基于口含烟原料的国内晾晒烟分析

刘佩佩,窦玉青*,汪 旭,赵文涛,刘仕民,李玉辉,张忠锋

(1.中国农业科学院烟草研究所,山东青岛 266101;2.上海烟草集团有限责任公司,上海 200082;3.山东中烟有限责任公司,山东济南 250014)

在世界卫生组织烟草控制框架公约(WHOFCTC)要求的时代背景下,传统烟草产品的生产及销售受到限制,新型烟草制品的研究逐渐发展[1-3]。国际上,口含烟生产和烟销售的历史悠久,市场大多分布于北欧、北美区域[4]。口含烟作为一种新型烟草制品,相比于传统烟草,口含烟不需要点燃,不产生焦油和有害烟气[5-6],对于有吸食烟草习惯的人群来说,既能在一定程度上满足个人需要,又减少了对他人及环境的危害,有潜在的发展空间。一般认为无烟气烟草制品相比于传统卷烟的致癌影响小[7]。Arimilli 等[8]研究也认为无烟气烟草制品对细胞的毒害作用小于传统卷烟。相较于传统卷烟,消费者认为口含烟危害较小,有很大市场,纽约市调查显示无烟烟草在2001—2013年增加400%[9]。杨雄等[10]对国内外新型烟草制品的特点以及市场趋势进行阐述,认为口含烟等新型烟草在我国有很好的发展前景。但国内口含烟研究集中于烟气释放及工艺研究,有关口含烟原料的相关研究较少。国内晾晒烟现有资源丰富,种植历史悠久,有良好的发展基础,因其独特性质,常被用于烤烟加工中降低焦油含量且提升产品的香气[11-12]。当今市场口含烟原料主要是明火烤烟和晾晒烟,在国内发展口含烟,由于木材资源受限,主要依靠晾晒烟,同时选择的烟叶原料应当符合质量要求。该研究对我国不同产地晾晒烟的常规化学成分、pH可调度、磨粉得率、感官评价质量进行综合分析,旨在明确国内晾晒烟烟叶作为口含烟烟叶原料的可行性,为未来推广口含烟市场时原料选择提供一定的基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、江西、山东、四川、云南、浙江、海南10个省(自治区)采集晒红烟烟叶样品131份;广西、湖南、吉林、辽宁、云南5省(自治区)采集晒黄烟烟叶样品7份;海南省采集黄花烟烟叶样品3份,雪茄烟烟叶样品32份。云南省、海南省采集香料烟烟叶样品3份。具体试验材料如表1所示。

表1 烟叶样品信息

1.2 烟叶样品常规化学成分检测方法检测烟叶样品的常规化学成分,指标包括烟碱、总氮、还原糖。烟碱的检测方法参照YC/T 468—2013《烟草及烟草制品 总植物碱的测定 连续流动(硫氰酸钾)法》[13];还原糖的检测方法参照YC/T 159—2002《烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法》[14]。总氮的检测方法参照YC/T 161—2002《烟草及烟草制品 总氮的测定 连续流动法》[15]。

1.3 pH及pH可调度取不同烟草原料粉末20 g添加碳酸钠、碳酸氢钠水溶液,以溶质计每100 g分别添加2.65和2.10 g,调节水分至含水率40%,搅拌烟粉混匀、静置过夜。分别按照YC/T 222—2007[16]测量烟草pH,调节后pH与调节前pH之比计为pH可调度。

1.4 磨粉得率检测将收集烟叶原料去梗的烟草叶片烘干水分至含水率10%左右,上粉碎机粉碎,将粉碎后的烟草碎片及碎末加入振动筛分机,依次过500、250 μm筛,振动15 min,分别称量所得烟草粉末的重量,粒径>500 μm为大粒径粉末,粒径≤500 μm且>250 μm为中粒径粉末,粒径≤250 μm为小粒径粉末,中粒径和大粒径粉末合并质量占总投料质量的比例为磨粉得率[17]。

