3 種電加熱卷煙專用再造煙葉的甘油飽和吸附特性

高嶧涵，李祥林，馮智淵，趙紅穎，謝 焰*

1. 上海新型煙草制品研究院有限公司，上海市浦東新區(qū)秀浦路3733 號(hào) 200082

2. 同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院，上海市楊浦區(qū)四平路1239 號(hào) 200092

電加熱卷煙是通過熱源加熱煙草基質(zhì)，使其所含的霧化劑、煙堿以及香味物質(zhì)揮發(fā)，形成類似于傳統(tǒng)卷煙的煙霧。電加熱卷煙再造煙葉的受熱溫度一般低于350 ℃?，F(xiàn)有產(chǎn)品多存在煙霧量小、香氣量不足等問題，消費(fèi)體驗(yàn)有待提升［1-2］。為提升電加熱卷煙的煙霧釋放量，一般通過提高再造煙葉霧化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)實(shí)現(xiàn)［3］。因此，提高再造煙葉表面霧化劑的吸收量，是改善電加熱卷煙產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑之一［4］。再造煙葉表面霧化劑吸附效率的高低與多種因素相關(guān)［5］，包括煙葉原料以及再造煙葉的表面物理性質(zhì)、化學(xué)成分和加工方式等［6］?？茖W(xué)合理地添加霧化劑或優(yōu)化關(guān)鍵生產(chǎn)工藝以提高再造煙葉質(zhì)量已逐漸被行業(yè)認(rèn)可為可操作和易普及的方法［7］。

霧化劑是再造煙葉中必不可少的組成部分，目前電加熱卷煙再造煙葉中最常用的霧化劑主要是甘油，甘油在再造煙葉上的吸附規(guī)律與霧化劑在煙葉上的吸附性能相關(guān)，并最終影響再造煙葉對(duì)霧化劑的吸收和電加熱卷煙的感官品質(zhì)［8］。然而目前對(duì)于甘油作為霧化劑的研究尚不充分，研究重點(diǎn)主要集中于對(duì)甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定量檢測(cè)以及受熱釋放規(guī)律的熱分析研究方面［9-10］。由于受到再造煙葉自身物理化學(xué)性質(zhì)、含水率及制備工藝等多種因素的綜合影響，對(duì)于甘油在再造煙葉表面的吸附規(guī)律和影響因素的研究鮮見報(bào)道。化學(xué)吸附儀是一種可通過程序升溫控制測(cè)定吸附質(zhì)在材料表面的吸附量及吸附特性的裝置，可以測(cè)定再造煙葉對(duì)甘油的飽和吸附量和在程序升溫條件（30～350 ℃）下甘油的脫附量。此外，還可以通過測(cè)定再造煙葉對(duì)甘油吸附響應(yīng)峰面積的變化率判斷甘油的飽和吸附量及吸附速率。結(jié)合GC-MS法分析再造煙葉上含氧官能團(tuán)類型，可分析甘油在再造煙葉上的吸附作用［11-12］。因此，選取甘油作為研究對(duì)象，利用程序升溫脫附方法建立了再造煙葉中甘油飽和吸附量的檢測(cè)方法，并探究了影響甘油飽和吸附量的主要因素，旨在為深入研究電加熱卷煙再造煙葉對(duì)甘油的吸附類型和機(jī)制提供數(shù)據(jù)支撐，為優(yōu)化制備再造煙葉提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

采用不同工藝制備14 種不同含水率、不同甘油質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的再造煙葉樣品（表1）。

表1 不同再造煙葉樣品的基本信息Tab.1 Information on different reconstituted tobacco materials （%）

