侧柏叶及其炮制品在卷烟滤嘴中的应用

摘要：试验采用Headspace-SPME-GC-MS分析结合卷烟感官质量评价考察了侧柏[Platyeladus orientalis（L.）Franco]叶炮制工艺对卷烟抽吸品质的影响及不同炮制工艺得到的侧柏叶样品对卷烟主流烟气常规及有害成分释放量的影响，并对不同侧柏叶样品在卷烟滤嘴中应用的可行性进行了分析评价。结果表明，未经炮制的侧柏叶1以及低温烘制得到的侧柏叶2能够提升卷烟抽吸品质；通过烘制得到的侧柏叶2样品具有较好的卷烟降害效果。基于以上结果得出，烘制侧柏叶在卷烟滤嘴中具有较好的应用前景。

关键词：侧柏[Platyeladus orientalis（L.）Franco]叶；炮制工艺；Headspace-SPME-GC-MS；卷烟滤嘴；感官评价；主流烟气有害成分释放量

中图分类号：R283 文献标识码： A 文章编号：0439-8114（2013）20-5009-05

The Application of Oriental Arborvitae （Platyeladus orientalis（L.） Franco） Leaves and Its Processed Production in Cigarette Filter

XU Jian-rong1，ZHANG Yi-li2，YU Yu-mei1，LI Gui-zhen1，SHEN Jin-xuan2，MA Tao2，HE Xue-feng2

（1.Technology Center， Fujian Branch of China Tobacco Industry Co.， Ltd， Xiamen 361022， Fujian， China； 2. Yunnan Reascend Tobacco Technology （Group） Co.， Ltd， Kunming 650106， China）

Abstract： In this article effects of the process of oriental arborvitae （Platyeladus orientalis（L.）Franco） leaves on cigarette sensory quality and the effect of oriental arborvitae samples from different process on cigarette smoke flavor and harmful compounds release were evaluated by Headspace-SPME-GC-MS and routine analysis of mainstream smoke. The results showed that the oriental arborvitae of baked and unprocessed samples improved smoking sensory quality. The harmful components adsorption ability of baked oriental arborvitae was better than that of others. It indicated that the baked oriental arborvitae had good prospect of application in cigarette filter.

Key words： oriental arborvitae（Platyeladus orientalis（L.）Franco） leaves； process methods； headspace-SPME-GC-MS； cigarette filter； cigarette sensory quality evaluation； harmful compounds release of cigarette mainstream smoke

2003年，国家烟草专卖局正式提出了发展“中式卷烟”的概念，出台《中国卷烟科技发展纲要》文件指明了中国卷烟未来科技发展方向，“中式卷烟”是中国烟草生存与发展的必然选择，是中国烟草平稳发展的必由之路。随着消费者对健康的关注越来越重视，卷烟“降焦减害”已经成为了国内外烟草从业者必然的选择。中国拥有深厚的中医药文化和丰富的植物资源，利用传统中医药理论和丰富中草药资源并结合现代技术开展草本减害研究，为发展“低害高香”的中式卷烟提供了一条新的途径。

侧柏叶是柏科（Cupressaceae）植物侧柏[Platyeladus orientalis（L.）Franco]的干燥植鞘及叶，其性味寒，具有凉血止血的功效。侧柏炭为其制炭炮制品，亦为传统中药。侧柏叶与侧柏炭性味苦、涩、寒，归肺、肝、脾经，具有凉血止血、止咳化痰，生发乌发的功效[1]。侧柏叶中含有多种挥发性成分，蒋继宏等[2]对侧柏叶挥发油抗肿瘤活性的研究显示，其挥发油中含量最高的雪松醇对肺癌细胞NCI-H 460具有抑制作用。侧柏炭是传统止血方“十灰散”中重要组成药味之一，其所含主要成分为黄酮类化合物、鞣质、部分挥发性成分。陈超等[3]提出，吸附力的变化可能是侧柏炭止血效果优于侧柏叶的重要原因之一。通过炮制，侧柏叶发生部分炭化，形成疏松多孔的活性炭结构，使得侧柏炭的吸附能力强于侧柏叶。

本试验考察了侧柏叶炮制温度及工艺条件对卷烟抽吸品质以及卷烟主流烟气有害成分释放量的影响，并对不同侧柏叶样品在卷烟滤嘴中应用的可行性进行了分析评价，旨在对侧柏叶在卷烟滤嘴中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料及仪器

