卷煙成品煙絲中不同長度煙絲的化學(xué)特性

周 冰，唐 軍，何邦華，邱昌桂，劉 靜，劉 澤，劉繼輝，高 輝*

1．云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，昆明市紅錦路367號 650231

2．云南瑞升煙草技術(shù)（集團）有限公司，昆明市高新開發(fā)區(qū)海源北路1699號 650106

3．紅云紅河煙草（集團）有限責(zé)任公司，昆明市紅錦路367號 650231

卷煙成品煙絲中不同長度煙絲的化學(xué)特性

周 冰1，唐 軍1，何邦華1，邱昌桂2，劉 靜2，劉 澤1，劉繼輝3，高 輝*2

1．云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，昆明市紅錦路367號 650231

2．云南瑞升煙草技術(shù)（集團）有限公司，昆明市高新開發(fā)區(qū)海源北路1699號 650106

3．紅云紅河煙草（集團）有限責(zé)任公司，昆明市紅錦路367號 650231

為研究卷煙成品煙絲中不同長度煙絲主要化學(xué)成分的差異，利用方差分析法對不同長度煙絲的常規(guī)化學(xué)成分、多酚化合物、石油醚提取物、總揮發(fā)堿及非揮發(fā)性有機酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進行差異性分析，并基于上述化學(xué)指標(biāo)對不同長度的煙絲樣品進行系統(tǒng)聚類分析；通過感官評吸對聚類分析結(jié)果進行了驗證。結(jié)果表明：①常規(guī)化學(xué)成分、多酚類化合物、石油醚提取物及非揮發(fā)性有機酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨煙絲長度的變化呈現(xiàn)出不同的變化趨勢，7種長度煙絲的上述化學(xué)指標(biāo)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均存在顯著性差異；②7種長度的煙絲樣品可聚為3類，長度＞4．00 mm的煙絲聚為一類，長度為1．60～4．00 mm的煙絲聚為一類，長度≤1．60mm的煙絲聚為一類；③長度＞4．75mm的煙絲與長度≤4．00mm煙絲的整體感官質(zhì)量存在顯著性差異。

卷煙；成品煙絲；煙絲長度；化學(xué)成分；方差分析；聚類分析；感官質(zhì)量

卷煙制絲過程中，在切絲寬度確定后，所謂煙絲結(jié)構(gòu)主要是指不同長度煙絲質(zhì)量所占的比例。煙絲結(jié)構(gòu)測試主要是利用篩分的方法使不同長度的煙絲分離，結(jié)果以各層或某層篩網(wǎng)上的累積質(zhì)量占總質(zhì)量的比例來表示；煙絲結(jié)構(gòu)是影響卷煙質(zhì)量的重要因素之一［1］。煙絲結(jié)構(gòu)對卷煙加工質(zhì)量影響的報道較多［2-8］，且主要集中在煙絲長度與煙支卷制質(zhì)量的關(guān)系研究方面，有關(guān)不同長度成品煙絲化學(xué)成分方面的研究未見報道。

煙絲中的化學(xué)成分是影響卷煙感官質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)。煙葉中的主要常規(guī)化學(xué)成分在很大程度上決定了煙氣的特性，并影響煙葉的品質(zhì)［9-10］。多酚是煙草中一類重要的化合物，對煙草的色、香、味等有重要影響［11］，是衡量煙草品質(zhì)的一個重要因素。煙草石油醚提取物的主要成分是揮發(fā)油、樹脂、油脂、脂肪酸、蠟質(zhì)、甾醇、色素和類脂物等［12］，是對煙草致香成分有影響的物質(zhì)，常被作為衡量煙葉品質(zhì)和香氣質(zhì)量的重要指標(biāo)［13］。煙草中揮發(fā)堿的量與煙草的內(nèi)在質(zhì)量密切相關(guān)，對調(diào)節(jié)煙氣酸堿平衡具有重要作用［14］。蘋果酸、檸檬酸和草酸等非揮發(fā)性有機酸不僅在煙葉中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較高，而且對煙葉的香氣質(zhì)和香氣量有較大影響［15］；在卷煙燃吸過程中，非揮發(fā)性有機酸具有平衡煙氣的酸堿度、減輕刺激性、使卷煙吸味醇和等作用［12,16］。為此，檢測了不同長度成品煙絲中的常規(guī)化學(xué)成分、多酚化合物、石油醚提取物、總揮發(fā)堿及非揮發(fā)性有機酸等重要化學(xué)指標(biāo)，并利用方差分析和聚類分析法研究了不同長度煙絲主要化學(xué)成分的差異和變化趨勢，旨在為研究煙絲結(jié)構(gòu)對卷煙化學(xué)成分及感官質(zhì)量的影響提供參考，也為將煙絲結(jié)構(gòu)作為判定煙絲內(nèi)在品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料、設(shè)備和儀器

