丝束加香滤棒主要香味成分衰减特性的研究

倪和朋，张 震，王晓斌，李 明，张 莹，谭淞彦，邹 琦，马 俊，张钱双燕，李姝蓉，越义俊

（红塔烟草（集团） 有限公司 玉溪卷烟厂，云南 玉溪 653100）

随着烟草行业的发展，传统卷烟已经无法满足消费者的需求，针对卷烟辅料的加香工艺在行业内已经得到了广泛的应用[1-7]，丝束加香滤棒就是其中重要的一种[8]，该工艺是根据产品设计的需要，以滤棒的原料丝束作为载体，添加个性化香味物质，以满足消费者的需求。目前，行业内针对丝束加香滤棒的研究越来越多，相关专利也是层出不穷，主要涉及加香方法、加香装置及加香工艺等方面[9-14]，而针对丝束加香滤棒贮存期主要香味成分衰减的研究鲜有报道。由于生产的限制，丝束加香滤棒从生产结束到使用，中间有一定的贮存期，因此以P&TGC-MS[15-20]技术对丝束加香滤棒进行检测，研究了不同贮存时间和贮存环境下，丝束加香滤棒中主要香味成分的衰减特性，明确了丝束加香滤棒在贮存期主要香味成分的变化情况，为丝束加香滤棒的进一步使用提供了理论基础和数据支撑。

1 试验部分

1.1 材料、仪器与试剂

材料：某品牌丝束加香滤棒，由红塔烟草(集团)有限责任公司玉溪卷烟厂生产，所述丝束加香滤棒均为该品牌丝束加香滤棒。

仪器：EL204 型电子天平，瑞士Mettler Toledo公司产品；7890B/5977A 型气相色谱/质谱联用仪，美国Agilent 公司产品；Atomx XYZ 型吹扫捕集装置，美国泰克玛Tekmar 有限公司产品。

试剂：无水乙醇、甲醇（≥99.9%），天津市大茂化学试剂厂提供；2 -甲基丁酸甲酯、丁酸乙酯、异戊酸乙酯、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、丙酸丁酯、辛醛、乙酸叶醇酯、乙酸己酯、D -柠檬烯、庚醛、安息香酸乙酯、癸醛、乙酸丁酯、2 - 甲基丁酸乙酯、α -蒎烯、薄荷酮（≥98%），北京百灵威科技有限公司提供；超纯水。

1.2 试验方法

1.2.1 样品的贮存环境

将丝束加香滤棒放置于不同温湿度环境下进行贮存。

丝束加香滤棒的不同贮存环境见表1。

表1 丝束加香滤棒的不同贮存环境

1.2.2 标准工作溶液的配制

准确称取1.1 中各标准品0.02 g，将其配制成浓度为0.2 μg/mL 的乙醇-水混合标准中储液。用超纯水将标样储备液逐级稀释，得到质量浓度分别约为0.20，0.80，1.60，4.00，10.00，20.00，50.00，80.00，140.00，200.00 ng/mL 的1～10 级标准工作溶液，各取1 μL 于40 mL 吹扫捕集瓶中，进行P&T-GC-MS分析。

1.2.3 样品的前处理

选取1 支丝束加香滤棒，剪碎后置于40 mL 吹扫捕集瓶中，加入10 mL 超纯水，待上样进行P&TGC-MS 分析。

1.3 P&T-GC-MS 的分析条件

1.3.1 吹扫捕集的参数设置

吹扫流量40 mL/min，吹扫温度70 ℃，预热时间2 min，吹扫时间11 min，干吹时间2 min，捕集阱温度25 ℃，解析温度220 ℃，解析时间2 min，载气为高纯氦气（纯度≥99.999%）。

1.3.2 GC-MS 的参数设置

HP-5MS 型色谱柱，60 m×0.25 mm×0.25 μm；载气为He，流量1.0 mL/min，进样量1 μL，进样口温度280 ℃，分流比3∶1；升温程序：初温50 ℃，保持2 min，以6 ℃/min 的速率升温至260 ℃，保持20 min；传输线温度280 ℃，离子源温度230 ℃，电离方式为EI，电离能量70 eV，质量扫描范围35～350 amu，溶剂延迟7 min。

1.4 香味物质含量及衰减的计算

1.4.1 丝束加香滤棒中主要香味成分含量的测定

将丝束加香滤棒按照1.2 试验方法进行前处理和分析检测，丝束加香卷烟滤棒中的含量按公式（1）进行计算：

式中：Xi——样品中主要香味成分i 的含量，ng /支；

Ci——由标准工作曲线得出的样品中主要香味成分i 的质量浓度，μg /mL；

V——萃取液体积，mL；

m——样品质量，g。

1.4.2 不同存放时间下丝束加香滤棒中主要香味成分含量的测定

将丝束加香滤棒置于不同环境下，自生产日起0～180 d，设置不同的时间存放梯度（10，20，30，60，90，120，180 d），按1.2 试验方法进行检测分析，将0 d 测定值记为初始检测值。

1.4.3 样品中主要香味成分衰减量的计算

式中：H——衰减量，ng /支；

m0——初始检测值，ng /支；

m1——当日检测值，ng /支。

1.4.4 样品中主要香味成分衰减率的计算

丝束加香滤棒中主要香味成分的衰减率按公式（3） 进行计算：

式中：S——衰减率，%；

m0——初始检测值，ng /支；

m1——当日检测值，ng/支。

2 结果与分析

2.1 丝束加香滤棒中主要香味成分含量的测定

按照1.2 试验方法进行对样品进行前处理和测定分析，并结合1.4 中公式（1） 进行计算得到丝束加香滤棒中主要香味成分的含量。结果表明，该丝束加香滤棒中主要香味成分的总含量约为161.32 ng/支，将其作为初始检测值，以其为标准来考查不同环境及时间下该丝束加香滤棒中主要香味成分的衰减规律。

