打叶后不同尺寸片烟挥发性化学物质的差异性分析

刘继辉 王玉真 李思源 马晓龙 杨晶津 高占勇 杨洋 王慧 杨开永 高辉

摘 要：分析打叶后不同尺寸片烟挥发性化学物质含量的差异性及变化趋势，为研究片烟结构对卷烟化学成分及感官质量的影响提供参考。利用叶片振动分选机对打叶后的片烟进行筛分，分别测定不同尺寸片烟中的挥发性有机酸和挥发性致香物质。利用单因素方差分析研究不同尺寸片烟各单项化学物质含量的差异性，利用直观分析揭示不同尺寸片烟挥发性有机酸和挥发性致香物质总量的变化趋势。结果表明，对于同一等级初烤烟叶，打叶后片烟尺寸由大到小，各单项挥发性化学物质含量均存在显著性差异和规律性变化趋势；挥发性有机酸和挥发性致香物质总量均呈现逐渐升高的变化趋势。打叶后不同尺寸片烟的化学成分含量存在显著性差异。不同尺寸片烟分布的均匀性对最终产品质量具有重要影响。

关键词：打叶后片烟；片烟尺寸；挥发性化学物质；差异性分析

中图分类号：TS41+1 文章编号：1007-5119（2018）05-0099-05 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.05.014

Abstract： The difference of volatile chemical compounds in tobacco strips of different size were investigated in order to provide a reference for exploring the effect of strip structure on cigarette chemical compounds and sensory quality. Threshed strips were screened using a blade vibratory separator. Volatile chemical compound contents of different size strips were determined. Single factor variance analysis and intuitionistic analysis were conducted. The results showed that， for procured tobacco in the same grade， when the size of threshed strips changed from large to small， total contents of volatile organic acids and volatile aroma compounds showed an increase trend. There was a significant difference in the chemical composition of tobacco leaves with different sizes after threshing. Therefore， the distribution uniformity of different sizes strips has an important effect on the stability of the final cigarette quality.

Keywords： threshed strips； strips size； volatile chemical compounds； difference analysis

片烟结构是指利用不同[第一段讨论进行了删减和顺序调整，请作者确认修改，并对参考文献顺序作出相应调整。

答：作者同意修改，包括后面的修改和调整，作者均已经接受。同时作者对参考文献顺序进行了相应的调整。]尺寸筛网的振动分选筛分离后，不同尺寸片烟质量所占的比例[1]。前期的研究结果表明，同一烟叶不同区位之间的化学成分存在较大差异[2-5]。而化学成分是决定烟叶物理特性和耐加工性的物质基础，由于同一烟叶不同区位的化学成分存在差异，在相同的打叶力度下，必然会形成尺寸大小不同的片烟，耐加工性较好的区位主要形成大中片，耐加工性较差的区位容易形成小片、碎片或碎末。打叶后的片烟结构直接影响制丝环节的烟丝结构，继而影响最终烟支的卷制质量及其稳定性[6-8]。前人对制丝过程配方卷烟中不同尺寸片烟及不同长度成品烟丝非挥发性化学成分的变化规律进行了研究[9-10]，而对于单等级烟叶打叶后不同尺寸片烟挥发性化学物质的差异性及变化规律研究尚未见报道。为此，选择初烤后的单等级烟叶为试验材料，利用叶片振动分选机对打叶后的片烟进行筛分，分别测定不同尺寸片煙中挥发性有机酸及美拉德反应产物、芳香族氨基酸降解产物、西柏烷类降解产物、类胡萝卜素降解产物等几类重要的挥发性致香物质含量，研究不同尺寸片烟中挥发性化学物质含量的差异性及变化趋势，为探讨片烟结构对卷烟化学成分及感官质量的影响提供参考，同时从化学层面上验证片烟结构分布均匀性对卷烟产品质量稳定性的重要影响。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

2016年云南文山砚山K326 C3F打叶后片烟，由红云红河烟草（集团）有限责任公司昆明卷烟厂打叶复烤车间提供。

二氯甲烷（分析纯，西陇化工股份有限公司）；无水硫酸钠（分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；无水乙醇（色谱纯，迪马科技有限公司）；乙酸苯甲酯（色谱纯，百灵威科技有限公司）。

叶片振动分选机（筛网孔径依次为25.4、12.7、6.35和2.36 mm，意大利GODOILI公司）；101型电热鼓风干燥箱（北京市永光明医疗仪器有限公司）；CT410旋风磨（丹麦Foss公司）；AB204?S型电子天平（感量：0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo公司）；同时蒸馏萃取装置（自制）；R114旋转蒸发仪（瑞士Büchi公司）；6890N/5975N气相色谱/质谱联用仪，配HP-5MS毛细管色谱柱（美国Agilent公司）。

1.2 方法

1.2.1 样品制作 按照参考文献[11]规定的方法实现不同尺寸片烟的分离，并将不同尺寸的片烟分类存放。其中，样品尺寸：大片>25.40 mm、12.70 mm<中片≤25.40 mm、6.35 mm<小片≤12.70 mm、2.36 mm<碎片≤6.35 mm、碎末≤2.36 mm。

1.2.2 挥发性化学物质测定 按照参考文献[12]规定的方法对不同尺寸片烟中的挥发性有机酸含量进行测定。参照参考文献[13]中的方法测定不同尺寸片烟中的关键挥发性致香物质（美拉德反应产物、芳香族氨基酸降解产物、西柏烷类降解产物及类胡萝卜素降解产物）。每种尺寸的片烟样品取样5次进行测定。

