卷煙紙參數(shù)對(duì)短支卷煙主流煙氣常規(guī)成分釋放量及感官質(zhì)量的影響

楊 松 ，趙永振，孫學(xué)輝，孫培健，王宜鵬，田海英，高明奇，胡少東，顏權(quán)平，陳 宸，李國(guó)政*，聶 聰*

1.中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院 煙草行業(yè)煙草化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào) 450001

2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，鄭州市經(jīng)開區(qū)第三大街8號(hào) 450000

近年來(lái)，短支卷煙的銷量持續(xù)增長(zhǎng)，逐漸成為消費(fèi)熱點(diǎn)之一。目前，市場(chǎng)上的短支卷煙煙支長(zhǎng)度以75 mm為主，短支卷煙的濾嘴段長(zhǎng)度與常規(guī)卷煙差別不大，但煙絲段長(zhǎng)度與常規(guī)卷煙差異較大。卷煙輔材設(shè)計(jì)可分為濾嘴段設(shè)計(jì)和煙絲段設(shè)計(jì)，煙絲段設(shè)計(jì)主要針對(duì)卷煙紙進(jìn)行設(shè)計(jì)，卷煙紙可通過(guò)影響卷煙的燃燒以及煙氣的稀釋和擴(kuò)散，進(jìn)而影響煙氣化學(xué)成分的釋放量及感官質(zhì)量［1-3］。近年來(lái)，科研人員已開展了大量有關(guān)卷煙紙參數(shù)對(duì)常規(guī)及細(xì)支卷煙主流煙氣成分和感官質(zhì)量影響的研究。趙樂等［4］考察了卷煙紙定量、卷煙紙透氣度、成型紙透氣度、接裝紙透氣度和濾棒吸阻對(duì)常規(guī)成分及7種有害成分釋放量影響。謝衛(wèi)等［5］考察了卷煙紙助燃劑含量、卷煙紙助燃劑類型、卷煙紙亞麻配比、卷煙紙定量、卷煙紙透氣度、濾棒吸阻和濾嘴通風(fēng)率對(duì)7種有害成分及其危害性指數(shù)的影響。謝國(guó)勇等［6］考察了卷煙紙助燃劑、透氣度、定量對(duì)主流煙氣中7種有害成分的影響。劉鴻等［7］綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外卷煙紙透氣度、卷煙紙?zhí)砑觿ㄖ紕⒅紕┨砑恿?、催化型添加劑、吸附型添加劑等）、卷煙紙定量、卷煙紙紙漿類型等指標(biāo)對(duì)常規(guī)卷煙主流煙氣成分釋放量影響相關(guān)的研究報(bào)道。楊松等［8］考察了細(xì)支煙輔材參數(shù)對(duì)煙氣常規(guī)成分釋放量及感官質(zhì)量的影響。董艷娟等［9］考察了卷煙紙參數(shù)對(duì)細(xì)支卷煙煙氣常規(guī)成分釋放量的影響。周全等［10］和張亞平等［11］考察了卷煙紙參數(shù)對(duì)細(xì)支卷煙和常規(guī)卷煙煙氣化學(xué)成分的影響。然而，目前卷煙紙參數(shù)對(duì)短支卷煙主流煙氣常規(guī)成分及感官質(zhì)量影響的研究鮮見報(bào)道。因此，考察卷煙紙參數(shù)對(duì)短支卷煙煙氣常規(guī)化學(xué)成分釋放量和感官質(zhì)量的影響，旨在為短支卷煙產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)卷煙

在同一機(jī)臺(tái)上，采用相同煙絲配方，卷制具有不同卷煙紙透氣度、定量、助燃劑用量、助燃劑鉀/鈉比、碳酸鈣含量的短支卷煙，試驗(yàn)卷煙設(shè)計(jì)方案見表1。

1.2 煙氣常規(guī)成分、卷煙物理參數(shù)及卷煙紙參數(shù)分析

參考標(biāo)準(zhǔn)方法［12-15］測(cè)定焦油、CO和煙堿等煙氣常規(guī)成分釋放量。樣品測(cè)試前參考文獻(xiàn)［8］的方法對(duì)煙支質(zhì)量和吸阻進(jìn)行分選。采用標(biāo)準(zhǔn)方法［16］測(cè)試煙支質(zhì)量、開式吸阻、總通風(fēng)率、濾嘴通風(fēng)率等卷煙物理參數(shù)。采用相應(yīng)的國(guó)家或煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法［17-20］測(cè)定卷煙紙透氣度、定量、碳酸鈣含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、鉀和鈉的含量。

