微波膨脹黃精顆粒在卷煙中的應(yīng)用研究

張勇 楊愷 陳冰

摘要：為探索黃精在卷煙濾嘴中的應(yīng)用可行性，采用微波膨脹技術(shù)對市售黃精進(jìn)行微波膨脹處理，并對比了膨脹黃精顆粒復(fù)合濾嘴和普通醋纖濾嘴在卷煙煙氣常規(guī)、7項(xiàng)有害物質(zhì)釋放量及感官評吸質(zhì)量上的差異。結(jié)果顯示，膨脹黃精顆粒復(fù)合濾嘴可以降低卷煙主流煙氣中苯酚、NH3、巴豆醛等有害物質(zhì)的釋放量，其降幅分別為13.14%、9.72%、6.55%；并且膨脹黃精顆粒復(fù)合濾嘴可以與卷煙香氣保持諧調(diào)，提升卷煙香氣量和降低刺激性。

關(guān)鍵詞：卷煙；微波膨脹；黃精；復(fù)合濾嘴；有害物質(zhì)；感官質(zhì)量

中圖分類號：TS452：TM925.54 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）04-0093-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.04.024

The Application of Expanded Sealwort Particles in Cigarette Filter

ZHANG Yong，YANG Kai，CHEN Bing

（Yunnan Reascend Tobacco Technology [Group] Ltd.，Kunming 650106，China）

Abstract： In order to study the feasibility of the application of sealwort in cigarette filter， sealwort particles available in the market were expanded via microwave treatment and applied to cigarette filter. The conventional components， 7 harmful components in mainstream smoke， and sensory quality of cigarette with sealwort filter were analyzed and compared with those of cigarette with regular acetate filter. The results indicate that， the release of phenol， ammonia， and crotonaldehyde in mainstream smoke of cigarette with sealwort filter were reduced by 13.14%， 9.72%， 6.55%， respectively； Sealwort particle in cigarette filter can not only keep harmony with the aroma of the cigarettes， but also promote cigarette aroma quantity and reduce the irritation.

Key words： cigarette； microwave expansion； sealwort； composite filter； harmful substances； sensory quality

伴隨著公眾對吸煙與健康問題的日益關(guān)注，卷煙煙氣中釋放的有害成分也成為人們注目的焦點(diǎn)。如何降低卷煙煙氣中有害成分釋放量，從而降低煙草制品對消費(fèi)者的危害，一直是煙草界研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。已有的研究表明，在卷煙濾嘴中添加功能性材料，對煙氣中有害成分進(jìn)行選擇性吸附，是一種方便可行的降低卷煙煙氣中有害成分釋放量的方法[1-10]。此外隨著煙草增香提質(zhì)逐漸向煙用輔材前移，行業(yè)內(nèi)要求濾棒添加劑在吸附卷煙煙氣有害成分的同時，還能保留、彌補(bǔ)卷煙的香氣和香味，這就對該領(lǐng)域的研究工作提出了更高的要求。

黃精為百合科植物滇黃精、黃精或多花黃精的干燥根莖，黃精主要含黃精多糖、皂甙等多種成分?，F(xiàn)代藥理研究表明，黃精具有降血糖、降血脂、抗炎、抗腫瘤等作用[11-18]。此外，通過微波膨脹后的黃精會產(chǎn)生較多的孔隙結(jié)構(gòu)，對截留卷煙主流煙氣中的有害物質(zhì)有著較好的效果。因此，開展膨脹黃精材料在卷煙濾嘴中的研究具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試材料中，黃精購自云南鴻翔一心堂藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司，一級品；醋酸纖維絲束購自四川三聯(lián)卷煙材料有限公司；卷煙為市售。

儀器主要有WD750格蘭仕家用微波爐；實(shí)驗(yàn)用小型破碎機(jī)；DHG9070A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；KDF-2濾棒成型機(jī)；JK3D型復(fù)合成型機(jī)；PhilipsXL30ESEM掃描電鏡；HBRM/cs 20孔道轉(zhuǎn)盤式吸煙機(jī)；Agilent氣質(zhì)聯(lián)用儀。

1.2 樣品制備

1.2.1 微波膨脹黃精顆粒制備 選取大小均一的黃精切片，調(diào)節(jié)含水率至7%～12%，平衡24 h后，放入微波爐內(nèi)進(jìn)行膨脹；然后于自然環(huán)境中回潮平衡，回潮率達(dá)到25%～30%后進(jìn)入顆粒破碎和微波定型階段，制成的顆粒選取粒徑范圍為20～40目。

