罗海涛， 刘思奎， 何 力， 任周营， 席鹏飞， 段宾宾*

〔1.江西中烟工业有限责任公司， 江西 南昌 330096； 2.云南瑞升烟草技术(集团)有限公司， 云南 昆明 650106〕

造纸法再造烟叶主要生产工艺是将烟叶和烟梗分别用水浸提萃取，萃取液固液分离，固体部分制浆后抄制成纸基，液体部分浓缩后回涂到基片上。造纸法再造烟叶可作为卷烟填充料使用，是废弃物资源化利用的产品，在一定程度上可使卷烟的物理性能和化学成分按要求调整或改善，从而提高卷烟的内在品质，且在卷烟中具有降焦和减害功能[1-2]。造纸法再造烟叶使用的原料均是低次烟叶和烟梗，烟梗是烤烟打叶复烤的副产物，通常在卷烟中作为膨胀梗丝、梗片和颗粒梗等填充料的原料[3-4]，在再造烟叶中主要提供纤维以及部分涂布用的涂布料，传统再造烟叶涂布料中烟梗提取物(以下简称梗膏)用量占比为40%～50%。由于烟梗是用水浸提，大分子化合物在制备过程中几乎不发生转化，梗膏中仍残留大量的不溶性蛋白、果胶和淀粉等，直接使用在抽吸方面会产生热辣和发苦等不足，同时木质杂气突出，烟草本香略显单薄，从而导致再造烟叶产品香气平淡，木质杂气重、热辣感强等吸味缺陷。为提高产品品质，对梗膏进行相关酶处理可达到增加烟香浓度、降低刺激和改善余味的目的[5-7]。

国内外对改善梗膏抽吸品质研究较多的增香方法有美拉德反应和微生物(生物酶)发酵[8-11]，其中以蛋白酶、木质素酶和果胶酶对烟梗纤维性能的改善研究较多。宋凌勇等[12]研究认为，涂布液通过生物酶作用可增加再造烟叶产品的致香成分，从而提升再造烟叶的内在品质。骆莉等[13]在烟梗提取液中加入α-淀粉酶、糖化酶GAⅡ、纤维素酶和风味蛋白酶等，得到的烟梗提取液致香物质含量明显增加。为此，选用酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶和多酚氧化酶3种酶制剂对梗膏进行酶处理，对处理后的梗膏进行致香成分分析，将处理后的梗膏制备成再造烟叶产品并对其进行有害成分分析及感官质量评价，进一步验证3种酶处理梗膏的提质作用及提高其利用率，为梗膏在卷烟生产上的提质增效提供技术支撑。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1叶膏、梗膏、基片和基料叶膏、梗膏和基片，江西中烟工业有限责任公司提供；基料，云南瑞升烟草技术(集团)有限公司提供。

1.1.2试剂酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶和多酚氧化酶，均由宁夏夏盛实业集团有限公司提供；无水硫酸钠(分析纯)，天津市福晨化学试剂厂；二氯甲烷(分析纯)，郑州派尼化学试剂厂。

1.1.3仪器SHA-B 2002型恒温水浴振荡器，常州国华电器有限公司；DK-98-Ⅰ型电子恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司；AL204型天平(感量0.000 1 g)，Mettler-toledo Group；GC6890N/MS 5975 气相/质谱联用仪，美国Agilent公司；QS-Ⅱ试样切丝机，郑州天宏自动化技术有限公司；打烟器，德国制造；烟管，云南某卷烟品牌。

1.2方法

1.2.1样品制备将酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶、多酚氧化酶先用适量水稀释，在常温下用磁力搅拌器以40 r/min搅拌15 min，使酶充分溶解、过滤后备用。

1.2.2试验设计梗膏共设3个处理，具体处理如下：T0，为对照，未经过酶处理的梗膏。T1，取一定质量的木瓜蛋白酶溶解液加入梗膏(密度为1.200±0.008 g/cm3，pH为6.5)中混匀，使木瓜蛋白酶在梗膏中的活力浓度为3 000 U/mL，在55℃，转速为150 r/min的恒温水浴振荡器中保温60 min后加入酸性蛋白酶，使其在梗膏中的活力浓度为150 U/mL。在55℃，转速为150 r/min的恒温水浴振荡器中保温120 min后冷却至室温备用(不需要进行灭活处理)。T2，取一定质量的木瓜蛋白酶溶解液加入梗膏(密度为1.200±0.00 8 g/cm3，pH为6.5)中混匀，使木瓜蛋白酶在梗膏中的活力浓度为3 000 U/mL，在55℃，转速为150 r/min的恒温水浴振荡器中保温60 min后加入多酚氧化酶，使其在梗膏中的活力浓度为300 U/mL。在55℃，转速为150 r/min的恒温水浴振荡器中保温120 min后，冷却至室温备用(不需要进行灭活处理)。