紅云紅河煙草（集團）有限責(zé)任公司昆明卷煙廠生產(chǎn)的某規(guī)格卷煙配方成品煙絲由薄板絲（含再造煙葉絲）、氣流絲和梗絲摻配組成，薄板絲占71%（其中再造煙葉絲占7%），氣流絲占21%，梗絲占8%。

6890N/5975N氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀（配HP-5MS毛細(xì)管色譜柱），1260液相色譜儀，6890氣相色譜儀（美國Agilent公司）；AS400旋轉(zhuǎn)篩分儀（德國Retsch公司，篩網(wǎng)孔徑依次為4.75、4.00、2.50、2.00、1.60和1.00 mm）；AA3連續(xù)流動分析儀（德國Bran+Luebbe公司）；AB204-S型電子天平（感量0.000 1 g，瑞士Mettler-Toledo公司）；CT410旋風(fēng)磨（丹麥Foss公司）；KBF540恒溫恒濕箱（德國Binder公司）。

1.2 方法

1.2.1 成品煙絲取樣

在風(fēng)力送絲前每間隔30 s取成品煙絲樣品約1 000 g，共取樣30次；做好標(biāo)識待檢。

1.2.2 成品煙絲篩分

用旋轉(zhuǎn)篩分儀對成品煙絲樣品進行篩分。篩分條件：旋轉(zhuǎn)速率220 r/m in，每間隔1 min變換一次旋轉(zhuǎn)方向，每次篩分10 m in。篩分方式：每個樣品分3次篩分，每次篩分樣品質(zhì)量約330 g。待篩分完全后，將同一長度的煙絲存放在一起，并混合均勻；從同一長度煙絲的不同位置共取樣3次作為待檢樣品。分別用S1～S7表示不同長度范圍的成品煙絲試驗樣品，其中樣品長度：S1＞4.75 mm、4.00 mm＜S2≤4.75 mm、2.50 mm＜S3≤4.00 mm、2.00 mm＜S4≤2.50 mm、1.60 mm＜S5≤2.00 mm、1.00mm＜S6≤1.60mm、S7≤1.00mm。

1.2.3 化學(xué)成分檢測

按照標(biāo)準(zhǔn)或文獻［17-25］中的方法分別檢測不同長度煙絲樣品常規(guī)化學(xué)成分、多酚類化合物、石油醚提取物、總揮發(fā)堿和非揮發(fā)性有機酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.4 不同長度煙絲的感官質(zhì)量評價

按照《卷煙工藝測試與分析大綱》［26］中的方法，采用同一卷煙材料制備感官質(zhì)量評價樣品。由9名評吸人員組成評吸小組，采用三點檢驗法和對比評吸法［27］評價不同長度煙絲樣品的感官質(zhì)量。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

利用方差分析法對不同長度煙絲的化學(xué)成分進行差異性分析和兩兩比較；并以各類化學(xué)指標(biāo)的單項指標(biāo)為變量，使用組間聯(lián)接法（度量標(biāo)準(zhǔn)為平方Euclidean距離）對不同長度的煙絲樣品進行系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同長度煙絲常規(guī)化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異及變化趨勢

不同長度成品煙絲的常規(guī)化學(xué)成分檢測及方差分析結(jié)果如表1所示?？梢钥闯?，隨煙絲長度從大到小，總糖和還原糖的量呈逐漸降低的變化趨勢；總氮的量呈逐漸增加的趨勢；鉀和氯的量呈先增加后降低的拋物線型變化趨勢；總植物堿的量總體呈降低趨勢，但規(guī)律性相對較弱。方差分析結(jié)果表明，不同長度成品煙絲的各項常規(guī)化學(xué)成分的量均存在顯著性差異。