1.3 卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)

卷煙感官評(píng)吸指標(biāo)包括香氣特性（香氣質(zhì)、香氣量、豐富性、雜氣）、煙氣特性（勁頭、濃度、細(xì)膩程度、成團(tuán)性）和口感特性（刺激性、干燥感、甜潤(rùn)度、余味）。打分的最小分值為0.5分，基準(zhǔn)卷煙每項(xiàng)分值均打?yàn)?分，評(píng)吸人員數(shù)量及評(píng)吸分?jǐn)?shù)處理與文獻(xiàn)［8］相同。

2 結(jié)果與討論

2.1 卷煙紙參數(shù)及試驗(yàn)卷煙物理參數(shù)

卷煙紙參數(shù)測(cè)試結(jié)果見表2?？梢钥闯?，卷煙紙定量、透氣度、助燃劑用量、鉀/鈉比及碳酸鈣含量參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。

表2 卷煙紙實(shí)測(cè)參數(shù)表Tab.2 Measured physical parameters of cigarette paper

樣品卷煙的物理參數(shù)測(cè)試結(jié)果見表3?？梢钥闯?，所有樣品卷煙的質(zhì)量基本一致，變異系數(shù)為0.9%，濾嘴通風(fēng)率基本一致，紙通風(fēng)率隨卷煙紙透氣度升高而增加，樣品卷煙符合設(shè)計(jì)要求。

2.2 卷煙紙透氣度對(duì)短支卷煙煙氣常規(guī)成分及感官質(zhì)量的影響

將卷煙紙透氣度與總粒相物（TPM）、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見圖1?？梢钥闯?，卷煙紙透氣度與短支卷煙TPM、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，卷煙紙透氣度由40 CU增加至80 CU時(shí)，TPM、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)降低率分別為12.5%、11.6%、7.8%、12.2%、30.0%和4.5%。與以往文獻(xiàn)報(bào)道［1-2，6］對(duì)比可知，卷煙紙透氣度對(duì)常規(guī)、細(xì)支和短支卷煙常規(guī)成分釋放量的影響趨勢(shì)一致，即隨著卷煙紙透氣度的增加，煙氣常規(guī)成分的釋放量降低。據(jù)報(bào)道，卷煙紙透氣度的改變主要通過(guò)影響卷煙的燃燒和煙氣的擴(kuò)散進(jìn)而影響煙氣成分的釋放量［21-24］。

表3 試驗(yàn)卷煙物理參數(shù)Tab.3 Physical parameters of unlit test cigarettes

不同卷煙紙透氣度短支卷煙感官評(píng)價(jià)結(jié)果見圖2?？梢钥闯?，隨著卷煙紙透氣度的增加，香氣特性、煙氣特性和口感特性呈下降趨勢(shì)，對(duì)口感特性影響更大。在香氣特性方面，卷煙紙透氣度增加時(shí)，香氣量有較明顯的下降，其他指標(biāo)變化較?。辉跓煔馓匦苑矫?，煙氣細(xì)膩程度和成團(tuán)性有一定程度下降，其他指標(biāo)變化較小，單口煙堿釋放量基本無(wú)變化（0.14～0.15 mg/口）可能是勁頭變化較小的原因；在口感特性方面，煙氣刺激性、干燥感、甜潤(rùn)度、余味均有較明顯的下降?？傮w上，采用低透氣度卷煙紙時(shí)，短支卷煙感官質(zhì)量較好。據(jù)文獻(xiàn)［8，25］報(bào)道，隨著卷煙紙透氣度的增加，常規(guī)卷煙的香氣量、煙氣濃度等指標(biāo)下降，細(xì)支卷煙的感官質(zhì)量變化較小，與本研究結(jié)果對(duì)比可知，卷煙紙透氣度對(duì)短支卷煙感官質(zhì)量的影響與常規(guī)卷煙較為接近。

