造纸法再造烟叶液相加工技术的研究进展

李德贵，宋成剑

（上海烟草集团 太仓海烟烟草薄片有限公司，江苏 太仓 215433）

造纸法再造烟叶，是烟草原料（烟梗、片末等）经过浸泡后，将可溶物与不可溶物提取分离，对于不可溶的烟草原料，运用造纸技术制备成烟草片基；对于可溶物提取液，经浓缩后加料调制得到涂布液，最后将涂布液均匀地涂在烟草片基上，制得再造烟叶[1-6]。再造烟叶因具有密度低、填充值高、燃烧速度快、烟碱和焦油释放量低等特点，在中式卷烟中得到广泛应用[7-9]。

在再造烟叶生产过程中可溶物提取液和涂布液统称为再造烟叶液相，而2种液相是烟草有效成分的最主要载体，是再造烟叶香味物质构成以及感官评吸品质的重要组成部分[10-11]。对液相进行加工处理可有效提升再造烟叶的内在品质，同时也是实现再造烟叶中烟草成分可调可控的重要手段之一[12]。目前行业内对于液相加工处理工艺的选择普遍认为需重点关注3个方面：一是如何最大程度保留烟草成分；二是如何有针对性地去除蛋白质、果胶等大分子有害成分，提升整体的感官评吸品质；三是如何通过一定的加工方式，赋予再造烟叶特殊的感官特性。

图1为再造烟叶生产过程液相工艺流程示意图。

图1 再造烟叶生产过程液相工艺流程

本文对再造烟叶液相加工处理的工艺，主要包括提取液加工处理、涂布液加工处理的研究进展进行了简要概述，为工业化生产中提取液段、涂布液段的工艺设计提供参考依据。

1 提取液加工工艺

对于提取液而言，除包含烟草有效成分外，还含有较多的杂质、淀粉、蛋白质、蜡类等大分子物质，这些物质对再造烟叶吸味品质有较大的影响，因此有必要通过一定方法对提取液进行处理，去除提取液中的杂质及蛋白质、果胶等大分子物质，达到提升再造烟叶品质的目的。

1.1 膜处理工艺

目前在行业内去除提取液中杂质及大分子物质最常用方法是振筛过滤、离心除杂等方式，但上述方式均存在一定的局限性。振筛过滤由于网布细密容易堵塞，离心除杂能耗较高，对蛋白质等大分子物质的去除率也较低。而膜分离技术是以选择性透过膜为分离介质，在保证成品口味品质的基础上，降低过程能耗，可达到分离、提纯的目的。彭文博等利用陶瓷膜、有机超滤膜对提取液多次纯化，后进行浓缩、涂布以及干燥，制备再造烟叶。研究表明净化处理之后，提取液内大量的蛋白质、果胶、糖类等大分子物质得到了有效地去除，再造烟叶杂气重、刺激性大和口感不适等吸味缺陷等得到明显改善[13]。汪耀明等将烟草提取液引入陶瓷膜装置循环过滤，得到的透析液进行电渗析，从而去除其中的氯和硝酸盐。研究表明提取液经过处理之后，氯离子的去除率达到95%以上，硝酸盐的去除率达到90%以上，在不改变烟草化学成分的前提下，实现有害物质的选择性去除，有效改善了再造烟叶的内在品质，达到降焦减害的目的[14]。但在使用膜处理工艺过程中，被截留微粒在膜处理元件表面不断积累形成滤饼，过滤阻力越来越大，膜通量则越来越小，无法满足长期连续运行。

1.2 絮凝处理工艺

鉴于膜处理存在的部分缺陷，目前大量的研究集中在提取液的絮凝等物理净化处理，通过大分子成分之间的架桥而絮凝的机理，从而达到去除提取液中蛋白质、果胶等生物有害大分子的目的。王凤兰等人通过在提取液中添加一种水溶性天然维生素E改性聚合物，可溶性大分子成分由于絮凝作用而形成直径较大的分子胶团，后通过离心过滤的方法实现絮凝物的有效分离去除，蛋白质除去率达到90%以上，产品的香气较好，杂气和余味均有所改善[15]。黄明将壳聚糖作为絮凝剂净化处理提取液，研究了不同条件对提取液的净化效果，结果表明：添加烟草提取液质量0.03%的壳聚糖，在温度60℃下絮凝处理20 min后离心分离，果胶和蛋白质的去除率在40%。在感官评吸方面，处理后的再造烟叶杂气减少、刺激性减小[16]。葛金元等以膨润土为吸附剂对烟草提取液进行处理，处理条件为膨润土用量为8 g/L、pH为4.91、吸附温度为60℃及吸附时间为10 min，在此条件下，提取液中蛋白质质量分数由4.55%降至1.36%，降幅达到70.1%，处理后的烟草提取液制成的再造烟叶样品在杂气和余味方面均有改善[17]。向海英等采用变性淀粉和壳聚糖等大分子物质作为澄清剂对提取液进行处理，结果表明：提取液中的蛋白质、揉质、果胶等大分子物质被有效去除，提取液及再造烟叶品质得到明显改善[18]。