1～12 號(hào)樣品均為輥壓法制備的再造煙葉樣品，其中，3號(hào)為2號(hào)樣品外部再噴加10%甘油的輥壓法樣品；13號(hào)為改良造紙法制備樣品；14號(hào)為稠漿法制備的樣品。4 號(hào)、5 號(hào)和6 號(hào)樣品甘油的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)均為15%左右；7號(hào)、8號(hào)和9號(hào)樣品甘油的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)均為20%左右；10 號(hào)、11 號(hào)和12 號(hào)樣品甘油的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)均為25%左右，每組樣品的含水率為3個(gè)梯度（約4%、約8%、約12%）。

甘油（98%）、乙醇（99.5%）、二氯甲烷（97%）、溴化鉀（99%）［AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑（上海）有限公司］；實(shí)驗(yàn)過程中使用的水均為去離子水（電阻率17.8 MΩ·cm，上海市虹口寶興去離子水廠）。

Thermo Scientific Nicolet IS10 傅里葉變換紅外光譜儀（美國(guó)Thermo Fisher 公司）；Agilent 5977B 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS，美國(guó)Agilent 公司）；Hitachi S4800 掃描電子顯微鏡（日本Hitachi 公司）；Micromeritics Tristar 3020 比表面積測(cè)定儀、Autochem 2920化學(xué)吸附儀器（美國(guó)Micromeritics公司）；聚醚砜濾膜［ 0.45 μm，泰坦科技（上海）股份有限公司］。

1.2 方法

1.2.1 煙葉材料表征以及甘油飽和吸附量和脫附量的測(cè)定

比表面積、孔容和孔徑的測(cè)定：將待測(cè)再造煙葉剪碎后，稱取0.010 00 g 裝在U 型樣品管內(nèi)，在真空條件下加熱至200 ℃并保持3 h后，將U型樣品管固定在比表面積測(cè)定儀上，在氮?dú)獾囊夯c(diǎn)（-196 ℃）下進(jìn)行測(cè)試，得到比表面積、孔容和孔徑的數(shù)據(jù)。

表面形貌的測(cè)定：在樣品托上涂一薄層導(dǎo)電膠。將待測(cè)再造煙葉剪碎，取一片放在導(dǎo)電膠上，使其固定在樣品托上。將樣品托放置在樣品座上并送入樣品艙內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。使用的二次電子分辨率：1.0 nm（15 kV），2.0 nm（1 kV）；背散射電子分辨率：3.0 nm（15 kV）；電子槍：冷場(chǎng)發(fā)射電子源；加速電壓：0.5 ～30.0 kV（0.1 kV/步）；放大倍率：30 ～800 000。

紅外光譜表征：將溴化鉀在150 ℃的烘箱中烘烤1 h。在紅外燈下將待測(cè)再造煙葉剪碎為1 mm×1 mm的碎片，稱取0.010 00 g剪碎的樣品與0.500 0 g 溴化鉀混合并研磨均勻，然后稱取0.100 0 g 研磨均勻的粉末進(jìn)行壓片，將制備好的樣品薄片置于樣品池內(nèi)進(jìn)行掃描，掃描波長(zhǎng)范圍為400～4 000 cm-1。

GC-MS測(cè)定：將再造煙葉于40 ℃下干燥2 h后粉碎。準(zhǔn)確稱取10.00 g再造煙葉粉末加入100.0 mL二氯甲烷中，混合均勻后在60 ℃進(jìn)行蒸餾萃取。將提取液收集到具蓋燒瓶中，水浴40 ℃蒸干二氯甲烷；再以二氯甲烷稀釋至5 mL，加入適量無水硫酸鈉除水。使用聚醚砜濾膜過濾至1 mL進(jìn)樣瓶中，進(jìn)行GC-MS分析。分析條件：

