烘焙工序?qū)Π桌邿熤髁鳠煔庵?種有害成分及感官質(zhì)量的影響

胡 銳，王宏偉，鮑 穗，汪清澤，程雷平，方 鼎，陳 闖，許宗保，田 忠

(安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，安徽合肥 230088)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)吸煙與健康問(wèn)題的關(guān)注度也在不斷提高，有關(guān)煙氣危害性的研究已成行業(yè)熱點(diǎn)之一。2005年，謝劍平等[1]研究發(fā)現(xiàn)，用CO、HCN、NNK、氨氣、苯并芘、苯酚和巴豆醛等7種有害成分表征卷煙煙氣的危害性具有科學(xué)性和可行性。國(guó)內(nèi)針對(duì)如何降低卷煙煙氣中7種有害成分及危害性指數(shù)H值進(jìn)行了大量研究，結(jié)果表明煙氣危害性與煙葉年份、產(chǎn)地、部位、類型等有關(guān)，且與煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分、物理性質(zhì)以及煙支輔材、制絲工序之間也有一定的關(guān)聯(lián)性[2-12];夏國(guó)聰?shù)萚13-17]研究表明，混合型卷煙的危害性指數(shù)H值要高于烤煙型卷煙產(chǎn)品，這與葉組配方中使用白肋煙有關(guān)[18]。傳統(tǒng)白肋煙煙葉經(jīng)過(guò)一系列的烘焙加料處理，期間會(huì)帶來(lái)不少化學(xué)成分及感官質(zhì)量的變化，然而目前針對(duì)白肋煙在烘焙工序不同加工條件下有害成分及感官質(zhì)量的變化研究較少。為此，筆者基于白肋煙煙葉處理工藝的優(yōu)化控制及不同烘焙工藝參數(shù)的研究，考察了烘焙工序工藝參數(shù)對(duì)白肋煙主流煙氣中有害成分釋放量及感官質(zhì)量的影響，以期為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)制絲減害，提升白肋煙處理后品質(zhì)提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器白肋煙選擇安徽中煙都寶某牌名白肋煙模塊。7種Hoffmann成分標(biāo)樣：CO標(biāo)準(zhǔn)氣體，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)氣體研究中心；水中NH4+、CN-標(biāo)準(zhǔn)溶液(分析純)，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；煙堿，鄭州煙草研究院；巴豆醛、苯酚、苯并芘(B[a]P)、苯并芘-d12、NNK、N-戊基-(3-甲基吡啶基)亞硝胺，分析純，美國(guó)百靈威公司。

烘焙機(jī)HBT，德國(guó)HAUNI公司；PROTOS1-8卷煙機(jī)，德國(guó)HAUNI公司；GDX2型包裝機(jī)，意大利GD公司。7890A氣相色譜儀和6890-5975氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)Agilent公司；Acquity 型高效液相色譜儀(配備熒光/PDA檢測(cè)器)，美國(guó)Waters公司；4000 Q Trap質(zhì)譜儀，美國(guó)AB公司；離子色譜儀，美國(guó)戴安公司；AL204-1C電子天平(感量0.000 1 g)，瑞士Mettler Toledo公司；Milli-Q純水儀，美國(guó)Millipore公司。

1.2 方法

1.2.1試驗(yàn)方法及烘焙工序參數(shù)設(shè)計(jì)。白肋煙煙葉處理按照傳統(tǒng)烘焙工序進(jìn)行葉片處理，工藝路徑見(jiàn)圖1，白肋煙烘焙機(jī)參數(shù)采用 3 因素(4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度、4個(gè)區(qū)水添加量、烘焙時(shí)間)3水平 L9(34)正交設(shè)計(jì)。試驗(yàn)4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度(℃)：100/130/120/80(A1)、110/140/130/90(A2)、120/150/140/100(A3)；4個(gè)區(qū)水添加量(g/kg)：80/140/120/80(B1)、100/170/140/80(B2)、120/200/160/110(B3)；烘焙時(shí)間(min)：8(C1)、10(C2)、12(C3)。具體正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

