卷烟成品烟丝中不同长度烟丝的化学特性

周 冰，唐 军，何邦华，邱昌桂，刘 静，刘 泽，刘继辉，高 辉*

1．云南中烟工业有限责任公司，昆明市红锦路367号 650231

2．云南瑞升烟草技术（集团）有限公司，昆明市高新开发区海源北路1699号 650106

3．红云红河烟草（集团）有限责任公司，昆明市红锦路367号 650231

卷烟成品烟丝中不同长度烟丝的化学特性

周 冰1，唐 军1，何邦华1，邱昌桂2，刘 静2，刘 泽1，刘继辉3，高 辉*2

1．云南中烟工业有限责任公司，昆明市红锦路367号 650231

2．云南瑞升烟草技术（集团）有限公司，昆明市高新开发区海源北路1699号 650106

3．红云红河烟草（集团）有限责任公司，昆明市红锦路367号 650231

为研究卷烟成品烟丝中不同长度烟丝主要化学成分的差异，利用方差分析法对不同长度烟丝的常规化学成分、多酚化合物、石油醚提取物、总挥发碱及非挥发性有机酸的质量分数进行差异性分析，并基于上述化学指标对不同长度的烟丝样品进行系统聚类分析；通过感官评吸对聚类分析结果进行了验证。结果表明：①常规化学成分、多酚类化合物、石油醚提取物及非挥发性有机酸的质量分数随烟丝长度的变化呈现出不同的变化趋势，7种长度烟丝的上述化学指标的质量分数均存在显著性差异；②7种长度的烟丝样品可聚为3类，长度＞4．00 mm的烟丝聚为一类，长度为1．60～4．00 mm的烟丝聚为一类，长度≤1．60mm的烟丝聚为一类；③长度＞4．75mm的烟丝与长度≤4．00mm烟丝的整体感官质量存在显著性差异。

卷烟；成品烟丝；烟丝长度；化学成分；方差分析；聚类分析；感官质量

卷烟制丝过程中，在切丝宽度确定后，所谓烟丝结构主要是指不同长度烟丝质量所占的比例。烟丝结构测试主要是利用筛分的方法使不同长度的烟丝分离，结果以各层或某层筛网上的累积质量占总质量的比例来表示；烟丝结构是影响卷烟质量的重要因素之一［1］。烟丝结构对卷烟加工质量影响的报道较多［2-8］，且主要集中在烟丝长度与烟支卷制质量的关系研究方面，有关不同长度成品烟丝化学成分方面的研究未见报道。

烟丝中的化学成分是影响卷烟感官质量的物质基础。烟叶中的主要常规化学成分在很大程度上决定了烟气的特性，并影响烟叶的品质［9-10］。多酚是烟草中一类重要的化合物，对烟草的色、香、味等有重要影响［11］，是衡量烟草品质的一个重要因素。烟草石油醚提取物的主要成分是挥发油、树脂、油脂、脂肪酸、蜡质、甾醇、色素和类脂物等［12］，是对烟草致香成分有影响的物质，常被作为衡量烟叶品质和香气质量的重要指标［13］。烟草中挥发碱的量与烟草的内在质量密切相关，对调节烟气酸碱平衡具有重要作用［14］。苹果酸、柠檬酸和草酸等非挥发性有机酸不仅在烟叶中的质量分数相对较高，而且对烟叶的香气质和香气量有较大影响［15］；在卷烟燃吸过程中，非挥发性有机酸具有平衡烟气的酸碱度、减轻刺激性、使卷烟吸味醇和等作用［12,16］。为此，检测了不同长度成品烟丝中的常规化学成分、多酚化合物、石油醚提取物、总挥发碱及非挥发性有机酸等重要化学指标，并利用方差分析和聚类分析法研究了不同长度烟丝主要化学成分的差异和变化趋势，旨在为研究烟丝结构对卷烟化学成分及感官质量的影响提供参考，也为将烟丝结构作为判定烟丝内在品质的标准提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料、设备和仪器

红云红河烟草（集团）有限责任公司昆明卷烟厂生产的某规格卷烟配方成品烟丝由薄板丝（含再造烟叶丝）、气流丝和梗丝掺配组成，薄板丝占71%（其中再造烟叶丝占7%），气流丝占21%，梗丝占8%。

6890N/5975N气相色谱/质谱联用仪（配HP-5MS毛细管色谱柱），1260液相色谱仪，6890气相色谱仪（美国Agilent公司）；AS400旋转筛分仪（德国Retsch公司，筛网孔径依次为4.75、4.00、2.50、2.00、1.60和1.00 mm）；AA3连续流动分析仪（德国Bran+Luebbe公司）；AB204-S型电子天平（感量0.000 1 g，瑞士Mettler-Toledo公司）；CT410旋风磨（丹麦Foss公司）；KBF540恒温恒湿箱（德国Binder公司）。

