“人参皂苷”胶囊滤棒对卷烟有害成分及香气特征的影响

陈永森， 崔成哲， 朱良华， 朴洪伟， 金勇华， 姚晓财

(1.吉林烟草工业有限责任公司,吉林延吉 133001；3．广州兴业生物科技有限公司，广东广州 510380)



“人参皂苷”胶囊滤棒对卷烟有害成分及香气特征的影响

陈永森1， 崔成哲1， 朱良华1， 朴洪伟1， 金勇华1， 姚晓财2

(1.吉林烟草工业有限责任公司,吉林延吉 133001；3．广州兴业生物科技有限公司，广东广州 510380)

[目的] 探讨胶囊滤棒对卷烟烟气指标的影响。[方法]试验制备了“人参皂苷”胶囊及胶囊滤棒，并考察了“人参皂苷”胶囊滤棒对焦油及7种烟气有害成分释放量、卷烟危害性指数、卷烟香气特征的影响。[结果]试验表明，“人参皂苷”胶囊滤棒可选择性降低7种烟气有害成分的释放量及卷烟危害性指数；“人参皂苷”胶囊滤棒可改变卷烟的香气特征，使一支卷烟同时具有2种香气风格。[结论]研究可为“人参皂苷”胶囊卷烟产品的开发提供参考。

“人参皂苷”胶囊；滤棒；有害成分；香气特征

“降焦减害”是烟草科学研究的重要课题之一，研制和开发低害低焦卷烟产品是卷烟“降焦减害”研究的重要目标。近年来卷烟烟气有害成分分析及选择性降害已成为烟草行业研究的热点[1-2]，目前主要是通过在卷烟配方中添加造纸法再造烟叶、梗丝及功能性添加剂以及合理使用“三纸一棒”等技术手段进行。据报道，胶囊滤棒具有截留烟气有害成分，增加主流烟气致香成分，改善烟气感官舒适度[3-5]等作用。包秀萍等研究表明，挥发性薄荷油微胶囊滤棒具有增加香气、改善舒适性等作用[3]；Dolka等研究发现，薄荷胶囊滤棒可在一定程度上减少烟气中的脂溶性挥发物成分[4]；余耀等研制了一种胶囊滤棒并应用于卷烟产品，发现其有害成分的释放量有所降低[5](23-26)；“人参皂苷”胶囊滤棒作为新型的烟用辅材，目前未见报道。为此，笔者制备了“人参皂苷”胶囊滤棒及试验卷烟，并对其主流烟气中的7种有害成分及焦油释放量、卷烟危害性指数和香气特征进行研究，旨在为“人参皂苷”胶囊卷烟产品的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

原料：胶囊壳材，甲壳素；“人参皂苷”添加剂，主要成分为人参皂苷、天然保润剂、丙二醇和水等；胶囊(直径：3.05、3.20、3.30、3.35和3.50 mm)，广州兴业生物科技有限公司；烟用二醋酸纤维素丝束、滤嘴棒(压降：3600 Pa)，牡丹江卷烟材料厂有限责任公司；滤棒成型纸(透气度：3 000 CU)，牡丹江卷烟材料厂有限责任公司；卷烟纸(透气度：50 CU)，浙江民丰特种纸股份有限公司；烟用接装纸(打孔透气度：280 CU)，延边长白山包装材料有限公司；“长白山”某牌号烤烟型卷烟烟丝配方，吉林烟草工业有限责任公司。

主要试剂：巴豆醛、苯酚、B[a]P(纯度≥99%)，美国Sigma公司； HCN(58 μg/ml)中国计量科学研究院；N-戊基-(3-甲基吡啶基)亚硝胺(内标)、NNK(纯度≥97%)，比利时Acros公司；CO标准气，国家标准气体研究中心。

主要仪器：AL104电子天平(感量：0.001 g)，瑞士Mettler Toledo公司； HZ-1014恒准压力测试仪，广东省东莞市恒准科技有限公司；千分尺(分度值：0.01 mm)，上海泊刃机械工具有限公司；FD115烘箱、KBF240恒温恒湿箱，德国Binder公司； SM450型20通道吸烟机，英国Cerulean公司；D74LINE综合测试仪，法国Sodim公司；IC 3000离子色谱仪，美国Dionex公司；Research N1红外热像仪，美国Alpha公司； Agilent 1200高效液相色谱仪、7890A气相色谱仪、7890/5975气质联用仪，美国Agilent公司； AA3连续流动分析仪-TEA 610型热能分析仪，美国Thermo Finigan公司；J-II全自动定量浓缩仪，北京普利泰科仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 “人参皂苷”胶囊、滤棒及试验卷烟的制备。

