烟草萃取液中多酚的去除

葛金元，卢岚，赵东辉

上海烟草集团太仓海烟烟草薄片有限公司（太仓 215433）

烟草中的多酚是烟气中简单酚类的前体物质[1]。绿原酸、芸香苷和莨菪亭是烟草中最主要的多酚类物质，其中绿原酸占总多酚的75%～90%。在烤烟中含3%或更高的绿原酸、1%左右的芸香苷和少量的莨菪亭[2-3]。绿原酸热解时会产生大量的酚类物质，其中包括苯酚、儿茶酚、间苯二酚、对苯二酚等卷烟烟气有害物质[4-5]。芸香苷热解时也会产生苯酚和儿茶酚等卷烟烟气有害物质[5-6]。莨菪亭热解时则会产生少量的酚、间苯二酚、对苯二酚等卷烟烟气有害物质[5]。有证据表明酚类物质的存在会显著提高多环芳烃的致癌活性。卷烟主流烟气中酚类物质的含量直接影响卷烟的安全性。另外，某些酚类物质可能是引起卷烟抽吸涩味、辣味、余味不干净的因素[7-9]。

PVPP是一种多酚吸附剂[10]，已被广泛用作酒类和饮料的稳定剂和澄清剂[11-13]，但利用PVPP吸附烟草萃取液中多酚的研究鲜见报道。鉴于此，此次试验拟用PVPP吸附烟草萃取液中多酚，研究PVPP用量和吸附条件等因素对烟草萃取液中多酚去除效果的影响，旨在为提升造纸法再造烟叶安全性方面提供理论和技术支持。

1 材料与方法

1.1 仪器、试剂与材料

烤烟烟梗、烟末和烟叶碎片（上海烟草集团太仓海烟烟草薄片有限公司烟叶仓库）。

绿原酸、莨菪亭和芸香苷（纯度＞98%，瑞士Fluka & RDH公司）；甲醇（色谱纯，北京百灵威科技有限公司）；乙酸（分析纯，美国Tedia公司）；无水乙醇、PVPP、浓盐酸、氢氧化钠（分析纯，江苏强盛功能化学股份有限公司）。

Agilent 1260高效液相色谱仪（配有自动进样器、可变波长紫外检测器和自动洗脱系统，美国Agilent公司）；DZKW恒温水浴锅（北京市永光明医疗器厂）；R-200旋转蒸发仪（昆瑞士BUCHI公司）；GPM 244高浓实验盘磨机（转速1 800 r/min，郑州运达造纸设备有限公司）；AL-204-IC电子天平（感量：0.01 mg，瑞士Mettler Toledo公司）；TG 1650-WS台式高速离心（上海卢湘仪离心机仪器有限公司）。

1.2 试验方法和条件

1.2.1 烟草萃取液的制备

烟梗先加入4倍质量的70 ℃热水浸泡30 min，过滤后用高浓实验盘磨机疏解，疏解后与烟末和烟片混合，混合后在70 ℃水中进行30 min反应，固液分离得到烟草萃取液。其中，烟梗、烟末和烟片的质量比为2∶1∶2，所述水的质量与烟梗、烟末和烟片的总质量比为4.5∶1。经测定，所获得的萃取液的pH为4.5，萃取液中绿原酸含量为909.98 μg/mL，莨菪亭含量为58.47 μg/mL，芸香苷量为430.62 μg/mL。

1.2.2 烟草萃取液吸附条件的考察

（1）PVPP用量。取9份200 mL烟草萃取液，分别按0，5，10，15，20，25，30，35和40 g/L用量加入PVPP，在自然pH 4.5左右情况下，在60 ℃恒温搅拌吸附15 min，在3 000 r/min的转速下离心10 min去除吸附剂，取上清液，测定多酚含量并计算其去除率。

（2）pH。取9份200 mL烟草萃取液，加入35 g/L PVPP，用5 mol/L盐酸溶液和5 mol/L氢氧化钠溶液调节烟草萃取液至不同pH，在60 ℃恒温搅拌吸附15 min，在3 000 r/min的转速下离心10 min去除吸附剂，取上清液，测定多酚含量并计算其去除率。

（3）温度。取7份200 mL烟草萃取液，加入35 g/L PVPP，用恒温水浴锅调节萃取液至不同温度，萃取液pH 5.50情况下搅拌15 min，在3 000 r/min的转速下离心10 min去除吸附剂，取上清液，测定多酚含量并计算其去除率。

（4）吸附时间。取5份200 mL烟草萃取液，加入35 g/L PVPP，在萃取液pH 5.50条件下搅拌一定时间，在3 000 r/min的转速下离心10 min去除吸附剂，取上清液，测定多酚含量并计算其去除率。

