功能性烟支用纸的开发及应用

殷沛沛 王理珉 董高峰 杨 威 张 强 向 明 王保兴

(云南烟草科学研究院，云南昆明，650106)

近年来，随着我国政府履行《烟草控制框架公约》全面深入的展开和社会对吸烟与健康问题关注的不断增强，如何同时提升卷烟的感官品质和降低卷烟的危害，开发出具有高香气、低危害的卷烟已成为增强卷烟品牌竞争力、促进品牌发展的关健。卷烟的增香保润和减害降焦是一门涉及卷烟生产整个工艺过程的综合性技术。除了调控卷烟叶组配方外，使用合适的卷烟辅助材料，尤其对现有烟支用纸 (包括成型纸、接装纸、卷烟纸、纸质滤嘴棒等)进行改性及应用，体现产品的技术含量和差异化个性，愈来愈成为改善卷烟品质、满足目前市场需求的有效途径之一。

国内外对烟支用纸已经开展了大量的研究，通常采用通风稀释的手段降低卷烟的焦油量以减轻吸烟对人体的危害，如高透卷烟纸、成型纸的使用，接装纸的打孔等［1-3］。但随着卷烟焦油量的降低，烟味变淡，香气减弱，卷烟产品失去原有的风格，难以被消费者接受。因此，通过对现有烟支用纸进行改性，制备功能性烟支用纸，密切结合卷烟叶组配方，在提高卷烟安全性，彰显其风格和个性化特征等方面具有十分重要的意义。本文对目前报道的成型纸、接装纸、卷烟纸和纸质滤嘴棒用纸改性的相关研究进行总结，以期为烟支用纸的开发提供新思路，进而更加有效地开发出适用于产品的功能性烟支用纸。

1 成型纸

成型纸作为卷烟滤嘴棒的重要组成部分，通常是为了将丝束成型为滤嘴棒，对于卷烟减害、改善口感并没有直接的作用。如何有效地对成型纸进行改进，充分发挥其卷烟辅助材料的功能性作用，已成为烟草科技工作者关注的重点。

1.1 提升抽吸品质

刘雯等人［4］把从铁观音茶中提取的有效成分添加到卷烟成型纸中，结合卷烟感官质量评价对铁观音茶提取物在卷烟成型纸中的应用可行性进行了初步的探讨。结果表明，铁观音茶提取物能明显改善卷烟抽吸品质，使烟气柔和、甜润，并能凸显茶香。曾晓鹰等人［5］以罗汉果、菊花、金银花、柠檬等天然植物为原料，先后经水提取、食用酒精脱香、脱色、萃取、离心、超细过滤后浓缩制得提取物，涂布在成型纸的表面。该成型纸能够消除现有成型纸异味，丰富滤嘴棒成型纸的内在表现形式，与现有的产品相比，产品的抽吸品质和风格特征均有所提升。李旭华等人［6］以云南石林种植的NC82烟草为香料源，经乙醇浸提、减压蒸馏后分离得到致香物质，并将其涂布在成型纸上。在卷烟抽吸时不引入杂气，达到了提高卷烟香气浓度、谐调烟香、改善舒适性、提升卷烟品质的目的，同时不影响成型纸的透气性。李元实等人［7］以水果、叶片、菌类和鲜花中的一种或多种成分为原料，经医药冻干、造碎后得到冻干植物粉，与溶剂混合后涂布在成型纸上。采用该成型纸制作的滤嘴棒使卷烟具有花香、果香、檀香、木香等多元香气。

1.2 降低有害成分

迟广俊等人［8-9］分别把普洱茶粉末和活性炭纤维，通过β环糊精、聚乙烯醇或淀粉胶等黏结剂使其黏结在成型纸上，该吸附层有效地减少了主流烟气中挥发性和半挥发性的有害物质如亚硝酸盐、苯并芘、焦油等。谢兰英等人［10］将聚乙烯醇树脂液、电气石粉、水溶性贵金属盐、凹凸棒土、麦饭石等材料配制成一种涂料，将该涂料涂布在高透成型纸上制成功能滤嘴棒，可以除去烟气中15%以上CO、25%以上氮氧化物、25%以上烟草特有亚硝胺 (TSNAs)，并能减少重金属和其他有害成分。刘波［11］以甘草、白芷、川芍、菊花等中草药为原料，将其煎成药液后经蒸馏得到萃取液;再将吸附材料分散在树脂液中，最后加入中草药萃取液进行研磨制得烟用成型纸涂料;使用该涂料成型纸的滤嘴棒可除去烟气中40%的CO、80%的氯化氢、70%的丙烯醛和苯。