1.2.1.1 “人参皂苷”胶囊。将去离子水与检测合格的胶囊壳材以2∶3的比例混合均匀，于30 ℃下制成胶浆；用YC-21胶囊成型机在胶囊成型的同时把添加剂包裹其中，每粒胶囊中添加剂含量为(0.017±0.002)g；成型胶囊于80 ℃下干燥，挑选粒径、重量及破碎压力一致的胶囊成品备用。

1.2.1.2 滤棒。二醋酸纤维素中施加增塑剂(三醋酸甘油酯)，并加入上述胶囊，用成型纸包裹滤棒使胶囊滤棒成型，然后按144 mm/支长度分割，并进行包装。按照上述方法，制备5种胶囊直径分别为3.05、3.20、3.30、3.35和3.50 mm的“人参皂苷”胶囊滤棒以及1种未添加胶囊的滤棒。

1.2.1.3 试验卷烟。使用上述6种滤棒、卷烟纸(透气度50 CU)、烟用接装纸(打孔透气度280 CU)以及“长白山”某品牌配方烟丝分别卷制成烟支，得到6种卷烟样品，其中未添加胶囊的卷烟样品做为对照样。

1.2.2 焦油、7种烟气有害成分释放量测定及卷烟危害性指数计算。将试验卷烟于温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)%的恒温恒湿箱中平衡48 h，参照GB/T 19609-2004[6]、GB/T 23356-2009[7]、YC/T 253-2008[8]、GB/T 23228-2008[9]、YC/T 377-2010[10]、GB/T 21130-2007[11]、YC/T 255-2008[12]和YC/T 254-2008[13]的方法检测焦油、CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚和巴豆醛释放量，并按照文献[14-15]的方法计算卷烟危害性指数。

1.2.3 卷烟香气特征评价。将试验卷烟置于温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)%的恒温恒湿箱中平衡48 h，由卷烟感官评吸员依据标准GB5606.4-2005《卷烟 第4部分：感官技术要求》的方法对香气特征进行评价。

2 结果与分析

2.1 “人参皂苷”胶囊及胶囊滤棒的物理指标

“人参皂苷”胶囊由 “人参皂苷”添加剂和胶囊壳组成，呈圆球形、大小均匀、表面光滑、柔软并具有弹性，其物理指标见表1。由表1可知，试验所制备的“人参皂苷”胶囊各项物理指标均达到预期。

表1 “人参皂苷”胶囊的物理指标

“人参皂苷”胶囊滤棒由包裹层和滤芯组成，其中滤芯内嵌裹4粒均匀相间排列的软胶囊。“人参皂苷”胶囊滤棒的物理指标(表2)显示，试验制备的“人参皂苷”胶囊滤棒的物理指标均达到了预期。

表2 “人参皂苷”胶囊滤棒的物理指标

2.2 胶囊直径对烟气中7种有害成分释放量及卷烟危害性指数的影响

由表3可知，含胶囊的试验卷烟烟气有害成分均较对照样有所降低，这与余耀等的研究结果一致[5](23-26)。其原理是，因胶囊不具通透性，当烟气流经胶囊表面时，阻力陡然增加，使烟气流速降低且路径发生改变，进而增强滤嘴直接拦截、惯性膨胀、扩散沉积等过滤作用，提高过滤效率，从而降低烟气成分中的焦油和7种有害成分。且随胶囊直径的增大，过滤效率逐渐提高，卷烟主流烟气中7种有害成分的释放量以及卷烟危害性指数均呈下降趋势。

表3 不同胶囊直径试验卷烟7种烟气有害成分的释放量和卷烟危害性指数

2.3 捏破胶囊前后7种烟气有害成分及焦油释放量

由表4可知，捏破胶囊前后烟气中NNK、NH3及巴豆醛的释放量略有下降，苯酚的释放量无变化，但烟气焦油量和其他3种烟气有害成分的释放量有不同程度的增加。这可能是由于捏破胶囊后滤嘴压降发生变化或人参皂苷成分所致。试验结果表明，捏破胶囊后，烟气受到的阻力突然减小(滤嘴压降降低了23 Pa左右)，导致滤嘴通透性增加，加快了烟气流速，从而减弱了过滤效果。

表4 捏破胶囊前后胶囊滤棒卷烟主流烟气中7种烟气有害成分释放量和焦油释放量

注：“人参皂苷”胶囊直径为3.50 mm。

2.4 捏破胶囊前后“人参皂苷”胶囊滤棒卷烟的香气特征对比

胶囊滤棒可向卷烟主流烟气中释放致香成分和保润成分，进而增加香气、改善口感[5](23-26)。由表5可知，捏破胶囊前后卷烟香气特征发生了明显变化。捏破胶囊前是烤烟型卷烟，捏破胶囊后变为外香型卷烟，具有明显的人参香气，且与烟香协调。