1.2.3成分测定

1) 致香成分。样品制备：分别准确称取T0～T2梗膏各1.00 g，各加入20 mL二氯甲烷，置于60 mL梨形分液漏斗中，震荡后静置20 min，取下层萃取液。样品共萃取3次，合并萃取液。向合并后的萃取液中加入无水硫酸钠静置2 h，除去水分，将萃取液过滤后，加入浓度为0.1 mol/L的乙酸苯乙酯50 μL作为内标液，摇匀后取样进行GC/MS分析。分析条件参照文献[14]的方法进行，色谱条件：色谱柱为HP-5MS (30 m×0.25 mm×0.25 μm)毛细管柱，载气为氦气，进样量1.0 L，分流比20∶1，柱流速0.8 mL/min；程序升温的初始温度为50℃，保持1 min，然后以8℃/min升温至160℃，保持2 min，再升至260℃，保持15 min；传输线温度280℃，进样口温度250℃。质谱条件：EI电离能量为70 eV，离子源温度230℃，溶剂延迟2 min，扫描离子质量35～550 amu，NIST06数据库，采用内标法进行定量分析，由云南同创分析检测中心完成测定。

2) 烟气化学成分。再造烟叶样品制备：准确称取叶膏5.0 g，T0、T1、T2梗膏各4.0 g，叶膏5.0 g，香料1.0 g，加入15.0 g自来水在玻璃皿中进行混匀，制成涂布液。将涂布液在烤箱中105℃加热5 min，将涂布液均匀涂布于再造烟叶基片上，控制涂布率为(30±1)%，制成再造烟叶产品。将3个产品放置于温度(22±1)℃和相对湿度(60±2)%的平衡室中平衡48 h后切丝，制成卷烟分别标记为Y0、Y1和Y2(烟支重量0.84±0.005) g。对Y0、Y1和Y2进行烟气化学成分测定，由云南同创分析检测中心测定。

参照文献[15-17]的方法测定卷烟主流烟气总粒相物、焦油、烟碱和水分等常规成分释放量；参照文献[18-24]的方法测定卷烟烟气中CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚及巴豆醛的释放量；参照文献[25]的方法计算卷烟危害性指数(H)。

涂布率=(涂布后质量-涂布前质量)/涂布后质量×100%

式中，XCO为卷烟主流烟气中CO释放量实测值(mg/支)，XHCN为卷烟主流烟气中HCN释放量实测值(μg/支)，XB[a]P为卷烟主流烟气中B[a]P释放量实测值(ng/支)，X巴豆醛为卷烟主流烟气中巴豆醛释放量实测值(μg/支)，X苯酚为卷烟主流烟气中苯酚释放量实测值(μg/支)，XNH3为卷烟主流烟气中NH3释放量实测值(μg/支)，XNNK为卷烟主流烟气中NNK释放量实测值(ng/支)。CCO，CHCN，CB[a]P，C巴豆醛，C苯酚，CNH3和CNNK分别为2008年度全国卷烟主流烟气中CO、HCN、B[a]P、巴豆醛、苯酚、NNK和NH3释放量加权平均值，分别为14.2、146.3、10.9、18.6、17.4、8.1和5.5。

1.2.4感官评吸Y0、Y1和Y23个样品以标准GB 5606.4-2005卷烟第四部分感官技术要求为基础[26]，评吸指标包括嗅香、谐调、香气量、香气质、杂气、余味和刺激性等指标，各指标按评吸质量档次分别给予不同的分值，并计算评吸质量总分，由云南瑞升烟草技术(集团)有限公司的卷烟感官评吸小组(5人)进行感官质量评吸。