2 接装纸

接装纸是将烟丝段与滤嘴棒段接装为烟支的一种卷烟用纸 (也称水松纸)。当吸烟者吸烟时，接装纸直接接触吸烟者的嘴唇。因此，接装纸的卫生与否和印刷残留物对人体健康的影响是一个不容忽视的问题，通常要求其印刷油墨和涂层无毒，符合食品卫生标准，且具有一定的抗水性和湿强度［12-13］。此外，接装纸独特的印刷具有强烈的个性特征和视觉效果，也逐渐成为消费者关注的焦点。

2.1 赋予产品不同风格

郑寿良等人［14］将接装纸印刷涂料与具有香、甜、酸、苦、辛等不同风味风格的食品添加剂调和在一起涂布印刷在接装纸上，由此生产的卷烟具有香、甜、酸、苦、辛等不同风味风格，增加了卷烟的花色品种，提高卷烟的档次。王理珉等人［15］将菠菜、胡萝卜或青菜加工成糊状菜泥，加入黏结剂琼脂，干燥后轧制成蔬菜纸。将其作为接装纸大大提高了滤嘴棒入口的安全性。利用蔬菜的天然色泽制成的彩色接装纸突出了个性化，增加了产品的新颖性和竞争力。

2.2 提升抽吸品质

任军林等人［16］以烟草提取物、烟草致香物质和植物提取物为主要原料，综合配伍多种单体及板块香料，作为一种香料添加剂添加到接装纸上并按常规程序卷制成烟支，感官评吸表明，该添加剂能明显掩盖改良深色接装纸的异味，明显提高了香气质，且香气柔和、细腻、烟气浓度高。向能军等人［17］采用常规方法从黄精、杭白菊、北沙参、枸杞和金银花中提取其固体物作为接装纸的添加剂，将其添加在接装纸上燃吸时不破坏烟香，烟气湿润感好，口腔有生津回甜感，可以减少吸烟引起的咽喉不适、咳嗽、痰多等症状。

2.3 提高安全性

王理珉等人［18］将玫瑰茄色素、红球甘蓝色素、黑加仑色素、紫玉米色素、高粱红色素、可可壳色素、菊黄素及红花黄色素中的任一种天然植物色素加入接装原纸浆料内进行染色。或将桑树果实桑葚或栀子树果实栀子水煮、过滤，滤液稀释后加入阿拉伯半乳聚糖，对白色接装原纸进行浸渍染色。用可食用的天然植物染料对接装原纸进行染色，具有成本低、安全性高等优势，另外某些植物材料染料具有抗氧化活性和杀菌作用，可赋予接装纸降低烟气有害成分和抗菌等功能。何金星等人［19］把从天然植物中提取的天然抗菌剂、壳聚糖生物抗菌剂或由磺胺类、酚类、醛类、酮类、酸类、季铵盐类、咪唑类、卤素类中一种或几种混合的有机抗菌剂，在接装原纸制造或印刷过程中添加制备了含有微量抗菌物质的接装纸。由于接装纸中仅含有微量的抗菌物质，对其物理特性不会产生显著影响，添加有抗菌物质的接装纸在一年内均能保持抗菌能力。

3 卷烟纸

与其他烟支用纸 (如接装纸 (水松纸)、成型纸)相比，卷烟纸最主要的特点是参与燃烧，对卷烟的燃烧速率、主 (侧)流烟气组分和灰分等都有较大影响。在卷烟纸产品开发及研究中，主要围绕着如何提高卷烟纸的透气度、强度及控制燃烧速度等问题而开展的［20-21］。近年来，得益于其他学科的快速发展，烟草科技工作者将材料制备技术、天然产物提取技术、催化吸附技术等应用到卷烟纸开发中，在改善卷烟品质和减害降焦等方面取得了一定的效果和应用。