1.2.3 数据分析 利用R语言统计软件（R i386 3.1.2）中的相关函数对数据进行统计分析并作图[14]：（1）利用TukeyHSD函数对不同尺寸片烟各单项化学物质的5次测定数据进行单因素方差分析的多重比较；（2）以上述两类挥发性化学物质（26个化学物质）的平均值为变量，利用hclust函数对5个不同尺寸的片烟样品进行聚类分析，聚类的距离计算方法为欧氏距离（Euclidean distance），类与类之间的距离采用最长距离法（Complete method）。

2 结 果

2.1 不同尺寸片烟挥发性化学物质变化趋势及单因素方差分析

打叶后不同尺寸片烟样品挥发性有机酸及4类主要挥发性致香物质5次测定结果的平均值及单因素方差分析的多重比较如表1～2所示。

从挥发性有机酸含量的平均值及多重比较可以看出（表1），片烟尺寸由大到小，异戊酸含量总体呈先降低后升高的变化趋势，其余7种挥发性有机酸含量均呈现逐渐升高的变化趋势；碎末中的各项挥发性有机酸含量均明显高于其他尺寸片烟。

从挥发性致香物质含量的平均值及多重比较（表2）可以看出，片烟尺寸由大到小，糠醛、β-二氢大马酮含量呈逐渐降低的变化趋势，β-紫罗兰酮含量无明显变化趋势，其余15种挥发性致香物质含量均呈现逐渐升高的变化趋势；碎末中的苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、茄酮、螺岩兰草酮、降茄二酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮、3-氧代-α-紫罗兰醇、金合欢基丙酮等关键致香物质含量明显高于其他尺寸片烟。

2.2 不同尺寸片烟挥发性化学物质总量变化趋势分析

从表3可以看出，对于同一等级烟叶打叶后的片烟，片烟尺寸由大到小，挥发性有机酸总量、挥发性致香物质总量及两类挥发性化学物质总量均呈现逐渐升高的变化趋势。

2.3 不同尺寸片烟挥发性化学物质聚类分析

利用5个不同尺寸片烟样品两类挥发性化学指标的各单项化学成分数据（表1和表2）为变量进行聚类分析，结果如图1所示。可以看出，大片与中片内在化学成分的相似性较高，碎末与其他尺寸片烟内在化学成分的差异性最大。片烟尺寸的差异性越大，其之间的欧氏距离越大，表明内在化学成分的总体差异性也越大，即内在化学成分的差异性与片烟尺寸的差异性存在正相关关系。

3 讨 论

截至目前，关于不同尺寸片烟化学成分的研究报道较少。唐军等[10]研究了制丝过程某规格卷烟配方叶组不同尺寸片烟非挥发性化学成分含量的差异性及变化趋势，结果表明，不同尺寸片烟间各单项化学成分含量均存在显著性差异，且片烟尺寸由大到小，常规化学成分含量呈线性下降趋势，多酚类物质综合含量呈先降低后升高的抛物线型变化趋势，非挥发性有机酸综合含量呈对数型下降趋势。可见，片烟尺寸由大到小，多数非挥发性化学物质含量总体呈降低趋势。为进一步研究不同尺寸片烟挥发性化学成分的差异性及变化趋势，在前人研究的基础上，笔者选择背景单一的单等级初烤烟叶作为试验材料，利用叶片振动分选机对打叶后的不同尺寸片烟进行分离，以关键挥发性香味物质作为评价指标。试验结果表明，不同尺寸片烟间各挥发性化学物质含量均存在显著性差异，与前人研究结果一致；而挥发性化学物质的总体含量随片烟尺寸的减小呈逐渐升高的变化趋势，与非挥发性化学物质含量的总体变化趋势相反。前人的研究表明，由于在生长过程中叶片与茎秆夹角的存在，使同一叶片的不同区位所受的光照条件不同，致使同一叶片的不同区位内含物质代谢、转化和积累的程度不同，因而，同一叶片不同区位的化学成分含量存在较大差异[2-5]。烟叶原料的内在化学成分是决定其耐加工性等物理特性的物质基础，因此，在打叶过程中，同一叶片上耐加工性较好的区位容易形成大中片，耐加工性较差的区位形成小片、碎片或碎末的概率较大，这就是同一叶片在打叶工序后会形成不同尺寸片烟的主要原因。由于碎片和碎末中的關键致香成分含量较高，说明在制丝环节由这部分原料制成的短丝和碎丝必将对卷烟的感官质量具有较大的影响，因此在卷烟加工过程中应重视短丝和碎丝的使用。此外，由于打叶后不同尺寸片烟的化学成分含量存在较大差异，且碎片和碎末中的关键致香成分含量较高，因此，控制片烟结构分布的稳定性对最终的产品质量具有重要意义；同时表明，通过创新柔打细分工艺、提升叶片结构的均匀性来提高关键化学成分的均质化控制水平是下一步研究的重点方向。

4 结 论

利用单因素方差分析和直观分析研究了云南文山初烤烟叶打叶后不同尺寸片烟主要挥发性有机酸和挥发性致香物质含量的差异性及变化趋势。发现片烟尺寸由大到小，异戊酸含量总体呈先降低后升高的变化趋势，其余7种挥发性有机酸含量均呈现逐渐升高的变化趋势；糠醛、β-二氢大马酮含量呈逐渐降低的变化趋势，β-紫罗兰酮含量无明显变化，其余15种挥发性致香物质含量均呈现逐渐升高的变化趋势；两类挥发性化学物质总量均呈逐渐升高的变化趋势；片烟尺寸的差异越大，其内在化学成分的差异性也越大。该结论为研究片烟结构对卷烟化学成分及感官质量的影响提供了重要的参考，也从化学层面上说明烟片结构分布均匀性对卷烟产品质量稳定性的重要影响，为下一步通过创新柔打细分工艺、提升叶片结构的均匀性来提高关键化学成分的均质化控制水平提供了理论依据。

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