1.5 烟叶感官质量评价烟叶样品在60 ℃烘箱中至干燥,旋风磨粉碎后过60目筛,得到烟叶样品粉末,制成口含烟,组织评价小组对口含烟样品进行定量打分。在符合GB/T 13868—2009要求的实验室进行。感官评价指标包括色泽、嗅香、嗅觉刺激、烟草本香、刺激性、余味、杂味、酸味、苦味、咸味、涩味、劲头以及感官综合得分。按照烟草行业口含烟通用评价方法[17],对不同烟叶样品统一制作的口含烟样品进行评价。取待评价样品,按10 mL/袋,取适量温水制备口含烟浸出液,浸泡后取出样品,分装于一次性品尝杯。感受其味觉特征,填写口含烟原料感官质量评价表。

1.6 数据处理利用Excel进行数据初步处理,SPSS软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 国内地方晾晒烟烟碱含量分析烟碱是口含烟中的重要成分,而烟碱含量主要由口含烟的原料成分所决定。一般情况下,烟碱含量高,有利于口含烟的配方设计。通过对国内晾晒烟烟叶样品烟碱含量的分析(图1),发现国内地方晾晒烟烟叶烟碱含量差异很大,处于0.64%～8.33%,平均值为4.70%,变异系数153.65%。其中,烟碱超过4.0%的样品占68.51%。

图1 国内晾晒烟烟叶烟碱含量特征Fig.1 Characteristics of nicotine content in domestic air and sun cured tobacco leaves

把收集到的国内晾晒烟分为晒红烟、晒黄烟、雪茄烟、黄花烟、香料烟5种类型,分别统计其烟碱含量状况,结果见表2。结果显示,国内晾晒烟中烟碱含量从高到低依次为黄花烟、晒红烟、雪茄烟、香料烟、晒黄烟;其中黄花烟、晒红烟的烟碱含量显著高于晒黄烟。

以晒红烟为例分析不同产地烟碱含量,选取不同省份晒红烟样品的烟碱含量进行统计分析,结果见表3。由表3可知,各地晒红烟样品的烟碱含量存在一定差异,江西省的烟碱含量最高,其次是山东省、浙江省、四川省、海南省、东三省(黑龙江省、吉林省)、云南省;各省份间晒红烟样品的烟碱含量差异未达到显著水平(P>0.05)。

表3 国内不同省份晒红烟样品烟碱含量情况

2.2 国内晾晒烟还原糖含量分析通过对国内晾晒烟烟叶部分样品还原糖含量进行统计分析,结果显示(图2),国内晾晒烟还原糖含量差异很大,分布于0.03%～37.00%,平均值为2.58%;96%的晾晒烟样品中还原糖含量小于2.00%。

图2 国内晾晒烟样品还原糖含量特征Fig.2 Characteristics of reducing sugar content in domestic air and sun cured tobacco samples

分别统计分析国内5种类型晾晒烟还原糖含量,结果显示(表4),还原糖含量从高到低依次为晒黄烟、香料烟、晒红烟、黄花烟、雪茄烟,晒黄烟还原糖含量显著高于其他晾晒烟类型。

表4 国内晾晒烟样品还原糖含量情况

对国内不同省份晾晒烟样品的还原糖含量进行分析,结果显示(表5),云南省、山东省、东三省的晾晒烟样品中还原糖含量较高,江西省、浙江省、海南省的晾晒烟样品中还原糖含量较低。

表5 国内不同省份晾晒烟样品还原糖含量情况

2.3 国内晾晒烟pH及可调性分析统计国内烟叶样品的酸碱度,结果显示(图3),国内晾晒烟烟叶pH呈现酸性,样品pH变幅为4.70～6.18,均值5.33,变异系数9.55%;pH 6.3以上的样品占62.5%。口含烟商品的酸碱度一般为中偏碱性,而烟草原料的pH一般为酸性,因此烟叶原料的酸碱度可调节性就成为口含烟烟叶原料的一个重要指标。随机选取21份烟叶样品,检测其酸碱度可调节性,结果见图4。从pH可调度来看,变异系数较小,pH平均增加1.69,调节后pH可升高至原pH的1.14～1.49倍,以调至原pH的1.2～1.5倍最为普遍,在1.3～1.4倍最多。