1.2 方法

1.2.1 成品烟丝取样

在风力送丝前每间隔30 s取成品烟丝样品约1 000 g，共取样30次；做好标识待检。

1.2.2 成品烟丝筛分

用旋转筛分仪对成品烟丝样品进行筛分。筛分条件：旋转速率220 r/m in，每间隔1 min变换一次旋转方向，每次筛分10 m in。筛分方式：每个样品分3次筛分，每次筛分样品质量约330 g。待筛分完全后，将同一长度的烟丝存放在一起，并混合均匀；从同一长度烟丝的不同位置共取样3次作为待检样品。分别用S1～S7表示不同长度范围的成品烟丝试验样品，其中样品长度：S1＞4.75 mm、4.00 mm＜S2≤4.75 mm、2.50 mm＜S3≤4.00 mm、2.00 mm＜S4≤2.50 mm、1.60 mm＜S5≤2.00 mm、1.00mm＜S6≤1.60mm、S7≤1.00mm。

1.2.3 化学成分检测

按照标准或文献［17-25］中的方法分别检测不同长度烟丝样品常规化学成分、多酚类化合物、石油醚提取物、总挥发碱和非挥发性有机酸的质量分数。

1.2.4 不同长度烟丝的感官质量评价

按照《卷烟工艺测试与分析大纲》［26］中的方法，采用同一卷烟材料制备感官质量评价样品。由9名评吸人员组成评吸小组，采用三点检验法和对比评吸法［27］评价不同长度烟丝样品的感官质量。

1.2.4 数据分析

利用方差分析法对不同长度烟丝的化学成分进行差异性分析和两两比较；并以各类化学指标的单项指标为变量，使用组间联接法（度量标准为平方Euclidean距离）对不同长度的烟丝样品进行系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同长度烟丝常规化学成分质量分数的差异及变化趋势

不同长度成品烟丝的常规化学成分检测及方差分析结果如表1所示。可以看出，随烟丝长度从大到小，总糖和还原糖的量呈逐渐降低的变化趋势；总氮的量呈逐渐增加的趋势；钾和氯的量呈先增加后降低的抛物线型变化趋势；总植物碱的量总体呈降低趋势，但规律性相对较弱。方差分析结果表明，不同长度成品烟丝的各项常规化学成分的量均存在显著性差异。

表1 不同长度成品烟丝常规化学成分质量分数的差异①（%）

2.2 不同长度烟丝多酚、石油醚提取物和总挥发碱的差异及变化趋势

不同长度成品烟丝的多酚类物质、石油醚提取物和总挥发碱的检测结果及方差分析结果如表2所示。可以看出，随烟丝长度从大到小，绿原酸、芸香苷和石油醚提取物的量总体呈先降低再增加的变化趋势；莨菪亭的量总体呈逐渐增加的变化趋势；总挥发碱的量的变化无明显规律性。方差分析结果表明，不同长度烟丝的多酚类物质、石油醚提取物和总挥发碱的量均存在显著性差异。

表2 不同长度成品烟丝多酚、石油醚提取物和总挥发碱质量分数的差异

2.3 不同长度烟丝非挥发性有机酸的差异及变化趋势

不同长度成品烟丝的非挥发性有机酸检测结果及方差分析结果如表3所示。可以看出，随烟丝长度从大到小，草酸、丙二酸、苹果酸和柠檬酸的量总体呈逐渐增加的变化趋势，丁二酸的量呈先增加再降低的变化趋势，棕榈酸、亚油酸、油酸和亚麻酸的量呈现先降低后增加再降低的变化趋势，硬脂酸的量呈先降低后增加的变化趋势。方差分析结果表明，不同长度烟丝的各非挥发性有机酸的量均存在显著性差异。

表3 不同长度烟丝非挥发性有机酸质量分数的差异（mg·g-1）

2.4 不同长度烟丝化学成分的聚类分析

以常规化学指标、多酚类物质、石油醚提取物总量、总挥发碱及非挥发性有机酸的各单项指标为变量，对不同长度的成品烟丝样品进行聚类分析。聚类方法为组间联接法，度量标准为平方Euclidean距离，结果如图1所示。可以看出，若将7个长度烟丝样品分成两大类，则S1、S2、S3、S4和S5（＞1.60 mm）5个长度的烟丝样品聚为一类，S6和S7（≤1.60 mm）2个长度的烟丝样品聚为一类；若将7个长度烟丝样品分成三类，则S1和S2（＞4.00mm）2个长度的烟丝样品聚为一类，S3、S4和 S5（＞1.60 mm且≤4.00 mm）3个长度的烟丝样品聚为一类，S6和S7聚为一类。聚类结果表明，对于同一规格卷烟的成品烟丝，长度相近烟丝的内在综合化学品质也较为接近。

