环境湿度对卷烟烟气成分和风格品质的影响

阎 瑾YAN Jin

(河北中烟工业有限责任公司技术中心，河北 石家庄 050051)

环境湿度与烟丝含水率呈正相关，对卷烟的感官品质及烟气成分具有显著影响[1-2]。一般来说，过低的环境湿度会带来刺激性增强、烟气干燥、舒适性降低等负面影响[3]，过高则会导致烟气沉闷、吸味浓度下降和余味滞舌。此外，环境湿度也会对卷烟的风格特征产生影响。从烟气成分角度来看，环境湿度变化可引起总粒相物、烟气水分的变化，尤其是干燥卷烟中低分子量挥发性成分明显高于正常卷烟[4-5]。目前，有关湿度条件对卷烟风格特征影响的研究[6-7]，一般采用描述性语言进行对比，或仅对少量风格指标进行量化，难以全面表达湿度对卷烟的总体影响规律。本试验选取不同厂家、不同价类的产品作为研究对象，从烟气化学成分、品质特征和主要风格特征多个角度进行量化研究，以期较为全面地了解环境湿度对卷烟的影响规律。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

材料：6个卷烟样品价类及主要指标见表1。

二氯甲烷、异丙醇、乙醇：色谱纯，德国Merck公司；

正十七碳烷：99%，比利时Acros公司；

烘箱：FD240型，德国Binder公司；

恒温恒湿箱：KBF720型，德国Binder公司；

气相色谱仪：6890N型，美国Agilent公司；

气质联用仪：7890B/5977A型，美国Agilent公司；

吸烟机：SM450型，英国Cerulean公司；

综合测试台：D74型，法国Sodim公司；

旋转蒸发仪：RE-52AA型，上海亚荣生化仪器厂；

分析天平：AR2140型，美国Ohaus公司；

超纯水机：Milli-Q Advantage A10型，瑞士Millpore公司。

1.2 方法

1.2.1 卷烟样品制备 将6种卷烟在标准条件[8]下平衡48 h，筛选出烟支重量在平均支重±0.02 g，且吸阻在平均吸阻±49 Pa内的烟支。将选好的烟支在22 ℃、不同相对湿度条件(30%，40%，50%，60%，70%，80%)下平衡至恒重。

1.2.2 常规理化指标的检测

(1) 烟丝含水率：按YC/T 31—1996执行。

(2) 烟碱：按GB/T 23355—2009执行。

(3) 水分：按GB/T 23203.1—2013执行。

(4) 一氧化碳：按GB/T 23356—2009执行。

1.2.3 烟气主要成分检测 按GB/T 19609—2004抽吸卷烟，将捕集有20支卷烟总粒相物的剑桥滤片置于250 mL具塞三角瓶中，分别加入1.0 mL内标溶液(200 μg/mL正十七烷/异丙醇)和50 mL二氯甲烷，振荡提取40 min，40 ℃条件下浓缩至2 mL，过0.45 μm有机相滤膜后，进行气质联用仪分析。

仪器条件：进样量 1 μL，不分流进样，载气 He，流量1 mL/min，进样口温度 250 ℃，色谱柱HP-FFAP(50 m×200 μm×0.33 μm)，传输线温度 250 ℃；程序升温初温60 ℃，1.5 ℃/min升至120 ℃，保持10 min，1 ℃/min升至180 ℃，1.5 ℃/min升至240度保持25 min；离子源温度 230 ℃，四极杆温度 150 ℃，溶剂延迟 7 min，扫描范围33～550 amu。

