特色化再造烟叶产品原料配方的优化

石志发， 曾 池， 施 鸣， 孙 畅， 白 兴， 吕红灵， 赵宸楠， 段宾宾， 卫 青*

(1.贵州中烟工业有限责任公司 技术中心， 贵州 贵阳 550001； 2.云南瑞升烟草技术(集团)有限公司， 云南 昆明 650106)

传统造纸法再造烟叶是利用造纸法工艺，将卷烟生产中产生的烟梗、烟末、烟碎片等废弃烟草物质为原料制备而成[1-2]。造纸法再造烟叶因具有填充值高、焦油释放量低、可塑性强等优势，已成为卷烟配方尤其是低焦油卷烟配方的重要组成部分[3-4]。由于造纸法再造烟叶应用日益广泛，对其研究越来越深入，目前对功能型再造烟叶研究较多。特色化再造烟叶是完全使用天然植物原料，其生产工艺是在传统造纸法生产技术的基础上加以改进以适应其原料加工特性，并通过复合载香加工而成的一种片状新型卷烟用材料，与戴魁等[5-8]以不同天然植物为原料部分替代烟草原料制得功能型再造烟叶具有本质区别。正交试验是通过较少次数试验，找到较好试验条件的一种方法[9]，具有高效率、快速、经济等优势，且应用范围广泛。目前，该方法对卷烟行业相关工艺技术参数及工艺条件优化后，其运行稳定且产品质量均有所提升[10-11]。为此，以特色天然植物原料作为特色化再造烟叶配方原料，采用正交试验方法对其原料配比进行优化，旨在找出特色化再造烟叶的最优原料配方比例，为其产品开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料 紫苏叶和野山茶，云南福林堂药业有限公司；轻质碳酸钙，谢菲尔考克(杭州)有限公司；针叶木浆、复合浆料和RY型香料涂布液，云南瑞升烟草技术(集团)有限公司提供。

1.1.2 仪器 梅特勒天平，瑞士梅特勒-托利多仪器(中国)有限公司；BR30-300CB型KRK高浓磨浆机，日本熊谷理机工业株式会社；J-LXJ200型离心甩干机，四川长江造纸仪器有限责任公司；BBS-2快速凯塞法抄片器，德国 ERNST HAAGE公司；QS-Ⅱ试样切丝机，郑州天宏自动化技术有限公司；打烟器，德国某厂家生产。

1.2 试验方法

1.2.1 样品制备

1) 工艺流程。制备样品的工艺流程为(针叶木浆、紫苏叶、野山茶、复合浆料)打浆→配浆→抄片→涂布→干燥→切丝→制样。

2) 工艺条件。15%碳酸钙，打浆度50°SR，基片绝干定量60 g/m2，基片涂布率22%，烟支重量(0.87±0.005) g。

1.2.2 试验设计 在单因素试验的基础上，以针叶木浆(A)、紫苏叶(B)、野山茶(C)和复合浆料(D)为试验因素，在不考虑交互作用的情况下，采用L16(45)正交试验对各因素(表1)进行分析，以感官评吸的平均得分为测定指标，对原料配比进行优化。并对试验得出的最优原料配比进行验证试验，3次重复。

表1 特色化再造烟叶产品原料配方L16(45)正交试验的因素与水平Table 1 The factor and level of orthogonal experiment of L16(45) of characteristic reconstituted tobacco product in raw material formulation %

1.2.3 感官质量评价 将制备得到的样品在温度(22±1)℃和相对湿度(60±2)%的平衡室中平衡48 h，由云南瑞升烟草技术(集团)有限公司的卷烟感官评吸小组(共5人)进行感官质量评吸。以标准 YC/T 138-1998烟草及烟草制品感官评价方法为基础，评吸指标包括嗅香、韵调、香气量、香气质、杂气、余味和刺激性等指标，各指标按评吸质量档次打分，并计算评吸质量总分。

1.2.4 烟草常规化学成分测定 参照文献[12-16]的方法测定烟草常规化学成分中的水溶性糖、钾离子、还原糖和氯离子等。

1.2.5 卷烟主流烟气中7种有害成分释放量测定 参照文献[17-19]的方法测定卷烟主流烟气总粒相物、焦油、烟碱和水分等常规成分释放量；参照文献[20-26]的方法测定卷烟烟气中的一氧化碳(CO)、氢氰酸(HCN)、4-甲基亚硝胺基-1-3-吡啶基-1-丁酮(NNK)、氨气(NH3)、苯并芘〔B[a]P〕、苯酚及巴豆醛的释放量；参照文献[27]的方法计算卷烟危害性指数。