圖1 卷煙紙透氣度與TPM、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)線性擬合結(jié)果Fig.1 Linear fittings between deliveries of TPM，tar，nicotine，CO，water and puff numbers with cigarette paper air permeability

圖2 卷煙紙透氣度對(duì)短支卷煙感官質(zhì)量的影響Fig.2 Effects of cigarette paper air permeability on sensory quality of short cigarettes

2.3 卷煙紙定量對(duì)短支卷煙煙氣常規(guī)成分及感官質(zhì)量的影響

將卷煙紙定量與TPM、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見圖3?？梢钥闯?，卷煙紙定量與短支卷煙TPM、焦油、煙堿釋放量及抽吸口數(shù)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與CO釋放量呈正相關(guān)關(guān)系，與水分釋放量無(wú)相關(guān)關(guān)系，卷煙紙定量由26 g/m2增加至35 g/m2時(shí)，TPM、焦油、煙堿、抽吸口數(shù)降低率分別為8.9%、7.1%、14.5%和7.2%，CO增加幅度為5.4%。與以往文獻(xiàn)報(bào)道［4-5，9］對(duì)比可知，卷煙紙定量對(duì)常規(guī)、細(xì)支和短支卷煙常規(guī)成分釋放量的影響趨勢(shì)一致，即隨著卷煙紙定量的增加，煙氣焦油、煙堿釋放量降低，CO釋放量升高［26-27］。

圖3 卷煙紙定量與TPM、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)線性擬合結(jié)果Fig.3 Linear fittings of deliveries of TPM，tar，nicotine，CO and puff numbers with cigarette paper grammage

圖4 卷煙紙定量對(duì)短支卷煙感官質(zhì)量的影響Fig.4 Effects of cigarette paper grammage on sensory quality of short cigarettes

不同卷煙紙定量短支卷煙感官評(píng)價(jià)結(jié)果見圖4?？梢钥闯觯S著卷煙紙定量的增加，香氣特性、煙氣特性和口感特性呈下降趨勢(shì)。在香氣特性方面，卷煙香氣質(zhì)、香氣量、豐富性、雜氣均呈下降趨勢(shì)；在煙氣特性方面，濃度、細(xì)膩程度呈下降趨勢(shì)，單口煙堿釋放量基本無(wú)變化（0.14～0.16 mg/口）可能是勁頭變化較小的原因；在口感特性方面，余味呈下降趨勢(shì)?？傮w上，采用低定量卷煙紙時(shí)，短支卷煙感官質(zhì)量較好。據(jù)文獻(xiàn)［8，28］報(bào)道，隨著卷煙紙定量的增加，常規(guī)和細(xì)支卷煙的感官質(zhì)量均呈下降趨勢(shì)，與本研究結(jié)果對(duì)比可知，卷煙紙定量對(duì)短支卷煙感官質(zhì)量的影響趨勢(shì)與常規(guī)和細(xì)支卷煙一致。

2.4 卷煙紙助燃劑用量及鉀/鈉比對(duì)短支卷煙煙氣常規(guī)成分及感官質(zhì)量的影響

圖5 卷煙紙助燃劑用量與TPM、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)線性擬合結(jié)果Fig.5 Linear fittings of deliveries of TPM，tar，nicotine，CO and puff numbers with combustion improver content in cigarette paper

將卷煙紙助燃劑用量與TPM、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見圖5?？梢钥闯觯頍熂堉紕┯昧颗c短支卷煙TPM、焦油、煙堿、CO釋放量及抽吸口數(shù)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與水分無(wú)相關(guān)關(guān)系，助燃劑用量由0.7%增加至2.2%，TPM、焦油、煙堿和CO釋放量及抽吸口數(shù)降低幅度分別為16.5%、17.5%、13.7%、21.6%和12.3%。與以往文獻(xiàn)報(bào)道［5，9］對(duì)比可知，卷煙紙助燃劑用量對(duì)常規(guī)、細(xì)支和短支卷煙常規(guī)成分釋放量的影響趨勢(shì)一致，即隨著卷煙紙助燃劑用量的增加，煙氣常規(guī)成分釋放量降低。卷煙紙助燃劑用量的改變主要通過(guò)影響卷煙的燃燒進(jìn)而影響煙氣成分的釋放量。據(jù)報(bào)道，卷煙紙中加入助燃劑后可提高卷煙紙的燃燒速率，并相應(yīng)提高卷煙煙支的燃燒速率［29-30］。

