微波膨胀黄精颗粒在卷烟中的应用研究

张勇 杨恺 陈冰

摘要：为探索黄精在卷烟滤嘴中的应用可行性，采用微波膨胀技术对市售黄精进行微波膨胀处理，并对比了膨胀黄精颗粒复合滤嘴和普通醋纤滤嘴在卷烟烟气常规、7项有害物质释放量及感官评吸质量上的差异。结果显示，膨胀黄精颗粒复合滤嘴可以降低卷烟主流烟气中苯酚、NH3、巴豆醛等有害物质的释放量，其降幅分别为13.14%、9.72%、6.55%；并且膨胀黄精颗粒复合滤嘴可以与卷烟香气保持谐调，提升卷烟香气量和降低刺激性。

关键词：卷烟；微波膨胀；黄精；复合滤嘴；有害物质；感官质量

中图分类号：TS452：TM925.54 文献标识码：A 文章编号：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

伴随着公众对吸烟与健康问题的日益关注，卷烟烟气中释放的有害成分也成为人们注目的焦点。如何降低卷烟烟气中有害成分释放量，从而降低烟草制品对消费者的危害，一直是烟草界研究的重点与难点。已有的研究表明，在卷烟滤嘴中添加功能性材料，对烟气中有害成分进行选择性吸附，是一种方便可行的降低卷烟烟气中有害成分释放量的方法[1-10]。此外随着烟草增香提质逐渐向烟用辅材前移，行业内要求滤棒添加剂在吸附卷烟烟气有害成分的同时，还能保留、弥补卷烟的香气和香味，这就对该领域的研究工作提出了更高的要求。

黄精为百合科植物滇黄精、黄精或多花黄精的干燥根茎，黄精主要含黄精多糖、皂甙等多种成分。现代药理研究表明，黄精具有降血糖、降血脂、抗炎、抗肿瘤等作用[11-18]。此外，通过微波膨胀后的黄精会产生较多的孔隙结构，对截留卷烟主流烟气中的有害物质有着较好的效果。因此，开展膨胀黄精材料在卷烟滤嘴中的研究具有重要意義。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

供试材料中，黄精购自云南鸿翔一心堂药业集团股份有限公司，一级品；醋酸纤维丝束购自四川三联卷烟材料有限公司；卷烟为市售。

仪器主要有WD750格兰仕家用微波炉；实验用小型破碎机；DHG9070A电热恒温鼓风干燥箱；KDF-2滤棒成型机；JK3D型复合成型机；PhilipsXL30ESEM扫描电镜；HBRM/cs 20孔道转盘式吸烟机；Agilent气质联用仪。

1.2 样品制备

1.2.1 微波膨胀黄精颗粒制备 选取大小均一的黄精切片，调节含水率至7%～12%，平衡24 h后，放入微波炉内进行膨胀；然后于自然环境中回潮平衡，回潮率达到25%～30%后进入颗粒破碎和微波定型阶段，制成的颗粒选取粒径范围为20～40目。

1.2.2 滤棒的制备 将20～40目膨胀黄精颗粒在KDF-2成型机上按每1 mm滤棒长度添加1.5 mg膨胀黄精颗粒进行料棒卷制；料棒与白棒在复合成型机上进行复合成型，卷制成二元复合滤棒，复合长度比为1∶1。按相同滤棒参数将纯醋纤滤棒作为对照样。

1.2.3 卷烟样品的制备 选取相同牌号的市售卷烟，参照文献[19]实施烟支质量和吸阻筛选。将每支卷烟中的滤嘴小心取出，并以供试滤棒进行替换。将替换完后的卷烟置于相对湿度（60±2）%、温度（22±1） ℃的环境中平衡48 h以上。

1.3 分析方法

采用扫描电镜对微波膨胀前后的黄精颗粒形貌进行分析。按照国家标准规定的方法检测卷烟的常规烟气成分和7项有害物质释放量，包括总粒相物、水分、烟碱、焦油、抽吸口数、CO含量；主流烟气中的7项有害物质为CO、HCN、B[a]P、巴豆醛、苯酚、NH3、NNK；卷烟感官质量指标有光泽、香气、杂气、谐调性、刺激性、余味，由本公司组织有关专家评吸得到。

2 结果与分析

2.1 膨胀黄精颗粒电镜分析

微波膨胀前后黄精横切面的扫描电镜形貌见图1。从图1中可以看出，黄精本身并不具有多孔结构，但在微波作用下，大部分细胞紧缩片层结构中的水分会剧烈散失，使细胞内瞬间产生高温、高压，从而形成空腔，大量的空腔结构使得膨胀黄精颗粒具有大孔吸附材料的特性。

2.2 常规烟气分析

常规烟气成分检测结果见表1。由表1可知，在保持卷烟物理参数基本不变的基础上，与对照样品相比，添加微波膨胀黄精颗粒复合滤嘴的样品总粒相物下降了0.41 mg/支（4.86%），焦油也下降了0.38 mg/支（5.49%），烟气中烟碱和一氧化碳含量基本没有变化。与普通醋纤滤嘴相比，添加膨胀黄精颗粒复合滤嘴可以略微的降低卷烟主流烟气中的总粒相物和焦油量，这可能是因为膨胀黄精颗粒的大孔结构对卷烟烟气中的气溶胶粒子产生了物理吸附作用造成的。

2.3 主流烟气中有害物质分析

主流烟气中的7项有害物质释放量测定情况见表2。从表2可知，与普通醋纤滤嘴相比，添加膨胀黄精颗粒复合滤嘴后，卷烟主流烟气中的CO释放量没有变化，HCN、B[a]P、NNK略呈上升趋势，但总体上升幅度并不大，分别为2.60%、4.30%、4.23%；主流烟气中的巴豆醛、苯酚和NH3释放量均有一定程度的降低，其中降低幅度最大的为苯酚（1.8 μg/支，13.14%），其次为NH3（0.7 μg/支，9.72%），最后为巴豆醛（1.1 μg/支，6.55%）。

2.4 感官质量评价

卷烟感官质量评吸情况见表3。由表3可知，添加膨胀黄精颗粒复合滤嘴后，卷烟感官质量得到了一定的提升，其中卷烟香气量提升和刺激性降低较为明显。这是因为膨胀黄精颗粒在制备过程中挥发性成分发生了较大的改变，产生了大量能够赋予卷烟香气的物质，这些致香成分通过主流烟气的热洗脱作用从而进入消费者口腔中。

3 小结

1）微波膨胀黄精颗粒拥有较多的细胞空腔结构，具有大孔吸附性材料的特性，可作为卷烟复合滤嘴的添加材料。

2）膨胀黄精颗粒复合滤嘴可以降低卷烟主流烟气中苯酚、NH3、巴豆醛等有害物质的释放量，其降幅分别为13.14%、9.72%、6.55%。

3）膨胀黄精颗粒复合滤嘴可以与卷烟香气保持谐调，提升卷烟香气量和降低刺激性。

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