烟碱形态与卷烟烟气粒相物pH的关联性研究

吴继忠，戴莉，徐清泉，梁娅，廖付，祁林，吴键*，张峻松

(1.浙江中烟工业有限责任公司技术中心，浙江 杭州 310008；2.郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南 郑州 450002)

烟碱形态与卷烟烟气粒相物pH的关联性研究

吴继忠1，戴莉2，徐清泉1，梁娅2，廖付1，祁林2，吴键1*，张峻松2

(1.浙江中烟工业有限责任公司技术中心，浙江 杭州 310008；2.郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南 郑州 450002)

分别测定38种具代表性卷烟烟丝中总烟碱、游离态烟碱、结合态烟碱的含量和烟气总粒相物pH，通过简单相关性和内在关联性分析方法，研究卷烟烟丝中烟碱不同形态与烟气总粒相物 pH的关联性。简单相关性分析结果表明，游离烟碱含量与卷烟烟气总粒相物pH呈显著正相关，相关系数为0.846，游离烟碱和总烟碱之比与卷烟烟气总粒相物pH呈显著正相关，相关系数为0.784。内在关联分析结果表明，总烟碱含量对烟气总粒相物pH影响显著(P=0.016)。

卷烟；烟碱形态；烟气；pH

烟气pH综合反映卷烟配方中的化学组成和化学平衡，尤其可反映烟气中烟碱的存在形态[1–2]。烟叶中的烟碱根据其与质子结合情况可分为游离态烟碱和结合态烟碱，烟碱形态与烟气pH的相关性对表征卷烟的内在感官品质至关重要[3–4]。

20世纪50年代，烟气pH的重要性开始引起烟草化学家们的注意，并着手考察pH对卷烟主流烟气中烟碱的质子化程度和消费者吸收率的影响[5–6]。Brunnemann 等[7]分析烟碱形态分布与卷烟烟气pH值关系时发现，当烟气pH＞6.0时，烟碱才能以游离态存在；J．F．Pankow[8–10]和C．H. Watson等[11]依据主流烟气中游离烟碱的含量，推算主流烟气的有效 pH；陈建潭等[12]采用国际通用的烟气分析方法，对收集的国内外卷烟烟气粒相物中烟碱及游离烟碱的含量进行研究，指出不同形态烟碱含量差异性对感官品质的影响。但这些研究未揭示主流烟气粒相物pH与烟丝烟碱形态的相关性，对指导卷烟配方和提升感官品质有较大的局限性。

笔者选取具代表性的 38种中式烤烟型卷烟，测定卷烟中总烟碱、游离烟碱、结合烟碱含量和烟气粒相物的pH值，对烟气粒相物pH与卷烟烟碱形态之间的关系进行简单相关性分析和内在关联分析，探究烟碱形态对烟气粒相物pH的影响，了解烟叶原料的烟碱形态分布特征，以期通过调控烟气pH，进而提升卷烟的内在品质。

1 材料与方法

1.1 材 料

38个卷烟样品(烤烟型)，均由市场购得。

主要仪器设备有 LM5+实验室吸烟机(德国Borgwaldt–KC公司)、Agilent7820A气相色谱仪(美国安捷伦公司)、MODEL868型奥立龙离子酸度计(Termo ELECTRON CORPORATION)等。

1.2 方 法

1.2.1 样品准备

取卷烟样品烟丝，粉碎后过孔径为0.42 mm筛，按YC/T32—2000烘箱法测定样品含水率。

1.2.2 测定项目及方法

1) 游离烟碱的测定，参照文献[13]方法进行。2) 总烟碱的测定，参照文献[14]方法进行。根据烟碱形态理论，烟草中总烟碱含量减去游离烟碱含量即为结合态烟碱含量。

3) 卷烟烟气总粒相物pH的测定。按照国标规定的条件抽吸平衡好的卷烟样品，用剑桥滤片收集烟气粒相物，每只滤片捕集4支卷烟，共捕集20支卷烟。吸完后，取出滤片，放入150 mL的具塞广口三角瓶中，用小块滤片擦净烟支夹持器，也放入萃取瓶中。加入50 mL异丙醇，再加入50 mL蒸馏水，振荡萃取0.5 h，温度25.0 ℃，振荡频率120 r/min，静置0.5 h后过滤，用离子酸度计测定滤液的pH，作为卷烟烟气总粒相物pH。

2 结果与分析

2.1 烟碱形态与烟气粒相物pH的简单相关分析

卷烟游离烟碱、结合态烟碱、总烟碱含量和烟气总粒相物pH 的测定结果见表1。

表1 卷烟游离烟碱、结合烟碱和总烟碱含量及其烟气总粒相物pHTable 1 Content of free nicotine, bound nicotine and total nicotine in cigarette and pH of total particulate matter of smoke

