烟草薄片原料、半成品及成品的化学成分对比分析

摘要：对比分析卷烟、造纸法烟草薄片原料、半成品、成品中的还原糖、可溶性糖、淀粉和蛋白质等物质的含量，寻找烟草薄片工艺改进方向。采用DNS法对烟草样品中的还原糖、可溶性糖、淀粉等成分进行定量分析，采用国家标准GB 5009.5-2010对蛋白质进行定量分析。结果表明，还原糖、可溶性糖、淀粉和蛋白质在两种卷烟、烟梗、烟末、木浆纤维、基片、未烤薄片、薄片等8种样品中的含量有明显差别。水溶性成分在薄片加工过程中损失率加大，薄片原料及半成品、成品中的淀粉、蛋白质等不良组分含量较低。

关键词：卷烟；烟草薄片；化学成分

中图分类号：TS426 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）05-1082-04

烟草行业发展有其两面性，一方面有大量消费需求，且烟草业在经济体系中占有重要分量，另一方面吸烟对人体健康有害，且生产过程会产生烟梗、烟末等许多固体废弃物（通常在一次卷烟制造全过程中所产生的副产品相当于烟草投料总量的5%～10%）[1]，污染环境。因而限制烟草及其制品生产和销售的呼声日渐强烈[2]。中国是世界上烟草消费量最大的国家，烟草行业是我国的第一大利税产业，为国内经济的发展做出了重要贡献。但是随着中国加入WTO，中国烟草业正面临着十分严峻的考验[3]。正因如此，烟草行业要想持续发展，必须依赖科技进步，最大限度地降低烟草的有害成分，减少污染。

烟草薄片是有效技术手段之一，它一方面有效利用了卷烟工业生产过程中产生的废弃物，另一方面在一定程度上降低了尼古丁和焦油含量，减少和改善了烟草的不良成分[4]。烟草薄片是以烟末、烟梗等烟草废弃物质为原料重新组合成的，所以在烟气特征、吃味和香气方面与传统的调制后烟草有偏差。国内烟草薄片工业起步较晚，所以薄片性能的改进及使用效果都有待改进。目前在烟草薄片产品品质改进方面，以加香、加料处理掩盖木质气、刺激气体居多[5-7]。这种改进通常是以经验为出发点，以效果判定好坏，目的性较差，因而有时效果有限。

抽吸者感知的烟气成分取决于薄片或卷烟产品的化学成分和物理结构，其中化学成分的作用更具有决定性。如果对制成烟草薄片的各种原料化学成分有所了解，找出其与烟草制品的不同，则修饰和改进的目的要明确很多。然而目前关于这方面的研究很少，这可能是目前我国烟草薄片质量较低的主要原因之一。为此，试验拟对烟末、烟梗等常见烟草薄片原料、半成品及薄片成品和烟草的一些常规化学成分进行检测和对比分析，以期对提高我国烟草薄片生产技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

样品：哈德门（R）卷烟、哈德门（JP）卷烟、造纸法烟草薄片原料、半成品及成品均取自山东中烟工业有限责任公司及薄片生产企业。

试剂：葡萄糖、酒石酸钾钠、NaOH、3，5-二硝基水杨酸、苯酚、Na2SO3、乙醇、甲基红、乙酸、K2SO4、氧化汞、硼酸、溴甲酚绿、甲基橙等，均为分析纯；98%浓硫酸、37%的浓HCl。上述试剂均为市售。

主要仪器：紫外可见分光光度计、微量凯氏定氮仪。

1.2 试验方法

1.2.1 还原糖测定 糖分的提取：将样品烘干至恒重，磨碎取0.1 g，加入10 mL 80%的乙醇，浸泡过夜。第2天加入去离子水10 mL，80 ℃水浴0.5 h，过滤，收集滤液，并用去离子水反复冲洗滤渣，一同收集，定容至100 mL，即为糖分提取液。

