烘焙与否对白肋烟膨胀烟丝质量的影响

张馨予，曹伏军，欧亚非，刘德水，白若石，严莉红，马雁军，林慧，周骏

上海烟草集团技术中心北京工作站，北京市通州区万盛南街99号 101121

传统的白肋烟处理工艺需要通过加里料、高温烘焙、加表料等复杂的工艺处理方法，以实现美拉德反应[1]，提高感官质量[2]，以往的研究结果表明，加料、烘焙工艺会带来白肋烟化学成分的改变[3-7]。随着减害降焦[8]的深化，以及对卷烟烟气危害性指数[9]的定义，我们知道了白肋烟相对烤烟具有烟碱含量高、TSNAs 含量高的特点[10]，因此对白肋烟的研究又深入到不同类型、不同产地、贮藏及温湿度处理条件时特有亚硝胺含量的变化[11-14]。其中加工温度对白肋烟烟气指标及亚硝胺含量的影响，引起我们的思考，对于白肋烟膨胀烟丝而言，其主要作用是提高混合型卷烟产品的填充性能及感官质量，复杂的加料烘焙工艺增加了烟片造碎，烘焙前添加的料液又会带来焦油的改变[15]、经二氧化碳液体低温浸渍萃取和热气流高温膨胀后致香物质还会损失较多[16-17]，造成浪费，且重复的高温烘焙与烟丝膨胀，会增加烟叶特有亚硝胺含量，不利于卷烟减害。因此，我们尝试白肋烟不进行烘焙处理的膨胀烟丝加工工艺，并对比两种不同工艺路径处理的白肋烟膨胀烟丝物理指标、常规化学成分、TSNAs 含量、卷烟主流烟气指标、特种成分及危害性指数，以期针对不同的原料特性及产品需求，采用适宜的加工工艺方法，提高生产精益化，进一步实现烟草工业减害。

1 材料与方法

1.1 材料

试验原料为2015 年湖北五峰CB-S 烟叶。

1.2 试验方法

由于传统的白肋烟烟片处理线配备有烘焙机，无法实现白肋烟不进行烘焙处理的工艺，因此要实现不进行烘焙处理的白肋烟烟片处理，需经烤烟烟片处理线加工。此外，为避免加料引起的差异，两种工艺路径处理的白肋烟均不进行加料处理。试验方法如下：投料两批，每批次3000 kg，其中一批, 自烤烟烟片处理线（不加料）投料进入二氧化碳膨胀烟丝线，工艺路径见图1，试验编号1 号；另一批，自白肋烟烘焙处理线（不加料）投料进入二氧化碳膨胀烟丝线，工艺路径见图2，试验编号：2 号。各批次白肋烟烟丝膨胀的热风温度均为290℃，成品膨胀烟丝进行回潮加料处理。对试验数据采用双样本T 检验的方法进行对比分析。

图1 1 号试验工艺路径Fig. 1 Test process path No. 1

图2 2 号试验工艺路径Fig. 2 Test process path No. 2

1.3 取样及样品制备方法

1.3.1 取样地点及样品编号

表1 取样地点及样品编号表Tab. 1 Sampling location and sample number

1.3.2 卷烟样品制备方法

B1、B2 样品烟丝使用相同的卷烟辅材，在同一台卷烟机上卷制，卷制标准：烟支长度：（84±0.5）mm；滤棒长度：25 mm；圆周：（24.6±0.2）mm；烟支重量：（0.53±0.08）g。

1.4 检测仪器

YQ-2 烟丝振动分选筛（郑州烟草研究院）；Factory densimeter D 51 烟丝填充性能测定仪；Waters2695 液相色谱仪（美国Waters 公司）；PE Clarus500 GC-MS 气相色谱- 质谱联用仪（美国PerkinElmer 公 司）；DIONEX ICS-5000 离 子 色 谱仪；Accela1250/Q Exactive-LC/MS/MS（美国Thermo Fisher 公司）；AA3 连续流动分析仪（德国Bran Luebbe 公司）；pico/Triple Quad 5500 在线固相萃取-高效液相色谱-质谱联用仪（美国AB Sciex 公司）；AA3 连续流动分析仪（德国SEAL 公司）；CERULEAN SM450 直线吸烟机（英国CERULEAN公司）。

