多孔淀粉茶葉包埋顆粒在卷煙過濾器中的應(yīng)用

姚二民 張超帥 李曉 郭貞貞 紀(jì)曉楠 宋豪 田麗 景天

摘要：將茶葉粉末用多孔淀粉包埋，制成包埋顆粒填充到卷煙過濾器的濾芯中，制得多孔淀粉茶葉包埋顆粒過濾器。使用該過濾器抽吸卷煙，進(jìn)行感官評(píng)吸，同時(shí)用吸煙機(jī)捕集卷煙煙氣中的粒相物質(zhì)，經(jīng)蒸餾萃取，用GC/MS定性、定量對(duì)煙氣常規(guī)成分及化學(xué)成分進(jìn)行檢測(cè)分析。結(jié)果表明，與使用硅膠顆粒過濾器對(duì)照相比，使用多孔淀粉茶葉包埋顆粒過濾器抽吸卷煙，煙香諧調(diào)，煙氣細(xì)膩，雜氣減少，余味有所改善；主流煙氣總粒相物、焦油、煙堿量均有所降低，其中總粒相物、煙堿和焦油分別降低467%、343%、643%；煙氣中致香成分有不同程度增加。如苯乙醛、巨豆三烯酮、糠醇、棕櫚酸分別增加了7950%、3137%、4427%、5643%，而酚類等有害物質(zhì)明顯減少，如苯酚、2，6-二甲基苯酚、萘、2-甲基芴分別降低了8554%、8019%、6034%、2785%。

關(guān)鍵詞：多孔淀粉；茶葉；包埋顆粒；卷煙過濾器；感官評(píng)吸；煙氣成分

中圖分類號(hào)： TS452文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（201412-0311-03[HS][HT9SS]

收稿日期：2014-02-20

作者簡(jiǎn)介：姚二民（1961—，男，河南襄城人，教授，碩士生導(dǎo)師，從事煙草教學(xué)和研究。Tel：（037186609651；E-mail：pktt81398@zzulieducn。

多孔淀粉是用物理、機(jī)械及生物方法使淀粉顆粒形成的多孔性蜂窩狀產(chǎn)物[1]。具有高效、無毒和安全等優(yōu)點(diǎn)，主要用作有機(jī)吸附載體。茶屬于山茶科山茶屬茶組植物。茶葉不僅具有提神清熱、消食化痰、解毒醒酒、降火止痢等藥理作用，現(xiàn)代研究結(jié)果表明茶葉還具有降血糖、降低膽固醇、抗衰老、抗菌、抗病毒、防癌等多種生理功能。我國是茶葉的故鄉(xiāng)，具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)[5]。將茶葉及其制品與煙草相結(jié)合，也應(yīng)是“中式卷煙”最具中國特色的風(fēng)格之一，滿足發(fā)展低害、高香“中式卷煙”要求，引起了卷煙研發(fā)人員的關(guān)注，并開展了廣泛的研究。如將茶葉、茶梗或其提取物以一定形式添加到煙絲或?yàn)V嘴中，都可不同程度地降低卷煙中焦油、煙堿、自由基、亞硝胺等有害物質(zhì)含量，并可改善卷煙吸味，提高卷煙品質(zhì)[6]。

然而茶葉在卷煙過濾器的應(yīng)用研究鮮有文獻(xiàn)報(bào)道，本研究主要是將茶葉粉末作為芯材，多孔淀粉作為壁材，以黃原膠作為粘結(jié)劑制成多孔淀粉茶葉包埋顆粒，填充到卷煙過濾器的濾芯中，得到新型多孔淀粉茶葉卷煙過濾器。通過感官質(zhì)量評(píng)價(jià)，并結(jié)合卷煙煙氣化學(xué)成分分析對(duì)該多孔淀粉茶葉包埋顆粒作為過濾器凈化材料的可行性進(jìn)行探討，以期達(dá)到“降焦減害”，同時(shí)拓寬茶葉應(yīng)用范圍[7]。

1材料與方法

11材料與儀器

茶葉：信陽毛尖；多孔淀粉：直徑25 μm，自制；實(shí)驗(yàn)用煙：黃金葉盛世經(jīng)典；試劑：二氯甲烷，乙酸苯乙酯，無水乙醇；吸煙機(jī)：Borgwaldt C LM5+型吸煙機(jī)（美國C公司產(chǎn)品；PHS-3C；微型粉碎機(jī)：F102（上海將來實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品；GC-MS儀：GC6890-MS5973N（美國Agilent公司產(chǎn)品；恒溫恒濕箱：BF-240（德國Binder公司產(chǎn)品；Y-60小型顆粒機(jī)（吉首市中誠制藥機(jī)械廠產(chǎn)品等。