圖6 卷煙紙助燃劑用量對(duì)短支卷煙感官質(zhì)量的影響Fig.6 Effects of combustion improver content in cigarette paper on sensory quality of short cigarettes

不同卷煙紙助燃劑用量短支卷煙感官評(píng)價(jià)結(jié)果見圖6?？梢钥闯?，隨著卷煙紙助燃劑用量的增加，香氣特性、煙氣特性和口感特性呈先下降、在用量為1.92%時(shí)上升后又下降的趨勢(shì)。香氣特性方面的香氣質(zhì)、香氣量、豐富性、雜氣，煙氣特性方面的濃度、成團(tuán)性，以及口感特性方面的刺激性、干燥感、甜潤(rùn)度、余味指標(biāo)均表現(xiàn)出上述變化趨勢(shì)。單口煙堿釋放量基本無(wú)變化（0.15～0.16 mg/口）可能是勁頭變化較小的原因?？傮w上，采用低助燃劑用量（0.87%）卷煙紙時(shí)，短支卷煙感官質(zhì)量較好。據(jù)文獻(xiàn)［11］報(bào)道，卷煙紙助燃劑用量降低有利于改善常規(guī)和細(xì)支卷煙的感官質(zhì)量，與本研究結(jié)果對(duì)比可知，卷煙紙助燃劑用量對(duì)短支煙感官質(zhì)量影響趨勢(shì)與常規(guī)和細(xì)支卷煙一致。

卷煙紙助燃劑鉀鈉比與TPM、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見圖7?？梢钥闯?，卷煙紙助燃劑鉀/鈉比與短支卷煙TPM、焦油、煙堿、CO釋放量及抽吸口數(shù)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，當(dāng)助燃劑鉀/鈉比由0∶1改變?yōu)?∶0時(shí)，TPM、焦油、煙堿、CO、抽吸口數(shù)降低幅度分別為6.9%、8.5%、12.6%、9.2%和4.5%。與以往文獻(xiàn)報(bào)道［5，9］對(duì)比可知，卷煙紙助燃劑鉀/鈉比對(duì)常規(guī)、細(xì)支和短支卷煙常規(guī)成分釋放量的影響趨勢(shì)一致，即隨著卷煙紙助燃劑鉀/鈉比的增加，煙氣常規(guī)成分釋放量降低。據(jù)報(bào)道，卷煙紙助燃劑鉀/鈉比的改變主要通過(guò)影響卷煙的燃燒進(jìn)而影響煙氣成分的釋放量［31］。

不同卷煙紙助燃劑鉀/鈉比短支卷煙感官評(píng)價(jià)結(jié)果見圖8?？梢钥闯?，隨著卷煙紙助燃劑鉀/鈉比由1∶0改變?yōu)?∶1，香氣特性、煙氣特性和口感特性呈下降趨勢(shì)。香氣特性方面的香氣量、雜氣，煙氣特性方面的濃度、細(xì)膩程度，以及口感特性方面的刺激性、干燥感、余味指標(biāo)均呈下降趨勢(shì)。單口煙堿釋放量基本無(wú)變化（0.15～0.16 mg/口）可能是勁頭變化較小的原因?？傮w上，采用純鉀鹽卷煙紙時(shí)，短支卷煙感官質(zhì)量較好。據(jù)文獻(xiàn)［11］報(bào)道，卷煙紙助燃劑鉀/鈉比增加不利于改善常規(guī)卷煙感官質(zhì)量，但有利于改善細(xì)支卷煙感官質(zhì)量，與本研究結(jié)果對(duì)比可知，卷煙紙助燃劑鉀/鈉比對(duì)短支卷煙感官質(zhì)量影響趨勢(shì)與細(xì)支卷煙一致。

圖7 卷煙紙助燃劑鉀/鈉比與TPM、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)線性擬合結(jié)果Fig.7 Linear fittings of deliveries of TPM，tar，nicotine，CO and moisture with potassium/sodium ratio in combustion improver

圖8 卷煙紙助燃劑鉀/鈉比對(duì)短支卷煙感官質(zhì)量的影響Fig.8 Effects of potassium/sodium ratio in combustion improver on sensory quality of short cigarettes