化學(xué)吸附儀測(cè)定不同再造煙葉樣品對(duì)甘油的飽和吸附量：將甘油裝入錐形瓶中，利用蒸汽發(fā)生器測(cè)定再造煙葉的甘油脈沖吸附（不經(jīng)過檢測(cè)器）。再造煙葉的脈沖吸附測(cè)定條件：在N2氣氛下150 ℃預(yù)處理30 min，用于除去煙葉表面吸附的雜質(zhì)，在樣品管中自然冷卻至30 ℃，然后將錐形瓶在N2氣氛下以10 ℃/min升溫至100 ℃，并保持80 min，錐形瓶中加熱揮發(fā)出的甘油蒸汽由脈沖氣帶入反應(yīng)管中的再造煙葉（1.000 g）上進(jìn)行吸附。

程序升溫脫附法測(cè)定不同再造煙葉的甘油吸附量：通過化學(xué)吸附儀測(cè)定在30～350 ℃程序升溫期間再造煙葉表面吸附的甘油脫附量變化。測(cè)定條件：在N2氣氛下150 ℃預(yù)處理30 min，用于除去再造煙葉表面存在的雜質(zhì)，防止對(duì)甘油吸附量的測(cè)定造成影響。在樣品管中自然冷卻至30 ℃，然后在N2氣氛下，以5、10 或15 ℃/min 的升溫速率，將樣品升溫至200 ℃或者350 ℃，并保持120 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同再造煙葉表面性質(zhì)的表征

使用掃描電子顯微鏡（Scanning electron microscope，SEM）分析了不同再造煙葉的表面微觀結(jié)構(gòu)，研究不同的含水率和甘油質(zhì)量百分?jǐn)?shù)對(duì)輥壓法再造煙葉表面形貌的影響。選取不含甘油的1號(hào)再造煙葉以及含水率和甘油質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不完全相同的4號(hào)、6號(hào)和12號(hào)再造煙葉樣品，對(duì)其進(jìn)行SEM表征，結(jié)果如圖1 所示。從1 號(hào)樣品的SEM 圖（圖1a）可以看出，未吸附甘油的再造煙葉表現(xiàn)出具有大孔植物纖維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)［13-14］，在其表面吸附甘油后的4號(hào)、6號(hào)和12號(hào)樣品表現(xiàn)為大片的致密堆積結(jié)構(gòu)，孔道變小。與低含水率的4號(hào)樣品相比，高含水率的6號(hào)的孔道結(jié)構(gòu)進(jìn)一步被堵塞，表明水分可以被吸附在孔道內(nèi)部。同時(shí)，與含水率相近的6號(hào)樣品相比，高甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的12號(hào)樣品的SEM圖（圖1d）顯示，表面存在大量的顆粒狀物質(zhì)。進(jìn)一步提高放大倍率（圖1d中的插圖）可以看出，這些顆粒狀物質(zhì)呈現(xiàn)的形貌明顯與周圍的煙葉不同，推測(cè)為表面存在大量的甘油堆積。

圖1 1號(hào)（a）、4號(hào)（b）、6號(hào)（c）和12號(hào)（d）再造煙葉樣品的SEM圖Fig.1 SEM images of reconstituted tobaccos: Sample 1（a），Sample 4（b），Sample 6（c）and Sample 12（d）