12試驗(yàn)方法

121茶葉卷煙過濾器的制備

茶葉前處理：風(fēng)干→粉碎→篩分；將茶葉粉末、多孔淀粉與黃原膠溶液按照一定比例充分混合、攪拌、震蕩后置于恒溫恒濕箱中，經(jīng)造粒機(jī)造粒，自然風(fēng)干后得到多孔淀粉茶葉包埋顆粒。將制成的顆粒作為濾材裝填入過濾器的濾芯內(nèi)，卷煙放置在過濾器前端的卷煙放置孔內(nèi)作為試驗(yàn)樣品，以硅膠顆粒作為濾材的原裝過濾器接上卷煙作為對(duì)照。

122感官評(píng)吸

按照GB 56064—2005《卷煙第四部分：感官技術(shù)要求》[8]所描述的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

123煙氣樣液的制備[9-10]

將卷煙置于溫度（22 ±1 ℃和相對(duì)濕度（60±2%的環(huán)境中平衡48 h。用吸煙機(jī)按 GB/T 16450—2004 標(biāo)準(zhǔn)方法抽吸卷煙，收集卷煙煙氣粒相物質(zhì)。取抽吸后的劍橋?yàn)V片進(jìn)行蒸餾萃取25 h，萃取后的溶液中加入含濃度為0606 mol/L乙酸苯乙酯的二氯甲烷溶液1 mL，恒溫水浴濃縮至1～2 mL后移入2 mL色譜瓶，0～4 ℃避光保存待用。

124煙氣總粒相物（TPM、煙堿、焦油的測(cè)定

樣品煙氣TPM、煙堿、焦油的測(cè)定參考GB 56065—2005《卷煙》。

125煙氣GC-MS分析

氣相色譜（GC條件：色譜柱為HP-5MS （60 m×025 mm×025 μm；載氣、流速為高純氦氣、1 mL/min；進(jìn)樣口、檢測(cè)器溫度為260 ℃；升溫程序?yàn)?0 ℃（3 min-280 ℃（10 min，4 ℃/min；分流比為5 ∶[G-3]1；進(jìn)樣量為1 μL。質(zhì)譜條件（MS條件：傳輸線溫度為270 ℃；離子源溫度為230 ℃；四級(jí)桿溫度為150 ℃；電離能70 eV；質(zhì)量數(shù)范圍為35-550 amu；載氣為高純氦氣。

將樣品樣液置于氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀上進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)采集到的質(zhì)譜圖利用NIST02標(biāo)準(zhǔn)譜庫進(jìn)行檢索，結(jié)合保留時(shí)間、質(zhì)譜和匹配度等參數(shù)對(duì)各組分進(jìn)行比較鑒定，確定其化學(xué)成分，并計(jì)算出含量。

2結(jié)果與分析

21多孔淀粉茶葉包埋顆粒對(duì)卷煙吸食品質(zhì)的影響

將過濾器濾芯內(nèi)裝填有多孔淀粉茶葉包埋顆粒的過濾器作為試驗(yàn)樣，過濾器濾芯內(nèi)裝填硅膠顆粒的過濾器作為對(duì)照樣。將卷煙與兩種過濾器置于溫度（22±1 ℃和相對(duì)濕度（60±2%的環(huán)境中平衡48 h[8]。經(jīng)過12位評(píng)委對(duì)樣品進(jìn)行對(duì)比評(píng)吸，綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見表1、表2。[FL]

[F（W6][HT6H][J]表1多孔淀粉茶葉包埋顆粒對(duì)卷煙吸食品質(zhì)的影響[HTSS][STB]endprint

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W18，W6。7W]過濾器光澤（5分香氣（32分協(xié)調(diào)（6分余味（25分雜氣（12分刺激性（20分總分（100分

[BHDG12]硅膠顆粒過濾器（對(duì)照4002808484224888917528581

[BHDW]多孔淀粉茶葉包埋顆粒過濾器4002852510227391717608712[HJ][BGF]

注：表中數(shù)據(jù)均為12位評(píng)委評(píng)吸打分平均值。[F]

[F（W5][HT6H][J]表2多孔淀粉茶葉包埋顆粒對(duì)卷煙評(píng)吸結(jié)果的影響[HTSS][STB]

[HJ5][BG（！][BHDFG12，W20，W40W]過濾器評(píng)吸結(jié)果

[BHDG12，W20Q2，W40Q3W]硅膠顆粒過濾器（對(duì)照煙氣較細(xì)膩，雜氣較重，余味較干凈，略有刺激，協(xié)調(diào)性較好。

[BHDW]多孔淀粉茶葉包埋顆粒過濾器煙氣細(xì)膩，雜氣少，余味干凈，略有刺激，茶甜香突出，煙香協(xié)調(diào)。[HJ][BG）F][F）]

