，且可以簡化工藝流程、節(jié)約料液、降低造碎，更有利于卷煙減害。