王刘东，薄云川，刘尚鹏，胡有持，杨春强，王培峰，丁 超，刘 珊

（1.江苏中烟工业有限责任公司徐州卷烟厂，江苏徐州 221005；2.中国烟草总公司郑州烟草研究院，河南郑州 450001）

CO2膨胀梗丝掺配比例对卷烟烟气成分的影响

王刘东1，薄云川1，刘尚鹏1，胡有持2，杨春强2，王培峰1，丁 超1，*刘 珊2

（1.江苏中烟工业有限责任公司徐州卷烟厂，江苏徐州 221005；2.中国烟草总公司郑州烟草研究院，河南郑州 450001）

为考察CO2膨胀梗丝在卷烟中的适用性，以掺配高温高湿（STS）膨胀梗丝的成品卷烟为对照，分析不同CO2膨胀梗丝掺配比例卷烟的烟气常规成分及香味成分的释放量。结果表明，与STS梗丝掺配比例为3%的对照卷烟相比较，掺配CO2膨胀梗丝的卷烟烟气焦油与CO的释放量略有下降，且随着掺配比例的增加，释放量的降低水平也有所增加；当CO2膨胀梗丝掺配比例为5%时，卷烟烟气香味成分的释放情况与对照卷烟较为接近，而随着掺配比例的增加，香味成分释放量均有所下降。

梗丝；CO2膨胀；掺配；烟气成分

为有效提升烟梗的使用价值，提高梗丝在卷烟配方中的添加量，实现综合利用烟草原料、降低卷烟焦油释放的目的，长期以来行业内开展了大量提高烟梗使用价值的研究工作。尽管生物、化学等[1-4]方法处理梗丝取得了一定进展，但目前仍以加工处理和加香加料为主要手段。膨胀梗丝技术是目前常用的梗丝加工方式，主要分为3类：高温高湿法[5-6]、微波膨胀法[7-9]和ESS技术[10-11]。CO2膨胀技术以CO2为膨胀介质，目前主要应用于叶丝的膨胀。丁超等人[12]将CO2膨胀技术应用于梗丝的膨胀处理，对梗丝加工工艺参数与膨胀梗丝部分指标进行了研究。为了进一步考察CO2膨胀梗丝的适用性，以掺配高温高湿（STS）膨胀梗丝的成品卷烟为参照，考察CO2膨胀梗丝掺配比例对主流烟气化学成分的影响，旨在拓宽膨胀梗丝的使用范围，为膨胀梗丝在中高档卷烟产品中的应用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 主要材料与仪器

CO2膨胀梗丝、对照卷烟（STS梗丝掺配比例为3%），江苏中烟徐州卷烟厂提供；正十七烷、乙酸苯乙酯（标准品），美国Sigma-Aldrich公司提供；烟碱（标准品），国家烟草质量监督检验中心提供；二氯甲烷、无水乙醇、异丙醇（AR），天津市科密欧化学试剂有限公司提供。

CP224S型电子天平，德国Sartorius公司产品；YFX-Ⅲ型烟支滤棒综合测试台，成都瑞拓公司产品；KS型康氏振荡器，金坛市华峰仪器有限公司产品；RE3000型旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂产品；SM450型直线型吸烟机，英国Cerulean公司产品；6890型气相色谱仪（配备FID和TCD检测器）、7890-5973型气质联用仪，美国Agilent公司产品。

1.2 方法

1.2.1 试验卷烟的卷制与挑选

采用对照卷烟（Reference cigarette，RC）的叶组配方及辅材，卷制CO2膨胀梗丝掺配比例分别为5%（C5），8%（C8）和11%（C11）的试验卷烟，卷制过程控制掺配后卷烟吸阻950±150 Pa。将试验卷烟与对照卷烟置于温度为22±1℃和相对湿度为60% ±2%的环境中平衡48 h，挑选质量和吸阻在同一范围内的烟支作为试验烟支。

1.2.2 烟气常规成分分析

烟气常规成分分析采用GB 5606.5—2005[13]。

1.2.3 烟气香气成分分析

（1）按GB/T 19609[14]标准方法抽吸卷烟。每只剑桥滤片捕集5只卷烟的主流烟气总粒相物，卷烟抽吸完毕，空吸5口，使主流烟气自由沉积30 s，称质量后迅速取出剑桥滤片，并用脱脂棉擦拭捕集器。挑选总粒相物质量相近的剑桥滤片，迅速以20 mL二氯甲烷萃取滤片上的粒相物，并加入100 μL的0.511 3 mg/mL乙酸苯乙酯（内标） 二氯甲烷溶液。在康氏振荡器中振荡20 min，静置15 min后将萃取液转移至100 mL浓缩瓶中，在45℃常压下浓缩至1 mL，用0.45 μm有机相微孔滤膜过滤，取滤液进行GC-MS分析。