材料：侧柏叶2010年6月购自昆明中药厂，为柏科（Cupressaceae）植物侧柏 [Platyeladus orientalis（L.）Franco]的植鞘与叶。

仪器：造粒设备（GF-30B，自制）；40目、60目标准分样筛（浙江上虞市华丰五金仪器有限公司）；7890A/5975C气/质联用仪、7694E顶空进样器、色谱柱（HP-5MS弹性石英毛细管柱，30 m×0.25 mm×0.25 μm）、Headspace-SPME-GC-MS、Agilent1100 HPLC、Agilent1100荧光检测器（Agilent，美国）；AG204型电子天平（感量0.000 1 g，瑞士梅特勒-托力多公司）；KBF240恒温恒湿箱（德国Binder公司）；RM200圆盘吸烟机（英国Filtrona公司）；KDF-2型滤嘴成型机、RM200型20孔道全自动吸烟机（德国Borgwaldt Technik公司）；LUNA C18液相色谱柱（5 μm，150 mm×4.6 mm，迪马公司）。Phenom扫描电子显微镜（美国FEI公司）；FTS-40型FT-IR（美国伯乐公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 不同侧柏叶样品的制备 侧柏叶炮制方法依据文献[1]以及文献[4、5]的方法进行。侧柏叶1为未经炮制的侧柏叶原料。侧柏叶2样品的制备：取净侧柏叶100 g，均匀铺于平盘中，厚度约1 cm，置于电热恒温烘箱内180 ℃烘制20 min，取出晾凉即得。侧柏叶3样品的制备：取净侧柏叶100 g，置电热控温炒药机内，350 ℃炒制 5 min，取出晾凉即得。侧柏叶4样品的制备：按照《中国药典》（2010版）附录IID方法进行炮制。

1.2.2 侧柏叶样品的顶空分析 称取1.0 g样品于20 mL顶空瓶中，将顶空瓶放置于设置好条件的顶空进样器中，自动进样，进行Headspace-SPME-GC-MS分析。

顶空进样器条件：样品环3 mL，样品平衡温度100 ℃，样品环温度110 ℃；传输线温度120 ℃。样品平衡时间30 min，加压时间12 s，充气时间12 s，样品环平衡时间3 s，进样时间1 min。Headspace-SPME-GC-MS条件：进样口温度为260 ℃，载气为高纯氦（99.999%），流速为1 mL/min，分流比为10∶1，Headspace-SPME-GC-MS接口温度为280 ℃，离子源为EI源，电子能量为70 eV，扫描范围为35～455 amu，程序升温条件为50 ℃（1 min）-3 ℃/min-150 ℃（1min）-10 ℃/min-250 ℃（1 min），标准谱库为NIST05，WILEY275谱库。

1.2.3 卷烟样品制备 将侧柏叶1、侧柏叶2、侧柏叶3、侧柏叶4分别造粒分筛，取40～60目的颗粒，按照10 mg/支的添加量，在KDF-2滤嘴成型机上进行成型复合，丝束规格为3.0Y/35000，滤棒吸阻为3 400 Pa，圆周24.1 mm±0.15 mm，长度144 mm/6，增塑剂施加量为6%～8%。滤嘴接装国产某品牌卷烟，并以接装相同滤棒参数的纯醋纤滤棒作为对照样（0#），进行对比研究。

1.2.4 卷烟感官评吸 按照文献[6]所描述的相关标准进行感官评吸。

1.2.5 常规烟气检测 按照文献[7-10]中规定的方法检测卷烟总粒相物、焦油、烟碱、水分以及一氧化碳含量。

1.2.6 主流烟气有害成分释放量检测 分别按照文献[10-15]的方法测定CO、HCN、NH3、苯并[a]芘、苯酚、巴豆醛6种卷烟主流烟气中有害成分的释放量。

2 结果与分析

2.1 侧柏叶不同炮制条件对卷烟抽吸品质的影响

按照不同的炮制工艺对同一批侧柏叶样品进行处理，所得到的侧柏叶样品物理外观如表1所示。由表1可见，侧柏叶经过不同工艺的炮制后，其物理外观发生了较大变化，尤其是侧柏叶3和侧柏叶4炭化程度较重。180 ℃烘20 min所得到的侧柏叶2因炮制程度较轻，其外观更接近于侧柏叶1，没有观察到明显的炭化。