采用傅里葉紅外光譜儀（Fourier transform infrared spectrometer，F(xiàn)TIR）測(cè)定了再造煙葉表面存在的化學(xué)官能團(tuán)，分析不同再造煙葉表面存在的官能團(tuán)對(duì)甘油吸附量的影響規(guī)律［15］，結(jié)果如圖2所示。同樣選取了不含甘油的1號(hào)再造煙葉樣品以及其表面吸附甘油后的4號(hào)、6號(hào)以及12號(hào)樣品對(duì)其進(jìn)行紅外光譜表征。由圖2 可知，3 500～3 200 cm-1歸屬于煙草表面存在的水和甘油分子中的羥基官能團(tuán)［16］。由于水分子中含有的羥基數(shù)目為1，而甘油分子中含有的羥基數(shù)目為3，從圖2可以看出，由于1號(hào)樣品中未添加甘油，因此，羥基的峰強(qiáng)度較弱，而6號(hào)與4號(hào)樣品相比，甘油質(zhì)量百分?jǐn)?shù)一致但是含水率高約7%，因此6 號(hào)樣品的羥基的峰強(qiáng)度比4 號(hào)大。12 號(hào)樣品與6號(hào)相比，含水率一致但是甘油質(zhì)量百分?jǐn)?shù)高約10%，因此12 號(hào)樣品的羥基的峰強(qiáng)度比6 號(hào)大。3 000～2 700 cm-1的峰歸屬于C—H的伸縮振動(dòng)峰［17］?？梢钥闯觯捎?2號(hào)樣品的甘油質(zhì)量百分?jǐn)?shù)最高，因此表現(xiàn)出最高的峰強(qiáng)度。同時(shí)，1 000 ～900 cm-1的峰歸屬于甘油分子中的C—O鍵的伸縮振動(dòng)，與羥基的峰強(qiáng)度趨勢(shì)一致。在1 800 ～1 600 cm-1出現(xiàn)的峰為再造煙葉表面存在的羧基官能團(tuán)的伸縮振動(dòng)吸收峰［18］，且隨含水率和甘油質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的增加，峰強(qiáng)度逐漸變大，表明羧基官能團(tuán)的數(shù)量與含水率和甘油質(zhì)量百分?jǐn)?shù)正相關(guān)，而羧基官能團(tuán)與甘油分子間可以形成氫鍵作用，有利于甘油在再造煙葉表面的吸附和保留。

圖2 1號(hào)、4號(hào)、6號(hào)和12號(hào)再造煙葉樣品的FTIR譜圖Fig.2 FTIR spectra of reconstituted tobaccos: Sample 1，Sample 4，Sample 6 and Sample 12

為進(jìn)一步證明再造煙葉表面含氧官能團(tuán)的存在，分析了4 號(hào)、6 號(hào)和12 號(hào)再造煙葉樣品的二氯甲烷提取物。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3種再造煙葉樣品中化學(xué)成分的種類基本一致，但質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所區(qū)別。在提取物中鑒定出的成分包括2-丁基-1-辛醇、2,4-二甲基苯甲醛、新植二烯、植酮、棕櫚酸甲酯、苯甲酸、2,4-二叔丁基苯酚、反式植醇、金合歡醇和棕櫚酸等再造煙葉中固有的香味成分［19］。采用面積歸一化法比較提取物中各成分的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，3種再造煙葉樣品提取物的主要成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表2?？芍?，再造煙葉中存在含羧基官能團(tuán)（棕櫚酸甲酯、苯甲酸和棕櫚酸）和含羥基官能團(tuán)（2-丁基-1-辛醇、2,4-二叔丁基苯酚、反式植醇和金合歡醇）的成分，這與紅外光譜表征的結(jié)果一致。這些羧基和羥基官能團(tuán)的存在有利于甘油在再造煙葉表面的吸附和保留。并且隨含水率和甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，表2中這些含極性官能團(tuán)的醇類、酮類和酸類成分的總量逐漸增加。

表2 4號(hào)、6號(hào)和12號(hào)再造煙葉樣品提取物的GC-MS測(cè)定結(jié)果Tab.2 Results of GC-MS analysis of extracts of reconstituted tobaccos: Sample 4，Sample 6 and Sample 12 （%）