圖1 白肋煙烘焙工藝路徑Fig.1 Baking technology of burley tobacco

表1 烘焙工序參數(shù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Orthogonal experimental design of baking process parameters

1.2.2取樣及樣品卷制。烘焙處理后的煙葉待生產(chǎn)穩(wěn)定后在二次加料出口處每隔5 min取3 kg，每組參數(shù)的試驗(yàn)樣品取10次，共取30 kg樣品。9組試驗(yàn)樣品取樣結(jié)束后分別均勻混合后進(jìn)行切絲，將試驗(yàn)煙絲平衡到水分12.5%，在同一機(jī)臺(tái)按同一煙支重量，使用相同的煙支輔材進(jìn)行卷制。卷制參數(shù)均按安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。合格煙支在溫度(22±1)℃和相對(duì)濕度(60±2)%條件下平衡48 h。

1.2.3煙氣7種Hoffmann成分測(cè)定。分別采用GB/T 23356—2009、GB/T21130—2007、YC/T 253—2008、YC/T 377—2010、YC/T 255—2008、YC/T 254—2008、GB/T 23228—2008檢測(cè)主流煙氣中的CO、B[a]P、HCN、NH3、苯酚、巴豆醛和NNK的釋放量，卷煙危害性指數(shù)H值按照國(guó)煙科[2009]211號(hào)文件規(guī)定計(jì)算。

1.2.4數(shù)據(jù)處理與分析。采用 Excel 2007 和 SPSS 17.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，分別引用直觀分析法和方差分析法進(jìn)行分析[19]。

2 結(jié)果與討論

2.1 烘焙工序?qū)Π桌邿?種有害成分釋放量的影響

2.1.1烘焙參數(shù)對(duì)白肋煙7種有害成分釋放量的直觀分析。表2為正交試驗(yàn)樣品危害性成分釋放量，表3為正交試驗(yàn)直觀分析方法的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。選用極差[19]來(lái)反映不同參數(shù)對(duì)主流煙氣中7種有害成分及卷煙危害性指數(shù)H值影響的大小。依據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果處理的分析理論[20]，即同因素各水平之間變動(dòng)大對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響大，同因素各水平之間變動(dòng)小對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響小，可見(jiàn)CO、苯酚含量影響的主次因素依次為烘焙時(shí)間、4個(gè)區(qū)水添加量、4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度；HCN、NH3含量影響的主次因素依次為4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度、烘焙時(shí)間、4個(gè)區(qū)水添加量；NNK、B[a]P、巴豆醛含量及卷煙危害性指數(shù)H值影響的主次因素依次為4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度、4個(gè)區(qū)水添加量、烘焙時(shí)間。同時(shí)通過(guò)表3可見(jiàn)，主流煙氣中7種有害成分含量R值差異較大的為HCN、NH3、NNK 3個(gè)指標(biāo)，正交試驗(yàn)處理結(jié)果得出HCN含量最低的參數(shù)為A1B3C3；NH3含量最低的參數(shù)為A1B1C2，NNK含量最低的參數(shù)為A1B1C2；卷煙危害性指數(shù)H值最低的參數(shù)為A1B1C2，基于白肋煙煙絲中NNK含量對(duì)煙氣危害性指數(shù)貢獻(xiàn)較大[1]，結(jié)合上述參數(shù)分析結(jié)果，當(dāng)烘焙工序的設(shè)計(jì)為A1B1C2時(shí)，該參數(shù)處理樣品煙氣中卷煙危害性指數(shù)H值最低。

表2 正交試驗(yàn)樣品危害性成分釋放量(n=3)Table 2 Release of hazardous components from orthogonal test samples