主要香味成分总含量的测定结果见表2。

表2 主要香味成分总含量的测定结果

2.2 不同贮存环境下丝束加香滤棒中主要香味成分总含量的测定

按照1.4.2 的方法计算不同贮存环境、时间下该丝束加香滤棒中主要香味成分的总衰减量。

不同贮存环境下丝束加香滤棒中主要香味成分总含量的测定见表3，不同贮存环境、时间对软阿诗玛丝束加香滤棒中主要香味成分的影响见图1。

表3 不同贮存环境下丝束加香滤棒中主要香味成分总含量的测定

图1 不同贮存环境、时间对软阿诗玛丝束加香滤棒中主要香味成分的影响

由结果可知，①随着存放时间的增加，各环境下丝束加香滤棒中主要香味成分的总含量整体呈下降的趋势；②当衰减天数为180 d 时，环境A 下丝束加香滤棒中主要香味成分的衰减量为11.24 ng/支，环境B 下丝束加香滤棒的衰减量为25.28 ng /支，环境C 下丝束加香滤棒衰减量为36.30 ng /支，环境D下的衰减量为49.12 ng /支；表明放置在环境A 下的丝束加香滤棒中香味成分的含量衰减的最少，也即是丝束加香滤棒更适宜在温度为0±2 ℃，湿度为80%±5%的条件下贮存；③0～180 d 时，环境A>环境B>环境C>环境D 的特征香味成分的总含量，表明当温度为40±2 ℃，湿度为80%±5%时，丝束加香卷烟滤棒中香味成分的衰减量最大。

2.3 不同贮存环境下丝束加香滤棒中主要香味成分衰减率变化情况

按照1.4.4 的方法计算不同贮存环境、时间下丝束加香滤棒中主要香味成分的衰减率。

不同贮存环境下丝束加香滤棒中主要香味成分衰减率的测定见表4，不同环境下丝束加香卷烟滤棒中主要香味成分的衰减率见图2。

表4 不同贮存环境下丝束加香滤棒中主要香味成分衰减率的测定

图2 不同环境下丝束加香卷烟滤棒中主要香味成分的衰减率

结果表明，①0～180 d，丝束加香滤棒中香味成分的衰减率：环境D >环境C >环境B >环境A；②0～180 d，环境A 下，特征香味成分的衰减率为0.19%～6.97%；环境B 下，特征香味成分的衰减率为0.34%～15.67%；环境C 下，特征香味成分的衰减率为0.56%～22.50%；环境D 下，特征香味成分的衰减率为1.05%～30.45%。

2.4 丝束加香滤棒中特征香味成分的衰减动力学分析

对丝束加香滤棒中特征香味成分在不同环境（A，B，C，D） 下随时间衰减率的曲线进行线性拟合，得到不同环境下样品的衰减动力学方程和相关系数R2。

丝束加香滤棒中主要香味成分不同衰减动力学方程拟合结果见表5，不同环境下丝束加香滤棒主要香味成分的衰减动力学拟合见图3。

结果表明，在环境（A，B，C，D） 下该丝束加香滤棒中主要香味成分均符合一级衰减动力学模型，且拟合系数R2均大于0.90。

丝束加香滤棒主要香味成分在不同时间下的衰减速率见图4。

图4 丝束加香滤棒主要香味成分在不同时间下的衰减速率

贮存时间为40 d 时，主要香味成分在环境A 下的衰减速率变慢；贮存时间为50 d 时，在环境B，C，D 下的衰减速率变慢。

2.5 丝束加香滤棒中特征香味成分的衰减率与贮存环境间的相关性分析

为研究丝束加香滤棒中主要香味成分在不同贮存环境下随时间衰减率的影响因素，考查了主要香味成分的衰减率与贮存温度、湿度的相关性。

正态性检验结果见表6。

表6 正态性检验结果

由表6 可知，参考夏皮洛-威尔克系数可知贮存环境的温度、湿度服从正态分布，因此选择皮尔逊进行相关性分析。

贮存环境与衰减率指标间皮尔逊相关性分析见表7。

表7 贮存环境与衰减率指标间皮尔逊相关性分析

结果表明，主要香味成分的衰减率与贮存环境的温度呈显著正相关，相关系数为0.960，说明贮存环境的温度是影响丝束加香卷烟滤棒主要香味成分衰减的重要因素。

温度能显著影响丝束加香卷烟滤棒中特征香味成分的减速率，高温下衰减较快，表明丝束加香滤棒适宜贮存于低温环境下。

3 结论

通过研究不同贮存环境下，丝束加香滤棒中主要香味成分的衰减特性。结果表明，①随着存放时间的增加，各环境下丝束加香滤棒中主要香味成分的总含量整体呈下降的趋势；②0～180 d 时，环境A >环境B >环境C >环境D 的主要香味成分的总含量；0～180 d，丝束加香滤棒中主要香味成分的衰减率：环境D >环境C >环境B >环境A；③丝束加香滤棒更适宜在温度为0±2 ℃，湿度为60%±5%的条件下贮存；④主要香味成分在A，B，C，D 环境下均符合一级衰减动力学模型，且拟合系数R2均大于0.90；⑤温度显著影响丝束加香滤棒中主要香味成分的衰减率。