1.3数据处理

采用Excel 2010对数据进行统计与分析。

2结果与分析

2.1不同处理梗膏的致香成分

从表1看出，梗膏中的致香成分按其功能团的不同可将其分为醇类、醛类、酮类、酚类、酸类、杂环类、酯类和烯烃类共计8大类34种致香成分。醇类：有糠醇、苯甲醇、苯乙醇和3-氧代-α-紫罗兰醇共4种致香成分，T0和T1中未检出3-氧代-α-紫罗兰醇；各成分合计依次为T2>T1>T0，T0、T1和T2分别为2.450%、9.785%和23.112%。醛类：有糠醛、3-甲基-2-丁烯醛、2-吡啶甲醛、苯甲醛、5-甲基糠醛、1H-吡咯-2-甲醛和苯乙醛共7种成分；T0和T1中未检出1H-吡咯-2-甲醛；各成分合计依次为T2>T1>T0，T0、T1和T2分别为10.632%、11.884%和19.470%。酮类：有3-羟基-2-丁酮、面包酮、2-环戊烯-1,4-二酮、1-(2-呋喃基)-乙酮、2-羟基-3-甲基-2-环戊烯-1-酮、1-(1H-吡咯-2-基)-乙酮、茄酮、β-大马、巨豆三烯酮B和巨豆三烯酮D共10种致香成分，T1中未检出2-羟基-3-甲基-2-环戊烯-1-酮；各成分合计依次为T2>T1>T0，T0、T1和T2分别为16.385%、18.037%和21.460%。酚类：有苯酚和2-甲氧基-4-乙烯基苯酚共2种致香成分，T0和T1处理中未检出苯酚；各成分合计依次为T2>T1>T0，T0、T1和T2分别为1.063%、2.219%和4.313%。酸类：有糠酸、十五酸和十六酸共3种致香成分，T0和T1未检出十五酸；各成分合计依次为T2>T1>T0，T0、T1和T2分别为1.053%、1.499%和4.479%。杂环类：有吡啶、吲哚、去氢去甲基烟碱(麦斯明)和2,3'-联吡啶共4种致香成分；各成分合计依次为T2>T1>T0，T0、T1和T2分别为2.210%、2.908%和3.021%。酯类：有丁内酯、二氢猕猴桃内酯和十六酸甲酯共3种致香成分，T0和T1未检出十六酸甲酯；各成分合计依次为T2>T0>T1，T0、T1和T2分别为1.899%、1.439%和6.202%。烯烃类：仅有新植二烯1种致香成分，但其是所有致香成分中含量最高的物质；各成分合计依次为T2>T0>T1，T0、T1和T2分别为9.432%、10.699%和13.531%。致香物质总量：34种致香成分总量依次为T2>T0>T1，T0、T1和T2分别为45.124%、58.470%和95.588%。在8个大类致香成分中，除酯类致香成分含量T1较T0有所降低外，其余类别致香成分含量T1和T2均较T0增加。T1较T0增加幅度最大的为醇类物质，T2较T0增加幅度较大的有醇类、醛类、酚类、酸类和酯类。

表1 不同处理梗膏各致香成分的含量

2.2不同处理梗膏再造烟叶产品主流烟气的成分

2.2.1常规成分从表2可知，不同酶处理梗膏再造烟叶产品总粒相物、水分、烟气烟碱量和焦油量主流烟气的常规成分的含量变化。总粒相物：Y0含量最高，为5.91 mg/支，Y2最低，为4.68 mg/支；Y1和Y2较Y0分别下降11.84%和20.81%。水分：Y2含量最高，为0.61 mg/支，Y1最低，为0.26 mg/支；Y2较Y0上升24.49%，Y1较Y0下降46.94%。烟气烟碱量：Y0和Y1含量相近，分别为0.26 mg/支和0.25 mg/支；Y2最低，为0.23 mg/支，Y2较Y0下降11.54%。焦油量：Y0含量最高，为5.14 mg/支，Y2最低，为3.75 mg/支；Y1和Y2较Y0分别下降8.56%和27.04%。可见，经过不同酶处理可使再造烟叶产品燃烧更加充分。

表2 不同处理梗膏再造烟叶产品主流烟气的常规成分

2.2.2有害成分从表3可知，不同处理再造烟叶产品CO、HCN和B[a]P等主流烟气有害成分释放量的变化。CO、HCN和B[a]P等7种主流烟气中，Y1除NNK含量较Y0有所增加外，其余6个指标含量均较Y0有所降低，CO、HCN、B[a]P、巴豆醛、苯酚和NH3较Y0分别降低6.28%、54.29%、68.79%、1.31%、53.51%和28.57%，且HCN、B[a]P和苯酚均降低50%以上。Y2的7种主流烟气较Y0均有所降低，CO、HCN、B[a]P、巴豆醛、苯酚、NH3和NNK较Y0分别降低16.21%、40.00%、80.49%、13.25%、58.86%、22.86%和26.74%，且B[a]P和苯酚均降低50%以上。危害性指数，Y0最高，为5.19；Y2最低，为3.29，Y1和Y2再造烟叶产品危害性指数较Y0分别下降17.92%和36.61%。