2.1.2烘焙參數(shù)對(duì)白肋煙7種有害成分釋放量的方差分析。表4表明，影響因素對(duì)有害成分含量影響的離差平方和大小亦能反映影響因素對(duì)煙氣中7種有害成分含量的影響。因此，表4中離差平方和結(jié)果表明，CO、苯酚含量影響的主次因素依次為烘焙時(shí)間、4個(gè)區(qū)水添加量、4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度；HCN、NH3含量影響的主次因素依次為4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度、烘焙時(shí)間、4個(gè)區(qū)水添加量；NNK、B[a]P、巴豆醛含量、H值影響的主次因素依次為4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度、4個(gè)區(qū)水添加量、烘焙時(shí)間，這一結(jié)果與直觀分析法中結(jié)論一致。

表3 影響因素對(duì)7種有害成分釋放量直觀分析Table 3 Direct analysis of the release of seven harmful components by factors

2.2 烘焙工序?qū)Π桌邿煾泄儋|(zhì)量的影響不同烘焙參數(shù)正交試驗(yàn)樣品感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5，對(duì)照正交試驗(yàn)參數(shù)，4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度較4個(gè)區(qū)水添加量、烘焙時(shí)間對(duì)感官質(zhì)量影響更顯著，隨著烘焙溫度的升高，白肋煙特征香氣、豐滿程度、濃度、勁頭等指標(biāo)呈下降趨勢(shì)，雜氣、余味呈先變好后變差拋物線變化趨勢(shì)，濃勁協(xié)調(diào)變化趨勢(shì)不明顯，刺激性、干燥感呈上升趨勢(shì)。綜合來(lái)看，4個(gè)區(qū)低熱風(fēng)溫度的低處理強(qiáng)度能夠保持白肋煙特征香氣，高煙氣濃度，口感指標(biāo)略欠；4個(gè)區(qū)高熱風(fēng)溫度的高處理強(qiáng)度白肋煙特征香氣損失較多，煙氣刺激性較小，口感指標(biāo)較好，結(jié)合烘焙參數(shù)對(duì)白肋煙主流煙氣中危害性成分釋放量的影響，4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度參數(shù)選擇對(duì)白肋煙感官質(zhì)量及危害性指數(shù)的影響顯得尤為重要，參數(shù)A1B3C3樣品感官質(zhì)量總分最高，整體感官質(zhì)量最好。

3 結(jié)論

直觀分析法及主體間效應(yīng)分析結(jié)果得出，CO、苯酚含量影響的主次因素依次為烘焙時(shí)間、4個(gè)區(qū)水添加量、4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度；HCN、NH3含量影響的主次因素依次為4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度、烘焙時(shí)間、4個(gè)區(qū)水添加量；NNK、B[a]P、巴豆醛含量影響的主次因素依次為4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度、4個(gè)區(qū)水添加量、烘焙時(shí)間。感官評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度對(duì)白肋煙烘焙處理后感官品質(zhì)影響最為顯著。低強(qiáng)度處理能夠保持較好的香氣，較高的煙氣濃度；高強(qiáng)度處理煙氣更加柔和，余味更加干凈舒適。通過(guò)烘焙參數(shù)對(duì)主流煙氣中7種危害性成分及感官質(zhì)量的結(jié)果分析表明，烘焙工序參數(shù)的設(shè)計(jì)對(duì)主流煙氣7種危害性成分及感官質(zhì)量有一定的影響，其中4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度參數(shù)尤為重要，鑒于白肋煙烘焙處理旨在保持較好的香氣，有一定的煙氣強(qiáng)度，危害性指數(shù)較低，即4個(gè)區(qū)熱風(fēng)溫度設(shè)計(jì)為100、130、120、80 ℃更符合烘焙處理的目標(biāo)，亦更有利于混合型卷煙減害。

表4 因素對(duì)7種有害成分方差分析Table 4 Factors analysis of variance for seven harmful components

表5 正交試驗(yàn)樣品感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Sensory quality of the orthogonal test samples