表1 不同長度成品煙絲常規(guī)化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異①（%）

2.2 不同長度煙絲多酚、石油醚提取物和總揮發(fā)堿的差異及變化趨勢

不同長度成品煙絲的多酚類物質(zhì)、石油醚提取物和總揮發(fā)堿的檢測結(jié)果及方差分析結(jié)果如表2所示?？梢钥闯?，隨煙絲長度從大到小，綠原酸、蕓香苷和石油醚提取物的量總體呈先降低再增加的變化趨勢；莨菪亭的量總體呈逐漸增加的變化趨勢；總揮發(fā)堿的量的變化無明顯規(guī)律性。方差分析結(jié)果表明，不同長度煙絲的多酚類物質(zhì)、石油醚提取物和總揮發(fā)堿的量均存在顯著性差異。

表2 不同長度成品煙絲多酚、石油醚提取物和總揮發(fā)堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異

2.3 不同長度煙絲非揮發(fā)性有機酸的差異及變化趨勢

不同長度成品煙絲的非揮發(fā)性有機酸檢測結(jié)果及方差分析結(jié)果如表3所示?？梢钥闯?，隨煙絲長度從大到小，草酸、丙二酸、蘋果酸和檸檬酸的量總體呈逐漸增加的變化趨勢，丁二酸的量呈先增加再降低的變化趨勢，棕櫚酸、亞油酸、油酸和亞麻酸的量呈現(xiàn)先降低后增加再降低的變化趨勢，硬脂酸的量呈先降低后增加的變化趨勢。方差分析結(jié)果表明，不同長度煙絲的各非揮發(fā)性有機酸的量均存在顯著性差異。

表3 不同長度煙絲非揮發(fā)性有機酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異（mg·g-1）

2.4 不同長度煙絲化學(xué)成分的聚類分析

以常規(guī)化學(xué)指標(biāo)、多酚類物質(zhì)、石油醚提取物總量、總揮發(fā)堿及非揮發(fā)性有機酸的各單項指標(biāo)為變量，對不同長度的成品煙絲樣品進行聚類分析。聚類方法為組間聯(lián)接法，度量標(biāo)準(zhǔn)為平方Euclidean距離，結(jié)果如圖1所示?？梢钥闯觯魧?個長度煙絲樣品分成兩大類，則S1、S2、S3、S4和S5（＞1.60 mm）5個長度的煙絲樣品聚為一類，S6和S7（≤1.60 mm）2個長度的煙絲樣品聚為一類；若將7個長度煙絲樣品分成三類，則S1和S2（＞4.00mm）2個長度的煙絲樣品聚為一類，S3、S4和 S5（＞1.60 mm且≤4.00 mm）3個長度的煙絲樣品聚為一類，S6和S7聚為一類。聚類結(jié)果表明，對于同一規(guī)格卷煙的成品煙絲，長度相近煙絲的內(nèi)在綜合化學(xué)品質(zhì)也較為接近。

圖1 不同長度成品煙絲樣品化學(xué)指標(biāo)的聚類結(jié)果

2.5 不同長度煙絲的感官質(zhì)量

2.5.1 三點檢驗法結(jié)果

通常情況下，在成品煙絲中，長度較長的煙絲說明其耐加工性能較好，填充值較高，是品質(zhì)較好的煙葉原料切后的煙絲，其綜合感官質(zhì)量也較好。在本研究中，S1是成品煙絲中長度最大的一類樣品，選擇長度為S1的煙絲作為對照與其他長度煙絲的感官質(zhì)量進行對比，以考察感官質(zhì)量隨煙絲長度的變化趨勢。從不同長度煙絲樣品（S2、S3、S4和S5）與對照（S1）的感官質(zhì)量三點法檢驗結(jié)果（表4）可以看出，S1的感官質(zhì)量與S3、S4和S5的煙絲樣品存在顯著性差異。結(jié)果表明，S1煙絲樣品的感官質(zhì)量與長度≤4.00 mm的煙絲樣品存在顯著性差異，與化學(xué)指標(biāo)的聚類分析結(jié)果相吻合。

表4 不同長度煙絲樣品感官質(zhì)量的三點法檢驗結(jié)果

2.5.2 對比評吸結(jié)果

對感官質(zhì)量存在顯著性差異的樣品（S1與S3、S1與S4、S1與S5），從香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、勁頭、濃度、細(xì)膩程度、刺激性、干燥感和干凈程度等方面進行感官評價的結(jié)果見表5?？梢钥闯觯許1為對照樣品，S3樣品在雜氣、細(xì)膩程度和刺激性等方面有所下降，S4樣品在香氣質(zhì)、雜氣、細(xì)膩程度和刺激性等方面有所下降，S5樣品在香氣質(zhì)、雜氣、細(xì)膩程度、刺激性和干燥感等方面有所下降。從對比評吸結(jié)果可知，隨煙絲長度的降低，感官質(zhì)量總體呈下降趨勢。