1.3 醇沉处理工艺

醇沉作为一种净化提取液的新技术得到初步研究，黄明等人将提取液预浓缩至20%，加入占预浓缩液体积分数40%的95%乙醇，处理90 min后离心处理，蛋白质和果胶去除率可分别达55.18%和47.95%，感官评吸方面，香气和烟气浓度显著提高，杂气和刺激性明显降低[19]。向海英等对全梗提取液进行三级醇沉处理，并利用梗提取液制备全烟梗再造烟叶。结果表明，烟梗提取液的品质得到有效提升，全梗再造烟叶的理化特性同样得到明显提升[20]。

1.4 生物酶处理工艺

生物酶由于具有选择性强、催化效率高等特点，可以针对性地将提取液中的有害物质去除。其中果胶酶、蛋白酶等可使得再造烟叶中对香气不利的物质如蛋白质、果胶及多糖类等生物大分子得到降解，明显增加再造烟叶中的主要致香成分，从而改善再造烟叶的内在质量，降低现有再造烟叶内的杂气，最终提高再造烟叶中的香气以及协调性[21]。张勃等人采用从红大烟叶表面分离的HD4、HD12菌株对烟梗提取液进行发酵处理，以提高烟梗提取液的抽吸品质与可用性。经HD4、HD12菌株处理后的烟梗提取液样品中香味物质总相对质量分数分别增加了12.3%和18.7%；杂环类物质种类和相对含量均明显增加；感官评价发现，使用微生物处理烟梗提取液的再造烟叶样品香气丰富性与香气量增加、木质杂气减少、细腻性与甜润感改善，抽吸品质有较大提升[22]。吴亦集等人研究了在烟梗和烟末提取过程中加入果胶酶、半纤维素酶和蛋白酶，并确立了烟梗和烟末的适宜酶处理条件为温度50℃，时间2 h，烟梗的酶用量为0.5%，烟末的酶用量为0.8%；结果表明：生物酶能够有效降解再造烟叶原料烟末和烟梗中的蛋白质、果胶及纤维素等，提高提取液中的氨基酸和还原糖的含量，有利于改善再造烟叶的感官质量[23]。陈义坤等人将桑肠杆菌种子培养液接种到提取液中，并添加丁酸杆菌阿魏酸醋酶、木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶复合酶，搅拌混合均匀，发酵得到再造烟叶生物转化液；结果表明，此生物酶技术可以提升再造烟叶的香气品质，使再造烟叶整体的刺激性降低、青杂气减少、香气丰富优美并具有奶甜香气[24]。

1.5 其他加工工艺

再造烟叶提取液中多酚、金属离子等其他有害物质的有效去除，对整体的感官评吸特性也会有所改善。为了降低提取液中的多酚物质，严新龙等人加入自聚乙烯毗咯烷酮、交联聚乙烯毗咯烷酮中的1种或2种，再造烟叶提取液中绿原酸、芸香昔和蓑若亭含量有所降低，且随着这些多酚物质含量的降低，再造烟叶的感官评吸品质得到不断提高，卷烟的杂气、刺激性变好[25]。此外Hind等将一定量的阳离子交换树脂加入到烟草提取液中，目的是降低提取液中的金属离子，结果表明，阳离子交换树脂的加入可以降低提取液中金属离子（镁、钙、钾等）的含量，同时使烟草的燃烧特性、香味和灰分特性得到提高，从而最终改善了再造烟叶整体的品质特性[26]。

2 涂布液加工工艺

在再造烟叶生产过程中影响其香味物质构成以及感官抽吸品质的重要因素为涂布液的组成，同时涂布液也是实现再造烟叶重组烟草成分可调可控的关键因子[27]。

2.1 感官品质改善处理工艺

目前再造烟叶所采用的涂布方式，是一种以浸渍的方式让纸基充分吸液的加料方式。而涂布液是再造烟叶可溶性成分及香气成分的最主要载体，用一定方法处理涂布液，可显著提高再造烟叶整体感官品质，增强再造烟叶在卷烟配方中的适用性。曹铭等研究了不同级分的烟粉用于再造烟叶涂布液制备中，当涂布液中添加300～400目的烟粉时，涂布液具有较好的流动性，同时产品表观和物理性能良好；经评吸实验感官评价，与普通再造烟叶相比，添加烟粉涂布后的再造烟叶木质杂气减少、刺激性降低，品质得到提升[28]。黄明等在再造烟叶涂布液中添加壳聚糖，发现再造烟叶的抗张强度和填充值明显增强，其中当涂布液中加入质量分数为0.12%的90%脱乙酰度的壳聚糖时，再造烟叶样品抗张强度和填充值相比空白样分别提高了142.9%和8.6%；再造烟叶产品燃烧后一氧化碳的释放量降低，感官吸味得到了提升[29-30]。吴亦集等将还原糖和氨基酸添加至浓缩液制备涂布液，通过美拉德反应增加再造烟叶的香气，并产生不同香气类型，结果表明再造烟叶与卷烟原料具有良好的配伍性和协调性，同时焦油释放量及主流烟气中总粒相物的含量得到有效降低，卷烟吃味较好，香气丰富浓郁，杂气少[31]。