图1 不同长度成品烟丝样品化学指标的聚类结果

2.5 不同长度烟丝的感官质量

2.5.1 三点检验法结果

通常情况下，在成品烟丝中，长度较长的烟丝说明其耐加工性能较好，填充值较高，是品质较好的烟叶原料切后的烟丝，其综合感官质量也较好。在本研究中，S1是成品烟丝中长度最大的一类样品，选择长度为S1的烟丝作为对照与其他长度烟丝的感官质量进行对比，以考察感官质量随烟丝长度的变化趋势。从不同长度烟丝样品（S2、S3、S4和S5）与对照（S1）的感官质量三点法检验结果（表4）可以看出，S1的感官质量与S3、S4和S5的烟丝样品存在显著性差异。结果表明，S1烟丝样品的感官质量与长度≤4.00 mm的烟丝样品存在显著性差异，与化学指标的聚类分析结果相吻合。

表4 不同长度烟丝样品感官质量的三点法检验结果

2.5.2 对比评吸结果

对感官质量存在显著性差异的样品（S1与S3、S1与S4、S1与S5），从香气质、香气量、杂气、劲头、浓度、细腻程度、刺激性、干燥感和干净程度等方面进行感官评价的结果见表5。可以看出，以S1为对照样品，S3样品在杂气、细腻程度和刺激性等方面有所下降，S4样品在香气质、杂气、细腻程度和刺激性等方面有所下降，S5样品在香气质、杂气、细腻程度、刺激性和干燥感等方面有所下降。从对比评吸结果可知，随烟丝长度的降低，感官质量总体呈下降趋势。

表5 不同长度烟丝样品感官质量变化趋势①

3 结论与讨论

（1）对于同一规格卷烟的成品烟丝，烟丝长度从大到小其常规化学成分、多酚类化合物、石油醚提取物及非挥发性有机酸的质量分数呈现出规律性变化趋势。

（2）7种长度烟丝各项化学指标的质量分数均存在显著性差异。7种长度的烟丝样品可聚为三类：长度＞4.00 mm的烟丝聚为一类；1.60～4.00mm的烟丝聚为一类；≤1.60 mm的烟丝聚为一类。

（3）长度＞4.75 mm的烟丝与≤4.00 mm烟丝的整体感官质量存在显著性差异，主要体现在烟气的香气质、杂气、细腻程度和刺激性等方面，且随着烟丝长度的降低，感官质量总体呈下降趋势。

（4）文献［28-30］指出，常规化学成分、多酚、石油醚提取物、总挥发碱及非挥发性有机酸与焦油释放量显著相关。结合本文的研究结果，可以推测出不同长度烟丝的焦油释放量也存在一定差异。因此，若成品烟丝在输送与卷制过程中，其烟丝结构波动较大，势必会造成卷烟成品的物理指标、内在化学成分及焦油释放量产生一定的波动，影响卷烟感官质量的稳定性。

［1］申晓锋，李华杰，李善莲，等.烟丝结构表征方法研究［J］.中国烟草学报，2010，16（2）：20-25.

［2］姚光明，王文辉，尹献忠，等.烟丝结构对烟丝填充值和卷接质量的影响［J］.郑州轻工业学院学报：自然科学版，2003，18（4）：62-64.

［3］姚光明，李晓，尹献忠，等.烟丝整丝率变化率对卷烟卷接质量的影响［J］.烟草科技，2004（11）：3-6.

［4］堵劲松，申晓锋，李跃锋，等.烟丝结构对卷烟物理指标的影响［J］.烟草科技，2008（8）：8-13.

［5］申晓峰，李华杰，王锐亮，等.烟丝结构与卷烟单支重量和烟支密度及其稳定性的灰色关联分析［J］.中国烟草学报，2009，15（6）：23-26.

［6］鲁永祥，王晓辉，唐家伟，等.烟丝结构对烟支密度稳定性的影响［C］//中国烟草学会工业专业委员会2009年烟草工艺学术研讨会论文集，南宁：中国烟草学会工业专业委员会，2009：75-78.

［7］李善莲，申晓峰，李华杰，等.烟丝结构对卷烟端部落丝量的影响［J］.烟草科技，2010（2）：5-7.

［8］刘德强，贾洋，王乐军，等.烟丝结构对烟支卷制质量的影响［J］.安徽农业科学，2010，38（32）：18589-18590.

［9］杜文，谭新良，易建华，等.用烟叶化学成分进行烟叶质量评价［J］.中国烟草学报，2007，13（3）：25-31.

［10］孙建锋，刘霞，李伟，等.不同生态条件下烤烟化学成分的相似性研究［J］.中国烟草科学，2006，27（3）：22-24.