表3 不同处理梗膏再造烟叶产品主流烟气7种有害成分的释放量

2.3不同处理梗膏再造烟叶产品的感官评价质量

从表4看出，不同处理再造烟叶产品的嗅香、谐调、香气质、香气量、杂气、余味和刺激性等烟气感官评价得分的变化。所有指标得分和总分Y1和Y2均高于Y0，Y1和Y2总分分别较Y0提高13.38%和21.83%。3个处理的描述性评吸结果：Y0，烟气较为甜润，香气浓度稍欠，质地略显粗糙，稍有刺激和木质杂气，口腔残留稍有，余味稍苦。Y1与Y0比，烟气透发性略有增加，烟香较为浓郁，甜香较为凸显，刺激略有降低，杂气微有，口腔残留稍有，余味尚舒适。Y2与Y0比，香气的透发性与丰富性提升明显，烟香较为浓郁，甜香凸显，与烟香协调、香气透发、细腻，刺激与残留较低，余味较舒适。综合看，经过木瓜蛋白酶和多酚氧化酶处理的再造烟叶产品优于木瓜蛋白酶和酸性蛋白酶处理的再造烟叶产品，且二者均优于未经过酶处理的再造烟叶产品。

表4 不同处理梗膏再造烟叶产品的感官评吸质量

3结论与讨论

采用酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶和多酚氧化酶处理梗膏，经GC/MS分析，经酶处理梗膏致香物质的含量增加明显，与宋凌勇等[12-13]针对生物酶处理的研究结果一致，也进一步证实不同酶处理梗膏更有利于具有香气特征的小分子化合物积累，从而增加梗膏的致香物质含量，特别是木瓜蛋白酶和多酚氧化酶对梗膏处理后其致香物质含量显著增加。

不同酶处理梗膏可使大分子物质水解为糖、氨基酸等小分子物质，并促使具有香气特征小分子化合物的合成、转化和积累，从而增加梗膏的致香物质含量，改善梗膏的抽吸品质。不同酶处理的梗膏致香成分含量较高的有糠醇、糠醛、苯乙醛、苯甲醇、2-环戊烯-1,4-二酮、1-(1H-吡咯-2-基)-乙酮、茄酮、β-大马酮、吡啶、丁内酯和新植二烯等，其均是烟草中重要的致香成分。其中，糠醇、糠醛、1-(1H-吡咯-2-基)-乙酮、吡啶属于美拉德棕色化反应产物；苯乙醛和苯甲醇属于苯丙氨酸类降解产物；2-环戊烯-1,4-二酮和β-大马酮属于类胡萝卜素类降解产物，具有提高烟气浓度的作用；茄酮和丁内酯属于类西柏烷类降解产物。前述致香成分具体表现为糠醇、糠醛具有甜的面包香，可增强和改进卷烟的香气和吃味；苯乙醛有浓郁的花香，苯甲醇具有较弱的花香，均可协调烟香；2-环戊烯-1,4-二酮具有甜香，β-大马酮可赋予烟叶木香、花香，特别具有充分成熟的烟草香味特征，可提升烟气丰富度；茄酮具有平和的酮味，丁内酯是茄酮氧化的产物，具有甜香，有利于卷烟香气的保持[28-29]。

目前，烟草及其制品的安全性争议较多，但在卷烟安全性方面，特别是针对主流烟气中有害成分的释放量，烟草行业内有表征的代表性指标[30]，除卷烟焦油和烟碱外，还有一氧化碳(CO)、氢氰酸(HCN)、苯并[a]芘(B[a]P)、巴豆醛，苯酚、氨(NH3)和4-(N-甲基-N-亚硝氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)等7项。通过对3种酶处理梗膏制备的再造烟叶进行卷烟主流烟气7项有害成分释放量及危害性指数进行对比分析，并结合卷烟的感官评价结果表明，不同酶处理梗膏制备的再造烟叶可有效降低卷烟烟气中的有害成分，提高香气浓度、降低木质杂气、丰富烟香，使烟气更加柔和、细腻。

采用3种酶对梗膏进行处理，通过致香物质分析、有害成分分析和感官质量评价结果表明，不同酶对烟膏和其制备的再造烟叶产品具有明显的提质作用。其中，木瓜蛋白酶和多酚氧化酶处理的再造烟叶产品更优于木瓜蛋白酶和酸性蛋白酶处理再造烟叶产品，经酶处理的梗膏样品致香成分增加明显，卷烟主流烟气7项有害成分释放量及危害性指数均下降，再造烟叶产品的抽吸品质改善明显，质量明显提升。可见，不同酶处理梗膏在生产应用上具有重要的理论和实践意义，可将其进一步推广至生产实践中，在保障产品质量安全的前提下，可有效提高梗膏的利用率。