据文献报道，经炮制后，侧柏叶的挥发油含量显著降低，挥发油的组分也会相应发生变化[6]。因此，炮制工艺的变化必将影响卷烟抽吸品质。通常卷烟抽吸时，滤棒的温度在40～80 ℃范围内变化，采用Headspace-SPME-GC-MS方法，在40、60、80 ℃ 3个温度条件下对不同炮制工艺得到的侧柏叶样品进行了分析，模拟卷烟滤棒的温度变化，考察不同侧柏叶样品的挥发性致香成分的变化，探讨侧柏叶炮制工艺对卷烟抽吸品质的影响，其挥发性致香成分分析结果列于表2。

由表2可见，（1）不同炮制条件下的侧柏叶样品中所含的挥发性成分以烯烃类致香成分为主，其次为醇。（2）不同分析温度下，顶空分析得到的致香物质种类存在较大差异，在80 ℃条件下，不同侧柏叶样品检出物质数量及种类都是最多的，因此可以推测在滤嘴中加入侧柏叶对卷烟抽吸后段的风格特征影响较大，能够起到明显的增补烟香的效果。在40 ℃下，侧柏叶1检出的成分仅有α-蒎烯、3-蒈烯、莰烯、β-葎草烯以及雪松醇等5种；60 ℃下，增加了顺-罗勒烯、3，7-二甲基-1，3，6-辛三烯、香橙烯、α-雪松烯、α-依兰烯、β-榄香烯、异石竹烯、氧化石竹烯、古巴烯等9种烯烃以及α-乙酸萜酯；而在80 ℃下，进一步增加了α-杜松醇，但是没有检出β-葎草烯。40 ℃侧柏叶2检出烯烃4种，酯类1种，醇类1种，总物质6种；60 ℃检出烯烃9种，酯类1种，醇类2种，醛类1种，总物质13种；80 ℃检出烯烃10种，酯类1种，醇类1种，醛类1种，总物质13种。侧柏叶3在40 ℃检出物质2种；60 ℃检出物质7种；80 ℃检出物质11种。侧柏叶4在40 ℃检出物质2种；60 ℃检出物质5种；80 ℃检出物质10种。（3）不同炮制工艺尤其是炮制温度对侧柏叶的挥发性成分影响较大。侧柏叶2与侧柏叶1的挥发性成分比较接近，但是与侧柏叶1相比，烘制的侧柏叶2中3，7-二甲基-1，3，6-辛三烯、莰烯、β-榄香烯、氧化石竹烯、古巴烯5种成分消失，增加了α-葎草烯、肉豆蔻醛以及巴伦西亚橘烯3种成分。侧柏叶3和侧柏叶4的挥发性成分组成相似，除侧柏叶3中检出了微量的雪松醇外，其他成分组成均相同，但其相对含量有所变化。侧柏叶3和侧柏叶4挥发性成分物质组成与侧柏叶1存在明显差异，除了α-蒎烯、顺-罗勒烯、α-乙酸萜酯、香橙烯、β-榄香烯、异石竹烯、α-杜松醇组成与侧柏叶1相同外，其他挥发性成分都未能检出，而在侧柏叶3及侧柏叶4中，新增一种物质—桉叶油醇。因此，炮制温度和工艺对侧柏叶的挥发性成分影响较大。（4）现有药理学研究表明，（+）-α-蒎烯具有明显的镇咳和祛痰作用[5]；榄香烯能够降低肿瘤细胞的有丝分裂能力，诱发肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞的生长以及解痉的作用[16，17]。此外，雪松醇具有抗癌活性；桉叶油醇有消炎作用，其水合物可用作祛痰镇咳药[18]。侧柏叶顶空分析检出的挥发性成分中含有抗癌、镇咳、消炎解痉的α-蒎烯、雪松醇、β-榄香烯以及α-葎草烯[19]等成分，这些成分能够随着卷烟烟气进入人体，从而能够有效改善抽吸卷烟带来的不适，降低卷烟对人体的危害性。

侧柏叶不同炮制条件对卷烟抽吸品质的影响结果见表3。由表3可见，随着炮制温度的升高和炮制时间的延长，卷烟抽吸品质逐渐变差。当使用侧柏叶1作为滤棒添加剂时，能够降低卷烟刺激性，柔和烟气，提升卷烟抽吸的舒适度，同时能够赋予卷烟独特的抽吸风格。随着炮制温度的升高，炭化程度加剧，侧柏叶水分和挥发油成分减少，卷烟抽吸品质降低，侧柏叶3和侧柏叶4卷烟烟气干燥感明显增加，烟气变得粗糙，卷烟抽吸的舒适性下降。因此作为滤棒添加材料来看，侧柏叶1与侧柏叶2具有较好的抽吸品质。