［11］庄亚东，张映，王芳，等.卷烟中多酚类物质的分析［J］.烟草科技，2004（1）：23-26.

［12］王瑞新.烟草化学［M］.北京：中国农业出版社，2003.

［13］闫克玉.烟草化学［M］.郑州：郑州大学出版社，2002.

［14］左天觉.烟草的生产、生理和生物化学［M］.朱尊权，等译.上海：上海远东出版社，1993：379-384.

［15］杨虹琦，周冀衡，郭紫明，等.湖南不同烤烟中非挥发性有机酸含量的差异［J］.中国烟草学报，2006，12（4）：44-46.

［16］卢秀萍，许仪，许自成，等.不同烤烟基因型非挥发性有机酸和高级脂肪酸含量的变异分析［J］.中国烟草学报，2007，13（3）：47-51.

［17］YC/T 159—2002烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法［S］.

［18］YC/T 161—2002烟草及烟草制品总氮的测定连续流动法［S］.

［19］YC/T 160—2002烟草及烟草制品总植物碱的测定连续流动法［S］.

［20］YC/T 217—2007烟草及烟草制品钾的测定连续流动法［S］.

［21］YC/T 162—2011烟草及烟草制品氯的测定连续流动法［S］.

［22］YC/T 202—2006烟草及烟草制品多酚类化合物绿原酸、莨菪亭和芸香苷的测定［S］.

［23］YC/T 176—2003烟草及烟草制品石油醚提取物的测定［S］.

［24］YC/T 35—1996烟草及烟草制品总挥发碱的测定［S］.

［25］刘春奎，贾琳，毋丽丽，等.河南主产烟区烤烟非挥发性有机酸含量［J］.烟草科技，2014（8）：62-67.

［26］国家烟草专卖局.卷烟工艺测试与分析大纲［M］.成都：四川大学出版社，2004.

［27］YC/T 138—1998烟草及烟草制品感官评价方法［S］.

［28］张涛，段沅杏，陈进雄，等.初烤烟叶25种化学成分与焦油的相关、逐步回归及通径分析［J］.烟草科技，2012（8）：60-65.

［29］郭东锋，姚忠达，汪季涛，等.烤烟烟叶常规化学成分与主流烟气成分的关系［J］.烟草科技，2013（2）：46-51，82.

［30］厉昌坤，周显升，王允白，等.烤烟烟叶焦油释放量与部分化学成分的关系研究［J］.中国烟草科学，2004，25（2）：25-27.

责任编辑 茹呈杰

Chemical Property of Cut Filler of Different Lengths

ZHOU Bing1,TANG Jun1,HE Banghua1,QIU Changgui2,LIU Jing2,LIU Ze1,LIU Jihui3,and GAO Hui*2
1.China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.,Kunm ing 650231,China
2.Yunnan Reascend Tobacco Technology(Group)Co.,Ltd.,Kunm ing 650106,China
3.HongyunHonghe Tobacco(Group)Co.,Ltd.,Kunm ing 650231,China

In order to study the differences o f main chem ical com ponents in cut filler o f different lengths, the differences of contents of routine chemical components,polyphenols,petroleum ether extracts,total volatile alkalis and non-volatile organic acids were analyzed by variance analysis.The systematic cluster analysis was conducted onthe basis of the above chem ical indexes,and the sensory evaluation was carried out to verify the results of cluster analysis.The results showed that：1)W ith the change of cut filler length, the contents of routine chem ical components,polyphenols,petroleum ether extracts and non-volatile organic acids changed differently,and differed significantly.2)Cut filler samp les of seven lengths were clustered into three categories：longer than 4 mm,1.60-4.00 mm,and shorter than 1.6 mm.3)The cut filler longer than 4.75 mm significantly differed from that shorter than 4.0 mm in overall sensory quality.

Cigarette;Cut filler;Length of cut filler;Chem ical com ponent;Variance analysis;Cluster analysis;Sensory quality

TS411.1

B

1002-0861（2015）09-0040-05

10.16135/j.issn1002-0861.20150907

2015-03-06

2015-05-15

红云红河集团有限责任公司资助项目“卷烟制丝工艺过程控焦方法的研究与应用”（HYHH2013GY03）；云南中烟工业有限责任公司工艺重大专项子项目“工艺过程质量评价体系研究及应用”（2014GY 01）。

周冰（1984—），硕士，工程师，主要从事烟草工艺技术研究。E-mail：zhoubingshan@126.com；*

高辉，E-mail：gaohui6699@163.com

周冰，唐军，何邦华，等.卷烟成品烟丝中不同长度烟丝的化学特性［J］.烟草科技，2015，48（9）：40-44.

ZHOU Bing,TANG Jun,HE Banghua,etal.Chemical property of cut filler of different lengths［J］.Tobacco Science &Technology，2015，48（9）：40-44.