（2）GC-MS分析条件。色谱柱：DB-WAXETR型（60 m×320 μm i.d.×0.25 μm d.f.）熔融石英毛细管柱；进样口温度：270℃；载气：He，1 mL/min；进样量：1 μL，分流比10∶1；升温程序：60℃至240℃（30 min）；传输线温度：250℃；电离方式：EI；电离能量：70 eV；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；扫描范围：40～380 amu；溶剂延迟：7 min。采用Nist05和Wiley标准质谱图库检索法定性，以匹配度≥80认为可信。假定相对校正因子为1，回收率为100%，利用如下公式计算定量。

式中：Mi——i物质的质量；

Ms——内标物的质量；

Ai——i物质的峰面积；

As——内标物的峰面积。

2 结果与讨论

2.1 CO2膨胀梗丝对卷烟烟气常规成分的影响

不同梗丝掺配比例烟支的烟气常规化学成分见表1。

由表1可知，若以CO2膨胀梗丝代替STS膨胀梗丝，卷烟烟气常规化学成分释放量无显著变化，其中烟碱、焦油和CO的释放量略有减少。而随着CO2膨胀梗丝掺配比例的增加，卷烟烟气烟碱、焦油和CO的释放量总体上呈降低趋势，但变化幅度不大。

2.2 CO2膨胀梗丝对卷烟烟气香味成分的影响

2.2.1 酸性香味成分

烟气酸性香味成分分析结果见表2。

表2 烟气酸性香味成分分析结果/mg·g-1

不同梗丝掺配比例的卷烟与对照卷烟烟气酸性香味成分的类型基本一致，烟气酸性香味成分共鉴定出16种，占主体的化合物是乙酸和棕榈酸，其他含量较高的有乙酰丙酸、糠酸、亚油酸和亚麻酸等。与掺配STS梗丝的对照卷烟相比较，掺配5%CO2膨胀梗丝的试验卷烟烟气酸性香味成分的释放总量略有增加，其中丙烯酸、糠酸、苯甲酸、棕榈酸、亚油酸释放量都有不同程度的增加，其他化合物释放量无显著变化。随着CO2膨胀梗丝掺配比例的增加，烟气中各种酸性香味成分的释放量呈现降低的趋势。可见，当CO2膨胀梗丝掺配比例为5%时，卷烟烟气中酸性香味成分的释放量与对照卷烟较为接近，继续提高掺配比例将造成酸性香味成分释放量的降低。

2.2.2 中性香味成分

烟气中性香味成分分析结果见表3。

不同梗丝掺配比例的卷烟与对照卷烟烟气中性香味成分的类型基本一致。烟气中性香味成分共鉴定出50种，占主体的主要是一些含有吡喃环与呋喃环的化合物，如2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、3,5-二羟基-2-甲基-4H-吡喃-4-酮、2,3-二氢苯并呋喃、5-羟甲基二氢呋喃酮、5-羟甲基糠醛等，其他含量较高的有柠檬烯、2-环戊烯酮、2-甲基环戊烯酮、糠醛、2-乙酰基呋喃、3-甲基-2-环戊烯-1-酮、2, 4-二羟基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃-3-酮、2,3-二甲基-2-环戊烯-1-酮、5-甲基呋喃醛、糠醇、1,2-环庚烯二酮、3-羟基吡啶单乙酸酯、3-甲基环戊烷-1,2-二酮、麦芽酚、4-乙烯基愈创木酚、棕榈酸甲酯、丁香酚、5-氧代脯氨酸甲酯、4-（3-羟基-1-丁烯基）-3,5,5-三甲基-2-环己烯-1-酮、间羟基苯甲醛、α-紫罗兰酮等。