2.2 侧柏叶不同炮制条件对卷烟主流烟气有害成分释放量的影响

文献显示，炮制温度和时间对侧柏叶的炭化程度影响较大，因而侧柏叶的吸附能力也将随之变化。将添加有不同侧柏叶样品的二元复合滤棒接装到卷烟上，通过卷烟烟气分析，考察侧柏叶炮制条件对主流烟气中有害成分释放量的影响。从表4可以看出，添加了不同侧柏叶样品的滤棒吸阻和颗粒添加量基本相同，因而炮制工艺对侧柏叶在滤棒成型中的上机性能没有明显影响。添加不同侧柏叶样品的滤棒吸阻与0#相比维持在允差范围内，因而对烟气常规检测没有影响。通过烟气常规检测，分析结果如下：（1）炭化程度较高的侧柏叶4对总粒相物的截留效率最高，这是由于侧柏叶4中的活性炭成分提升了侧柏叶对烟气总粒相物的吸附截留能力。（2）侧柏叶3和侧柏叶4对水分的截留较为明显，主流烟气中水分释放量明显低于对照以及侧柏叶1和侧柏叶2，从而导致卷烟抽吸时烟气干燥感增加，降低了卷烟抽吸舒适度。（3）不同炮制条件对烟气烟碱量影响不明显，各样品与0#烟气烟碱量持平。（4）除侧柏叶2外，其他样品的CO释放量与0#基本持平，表明CO对炮制条件不敏感。（5）添加了侧柏叶样品的滤棒焦油截留效率略高于单一醋纤棒，表现为侧柏叶样品烟气中焦油释放量均略低于0#。表明侧柏叶对降低卷烟焦油释放量有一定作用，但作用不明显。此外含有较多挥发油的侧柏叶1与侧柏叶2对焦油的吸附能力优于侧柏叶3与侧柏叶4，推测其原因是焦油中含有亲油性的有机物，能够溶解于侧柏叶的挥发油中，随着侧柏叶挥发油含量的降低，其对焦油的吸附能力降低。

侧柏叶不同炮制条件对卷烟主流烟气有害成分释放量的影响结果见表5。由表5可见，主流烟气中，（1）HCN释放量为侧柏叶4

3 结论

基于上述分析可以得到以下结论：

1）侧柏叶中含有能够解痉、镇咳、祛痰、消炎、抗肿瘤的挥发性成分，因此在卷烟滤嘴中添加侧柏叶能够降低卷烟抽吸的危害，缓解抽吸带来的不适，提升卷烟抽吸舒适性，丰富烟香，赋予卷烟独特的抽吸风格。

2）顶空分析结果显示，炮制温度对侧柏叶致香成分影响较大，其中以侧柏叶2中所含的挥发性致香成分种类最多，物质最为丰富。

3）烟气常规分析显示，不同炮制条件得到的侧柏叶样品对烟气中水分、总粒相物影响较大，其中侧柏叶4对总粒相物的截留效率高于其他样品；侧柏叶4及侧柏叶3对主流烟气中水分释放量影响较大，从而对抽吸品质具有负面的影响。

4）侧柏叶不同炮制工艺对卷烟抽吸品质影响较大，侧柏叶1及侧柏叶2能够柔和烟气，提升卷烟抽吸的舒适度，并赋予卷烟特殊的抽吸风格。炭化程度过高的侧柏叶3及侧柏叶4挥发油含量大幅下降，同时由于二者组分中所含活性炭对烟气中水分吸附能力较强，从而导致了抽吸品质的下降，主要表现为卷烟刺激性和烟气粗糙感的增加。侧柏叶2及侧柏1炮制程度较轻，抽吸品质较好。

5）侧柏叶不同炮制条件对卷烟主流烟气有害成分释放量的影响分析显示：①炭化程度较高的侧柏叶4对主流烟气中挥发性成分HCN和巴豆醛的吸附能力较强；②经过炮制后，侧柏叶炭化程度增加，侧柏叶表面油膜逐渐消失，从而导致侧柏叶对苯酚的选择性吸附能力降低；③180 ℃烘制得到的侧柏叶2具有较好的卷烟降害效果，其HCN、NH3、苯酚释放量均有一定幅度的降低。

综上所述，从滤棒添加的角度来看，侧柏叶2具有较好的应用效果和价值。

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