3.1 提升抽吸品质

张优茂等人［22］在卷烟纸生产过程中，将薄荷颗粒加入纸浆中制成薄荷卷烟纸。抽吸时具有天然的薄荷香味，有效地改善了抽吸的舒适感，提升了抽吸品质。向能军等人［23］以甘草酸钾作为改善剂添加到卷烟纸上，不仅对卷烟纸具有助燃功效，还能够减少卷烟纸燃烧产生木质气引起的不舒适性，提高了烟气的香气质、增加了圆润性，改善了吃味。黄富等人将分子囊化薄荷脑涂布于卷烟原纸上，制成特色薄荷型卷烟纸并卷制成烟支。与传统薄荷型卷烟的生产相比，采用特色薄荷型卷烟纸生产卷烟，减少了薄荷脑在贮存期间的挥发转移，且薄荷清凉感不随抽吸口数的增加而减少，确保了抽吸时口味始终如一，改善了薄荷型卷烟的品质，并解决了薄荷型卷烟生产中生产线串味的问题［24］。

3.2 降低有害成分

聂聪等人［25］将具有较大比表面积的多孔载体如离子交换树脂等与不同的金属离子络合后得到金属络合材料。将其添加到卷烟纸上可使卷烟主流烟气中有害的氢氰酸降低13%。郑屹［26］从菊花、罗布麻、淡竹叶、迷迭香、黄芪、蒲公英或白花蛇舌草中得到提取物，将其与柠檬酸盐和苹果酸盐混合后制得添加剂，通过涂布或浸涂的方式负载于卷烟纸上，能够选择性降低卷烟主流烟气中的有害成分，其中，巴豆醛降低20%～40%，酚类减低15%～25%，氢氰酸降低15% ～30%。

3.3 阻燃卷烟纸

李旭华等人［27］在卷烟纸上涂布一层由海藻酸钾、海藻酸钠和氢氧化镁等组成的阻燃物质。卷烟燃烧至阻燃带位置时，卷烟会自行熄灭，从而在一定程度上减少了火灾事故的发生。阻燃物质无色无味，燃吸时不会带来外源气息，对卷烟抽吸风格和抽吸质量影响不大。何沛等人［28-29］采用氢氧化铝、乙基纤维素或磷酸、磷酸盐作为阻燃材料，研制了一种高效阻燃的低引燃倾向卷烟纸涂料，其符合卷烟安全品的标准，价格低廉，能有效地满足低引燃倾向卷烟纸涂料的要求。

3.4 着色卷烟纸

何金星等人［30］将甲基纤维素、黏合剂、红景天提取物混合后通过凹版或柔版印刷工艺印刷在全麻或半麻的卷烟纸上制成含有红景天提取物的彩色卷烟纸。其具有很好的抗氧化作用，能很好地解决氧化和辐射问题，使吸烟者更加安全，且具有调香、提香、谐香等改善烟草香气和品质的作用。杨绍文等人［31］把烟草提取物、红茶、橡子果壳、核桃果壳、可可壳的天然提取物通过不同比例混合调配成水溶液，涂染在空白卷烟纸上开发出符合市场需求的棕色卷烟纸，并成功将其应用在“玉溪 (和谐)”产品上。热裂解结果表明，其与进口有色卷烟纸的热解产物种类基本一致，且不会对卷烟的烟气指标和抽吸品质产生负面影响。

4 纸质滤嘴棒

卷烟滤嘴棒是卷烟不可或缺的组成部分，滤嘴棒对卷烟的抽吸品质和减害降焦有着显著的影响。与目前普遍使用的醋酸纤维滤棒相比，纸质滤嘴棒具有对粒相组分过滤效率高、价格便宜、环保等优点，但其在卷烟燃吸过程中存在热塌陷、烟气发干、有明显纸味等缺点。如何在纸质滤嘴棒减害降焦的同时，改善卷烟的抽吸品质，一直是烟草行业致力研究和要解决的问题。