续 表

将游离烟碱含量、游离烟碱与总烟碱的比值、结合烟碱含量和pH 值进行回归分析，结果如图1~ 图3所示。

图1 烟气总粒相物pH与游离烟碱含量的相关性Fig.1 Relationship between the smoke pH and the content of free nicotine

图2 烟气总粒相物pH与游离烟碱占总烟碱比例的相关性Fig.2 Relationship between the smoke pH and the ratio of free nicotine to total nicotine

图3 烟气总粒相物pH与结合烟碱含量的相关性Fig.3 Relationship between the smoke pH and t he content of bound nicotine

结果表明，游离烟碱含量与卷烟烟气总粒相物pH的相关系数为0.846，呈显著正相关；游离烟碱和总烟碱的比值与卷烟烟气总粒相物pH的相关系数为0.784，呈显著正相关。

游离烟碱和游离烟碱/总烟碱与烟气粒相物pH相关性显著，说明随着烟丝中游离烟碱含量的增加，烟气总粒相物pH呈现升高趋势，烟气总粒相物pH的升高将会导致烟气中吡啶、吡嗪类物质释放量的增加，对提升卷烟的满足感起积极的作用。

2.2 烟碱形态与烟气粒相物pH的内在关联分析

由于简单相关分析时，拟合曲线并不能完全反映烟碱形态与卷烟烟气粒相物pH的内在关联性，为此，采用Mathematic软件，对游离烟碱(X1)、总烟碱(X2)、结合烟碱(X3)以及游离烟碱/总烟碱(X4)与卷烟烟气总粒相物pH值(Y)进行关联分析。烟碱形态与烟气粒相物pH的关联参数见表2，烟碱形态与烟气粒相物pH的方差分析结果见表3。

表2 烟碱形态与烟气粒相物pH的关联参数Table 2 The Correlation analysis parameters of the nicotine forms and smoke pH

表3 烟碱形态与烟气粒相物pH的方差分析结果Table 3 The results of variance analysis of the nicotine forms and smoke pH

根据方差分析结果，可以得到回归方程y=5.23–0.031X1+0.14X2+0.17X3+0.90X4，回归方程显著(P＜0.05)，方程的总均方差为0.007 23，说明可以采用该方程来预测游离烟碱(X1)、总烟碱(X2)、结合烟碱(X3)和两者比值(X4)对烟气总粒相物pH的贡献度。由表2可知，总烟碱(X2)对烟气总粒相物pH影响显著(P=0.016)。游离烟碱(X1)、结合烟碱(X3)和两者比值(X4)对总粒相物pH的影响大小依次为X4、X3、X1，说明可根据烟叶原料中不同形态烟碱和总烟碱的含量特征，通过调整卷烟配方组成，改善卷烟内在品质。

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[14] YC/T246—2008，烟草及烟草制品烟碱的测定气相色谱法[S]．

责任编辑：罗慧敏

英文编辑：罗 维

Relational analysis between nicotine forms and pH of total particulate matter of cigarettes smoke

WU Ji-zhong1, DAI Li2, XU Qing-quan1, LIANG Ya2, LIAO Fu1, QI Lin2, WU Jian1*, ZHANG Jun-song2
(1.Technology Center, China Tobacco Zhejiang Industrial Co. Ltd., Hangzhou 310008, China; 2.School of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China)

The content of total nicotine, free nicotine, bound nicotine and pH of total particulate matter (TPM) value of domestic tobacco from 38 representational brands were measured and the relationship between the nicotine forms and TPM pH of cigarettes smoke were investigated by simple correlation analysis and intrinsic relevance analysis. The results of the simple correlation analysis showed that the content of free nicotine was significantly positively correlated with TPM pH with a correlation coefficient of 0.846, the ratio of free nicotine to total nicotine showed a significantly positively correlation with TPM pH with a correlation coefficient of 0.784. The result of intrinsic relevance analysis showed that the content of total nicotine affect the TPM pH markedly (P=0.016).

cigarette; nicotine forms; smoke; pH

S572.01

A

1007−1032(2014)03−0253−04

10.13331/j.cnki.jhau.2014.03.006

投稿网址：http://www.hunau.net/qks

2013–09–17

国家烟草专卖局科技计划项目(0320130226)

吴继忠(1981—)，男，江苏六合人，硕士研究生，主要从事卷烟产品配方和烟草化学研究， wujizhong@zjtobacco.com；*通信作者，wujian@zjtobacco.com