煙堿形態(tài)與卷煙煙氣粒相物pH的關(guān)聯(lián)性研究

吳繼忠，戴莉，徐清泉，梁婭，廖付，祁林，吳鍵*，張峻松

(1.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，浙江 杭州 310008；2.鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450002)

煙堿形態(tài)與卷煙煙氣粒相物pH的關(guān)聯(lián)性研究

吳繼忠1，戴莉2，徐清泉1，梁婭2，廖付1，祁林2，吳鍵1*，張峻松2

(1.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，浙江 杭州 310008；2.鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450002)

分別測(cè)定38種具代表性卷煙煙絲中總煙堿、游離態(tài)煙堿、結(jié)合態(tài)煙堿的含量和煙氣總粒相物pH，通過(guò)簡(jiǎn)單相關(guān)性和內(nèi)在關(guān)聯(lián)性分析方法，研究卷煙煙絲中煙堿不同形態(tài)與煙氣總粒相物 pH的關(guān)聯(lián)性。簡(jiǎn)單相關(guān)性分析結(jié)果表明，游離煙堿含量與卷煙煙氣總粒相物pH呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.846，游離煙堿和總煙堿之比與卷煙煙氣總粒相物pH呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.784。內(nèi)在關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，總煙堿含量對(duì)煙氣總粒相物pH影響顯著(P=0.016)。

卷煙；煙堿形態(tài)；煙氣；pH

煙氣pH綜合反映卷煙配方中的化學(xué)組成和化學(xué)平衡，尤其可反映煙氣中煙堿的存在形態(tài)[1–2]。煙葉中的煙堿根據(jù)其與質(zhì)子結(jié)合情況可分為游離態(tài)煙堿和結(jié)合態(tài)煙堿，煙堿形態(tài)與煙氣pH的相關(guān)性對(duì)表征卷煙的內(nèi)在感官品質(zhì)至關(guān)重要[3–4]。

20世紀(jì)50年代，煙氣pH的重要性開(kāi)始引起煙草化學(xué)家們的注意，并著手考察pH對(duì)卷煙主流煙氣中煙堿的質(zhì)子化程度和消費(fèi)者吸收率的影響[5–6]。Brunnemann 等[7]分析煙堿形態(tài)分布與卷煙煙氣pH值關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)煙氣pH＞6.0時(shí)，煙堿才能以游離態(tài)存在；J．F．Pankow[8–10]和C．H. Watson等[11]依據(jù)主流煙氣中游離煙堿的含量，推算主流煙氣的有效 pH；陳建潭等[12]采用國(guó)際通用的煙氣分析方法，對(duì)收集的國(guó)內(nèi)外卷煙煙氣粒相物中煙堿及游離煙堿的含量進(jìn)行研究，指出不同形態(tài)煙堿含量差異性對(duì)感官品質(zhì)的影響。但這些研究未揭示主流煙氣粒相物pH與煙絲煙堿形態(tài)的相關(guān)性，對(duì)指導(dǎo)卷煙配方和提升感官品質(zhì)有較大的局限性。

筆者選取具代表性的 38種中式烤煙型卷煙，測(cè)定卷煙中總煙堿、游離煙堿、結(jié)合煙堿含量和煙氣粒相物的pH值，對(duì)煙氣粒相物pH與卷煙煙堿形態(tài)之間的關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)單相關(guān)性分析和內(nèi)在關(guān)聯(lián)分析，探究煙堿形態(tài)對(duì)煙氣粒相物pH的影響，了解煙葉原料的煙堿形態(tài)分布特征，以期通過(guò)調(diào)控?zé)煔鈖H，進(jìn)而提升卷煙的內(nèi)在品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材 料

38個(gè)卷煙樣品(烤煙型)，均由市場(chǎng)購(gòu)得。

主要儀器設(shè)備有 LM5+實(shí)驗(yàn)室吸煙機(jī)(德國(guó)Borgwaldt–KC公司)、Agilent7820A氣相色譜儀(美國(guó)安捷倫公司)、MODEL868型奧立龍離子酸度計(jì)(Termo ELECTRON CORPORATION)等。

1.2 方 法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備

取卷煙樣品煙絲，粉碎后過(guò)孔徑為0.42 mm篩，按YC/T32—2000烘箱法測(cè)定樣品含水率。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1) 游離煙堿的測(cè)定，參照文獻(xiàn)[13]方法進(jìn)行。2) 總煙堿的測(cè)定，參照文獻(xiàn)[14]方法進(jìn)行。根據(jù)煙堿形態(tài)理論，煙草中總煙堿含量減去游離煙堿含量即為結(jié)合態(tài)煙堿含量。

3) 卷煙煙氣總粒相物pH的測(cè)定。按照國(guó)標(biāo)規(guī)定的條件抽吸平衡好的卷煙樣品，用劍橋?yàn)V片收集煙氣粒相物，每只濾片捕集4支卷煙，共捕集20支卷煙。吸完后，取出濾片，放入150 mL的具塞廣口三角瓶中，用小塊濾片擦凈煙支夾持器，也放入萃取瓶中。加入50 mL異丙醇，再加入50 mL蒸餾水，振蕩萃取0.5 h，溫度25.0 ℃，振蕩頻率120 r/min，靜置0.5 h后過(guò)濾，用離子酸度計(jì)測(cè)定濾液的pH，作為卷煙煙氣總粒相物pH。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙堿形態(tài)與煙氣粒相物pH的簡(jiǎn)單相關(guān)分析