表5 不同長度煙絲樣品感官質(zhì)量變化趨勢①

3 結(jié)論與討論

（1）對于同一規(guī)格卷煙的成品煙絲，煙絲長度從大到小其常規(guī)化學(xué)成分、多酚類化合物、石油醚提取物及非揮發(fā)性有機酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)出規(guī)律性變化趨勢。

（2）7種長度煙絲各項化學(xué)指標(biāo)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均存在顯著性差異。7種長度的煙絲樣品可聚為三類：長度＞4.00 mm的煙絲聚為一類；1.60～4.00mm的煙絲聚為一類；≤1.60 mm的煙絲聚為一類。

（3）長度＞4.75 mm的煙絲與≤4.00 mm煙絲的整體感官質(zhì)量存在顯著性差異，主要體現(xiàn)在煙氣的香氣質(zhì)、雜氣、細(xì)膩程度和刺激性等方面，且隨著煙絲長度的降低，感官質(zhì)量總體呈下降趨勢。

（4）文獻［28-30］指出，常規(guī)化學(xué)成分、多酚、石油醚提取物、總揮發(fā)堿及非揮發(fā)性有機酸與焦油釋放量顯著相關(guān)。結(jié)合本文的研究結(jié)果，可以推測出不同長度煙絲的焦油釋放量也存在一定差異。因此，若成品煙絲在輸送與卷制過程中，其煙絲結(jié)構(gòu)波動較大，勢必會造成卷煙成品的物理指標(biāo)、內(nèi)在化學(xué)成分及焦油釋放量產(chǎn)生一定的波動，影響卷煙感官質(zhì)量的穩(wěn)定性。

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責(zé)任編輯 茹呈杰

Chemical Property of Cut Filler of Different Lengths

ZHOU Bing1,TANG Jun1,HE Banghua1,QIU Changgui2,LIU Jing2,LIU Ze1,LIU Jihui3,and GAO Hui*2
1.China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.,Kunm ing 650231,China
2.Yunnan Reascend Tobacco Technology(Group)Co.,Ltd.,Kunm ing 650106,China
3.HongyunHonghe Tobacco(Group)Co.,Ltd.,Kunm ing 650231,China

In order to study the differences o f main chem ical com ponents in cut filler o f different lengths, the differences of contents of routine chemical components,polyphenols,petroleum ether extracts,total volatile alkalis and non-volatile organic acids were analyzed by variance analysis.The systematic cluster analysis was conducted onthe basis of the above chem ical indexes,and the sensory evaluation was carried out to verify the results of cluster analysis.The results showed that：1)W ith the change of cut filler length, the contents of routine chem ical components,polyphenols,petroleum ether extracts and non-volatile organic acids changed differently,and differed significantly.2)Cut filler samp les of seven lengths were clustered into three categories：longer than 4 mm,1.60-4.00 mm,and shorter than 1.6 mm.3)The cut filler longer than 4.75 mm significantly differed from that shorter than 4.0 mm in overall sensory quality.

Cigarette;Cut filler;Length of cut filler;Chem ical com ponent;Variance analysis;Cluster analysis;Sensory quality

TS411.1

B

1002-0861（2015）09-0040-05

10.16135/j.issn1002-0861.20150907

2015-03-06

2015-05-15

紅云紅河集團有限責(zé)任公司資助項目“卷煙制絲工藝過程控焦方法的研究與應(yīng)用”（HYHH2013GY03）；云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司工藝重大專項子項目“工藝過程質(zhì)量評價體系研究及應(yīng)用”（2014GY 01）。

周冰（1984—），碩士，工程師，主要從事煙草工藝技術(shù)研究。E-mail：zhoubingshan@126.com；*

高輝，E-mail：gaohui6699@163.com

周冰，唐軍，何邦華，等.卷煙成品煙絲中不同長度煙絲的化學(xué)特性［J］.煙草科技，2015，48（9）：40-44.

ZHOU Bing,TANG Jun,HE Banghua,etal.Chemical property of cut filler of different lengths［J］.Tobacco Science &Technology，2015，48（9）：40-44.