2.2 不同工藝再造煙葉樣品對(duì)甘油的飽和吸附量

按照1.2 節(jié)中的方法，使用脈沖吸附法測(cè)定了1號(hào)、13 號(hào)和14 號(hào)3 種不同工藝制備的未添加甘油再造煙葉的甘油飽和吸附量。從圖3a 可知，對(duì)于輥壓法制備的再造煙葉（1號(hào)），在40 min開始發(fā)生明顯的吸附；在吸附繼續(xù)進(jìn)行到40～70 min 時(shí)，出現(xiàn)了3 個(gè)較寬的鋸齒狀甘油吸附峰，表明甘油大量吸附在煙草表面；70 min 后，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間，峰面積未發(fā)生明顯變化，表明吸附達(dá)到飽和。從圖3b中可以看出，對(duì)于改良造紙法制備的再造煙葉（13 號(hào)），在10 min開始發(fā)生明顯的甘油吸附；繼續(xù)延長(zhǎng)吸附時(shí)間至55 min 后，峰面積未發(fā)生明顯變化，表明達(dá)到甘油吸附飽和狀態(tài)。從圖3c 中可以看出，對(duì)于稠漿法制備的再造煙葉（14 號(hào)），整個(gè)甘油吸附過程為緩慢的少量且持續(xù)的過程，這說明稠漿法制備的再造煙葉對(duì)甘油的吸附過程較慢，達(dá)到甘油吸附平衡也需要較長(zhǎng)時(shí)間。

圖3 輥壓法（a）、改良造紙法（b）和稠漿法（c）制備的再造煙葉樣品的甘油脈沖吸附過程Fig.3 Pulse glycerol adsorption of reconstituted tobacco samples prepared by rolling method（a），paper-making method（b）and thick slurry method（c）

稱量吸附結(jié)束后再造煙葉的質(zhì)量，輥壓法制備的再造煙葉增加的質(zhì)量為0.358 6～0.442 4 g，表明輥壓法再造煙葉的甘油飽和吸附量為35.86%～44.24%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）；改良造紙法再造煙葉增加的質(zhì)量為0.550 2～0.641 8 g，改良造紙法再造煙葉的甘油飽和吸附量為55.02%～64.18%；稠漿法再造煙葉增加的質(zhì)量為0.193 2～0.278 1 g，稠漿法再造煙葉的甘油飽和吸附量為19.32%～27.81%。

輥壓法（1 號(hào)）、改良造紙法（13 號(hào)）和稠漿法（14號(hào)）3 種不同工藝制備的再造煙葉樣品的比表面積、孔徑分布和孔容的測(cè)定結(jié)果表明，3種再造煙葉樣品的比表面積分別為5.143、6.271 和3.398 m2/g。結(jié)合上述甘油飽和吸附量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明比表面積是影響甘油飽和吸附量的主要因素之一。對(duì)于含水率相同的再造煙葉樣品，比表面積越大，甘油的飽和吸附量越高。

1 號(hào)、13 號(hào)和14 號(hào)再造煙葉樣品的孔容分別為0.026 0、0.108 0 和0.006 0 cm3/g。孔容越大，越有利于甘油在再造煙葉表面的吸附。同時(shí)，1號(hào)、13號(hào)和14號(hào)樣品的孔徑分布如圖4所示，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)計(jì)算，其孔徑分別為2.558、2.975 和2.170 nm。表明煙草表面的孔均為介孔結(jié)構(gòu)（2～50 nm），且孔徑越大越有利于甘油的吸附［20］。在本研究中，改良造紙法制備的樣品最有利于甘油在表面的吸附。

圖4 輥壓法（a）、改良造紙法（b）和稠漿法（c）再造煙葉樣品的孔徑分布Fig.4 Distribution of pore sizes of reconstituted tobacco materials prepared by rolling method（a），paper-making method（b）and thick slurry method（c）

2.3 程序升溫脫附法測(cè)定再造煙葉的甘油脫附量

通過化學(xué)吸附儀測(cè)定在30～350 ℃程序升溫期間再造煙葉的甘油脫附量變化。探究了不同預(yù)處理溫度、升溫速率以及不同脫附溫度對(duì)甘油脫附量的影響。優(yōu)化了檢測(cè)條件，并探究了再造煙葉含水率、甘油添加方式對(duì)甘油脫附量的影響。