[FL（22]由表1、表2可知，與硅膠顆粒過濾器對(duì)照相比，使用多孔淀粉茶葉包埋顆粒過濾器，卷煙的吸食品質(zhì)得到了不同程度的改善，卷煙香氣醇和細(xì)膩，煙氣柔和，甜潤感增強(qiáng)，刺激性降低，雜氣減少，余味改善；茶葉的清甜香氣得到一定程度的體現(xiàn)。

22多孔淀粉茶葉包埋顆粒對(duì)煙氣總粒相物、煙堿、焦油含量的影響

從結(jié)果（表3可知，與硅膠顆粒過濾器對(duì)照相比，使用多孔淀粉茶葉包埋顆粒過濾器的煙氣總粒相物、煙堿和焦油量分別下降467%、343%、643%。

[F（W7][HT6H][J]表3多孔淀粉茶葉包埋顆粒對(duì)煙氣總粒相物、煙堿、焦油的影響[HTSS][STB]

[HJ5][BG（！][BHDFG3，W14，W5。3W]卷煙總粒相物（mg/支煙堿量（mg/支焦油量（mg/支

[BHDG12，W14Q，W5。3W]硅膠顆粒過濾器卷煙（對(duì)照12303072810221

[BHDW]多孔淀粉茶葉包埋顆粒過濾117280703 9564

器卷煙[HJ][BG）F][F）]

茶葉本身組織結(jié)構(gòu)疏松多孔隙，表面到內(nèi)部有許多毛細(xì)管孔隙，構(gòu)成各種孔隙管道[11-12]，多孔淀粉屬于變性淀粉的一種，是生淀粉酶在低于糊化溫度下作用于生淀粉而形成的多孔性蜂窩狀產(chǎn)物。茶葉包埋顆粒具有較大的比表面積，增加對(duì)氣溶膠粒子的截留概率，而且包埋顆粒阻礙氣溶膠粒子的流動(dòng)，延長(zhǎng)粒子在濾嘴中的停留時(shí)間，進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)氣溶膠粒子的截留，從而獲得更高的過濾效率[3，7]。

23多孔茶葉包埋顆粒對(duì)煙氣化學(xué)成分的影響

苯乙醛呈強(qiáng)烈風(fēng)信子香氣，低濃度時(shí)有杏仁、櫻桃香味；巨豆三烯酮具有類似于干草樣甜香，可增加煙草甜香，使煙氣和順；糠醇具有椰子、焦土豆氣味；棕櫚酸具有特殊香氣和滋味，能夠醇和煙氣。由表4可以看出，與使用硅膠顆粒過濾器相比，使用多孔淀粉茶葉包埋顆粒過濾器卷煙的主要致香成分醛類、酮類顯著增加，如苯乙醛增加了7950%，巨豆三烯酮增加3137%；部分能增加煙氣濃度、醇和煙氣的物質(zhì)如酯類、醇類、雜環(huán)類、酸等成分含量顯著增加，如糠醇增加了34427%，棕櫚酸增加了5643%；而主要有害成分均有不同程度的降低，如苯酚、2，6-二甲基苯酚、萘、2-甲基芴分別降低了8554%、8019%、6034%、2785%，與李曉等的研究結(jié)果[13]一致。

卷煙使用多孔淀粉茶葉包埋顆粒過濾器抽吸，主流煙氣以氣溶膠形式通過包埋顆粒，多孔淀粉茶葉包埋顆粒的多孔結(jié)構(gòu)使得茶葉與煙氣氣溶膠充分接觸，茶葉中所含有的香味成分進(jìn)入主流煙氣，這些成分能增加煙氣的豐富性和改善抽吸舒適性，這與卷煙的感官評(píng)吸結(jié)果一致；同時(shí)由于茶葉和多孔淀粉具有一定的吸附功能，會(huì)選擇性吸附酚類、稠環(huán)芳烴類物質(zhì)[13]，從而降低卷煙煙氣中的有害物質(zhì)含量。

3結(jié)論

與硅膠顆粒過濾器對(duì)照相比，使用多孔淀粉包埋茶葉粉末制得的茶葉包埋顆粒過濾器抽吸卷煙，刺激性降低，煙香協(xié)調(diào)，甜潤感增加，雜氣減少，余味改善，有茶甜香。主流煙氣總粒相物、焦油、煙堿量均有所降低，其中總粒相物、煙堿和焦油分別降低467%、343%、643%；煙氣中致香成分、增加煙氣濃度及醇和煙氣的成分均有不同程度的增加，而酚類等有害物質(zhì)明顯減少。說明使用多孔淀粉包埋茶葉粉末制得的多孔淀粉茶葉包埋顆粒作為凈化過濾材料，可有效提高卷煙吸食品質(zhì)，卷煙抽吸時(shí)致香成分增加，降低有害物質(zhì)含量，同時(shí)拓寬茶葉的應(yīng)用范圍，為茶葉在卷煙中的應(yīng)用提供了一種新的思路。

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