还原糖的测定：用移液管量取还原糖待测液2 mL，加入DNS显色剂2 mL，采用DNS法定量检测[8]。

1.2.2 水溶性总糖测定 糖分的提取：同“1.2.1”。

总糖待测液的制备：吸取上述糖分提取液50 mL，加入1∶3 （去离子水与浓盐酸体积比）的盐酸溶液14 mL，置于沸水浴中密封酸化0.5 h，加1～2滴甲基红指示剂，用40%NaOH调至pH 7.0～7.5，使其中非还原糖转化为还原糖，定容至100 mL，即为总糖待测液。

水溶性总糖的测定：采用经典的DNS定糖法[8]。

1.2.3 淀粉含量测定 水溶性糖的去除：将样品烘干至恒重，磨碎取0.1 g，加入10 mL 80%的乙醇，浸泡过夜。第2天加入去离子水10 mL，80 ℃水浴0.5 h，过滤，并用去离子水反复冲洗滤渣至滤液无色。

淀粉待测液的制备：取全部滤渣混悬于50 mL去离子水中，加入5∶4（去离子水与浓盐酸体积比）的盐酸溶液7 mL，回流加热酸化2.5 h，冷却后加1～2滴甲基红指示剂，用40%NaOH调至pH 7.0～7.5，使滤渣中淀粉转化为还原糖，定容至100 mL，即为淀粉待测液。

淀粉含量的测定：采用经典的DNS定糖

法[8]。

1.2.4 蛋白质含量测定 采用凯氏定氮法进行测定[9， 10]。

2 结果与分析

2.1 卷烟、烟草薄片原料及其半成品、成品中的还原糖含量对比分析

烟草中糖类是一种重要的香吃味物质，其含量的多少关系着烟草的品质，此外部分糖类成分还有一定的保润作用。试验分别测定了两种卷烟样品、造纸法烟草薄片的3种主要原料（烟末、烟梗、木浆纤维）以及造纸法烟草薄片成品、半成品（基片以及刷汁后未烤薄片）的还原糖含量，共计8种样品，每种样品采样5次，测量结果RSD在10%以内，具体见表1。由表1可以看出，两种卷烟样品中还原糖含量较为接近，所选的两种卷烟样品均为较优质的卷烟产品，其还原糖含量较有代表性。

在目前造纸法烟草薄片生产过程中，薄片制作原料绝大部分是烟梗和烟末，二者的比例通常为6∶4。为增加薄片韧度，在生产中常会加入不超过5%的木浆纤维。生产过程通常是先充分提取烟梗、烟末中的可溶性物质，然后将不溶的纤维与木浆纤维一起制成基片，最后将溶有可溶性物质的提取液刷涂回来，烘干即可。

对这3种主要成分还原糖含量的测定结果表明，烟梗和烟末作为薄片的绝对主要成分，其还原糖含量分别为28.80%和18.10%，如果能保证这些还原糖完全转化，薄片中与优质卷烟中还原糖的含量将相差很小。木浆纤维因其用量微小，所以对成品中还原糖含量的影响并不明显。

从对薄片成品和半成品的测试结果可以看出，未涂布提取浆液的薄片基片含糖量完全测不出来，而涂布后的薄片还原糖含量上升至10%以上。依据上述制作过程，忽略损失率，可以求得薄片还原糖含量的预计理论数值为23.29%。实际数值比之低10多个百分点，说明在生产过程中，还原糖的浸取基本完全，转移过程损失过大，可以考虑在提取浆液中额外加糖。晾干的薄片还原糖含量较涂布后烤干的薄片还原糖含量稍高一些，晾干与烤干的差别则表明，烤片过程中可能还会有13.60%左右的还原糖损失，这种损失可能和美拉德反应有关。

2.2 卷烟、烟草薄片原料及其半成品、成品中的水溶性总糖含量对比分析

分别测定了上述8种试验样品中的水溶性总糖含量，对各样品中水溶性总糖含量进一步进行分析，结果见表2。由表2可以看出，优质卷烟中水溶性总糖含量在26.00%～28.00%之间。薄片主要原料及半成品测量数据显示水溶性总糖作为提取物质转移过程中的损失率同样很高，损失幅度与还原糖基本接近。烤片过程的水溶性总糖损失则高至18.4%，损失较为明显。