2 结果与分析

2.1 最优原料配方

从表2看出，野山茶对原料配方样品感官评吸质量的影响最大，针叶木浆的影响最小，各因素的影响依次为野山茶>复合浆料>紫苏叶>针叶木浆。在原料配方总量比例为100%条件下，样品感官评价最优的条件为A3B2C1D2，即针叶木浆20%、紫苏叶30%、野山茶10%和复合浆料40%。经方差分析，在α=0.10水平影响显著(P=0.097)。因素A(针叶木浆)、因素B(紫苏叶)和因素D(复合浆料)对样品感官评价的影响不显著，因素C(野山茶)对样品感官评价影响显著(α=0.05)。因此，在开发该香型产品时，原料配方中应严格控制野山茶原料的配比，从而提高产品的抽吸品质。

表2 特色化再造烟叶产品原料配方的正交试验方案及感官评吸得分Table 2 Sensory taste score orthogonal experiment of characteristic reconstituted tobacco product in raw materialformulation

2.2 最优原料配方的验证

从表3可知，最优原料配方(A3B2C1D2)经验证试验感官评吸的平均得分为82.8分，RSD为0.12%，试验重复性良好，与正交试验结果基本一致，说明该原料配方比例可行。

表3 特色化再造烟叶最优原料配方(A3B2C1D2)的验证试验Table 3 Verification test of optimal raw materials formula of characteristic reconstituted tobacco 分

2.3 化学成分含量及感官评吸质量

从表4可知，特色化再造烟叶和常规再造烟叶的总糖含量差异不大，其余成分含量明显低于常规再造烟叶；由于特色化再造烟叶不使用烟草原料，均由天然植物原料配方组成，即试样中基本不含总植物碱(总植物碱检出限为0.20%)。与常规再造烟叶相比，特色化再造烟叶卷烟主流烟气中除苯并芘、苯酚和4-甲基亚硝胺基-1-3-吡啶基-1-丁酮(NNK)含量有所增加外，其余成分的含量均有所降低，其中，氢氰酸和巴豆醛降幅最大，分别降低81.25%和87.56%；特色化再造烟叶较常规再造烟叶卷烟危害性指数明显下降，下降比例为17.04%(表5)。在感官评吸质量评价中，常规再造烟叶浓度相对较高，但香气质较粗糙，刺激性较明显，烟气有灼热感，有枯焦杂气与木质杂气，口腔残留感较明显。特色化再造烟叶以清香、花香为主，辅以焦甜香，香气清新、透发，烟气上扬、轻松，烟香丰富，无明显杂气。特色化再造烟叶抽吸品质优于常规再造烟叶，达到产品开发要求。

表4 特色化再造烟叶的常规化学成分含量Table 4 Content of routine chemical components of characteristic reconstituted tobacco %

表5 特色化再造烟叶卷烟主流烟气的有害成分含量Table 5 Content of harmful components in cigarette mainstream smoke of characteristic reconstituted tobacco

3 结论与讨论

试验结果表明，对特色化再造烟叶样品原料配方中感官评吸影响的大小依次为野山茶>复合浆料>紫苏叶>针叶木浆，且最佳原料配方为A3B2C1D2，即为针叶木浆20%、紫苏叶30%、野山茶10%和复合浆料40%，在该条件下制备的特色化再造烟叶产品感官评价分值最高，为82.8分，且产品品质最优。特色化再造烟叶产品原料配方中原料均不涉及烟草原料，开发出的产品优于常规再造烟叶产品品质，可用于特色化卷烟产品的开发，使卷烟产品质量得到有效提升。

郑勤安等[28]关于再造烟叶原料配方研究主要集中在使用如银杏叶、小茴香、桔梗、甘草、菊花和陈皮等中草药部分替代烟梗和烟叶原料，主体原料仍是烟草类原料，使用单一因素优化原料配方比例，来提升烟气药香等特征香气。该研究中特色化再造烟叶不使用烟草原料，均使用特色天然植物原料，利用正交试验对选用原料配比进行优化，通过复合载香加工而成的一种片状新型卷烟用材料，并已在相关卷烟中进行应用，卷烟产品特征香凸显，可明显改善产品品质。