4.1 提升卷烟品质

刘建福等人［32］选取木浆纤维和麻浆纤维中的一种或两种，与弱极性化学纤维 (如聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚苯乙烯纤维和聚醋酸纤维等)混合，经疏解、磨浆后，在浆料里添加极性调节助剂，采用湿法抄纸得到纸质滤材，将其成型后制成纸质滤嘴棒或复合滤嘴棒应用于卷烟，显著改善了普通纸质滤嘴棒对卷烟感官质量的影响，极大地提高了纸质滤嘴棒在卷烟中的适用性。马涛等人［33］向聚酯纤维中加入功能助剂，磨浆后分别与制备的非木浆纤维浆料或木浆纤维浆料在配浆池中混均配浆，经造纸机抄造、脱水、干燥后得到原纸，将香精涂料涂在原纸表面上，再经二次干燥制备纸质滤材。采用聚酯纤维与植物纤维混合抄纸，增强了纸张的强度，改善了纸张性能。用于卷烟滤嘴棒能够解决抽吸品质调控的问题。李克等人［34］将款冬花、紫苑、荆芥、桔梗、芦根、矮地茶、百部、白前、薄荷、甘草等中的一种或几种粉碎后，与造纸用的木浆、棉浆或竹浆等一起磨浆，或将原料经水或乙醇浸提后，将提取物涂布或喷洒在卷烟纸质滤材上，然后卷烟纸质滤材经压纹、干燥、分切，成型为卷烟滤嘴棒，该滤嘴棒能显著降低纸质滤嘴棒卷烟的刺激性和杂气，改善了吸味，提高了纸质滤材在卷烟中的适用性。同时李克等人［35］还将含有保湿剂的溶液涂布或喷洒在卷烟纸质滤材上制成纸质滤嘴棒，改善了纸质滤嘴棒的水分平衡，降低了纸质滤嘴棒卷烟的刺激性，提高了口腔舒适度。

4.2 降低有害成分

沈妍等人［36］将木浆纤维、棉浆纤维、麻浆纤维、竹浆纤维等以气流成网方式形成纤维网，并辊压成型，将活性碳、天然植物粉体等吸附材料与烟用胶黏剂混合后施加到纤维网上，再辊压成型，烘干使之黏合固化，再经干法制纸后续工序制得纸质滤材;该纸质滤材可有效降低卷烟烟气中的焦油、烟碱、固体粒相物和其他多种有害成分，提高了卷烟的安全性。金勇等人［37］将长的二醋酸纤维磨浆成短纤维，在胺类物质溶液浸泡后经去离子水洗涤得到胺类物质官能化的二醋酸纤维，与磨浆后的木浆或麻浆混合，采用湿法抄纸，经压纹、分切后成型加工制得卷烟滤嘴棒;在保持卷烟感官质量基本不变的情况下，焦油可降低3～5 mg/支，苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚和对甲酚的去除率最好，分别可达36.04%、18.03%、36.81%、22.04%和29.83%。姚二民等人［38］以茶叶末为主要原料，与木浆纤维按照一定比例混合，抄造出茶叶纸，制成茶质滤嘴棒后与卷烟对接制成茶叶滤嘴棒卷烟。检测结果表明，与对照滤嘴棒卷烟相比，茶质滤嘴棒卷烟烟气气相自由基和固相自由基分别降低16.42%～36.80%和18.00%～33.80%，茶质滤嘴棒卷烟烟气中N-亚硝基去甲基烟碱 (NNN)、4-(N-甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮 (NNK)、N-亚硝基假木贼碱 (NAB)、N-亚硝基新烟草碱 (NAT)和总 TSNAs分别降低16.88% ～23.04%、11.62% ～15.12%、17.41% ～26.04%、11.39% ～17.38%和14.61% ～17.41%。

5 展望

尽管目前围绕功能性烟支用纸的开发开展了大量的研究工作，并报道了一些产品的实际应用效果，但就卷烟生产企业的发展要求而言，真正能广泛用于卷烟品牌并产生较好经济和社会效益的产品并不多见。同时，一些应用效果较好的功能性烟支用纸虽然实现了应用，如着色卷烟纸等，但其对卷烟感官品质、烟气成分及安全性的影响缺乏系统的理论支持。因此，功能性烟支用纸的开发需材料、化学、造纸及毒理学等学科知识的综合应用，开拓思路，深入研究，紧密结合卷烟叶组配方，以卷烟增香保润和减害降焦为主题，在不影响卷烟风格特征和安全性的基础上，充分凸显卷烟产品的个性化特征。具有新功能、高附加值和高技术含量的烟支用纸必将有利于卷烟品质的提高，大大增强卷烟品牌的竞争力和卷烟企业的可持续发展。

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