1.2.3 再造烟叶样品的制备

取200 mL烟草萃取液，分别调节萃取液pH至4.44，5.50，6.58和7.53，加入35 g/L PVPP，在60 ℃恒温搅拌10 min，在3 000 r/min的转速下离心10 min去除吸附剂，将上清液浓缩作为涂布液。同时，浆料经打浆、抄造过程得到基片。使用涂布的方式将上述涂布液均匀涂布到基片上，经干燥，切片后制成再造烟叶。对照样品为按现有造纸法再造烟叶的一般生产过程，烟草萃取液中未加入PVPP制得的再造烟叶。

1.2.4 多酚去除率计算

按YC/T 202—2006[14]的方法测定多酚含量，如式（1）所示。

式中：C0为处理前萃取液中多酚的含量，μg/mL；C为处理后萃取液中多酚的含量，μg/mL。

1.2.5 再造烟叶感官品质评价

将制备的再造烟叶和对照样品切丝后置于恒温恒湿室中（温度22±1 ℃；相对湿度60%±2%）平衡48 h，用手工卷烟机将烟丝卷制成烟支，由9名上海烟草集团评吸专家组成的评吸小组对处理前后得到的再造烟叶进行综合评定[15]。

2 结果

2.1 PVPP用量对萃取液多酚去除率的影响

不同PVPP用量条件下烟草萃取液中多酚去除率变化情况如图1所示。随着PVPP用量的增加，烟草萃取液中多酚去除率逐渐增大。这是因为PVPP主要通过酚羟基和羰基之间的氢键结合，进行表面吸附，有效地去除多酚[10]。当PVPP浓度增大时，PVPP与多酚形成氢键的吸附平衡正向移动，被吸附多酚的量增多。当PVPP的用量达到35 g/L时，多酚去除率不再明显增加，这时PVPP对多酚类物质达到吸附平衡状态。考虑到经济因素以及方便后处理，最终选择PVPP用量35 g/L比较好。

图1 PVPP用量对烟草萃取液多酚去除率的影响

2.2 pH对萃取液多酚去除率的影响

不同pH条件下烟草萃取液中多酚去除率变化情况如图2所示。由图2可以看出，pH对烟草萃取液中多酚的去除效果影响较大。随着pH的升高，烟草萃取液中多酚的去除率呈现先下降后迅速升高逐至平衡趋势。当烟草萃取液pH为7.53时，多酚去除效果最好。但是烟草萃取液自然pH在4.5左右，加入太多氢氧化钠调节萃取液pH有可能会影响再造烟叶感官品质。通过将处理后的烟草萃取液制备再造烟叶样品评析结果表明：当烟草萃取液pH为5.50时，再造烟叶评吸效果最好，此时三种多酚总的去除率在50%左右。

图2 pH对烟草萃取液多酚去除率的影响

2.3 温度对萃取液多酚去除率的影响

不同温度条件下烟草萃取液中多酚去除率变化情况如图3所示。从图3可以看出，温度对烟草萃取液中多酚去除率的影响较小。再造烟叶生产过程中一般烟草萃取液温度在60 ℃左右，最终选择自然萃取液温度为最佳处理温度，不需要额外调节萃取液温度，节约企业生产成本。

图3 温度对烟草萃取液多酚去除率的影响

2.4 吸附时间对萃取液多酚去除率的影响

不同吸附时间条件下烟草萃取液中多酚去除率变化情况如图4所示。在15 min吸附时间以内，萃取液中多酚的去除率明显增加，至15 min时去除率达到49.5%，此后多酚去除率随吸附时间的增加并无太大变化。最终，吸附时间选择15 min。

图4 吸附时间对烟草萃取液多酚去除率的影响

2.5 感官评吸结果

再造烟叶样品的感官评吸结果如表1所示。调节烟草萃取液pH，经35 g/L PVPP处理后，B和C再造烟叶样品总体得分好于对照样品，以烟草萃取液pH 5.50加入35 g/L PVPP处理后的萃取液制备的再造烟叶样品评吸效果最好。D和E再造烟叶样品总分与对照样相比略有降低，有可能是调节萃取液pH添加的氢氧化钠用量太多，对再造烟叶感官品质有负面影响。

表1 再造烟叶感官评吸结果

3 结论

在造纸法再造烟叶工艺过程中，利用PVPP可有效降低烟草萃取液中绿原酸、莨菪亭和芸香苷含量。考察确定的试验参数为PVPP用量35 g/L、吸附时间15 min、pH 5.50、自然温度（60 ℃左右），在此条件下，烟草萃取液中多酚的去除率较高，与对照样相比，降幅在50%左右。随着这些多酚物质的降低，再造烟叶的感官品质也得到提高，杂气和刺激性变好。