1.5 检测方法

1.5.1 烟丝物理指标

按《卷烟工艺测试与分析大纲》[18]中规定的方法分别测试成品膨胀白肋烟丝填充值、结构、含水率。成品膨胀白肋烟丝于恒温恒湿箱内平衡48 h，平衡条件：温度22℃、湿度60%。

1.5.2 烟丝常规化学成分

依据YC/T159—2002、YC/T160—2002 分别检测样品的总糖、总烟碱的含量；依据GB/T 23228—2008检测样品烟草特有N-亚硝胺。重复取样检测5 次。

1.5.3 卷烟主流烟气指标、特种成分及危害性指数

参 照GB/T 19609—2004、GB/T 23355—2009、GB/T 23203.1—2013、GB/T 23356—2009 分别检测卷烟总粒相物、焦油；烟气烟碱；烟气水分；一氧化碳量及抽吸口数。

参 照GB/T 23228—2008、GB/T 21130—2007、YC/T 253—2008、YC/T 254—2008、YC/T 255—2008、YC/T 377—2017 分别检测卷烟烟气中NNK、B[a]P、HCN、巴豆醛、苯酚、氨的释放量。

参照文献[9]方法计算危害性指数。

吸烟机测定卷烟烟气指标设置参数与常规卷烟一致：抽吸后烟蒂长度：接装纸上3 mm；抽吸持续时间：2 s；抽吸频率：60 s；抽吸容量：25 mL；风速：（200±30）mm/s。

1.6 数据分析方法

采用Mintable 软件对检测数据进行双样本t 检验，检验水准5%。

2 结果

2.1 不同工艺路径处理对成品膨胀白肋烟丝物理指标的影响

表2 不同工艺路径处理成品膨胀白肋烟丝物理指标检测结果对比表Tab. 2 Comparison of physical index test results of expanded cut burley tobacco treated with different processes

不同工艺路径处理成品膨胀白肋烟丝物理指标检测结果及双样本t 检验结果（P 值）见表2，结果表明：未经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝B1 的整丝率、填充值显著高于经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝B2，且B1 的碎丝率显著低于B2。由于二氧化碳烟丝膨胀工艺的劣势就是烟丝造碎偏高，而复杂的白肋烟烘焙工艺又增加了膨胀前烟丝的造碎，因此经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝结构相对较差。

2.2 不同工艺路径处理对膨胀后白肋烟丝化学成分的影响

不同工艺路径处理膨胀后白肋烟丝化学成分检测结果及双样本t 检验结果（P 值）见表3，前人研究多以白肋烟加料、烘焙的加工工艺为研究基础，认为，白肋烟烘焙后随着干燥温度的升高，总糖、总烟碱均呈降低趋势[19-20]，并认为这与白肋烟处理过程中进行的非酶棕化反应及焦糖化反应有关[4]，本研究的白肋烟在烘焙前后均未进行加料处理，结果表明：未经烘焙处理的膨胀后白肋烟丝A1 的总糖含量显著高于经烘焙处理的膨胀后白肋烟丝A2，变化率为17.24%，即使不进行加料处理，高温烘焙依然会导致白肋烟总糖含量降低，与前人的研究结果一致；A1、A2 的总烟碱虽有显著差异，但变化率仅为5.64%，考虑为原烟的组间差异引起。

表3 不同工艺路径处理膨胀后白肋烟丝化学成分检测结果对比表Tab. 3 Comparison of chemical composition test results of expanded cut burley tobacco treated with different processes