2.5 卷煙紙?zhí)妓徕}含量對(duì)短支卷煙煙氣常規(guī)成分及感官質(zhì)量的影響

將卷煙紙?zhí)妓徕}含量與TPM、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見圖9。可以看出，卷煙紙?zhí)妓徕}含量與短支卷煙TPM、焦油、CO釋放量及抽吸口數(shù)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與煙堿和水分無(wú)相關(guān)關(guān)系，卷煙紙?zhí)妓徕}含量由29%增加至38%，TPM、焦油、CO和抽吸口數(shù)降低幅度分別為3.8%、4.8%、4.0%和1.5%。與以往文獻(xiàn)報(bào)道［9，26，31］對(duì)比可知，卷煙紙?zhí)妓徕}含量對(duì)常規(guī)、細(xì)支和短支卷煙常規(guī)成分釋放量的影響趨勢(shì)基本一致，即隨著卷煙紙?zhí)妓徕}含量增加，煙氣焦油和CO釋放量降低，煙堿和水分釋放量基本不受影響。據(jù)文獻(xiàn)［9，32］報(bào)道，卷煙紙?zhí)妓徕}含量的改變主要通過(guò)影響卷煙紙的燃燒速率進(jìn)而影響煙氣成分的釋放量，同時(shí)增加碳酸鈣含量后，炭化線附近的卷煙紙微孔數(shù)目增加，導(dǎo)致炭化線附近卷煙紙透氣度增大，擴(kuò)散作用與稀釋作用使CO釋放量降低。

圖9 卷煙紙?zhí)妓徕}含量與TPM、焦油、煙堿、CO、水分釋放量及抽吸口數(shù)線性擬合結(jié)果Fig.9 Linear fittings of deliveries of TPM，tar，nicotine，CO and moisture with calcium carbonate content in cigarette paper

圖10 卷煙紙?zhí)妓徕}含量對(duì)短支卷煙感官質(zhì)量的影響Fig.10 Effects of calcium carbonate content in cigarette paper on sensory quality of short cigarettes

感官評(píng)價(jià)結(jié)果（圖10）表明，隨卷煙紙?zhí)妓徕}含量增加，香氣特性、煙氣特性、口感特性各指標(biāo)均呈下降趨勢(shì)。香氣特性方面的香氣量和雜氣，煙氣特性方面的細(xì)膩程度和成團(tuán)性，以及口感特性方面的干燥感和甜潤(rùn)度指標(biāo)均呈下降趨勢(shì)。單口煙堿釋放量基本無(wú)變化（0.15～0.16 mg/口）可能是勁頭變化較小的原因?？傮w上，采用低碳酸鈣含量卷煙紙時(shí)，短支卷煙感官質(zhì)量較好。

3 結(jié)論

①隨著卷煙紙透氣度的增加，短支卷煙常規(guī)成分及水分釋放量均呈降低趨勢(shì)，抽吸口數(shù)減少，感官質(zhì)量呈下降趨勢(shì)。②隨著卷煙紙定量的增加，焦油和煙堿釋放量降低，CO釋放量升高，抽吸口數(shù)減少，感官質(zhì)量下降。③隨著卷煙紙助燃劑用量的增加，常規(guī)成分釋放量均降低，抽吸口數(shù)減少，感官質(zhì)量下降；隨著卷煙紙助燃劑鉀/鈉比的增加，常規(guī)成分釋放量均降低，抽吸口數(shù)減少，感官質(zhì)量提升。④隨著卷煙紙?zhí)妓徕}含量的增加，焦油和CO釋放量降低，煙堿釋放量無(wú)明顯變化，抽吸口數(shù)減少，感官質(zhì)量下降。⑤與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果對(duì)比，隨著卷煙紙透氣度的增加，短支和常規(guī)卷煙感官質(zhì)量下降，細(xì)支卷煙基本不受影響；隨著卷煙紙定量和助燃劑用量的增加，短支、常規(guī)和細(xì)支卷煙感官質(zhì)量下降；隨著卷煙紙助燃劑鉀/鈉比增加，短支和細(xì)支卷煙感官質(zhì)量有所改善，常規(guī)卷煙感官質(zhì)量下降。