卷煙游離煙堿、結(jié)合態(tài)煙堿、總煙堿含量和煙氣總粒相物pH 的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 卷煙游離煙堿、結(jié)合煙堿和總煙堿含量及其煙氣總粒相物pHTable 1 Content of free nicotine, bound nicotine and total nicotine in cigarette and pH of total particulate matter of smoke

續(xù) 表

將游離煙堿含量、游離煙堿與總煙堿的比值、結(jié)合煙堿含量和pH 值進(jìn)行回歸分析，結(jié)果如圖1~ 圖3所示。

圖1 煙氣總粒相物pH與游離煙堿含量的相關(guān)性Fig.1 Relationship between the smoke pH and the content of free nicotine

圖2 煙氣總粒相物pH與游離煙堿占總煙堿比例的相關(guān)性Fig.2 Relationship between the smoke pH and the ratio of free nicotine to total nicotine

圖3 煙氣總粒相物pH與結(jié)合煙堿含量的相關(guān)性Fig.3 Relationship between the smoke pH and t he content of bound nicotine

結(jié)果表明，游離煙堿含量與卷煙煙氣總粒相物pH的相關(guān)系數(shù)為0.846，呈顯著正相關(guān)；游離煙堿和總煙堿的比值與卷煙煙氣總粒相物pH的相關(guān)系數(shù)為0.784，呈顯著正相關(guān)。

游離煙堿和游離煙堿/總煙堿與煙氣粒相物pH相關(guān)性顯著，說(shuō)明隨著煙絲中游離煙堿含量的增加，煙氣總粒相物pH呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，煙氣總粒相物pH的升高將會(huì)導(dǎo)致煙氣中吡啶、吡嗪類物質(zhì)釋放量的增加，對(duì)提升卷煙的滿足感起積極的作用。

2.2 煙堿形態(tài)與煙氣粒相物pH的內(nèi)在關(guān)聯(lián)分析

由于簡(jiǎn)單相關(guān)分析時(shí)，擬合曲線并不能完全反映煙堿形態(tài)與卷煙煙氣粒相物pH的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，為此，采用Mathematic軟件，對(duì)游離煙堿(X1)、總煙堿(X2)、結(jié)合煙堿(X3)以及游離煙堿/總煙堿(X4)與卷煙煙氣總粒相物pH值(Y)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。煙堿形態(tài)與煙氣粒相物pH的關(guān)聯(lián)參數(shù)見(jiàn)表2，煙堿形態(tài)與煙氣粒相物pH的方差分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 煙堿形態(tài)與煙氣粒相物pH的關(guān)聯(lián)參數(shù)Table 2 The Correlation analysis parameters of the nicotine forms and smoke pH

表3 煙堿形態(tài)與煙氣粒相物pH的方差分析結(jié)果Table 3 The results of variance analysis of the nicotine forms and smoke pH

根據(jù)方差分析結(jié)果，可以得到回歸方程y=5.23–0.031X1+0.14X2+0.17X3+0.90X4，回歸方程顯著(P＜0.05)，方程的總均方差為0.007 23，說(shuō)明可以采用該方程來(lái)預(yù)測(cè)游離煙堿(X1)、總煙堿(X2)、結(jié)合煙堿(X3)和兩者比值(X4)對(duì)煙氣總粒相物pH的貢獻(xiàn)度。由表2可知，總煙堿(X2)對(duì)煙氣總粒相物pH影響顯著(P=0.016)。游離煙堿(X1)、結(jié)合煙堿(X3)和兩者比值(X4)對(duì)總粒相物pH的影響大小依次為X4、X3、X1，說(shuō)明可根據(jù)煙葉原料中不同形態(tài)煙堿和總煙堿的含量特征，通過(guò)調(diào)整卷煙配方組成，改善卷煙內(nèi)在品質(zhì)。

[1] 肖協(xié)忠．煙草化學(xué)[M]．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1997：179．

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[14] YC/T246—2008，煙草及煙草制品煙堿的測(cè)定氣相色譜法[S]．

責(zé)任編輯：羅慧敏

英文編輯：羅 維

Relational analysis between nicotine forms and pH of total particulate matter of cigarettes smoke

WU Ji-zhong1, DAI Li2, XU Qing-quan1, LIANG Ya2, LIAO Fu1, QI Lin2, WU Jian1*, ZHANG Jun-song2
(1.Technology Center, China Tobacco Zhejiang Industrial Co. Ltd., Hangzhou 310008, China; 2.School of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China)

The content of total nicotine, free nicotine, bound nicotine and pH of total particulate matter (TPM) value of domestic tobacco from 38 representational brands were measured and the relationship between the nicotine forms and TPM pH of cigarettes smoke were investigated by simple correlation analysis and intrinsic relevance analysis. The results of the simple correlation analysis showed that the content of free nicotine was significantly positively correlated with TPM pH with a correlation coefficient of 0.846, the ratio of free nicotine to total nicotine showed a significantly positively correlation with TPM pH with a correlation coefficient of 0.784. The result of intrinsic relevance analysis showed that the content of total nicotine affect the TPM pH markedly (P=0.016).

cigarette; nicotine forms; smoke; pH

S572.01

A

1007?1032(2014)03?0253?04

10.13331/j.cnki.jhau.2014.03.006

投稿網(wǎng)址：http://www.hunau.net/qks

2013–09–17

國(guó)家煙草專賣(mài)局科技計(jì)劃項(xiàng)目(0320130226)

吳繼忠(1981—)，男，江蘇六合人，碩士研究生，主要從事卷煙產(chǎn)品配方和煙草化學(xué)研究， wujizhong@zjtobacco.com；*通信作者，wujian@zjtobacco.com