2.3 不同工艺路径处理对膨胀后白肋烟丝TSNAs 含量的影响

不同工艺路径处理膨胀后白肋烟丝TSNAs 含量检测结果及双样本t 检验结果（P 值）见表4，结果表明：未经烘焙处理的膨胀后白肋烟丝A1 的NNN、NAT、NNK 含量显著低于经烘焙处理的膨胀后白肋烟丝A2，变化率分别为17.96%、21.49%、13%；两者NAB 含量无显著差异。

由于白肋烟烘焙前含水率较高，达到34%左右，烘焙温度最高达到120℃，高温烘焙工艺对烟叶TSNAs 含量产生较大影响，在温度高于45℃时白肋烟中TSNAs 的含量会急剧增长且温度越高增长越快[13]，导致其膨胀后烟丝TSNAs 含量高于未经烘焙处理的白肋烟膨胀烟丝。

表4 不同工艺路径处理膨胀后白肋烟丝TSNAs 含量检测结果对比表Tab. 4 Comparison of TSNAS content of expanded cut burley tobacco treated with different processes

2.4 不同工艺路径处理对成品膨胀白肋烟丝烟气指标的影响

不同工艺路径处理成品膨胀白肋烟丝烟气指标检测结果对比表见表5，结合表2 看，B1 的填充值高于B2，烟丝结构也优于B2，对烟支卷制质量产生一定影响，导致B1 的烟支克重和吸阻略低于B2，烟丝的物理指标对烟支的卷制质量产生较大影响，这与前人[21-22]的研究结果一致。未经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝B1 的烟气烟碱量明显低于B2，变化率为18.18%，与其抽吸口数低有关。结果表明：不经烘焙的处理的白肋烟膨胀烟丝未对卷烟主流烟气指标产生负面影响。

表5 不同工艺路径处理成品膨胀白肋烟丝卷烟主流烟气指标检测结果对比表Tab. 5 Comparison of mainstream smoke indicators of test cigarettes made of finished expanded cut burley tobacco by different processes

2.5 不同工艺路径处理对成品膨胀白肋烟丝卷烟主流烟气特种成分的影响

不同工艺路径处理成品膨胀白肋烟丝卷烟主流烟气特种成分检测结果见表6，结果表明：未经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝B1 的烟气特种成分CO、NNK、NH3、苯酚、巴豆醛释放量均低于经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝B2； B1、B2 的卷烟主流烟气危害性评价指数分别为23.41、25.77，B1 的卷烟主流烟气危害性评价指数低于B2 达10.07%。

表6 不同工艺路径处理成品膨胀白肋烟丝卷烟主流烟气特种成分检测结果对比表Tab. 6 Comparison of special constituents in mainstream smoke of test cigarettes made of finished expanded burley tobacco by different processes

2.6 不同工艺路径处理对成品膨胀白肋烟丝感官质量的影响

不同工艺路径处理成品膨胀白肋烟丝感官质量评价表见表7，由于本研究目的是考察用于膨胀的白肋烟是否需要进行烘焙处理，因此在1 号试验白肋烟经烤烟烟片处理，及2 号试验白肋烟经烘焙过工艺处理过程中均未进行加料，以避免烟丝膨胀前加料引起常规化学成分及烟气指标的改变。结果表明：未经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝B1 的感官质量得分高于经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝B2 的感官质量得分，主要表现为烟气香气质、柔和细腻度、回甜感、余味这几项指标相对较好。

表7 不同工艺路径处理成品膨胀白肋烟丝感官质量评价表Tab. 7 Sensory quality evaluation table of test cigarette made of finished expanded cut burley tobacco by different processes

3 结论

经对比分析，烘焙与否对白肋烟膨胀烟丝产生如下质量影响：未经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝的整丝率、填充值显著高于经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝；未经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝的卷烟危害性评价指数低于经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝；未经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝感官质量得分高于经烘焙处理的成品膨胀白肋烟丝。

白肋烟用于烟丝膨胀，主要是发挥其较高填充性能的优势[23]，不进行烘焙处理对卷烟综合质量未产生负面影响，且可以简化工艺流程、节约料液、降低造碎，更有利于卷烟减害。