2.2 保润处理工艺

为了防止再造烟叶失水后发硬、变脆、加工时造碎大、致香成分流失等问题，因此需要赋予再造烟叶保润特性，周红光等将自制保润乳液按照再造烟叶基片绝干质量的1%～3%添加到涂布液中，由于其在再造烟叶的表面形成油水相隔的双分子保护膜，从而起到防潮及保湿双重功效，使再造烟叶的含水率不受环境温湿度变化的影响，进而有效改善和提高了再造烟叶的柔软性[32]。沙云菲等制备了一种酸类涂布液，有效阻止了水分散失，改善了再造烟叶的保润性能，使得成品烟在拆封后保存的过程中仍能保持较多的水分，且不影响吸食的口感[33]。

2.3 外香风格特征处理工艺

通过赋予再造烟叶特殊感官特性，可以降低再造烟叶烟味淡薄，刺激性大，烟气粗糙等缺陷。梁俪恩等使用铁观音茶多糖浸膏，添加于再造烟叶涂布液中，结果表明再造烟叶中存在的烟草香气欠缺、烟味不足、木质气和辛辣感突出的品质缺陷得到了一定程度改善，从而提高了再造烟叶的吸食品质和感官舒适度，具有实际生产的意义和价值[34]。白晓莉等通过在再造烟叶涂布液中添加糖酯、糖苷、Amadori化合物或3-氧代-α-紫罗兰醇等相关潜香物质，赋予再造烟叶一定风格特征，有效增加再造烟叶香气量、减轻木质气、降低刺激、改善余味、提高舒适度，为提高再造烟叶抽吸品质提供有效途径[35]。陈胜等将香草皇后黑香荚兰粉末加入涂布液中，制备得到所述含有黑香荚兰再造烟叶，该再造烟叶烟气柔和、细腻，能增补清甜的膏香、甜香、豆香，掩盖再造烟叶的木质气，使烟香增强，提升再造烟叶的使用价值，同时可提高卷烟的抽吸品质[36]。曾健等将桔皮粉末添加到涂布液中，对烟草基片进行涂布制得再造烟叶，结果表明桔子皮的清香与烟草原料的香味物质相辅相成，最终获得一种具有桔子香味、提神、通气的再造烟叶[37]。

2.4 大分子生物转化处理工艺

为促进涂布液中大分子化合物发生充分的转化降解，可将涂布液进行生物酶处理，生成有利于提高其品质的氨基酸和单糖等小分子化合物，从而生成大量的致香物质。宋凌勇等利用生物酶技术处理再造烟叶工艺中的涂布液，检测结果表明酶处理后增加了再造烟叶的致香成分，对再造烟叶的内在品质有明显的增加香气、减少刺激和杂气的作用[38]。刘伟等在烟草涂布液中加入蛋白酶、脂肪酶等，后将此涂布液浸涂或喷涂到再造烟叶上，最后制得的再造烟叶香气和吸味品质有很大程度提升，杂气减少[39]。吕斌峰等用蛋白酶及酸的醇溶液处理浆料，利用果胶酶、蛋白酶处理涂布液，所制得的再造烟叶中水溶性果胶及水不溶性蛋白质含量降低，同时浆料中的木质素降低，因此再造烟叶整体的木质气降低，感官评吸品质有明显改善[40]。刘雄斌等通过向涂布液中加入果胶酶、木质素酶、中性蛋白酶、淀粉酶等复合蛋白酶，然后进行醇化反应，可以使涂布液内部发生美拉德反应，这样其致香成分大大增加，并且减少了有害成分，同时可对再造烟叶的香气、谐调性、木质杂气、刺激性气味及余味等方面有较明显的改善，具有很强的实用性[41]。

3 展望

提取液处理和涂布液处理作为提升再造烟叶品质的最重要的2个环节，同时也是影响感官质量最重要的工序。文章基于国内外近几年在造纸法再造烟叶工艺中对提取液和涂布液的处理的进展，总结了提取液可以通过膜处理、絮凝处理、醇沉处理、生物酶处理等几种技术达到去除杂质、大分子等目的，而涂布液可以通过感官品质改善处理、保润处理、外香风格特征处理及大分子生物转化处理技术提高再造烟叶整体感官品质，增强再造烟叶在卷烟配方中的适用性。

通过十几年来我国对再造烟叶的生产、工艺技术的研究以及在卷烟中的应用并且借鉴国外几十年的经验，对于提取液的处理，需尽可能地保留香味物质以及提高萃取效率，絮凝处理技术因其操作简便、生产匹配性高而将会是未来的发展趋势。对于涂布液处理方面需更加注重感官质量，严格把关外加添加剂的安全性及其与烟草本香的协调性，最终开发低害、多功能、高品质的再造烟叶。