2.3.1 預(yù)處理溫度對(duì)再造煙葉程序升溫脫附過程中脫附甘油量的影響

不同預(yù)處理溫度對(duì)甘油脫附量的影響結(jié)果如圖5 所示。選擇6 號(hào)樣品進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)在80～150 ℃進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，隨預(yù)處理溫度的升高，甘油的脫附量緩慢增加，但是當(dāng)預(yù)處理溫度為160 ℃時(shí)，甘油的脫附量明顯增加，這是由于較高的預(yù)處理溫度會(huì)使再造煙葉表面的甘油在預(yù)處理過程中大量揮發(fā)，因此導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏低。但是較低的預(yù)處理溫度會(huì)使雜質(zhì)不能在預(yù)處理過程中被完全除去，同時(shí)溫度較低會(huì)使預(yù)處理過程中揮發(fā)出的甘油仍然滯留在管路內(nèi)，在脫附過程中會(huì)進(jìn)入檢測(cè)器，導(dǎo)致檢測(cè)到的甘油脫附量的信號(hào)值變大。因此，為保證測(cè)量準(zhǔn)確度，預(yù)處理溫度選擇150 ℃。

圖5 不同預(yù)處理溫度對(duì)6號(hào)再造煙葉樣品在程序升溫脫附過程中脫附甘油的影響Fig.5 Effects of different pretreatment temperatures on glycerol desorption of reconstituted tobacco Sample 6 during temperature-programmed desorption

2.3.2 升溫速率對(duì)再造煙葉程序升溫脫附過程中脫附甘油量的影響

不同升溫速率對(duì)甘油脫附量的影響結(jié)果如圖6所示。仍然選擇甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)和含水率適中的6號(hào)樣品進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)升溫速率對(duì)甘油的脫附量無明顯影響，表明升溫過程中甘油的脫附量較低，甘油脫附的主要過程發(fā)生在脫附溫度的保持階段。

圖6 不同升溫速率對(duì)6號(hào)再造煙葉樣品在程序升溫脫附過程中脫附甘油的影響Fig.6 Effects of different heating rates on glycerol desorption of reconstituted tobacco Sample 6 during temperature-programmed desorption

2.3.3 脫附溫度對(duì)再造煙葉程序升溫脫附過程中脫附甘油量的影響

6 號(hào)樣品不同脫附溫度對(duì)甘油脫附量的影響結(jié)果如圖7 所示。可知，在180 ℃進(jìn)行脫附時(shí)，再造煙葉的甘油脫附量比200 ℃時(shí)低，表明甘油未完全脫附；繼續(xù)升高脫附溫度至250、300 和350 ℃時(shí)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)行脫附的再造煙葉甘油脫附量明顯比200 ℃高，這是由于在高于200 ℃進(jìn)行脫附時(shí)，甘油已經(jīng)完全從煙草脫附，而煙草表面所含的纖維狀結(jié)構(gòu)被高溫破壞，導(dǎo)致釋放出大量的氣態(tài)物質(zhì)，包括眾多烴類及酚類化合物［21］，而且隨脫附時(shí)間的延長(zhǎng)，生成的多環(huán)芳烴以及苯、芘、酚等類物質(zhì)，會(huì)隨載氣進(jìn)入檢測(cè)器，導(dǎo)致響應(yīng)信號(hào)變強(qiáng)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在250、300 和350 ℃進(jìn)行脫附的石英管內(nèi)壁均有大面積的黑色沉積物附著，表明煙草在高溫下有炭化的產(chǎn)物生成。因此，在200 ℃進(jìn)行脫附既可保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，又可減小對(duì)儀器的損害。

圖7 不同脫附溫度對(duì)6號(hào)再造煙葉樣品在程序升溫脫附過程中甘油脫附量的影響Fig.7 Effects of different desorption temperatures on glycerol desorption of reconstituted tobacco Sample 6 during temperature-programmed desorption