表5 捏破胶囊前后“人参皂苷”胶囊滤棒卷烟的香气特征

注：“人参皂苷”胶囊直径为3.50 mm。

3 结论

“人参皂苷”胶囊滤棒可降低7种烟气有害成分、焦油释放量以及卷烟危害性指数；卷烟抽吸过程中用手指挤压滤嘴的指定部位，捏破胶囊前是烤烟型卷烟，捏破胶囊后转变为外香型卷烟，使卷烟香气特征独特新颖，“人参皂苷”与烟香协调，并具有较强的回甜感。该研究可为“人参皂苷”胶囊滤棒的应用及卷烟新产品设计开发提供参考。

[1] 王彦亭,谢剑平,张虹,等.降低卷烟烟气中有害成分的技术研究[J].中国烟草学报,2003,9(3)：1-7.

[2] 庞永强,黄春晖,陈再根,等.通风稀释对卷烟燃烧温度及主流烟气中主要有害成分释放量的影响[J].烟草科技,2012(11)：29-32.

[3] 包秀萍,王松峰,何雪峰,等.薄荷油微胶囊的制备及其在卷烟中的应用[J].河南农业科学,2013,42(3)：146-149.

[4] DOLKA C,PIADÉ J J,BELUSHKIN M,et al.Menthol addition to cigarettes using breakable capsules in the filter.Impact on the mainstream smoke yields of the health Canada list constituents[J].Chem Res Toxicol,2013,26：1430-1443.

[5] 余耀,詹建波,李赓,等.一种卷烟用胶囊滤棒：中国,201220540436.6[P].2013-05-01.

[6] 国家烟草质量监督检验中心.卷烟 用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油：GB/T 19609-2004[S].北京：中国标准出版社,2005.

[7] 国家烟草质量监督检验中心.卷烟 烟气气相中一氧化碳的测定 非散射红外法：GB/ T 23356-2009[S].北京：中国标准出版社,2009.

[8] 湖南中烟工业有限责任公司.卷烟 主流烟气中氰化氢的测定 连续流动法：YC/T 253-2008[S].北京：中国标准出版社,2008.

[9] 中国烟草总公司郑州烟草研究院，上海烟草(集团)公司.卷烟 主流烟气总粒相物中烟草特有N-亚硝胺的测定 气相色谱-热能分析联用法：GB/T 23228-2008[S].北京：中国标准出版社,2009.

[10] 国家烟草专卖局.卷烟 主流烟气中氨的测定 离子色谱法：YC/T 377-2010[S].北京：中国标准出版社,2011.

[11] 中国烟草总公司郑州烟草研究院.卷烟 烟气总粒相物中苯并[a]芘的测定：GB/T 21130-2007[S].北京：中国标准出版社,2007.

[12] 中国烟草总公司郑州烟草研究院.卷烟 主流烟气中主要酚类化合物的测定 高效液相色谱法：YC/T 255-2008[S].北京：中国标准出版社,2008.

[13] 中国烟草总公司郑州烟草研究院.卷烟 主流烟气中主要羰基化合物测定 高效液相色谱法：YC/T 254-2008[S].北京：中国标准出版社,2008.

[14] 陈敏,郭吉兆,郑赛晶,等.烟叶部位、产地与卷烟主流烟气7种有害成分释放量关系研究[J].中国烟草学报,2012,18(5)：17-22.

[15] 谢剑平,刘惠民,朱茂祥,等.卷烟烟气危害性指数研究[J].烟草科技,2009(2)：5-15.

Effect of Filter Containing Ginsenoside Capsule on Harmful Components and Aroma in Cigarette Smoke

CHEN Yong-sen,CUI Cheng-zhe,ZHU Liang-hua et al

(1.Jilin Tobacco Industrial Co.,Ltd.,Yanji,Jilin 133001; 2.Guangzhou Xingye Biotechnology Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510380)

[Objective] To study the effect of the filter containing ginsenoside capsule on the smoke composition index.[Method] The effects of the filter containing ginsenoside capsule on the 7 kinds of harmful components in the mainstream cigarette smoke,hazard evaluation index,cigarettes flavor characteristics,taste characteristics were investigated.[Result] Results showed that the contents of tar and 7 kinds of harmful components in the mainstream cigarette smoke and the cigarettes hazard evaluation index are reduced by the filter containing ginsenoside capsule; The cigarettes have two different flavor characteristics.[Conclusion] The study can provide reference for development of ginsenoside capsule tobacco products.

Ginsenoside capsule; Filter; Harmful components; Aroma characteristics

吉林烟草工业有限责任公司科技项目(2013003)。

陈永森(1978- )，男，河南郑州人，工程师，硕士，从事卷烟产品研究与开发。

2015-11-18

TS 452+.1

A

0517-6611(2015)35-131-03