2.3 卷烟、烟草薄片原料及其半成品、成品中的淀粉含量对比分析

淀粉属于大分子多糖物质，在卷烟制品吸燃过程中会产生醛、酚、多环芳烃等有毒有害物质。此外，以淀粉形态存在的糖类物质在烟支燃烧时，对烟气质量还会产生不良影响，比如影响燃烧速度和燃烧完全性；还会产生糊焦气味，使烟草香味变坏。在烟草制作过程中淀粉有一部分可以转化为糖分。卷烟制品中淀粉含量一般会控制在较低水平。上述8种试验样品中淀粉含量的测定结果见3。由表3可以看出，两种优质卷烟中淀粉含量差异较大，分别为13.20%和17.00%。因为卷烟原料绝大多数为经特定加工程序而得的烟叶成分，其中的淀粉含量很大程度上取决于烟草原料本身的淀粉含量，在后期加工中变化很小。

薄片原料烟末、烟梗与木浆纤维中均含有一定量的淀粉，其中烟末、烟梗的淀粉含量与卷烟接近。从薄片成品及半成品淀粉含量测定结果来看，它们的淀粉含量普遍偏低。这可能是薄片具有降焦减害作用的原因之一。结果还表明，基片淀粉含量较高，说明作为一种大分子多糖物质，淀粉在原料浸取时有相当一部分并未溶入涂布液，而是保留在成纸的浆料之中。从最终结果来看，淀粉的损失率远小于还原糖和水溶性总糖的损失率。

2.4 卷烟、烟草薄片原料及其半成品、成品中的蛋白质含量对比分析

蛋白质属于烟草制品中的另一种大分子物质。大量研究表明，烟叶中的蛋白质对卷烟的品质几乎没有什么贡献。相反，它燃烧时具有烧焦羽毛的气息，是卷烟中很多对人体有害成分的前体，在卷烟中不受欢迎。因而同样希望尽量限制其在卷烟制品中的含量。8种试验样品中的蛋白质含量测定结果见表4。由表4可以看出，优质卷烟中的蛋白质含量一般可以控制在7.50%以下。从原料上看，主要成分烟末中蛋白质含量偏高，而烟梗中偏低，木浆纤维中最低。故在生产过程中，可以重点考虑降解烟末中的蛋白质含量。

薄片基片、未烤薄片及烤后薄片样品中蛋白质含量基本相同，说明原料中的蛋白质在提取过程中几乎不溶于提取液。较卷烟制品中蛋白质含量普遍偏低，这可能也是薄片基片具有减害降焦作用的另一原因。制作过程对其损失情况影响与淀粉相似。

2.5 不同成分在烟草薄片制作过程中损失率比较

试验结果表明，不同成分在加工过程中损失情况差别较大。忽略损失率，对各成分的预计理论含量进行了计算，结果（表5）表明，可溶性组分的损失程度远大于不溶性组分。有些可溶性呈香成分在薄片原料中的含量并不低，然而浸取、转移过程中的损失最终成为薄片风味寡淡的主要原因。由于烟草制品中的潜香物质多为水溶性，因此应对造成可溶性组分大量流失的主要原因深入研究。

3 小结

烟草薄片生产原料中还原性糖及水溶性总糖含量基本与烟草制品中还原性糖及水溶性总糖含量相当，但在薄片制作过程中损失严重，与烟草薄片生产制作工艺有直接的关系；同时在薄片生产制作后期烤片过程中还原性糖及水溶性总糖有不同程度的损失，可能是烤片过程中还原性糖及水溶性总糖参与美拉德反应所照成的。

卷烟与薄片成品及半成品的淀粉和蛋白质含量基本一致，淀粉、蛋白质等大分子不可溶物质加工损失率远小于还原糖、可溶性总糖等水溶性物质。

参考文献：

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