表3 烟气中性香味成分分析结果 /mg·g-1

与掺配STS梗丝的对照卷烟相比较，掺配5%，8%CO2膨胀梗丝的试验卷烟烟气中性香味成分的释放总量略有增加，其中一些糖类热反应产生的呋喃类和吡喃类化合物释放量明显增加，如2,4-二羟基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃-3-酮、5-甲基糠醛、糠醇、2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、3,5-二羟基-2-甲基-4H-吡喃-4-酮、5-羟甲基糠醛等。在加热过程中，5-羟甲基糠醛的形成可经过美拉德反应[15]与焦糖化反应[16]途径，因此此类化合物释放量的增加可能与CO2膨胀工艺较高的处理温度有关。随着烟支中CO2膨胀梗丝掺配比例的增加，烟气中性香味成分的释放量总体上呈现逐渐减少的趋势。可见，当CO2膨胀梗丝掺配比例为5%和8%时，卷烟烟气中性香味成分的释放量与对照卷烟较为接近，继续提高掺配比例将造成中性香味成分释放量的降低。

2.2.3 碱性香味成分

烟气碱性香味成分分析结果见表4。

表4 烟气碱性香味成分分析结果/mg·g-1

不同梗丝掺配比例的卷烟与对照卷烟烟气碱性香味成分的类型基本一致。烟气碱性香味成分共鉴定出19种，主要是含氮杂环化合物，占主体的是3 -羟基吡啶，其他含量较高的有吡啶、3-甲基吡啶、3-乙烯基吡啶、2-羟基-3-甲基吡啶、烟碱烯、3-羟基-6-甲基吡啶、吲哚、2,3'-联吡啶、3-甲基吲哚等。与掺配STS梗丝的对照卷烟相比较，掺配5%CO2膨胀梗丝的试验卷烟烟气碱性香味成分的释放总量略有增加，其中3,5-二甲基吡啶、3-乙烯基吡啶、3-羟基-6-甲基吡啶、2,3'-联吡啶等的释放量增加较明显。随着烟支中CO2膨胀梗丝掺配比例的增加，烟气碱性香味成分的释放量总体上呈现逐渐减少的趋势。可见，当CO2膨胀梗丝掺配比例为5%时，卷烟烟气碱性香味成分的释放量与对照卷烟较为接近，继续提高掺配比例将造成碱性香味成分释放量的降低。

3 结论

与STS梗丝掺配比例为3%的对照卷烟相比较，掺配CO2膨胀梗丝的卷烟烟气焦油与CO的释放量略有下降，且随着掺配比例的增加，释放量的降低水平也有所增加。当CO2膨胀梗丝掺配比例为5%时，卷烟烟气香味成分的释放情况与对照卷烟较为接近，而随着掺配比例的增加，香味成分均有所下降。因此，在不调整卷烟料香的前提下，CO2膨胀梗丝具有一定的应用前景，并且可在一定程度上提高膨胀梗丝的使用比例。

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[16]Lothar W Kroh.Caramelisation in food and beverages[J]. Food Chemistry，1994，51（4）：373-379.◇

Effect of CO2Expansion Stem Shreds Blending Amounts on Smoke Components of Cigarettes

WANG Liudong1，BO Yunchuan1，LIU Shangpeng1，HU Youchi2，YANG Chunqiang2，WANG Peifeng1，DING Chao1，*LIU Shan2
（1.Xuzhou Cigarette Factory，Jiangsu Tobacco Industrial Co.，Ltd，Xuzhou，Jiangsu 221005，China；2.Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC，Zhengzhou，He'nan 450001，China）

In order to investigate applicability of CO2expansion stem shreds in cigarettes，smoke components of cigarettes with different addition of CO2expansion stem shreds are analyzed compared to reference cigarette.Results show that：tar and CO release amounts of test cigarettes added CO2expansion stem shreds are slightly lower than that of reference cigarette added STS expansion stem shreds，and the release amounts are decreased following addition of CO2expansion stem shreds increased. Aroma release level of test cigarette added 5%CO2expansion stem shreds is similar to reference cigarette，and the release amounts are decreased following addition of CO2expansion stem shreds increased.

stem shreds；CO2expansion；blending；smoke components

S572

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.12.013

1671-9646（2016）12a-0048-04

2016-09-30

中国烟草总公司科技重点项目“CO2膨胀梗丝技术研究与应用”（计划文号：中烟办[2013]212号；合同号：110201302011）。

王刘东（1982— ），男，硕士，工程师，研究方向为卷烟工艺研究和品质控制。

*通讯作者：刘 珊（1977— ），女，硕士，工程师，研究方向为烟用香精香料。