2.3.4 含水率對(duì)再造煙葉程序升溫脫附過程中脫附甘油量的影響

在優(yōu)化后的程序升溫脫附條件（預(yù)處理?xiàng)l件：150 ℃處理30 min；脫附條件：在N2氣氛下以10 ℃/min 升溫至200 ℃并保持200 min）下分別對(duì)3 組（4號(hào)、5 號(hào)、6 號(hào)樣品，7 號(hào)、8 號(hào)、9 號(hào)樣品，10 號(hào)、11 號(hào)、12 號(hào)樣品）輥壓法再造煙葉樣品進(jìn)行程序升溫脫附實(shí)驗(yàn)，每一組樣品的甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近，含水率不同。在相同實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定了每組再造煙草樣品的甘油脫附量，從圖8a、圖8b以及圖8c中可以看出，再造煙葉含水率對(duì)甘油脫附量有顯著的影響，6號(hào)、9號(hào)和12 號(hào)再造煙葉樣品均為每組中含水率最高的樣品，但甘油的脫附量卻低于同一組其他煙草樣品。由此可以推斷，煙草制品的含水率直接影響其對(duì)甘油的吸附量。這可能是因?yàn)樵僭鞜熑~表面所含羥基和羧基官能團(tuán)的作用：結(jié)合FTIR 數(shù)據(jù)以及GC-MS結(jié)果可知，再造煙葉的含水率越高，表面所含的羥基和羧基官能團(tuán)的量也越高，導(dǎo)致與甘油形成的化學(xué)鍵（主要表現(xiàn)為氫鍵）的作用越強(qiáng)。從圖8d、圖8e以及圖8f 也可以看出，甘油在再造煙葉表面的結(jié)合力越強(qiáng)，進(jìn)行完全脫附所需的溫度越高。因此，再造煙葉表面的含水率是影響甘油在再造煙葉表面吸附的關(guān)鍵因素，含水率越高越有利于甘油在再造煙葉表面形成氫鍵，甘油也越不易從再造煙葉表面脫附。

圖8 煙草表面含水率對(duì)再造煙葉在程序升溫脫附過程中甘油脫附量的影響Fig.8 Effects of moisture content in tobacco on glycerol desorption of different reconstituted tobacco samples during temperature-programmed desorption

2.3.5 甘油添加方式對(duì)再造煙葉程序升溫脫附過程中甘油脫附量的影響

甘油添加方式對(duì)再造煙草樣品的甘油脫附量的影響結(jié)果如圖9 所示。3 號(hào)樣品的甘油總量以及含水率與9 號(hào)樣品基本一致。從圖9 可知，相同條件下，3 號(hào)樣品甘油的脫附量比9 號(hào)樣品高，主要是因?yàn)橥獠繃娂痈视偷姆绞綄?dǎo)致甘油在再造煙葉表面的吸附強(qiáng)度較弱，在程序升溫的過程中更易從煙草表面脫附。此外，3號(hào)樣品甘油的脫附量是2號(hào)樣品的2.3倍，驗(yàn)證了外部噴加甘油的方式不利于甘油在再造煙葉表面形成強(qiáng)的吸附作用。

圖9 不同添加方式對(duì)再造煙葉在程序升溫脫附過程中甘油脫附量的影響Fig.9 Effects of different preparation conditions on glycerol desorption of different reconstituted tobacco samples during temperature-programmed desorption

3 結(jié)論

（1）比表面積、表面形貌、表面含氧官能團(tuán)（羥基和羧基）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等表面物理性質(zhì)以及含水率對(duì)再造煙葉的甘油飽和吸附量有顯著影響。

（2）再造煙葉制備工藝中的輥壓法、改良造紙法和稠漿法對(duì)甘油飽和吸附量的影響不同，可以根據(jù)再造煙葉對(duì)甘油吸附量的不同需求，選擇合適的再造煙葉制備工藝。

（3）與制備過程中直接添加甘油不同，外部噴加甘油的方式在煙葉表面形成的是結(jié)合力較弱的物理吸附。