1.2.2 濾棒的制備 將20～40目膨脹黃精顆粒在KDF-2成型機(jī)上按每1 mm濾棒長度添加1.5 mg膨脹黃精顆粒進(jìn)行料棒卷制；料棒與白棒在復(fù)合成型機(jī)上進(jìn)行復(fù)合成型，卷制成二元復(fù)合濾棒，復(fù)合長度比為1∶1。按相同濾棒參數(shù)將純醋纖濾棒作為對照樣。

1.2.3 卷煙樣品的制備 選取相同牌號的市售卷煙，參照文獻(xiàn)[19]實(shí)施煙支質(zhì)量和吸阻篩選。將每支卷煙中的濾嘴小心取出，并以供試濾棒進(jìn)行替換。將替換完后的卷煙置于相對濕度（60±2）%、溫度（22±1） ℃的環(huán)境中平衡48 h以上。

1.3 分析方法

采用掃描電鏡對微波膨脹前后的黃精顆粒形貌進(jìn)行分析。按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法檢測卷煙的常規(guī)煙氣成分和7項(xiàng)有害物質(zhì)釋放量，包括總粒相物、水分、煙堿、焦油、抽吸口數(shù)、CO含量；主流煙氣中的7項(xiàng)有害物質(zhì)為CO、HCN、B[a]P、巴豆醛、苯酚、NH3、NNK；卷煙感官質(zhì)量指標(biāo)有光澤、香氣、雜氣、諧調(diào)性、刺激性、余味，由本公司組織有關(guān)專家評吸得到。

2 結(jié)果與分析

2.1 膨脹黃精顆粒電鏡分析

微波膨脹前后黃精橫切面的掃描電鏡形貌見圖1。從圖1中可以看出，黃精本身并不具有多孔結(jié)構(gòu)，但在微波作用下，大部分細(xì)胞緊縮片層結(jié)構(gòu)中的水分會劇烈散失，使細(xì)胞內(nèi)瞬間產(chǎn)生高溫、高壓，從而形成空腔，大量的空腔結(jié)構(gòu)使得膨脹黃精顆粒具有大孔吸附材料的特性。

2.2 常規(guī)煙氣分析

常規(guī)煙氣成分檢測結(jié)果見表1。由表1可知，在保持卷煙物理參數(shù)基本不變的基礎(chǔ)上，與對照樣品相比，添加微波膨脹黃精顆粒復(fù)合濾嘴的樣品總粒相物下降了0.41 mg/支（4.86%），焦油也下降了0.38 mg/支（5.49%），煙氣中煙堿和一氧化碳含量基本沒有變化。與普通醋纖濾嘴相比，添加膨脹黃精顆粒復(fù)合濾嘴可以略微的降低卷煙主流煙氣中的總粒相物和焦油量，這可能是因?yàn)榕蛎淈S精顆粒的大孔結(jié)構(gòu)對卷煙煙氣中的氣溶膠粒子產(chǎn)生了物理吸附作用造成的。

2.3 主流煙氣中有害物質(zhì)分析

主流煙氣中的7項(xiàng)有害物質(zhì)釋放量測定情況見表2。從表2可知，與普通醋纖濾嘴相比，添加膨脹黃精顆粒復(fù)合濾嘴后，卷煙主流煙氣中的CO釋放量沒有變化，HCN、B[a]P、NNK略呈上升趨勢，但總體上升幅度并不大，分別為2.60%、4.30%、4.23%；主流煙氣中的巴豆醛、苯酚和NH3釋放量均有一定程度的降低，其中降低幅度最大的為苯酚（1.8 μg/支，13.14%），其次為NH3（0.7 μg/支，9.72%），最后為巴豆醛（1.1 μg/支，6.55%）。

2.4 感官質(zhì)量評價

卷煙感官質(zhì)量評吸情況見表3。由表3可知，添加膨脹黃精顆粒復(fù)合濾嘴后，卷煙感官質(zhì)量得到了一定的提升，其中卷煙香氣量提升和刺激性降低較為明顯。這是因?yàn)榕蛎淈S精顆粒在制備過程中揮發(fā)性成分發(fā)生了較大的改變，產(chǎn)生了大量能夠賦予卷煙香氣的物質(zhì)，這些致香成分通過主流煙氣的熱洗脫作用從而進(jìn)入消費(fèi)者口腔中。