1.2.4 感官品质风格的评吸 按GB 5606.4—2005的要求组成7人评吸小组，依据YC/T 497—2014对上述卷烟的风格和品质特征进行感官评吸。

2 结果与分析

2.1 相对湿度对烟丝含水率的影响

由图1可知，在测试湿度范围内，随湿度增大，烟丝含水率增加且增加速度变快，而各烟支在相同湿度条件下的含水率差异不大。

2.2 相对湿度对常规烟气成分的影响

在标准条件下抽吸不同湿度条件平衡的烟支，测定其常规烟气指标，为使各指标变化趋势更具代表性，将相同湿度下6支卷烟的检测数据进行平均，考查各项指标随湿度变化的总体规律。由表2可知，总粒相物、焦油、一氧化碳、烟气水分和抽吸口数均随湿度增大而增加，而烟碱则随湿度增大而减少。

2.3 相对湿度对主流烟气成分的影响

按1.2.3所述方法制样并检测，获得主流烟气粒相物总离子流图(图2)，用NIST和WILEY谱库联合对70种化合物(不计烟碱)进行了定性，以各目标物与内标的相对面积计算相对含量，为使各指标变化趋势更具代表性，将相同湿度下6支卷烟的检测数据进行平均，结果(表3)表明，各化合物随湿度变化趋势不尽相同，总体随环境湿度增大呈递减趋势，与焦油变化趋势恰好相反，说明主流烟气粒相物中易挥发成分随湿度增大逐渐减少，而未能被质谱检测到的相对难挥发成分是逐渐增加的；从出峰时间顺序上看，保留时间在30 min以内的化合物，大多随湿度增大其含量先增加后减少，含量最高点大多出现在50%，60%，70% 3个环境湿度下，如2,3-戊二酮、柠檬烯、2-甲基吡啶、羟基丙酮、甲基环戊烯醇酮等；保留时间在30～105 min的化合物，大多随湿度增大其含量呈减少趋势，如醋酸、丙酸、3,4-二甲基-2-环戊烯酮、5-甲基糠醛、丙二醇、新植二烯、苯酚、植酮等；保留时间在105 min以后的成分，大多随湿度增大其含量呈增加趋势或没有明显的变化趋势，如巨豆三烯酮、4-羟基吡啶、苯甲酸、吡啶酮、烟酸、可替宁、角鲨烯和硬脂酸等。

续表3

2.4 相对湿度对感官品质风格的影响

按1.2.4所述方法对6种卷烟品风格指标和部分品质指标进行感官评吸，为使各指标变化趋势更具代表性，将相同湿度下6支卷烟的评吸数据进行平均，结果(表4、5)表明，在风格特征上，随环境湿度提高，各指标总体呈先增后减的趋势，最大值出现在50%上，在较干燥的环境(30%，40%，50%)和比较潮湿的环境(60%，70%，80%)中，香气风格表现稍好，但清香、烘焙香在较潮湿的环境中略好；在品质特征上，随环境湿度提高，各指标总分呈先增后减的趋势，最大值出现在60%，其中舒适感指标(刺激/灼烧、残留/干燥感、收敛、喉部刺激、喉部干燥、鼻腔刺激)均为提高趋势，香气、细腻柔和、丰富性和杂气4个指标表现为先增后减，最大值出现在60%，70%上，烟气浓度和劲头呈递减趋势。

3 结论

环境湿度直接影响烟丝含水率，从而对卷烟的燃烧特性、烟气成分释放、感官风格品质等方面带来影响[9]。本试验在平衡含水率、常规烟气指标和烟气成分几个方面，与前人[4-5,10-11]的研究相比，基本变化规律相近，但在变化程度、烟气成分种类等细节方面存在一定差异，可能是由研究对象[12-13]、检测条件等方面的差异造成的。

在感官风格方面，与文献[4]和[9]相比，对更多的指标进行了量化，数据显示，环境湿度对品质特征影响具有较大规律性，最佳点出现在60%附近，对风格特征的影响小于品质特质，规律性也较为复杂，不同风格指标的最佳点不尽相同，总体上说，略干燥的环境，更适于卷烟风格的表现。

环境湿度对卷烟风格质量的影响，归根结底是通过烟气化学成分的变化引起的，有关化学指标对卷烟风格质量的影响规律，将在后续研究中进行探讨。

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