3 小結(jié)

1）微波膨脹黃精顆粒擁有較多的細(xì)胞空腔結(jié)構(gòu)，具有大孔吸附性材料的特性，可作為卷煙復(fù)合濾嘴的添加材料。

2）膨脹黃精顆粒復(fù)合濾嘴可以降低卷煙主流煙氣中苯酚、NH3、巴豆醛等有害物質(zhì)的釋放量，其降幅分別為13.14%、9.72%、6.55%。

3）膨脹黃精顆粒復(fù)合濾嘴可以與卷煙香氣保持諧調(diào)，提升卷煙香氣量和降低刺激性。

參考文獻(xiàn)：

[1] STAVRIDIS I，DELICONSTANTINOS G. Removal of noxious oxidants and carcinogenic volatile nitrosocompounds from cigarette smoke using biological substances[P].US Patent：5909736. 1999-06-08.

[2] 柯亨林，趙 殊，朱瑞瑞，等.降低卷煙煙氣中多環(huán)芳烴和自由基的中藥添加劑[J].華東理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2002， 28（1）：74-78.

[3] 李叢民，田衛(wèi)群.類胡蘿卜素清除焦油中自由基的研究[J].煙草科技，2000（8）：22-23.

[4] 馬 林.生物技術(shù)改變煙葉化學(xué)組分提高其吸食品質(zhì)及安全性研究[D].江蘇無錫：江南大學(xué)，2001.

[5] 王 凱，龔為民，秦云華，等.幾種吸附材料去除主流煙氣中的揮發(fā)性醛酮類化合物[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2011，28（3）：1243-1248.

[6] 謝山嶺，朱瑞芝，任卓英，等.海泡石與殼聚糖吸附卷煙主流煙氣中低分子醛酮的對比應(yīng)用研究[J].精細(xì)化工中間體，2009，39（4）：57-60.

[7] 楊 濤，李 敏，李姍姍，等.微波膨脹過程中煙梗及由其制備的顆粒的物理化學(xué)變化[J].煙草科技，2008（2）：33-38.

[8] 堯珍玉，馬 濤，溫東奇，等.微波膨脹煙梗顆粒在卷煙濾嘴中的應(yīng)用[J].應(yīng)用化工，2010，39（9）：1432-1435.

[9] 朱瑞芝，任卓英，王 凱，等.納米孔材料降低卷煙煙氣中多環(huán)芳烴和亞硝胺的研究進(jìn)展[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2010，27（3）：1027-1031.

[10] DAWSON E A，PARKES G M B，BRANTON P. Synthesis of vegetable-based activated carbons with mixed micro-and mesoporosity for use in cigarette filters[J].Adsorption Science & Technology，2012，30（10）：859-866.

[11] 覃志成，柴可夫.中藥治療糖尿病機(jī)制的研究進(jìn)展[J].浙江中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報，2004，28（1）：81-82.

[12] 徐茂紅，李衛(wèi)平，公惠玲.黃精多糖對四氧嘧啶糖尿病模型小鼠糖脂代謝的影響[J].安徽醫(yī)藥，2009，13（3）：263-265.

[13] XU D S，KONG T Q，MA J Q. The inhibitory effect of extracts from Fructus lycii and Rhizoma polygonati on in vitro DNA breakage by Alternariol[J].Biomedical and Environmental Sciences，1996，9（1）：67-70.

[14] WANG S Y，YU Q J，BAO J K，et al. Polygonatum cyrtonema， lectin，a potential antineoplastic drug targeting programmed cell death pathways[J].Biochemical & Biophysical Research Communications，2011，406（4）：497-500.

[15] 鄭春艷，汪好芬，張庭廷.黃精多糖的抑菌和抗炎作用研究[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，33（3）：272-275.

[16] 龔 莉，向大雄，隋艷華.黃精對心血管活性部位的篩選[J].中藥新藥與臨床藥理，2007，18（4）：301-302.

[17] 王玉勤，吳曉嵐，張廣新，等.黃精多糖對大鼠抗氧化作用的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國現(xiàn)代醫(yī)生，2011，49（5）：6-11.

[18] 張 瑩，鐘凌云.黃精炮制前后對小鼠免疫功能的影響[J].江蘇中醫(yī)藥，2010，42（10）：78-79.

[19] YC/T28.5-1996，卷煙 物理性能的測定[S].