图3 国内晾晒烟样品酸碱度情况Fig.3 Overview of pH of domestic air and sun cured tobacco samples

图4 国内晾晒烟样品pH可调度Fig.4 pH adjustable for domestic air and sun cured tobacco samples

2.4 国内晾晒烟粉末粒径及得率分析选取65份国内晾晒烟样品,磨粉过筛,测定其烟粉颗粒的粒径分布。图5显示,总体中大粒径粉末得率较高,变幅为68.00%～87.00%,均值78.38%,变异系数5.65%,整体水平较为一致;35.38%的样品中大粒径粉末得率超过80.00%。

图5 国内晾晒烟样品中、大粒径颗粒占比Fig.5 Proportion of large and medium size particles in domestic air and sun cured tobacco samples

2.5 国内晾晒烟常规化学成分与口含烟感官评价质量关系选取部分晾晒烟样品统计分析烟叶样品的烟碱、总氮、还原糖、糖碱比、氮碱比5项指标与感官评价指标得分的相关系数,结果见表6。从表6可以看出,口含烟感官评价总分与5项化学成分协调性指标的相关性均未达到显著水平(P>0.05)。从感官评价单项指标看,烟碱含量与口含烟嗅香、嗅觉刺激、酸味得分均达到极显著正相关(P<0.01),与口含烟本香得分呈显著负相关(P<0.05);晾晒烟总氮含量与口含烟劲头得分之间存在极显著正相关(P<0.01);氮碱比与嗅香得分呈极显著负相关(P<0.01),与嗅觉刺激、酸味得分呈显著负相关(P<0.05),与口含烟本香得分呈显著正相关(P<0.05)。因此,口含烟烟叶原料的烟碱含量、总氮含量和氮碱比与口含烟感官质量有较为紧密的相关关系。

表6 国内晾晒烟常规化学成分协调性指标与口含烟感官评价质量的相关关系

3 讨论

烟碱含量是口含烟的重要指征,作为口含烟的功能成分,满足消费者的生理需求。一般来说,口含烟烟叶原料选择需要满足产品劲头足的特点,宜选择烟碱含量高的原料。瑞典口含烟的烟碱含量在不同产品之前差异较大,为5.85～16.28 mg/g,美国口含烟产品烟碱含量相对差异较小,为8.04～13.37 mg/g,但瑞典与美国的口含烟产品烟碱含量均值非常接近,分别为11.10和10.63 mg/g[17]。国内晾晒烟烟碱含量超过4.0%的烟叶样品占比68.51%,因此该研究初步认为国内晾晒烟烟碱含量能满足口含烟的产品设计需要。

美国市售含化型烟草制品pH在6.85～8.12,产品呈现弱碱性,pH上升,含氮化合物尤其是烟碱释放量增加[18]。章平泉等[19]研究认为pH间接作用于游离烟碱,提高pH可提高口含烟游离烟碱的释放量。艾明欢等[20]研究表明口含烟中烟碱浓度与pH有一定协同作用,随着pH升高,烟碱更容易转化为游离烟碱,更易为黏膜所吸收,而且pH较高时口含烟游离态烟碱含量下降速率降低,但过高的碱性条件对黏膜产生损伤。该研究发现,国内晾晒烟pH为4.70～6.18,而口含烟商品的酸碱度一般为中偏碱性[21],因此烟叶原料的酸碱度可调节性就成为口含烟烟叶原料的一个重要指标。该研究结果显示,国内晾晒烟经加入碳酸氢钠等调节后pH可升高至原pH的1.14～1.49倍,以调至原pH的1.2～1.5倍最为普遍,在1.3～1.4倍最多。国内晾晒烟pH 6.3以上的样品占62.5%,通过调节后pH可达到中偏碱性。因此,国内口含烟产品可以较为容易地得到所需烟叶原料。

烟叶原料的粉末粒径也作为口含烟烟叶原料的一个重要指标加以考量,为符合口含烟商品的加工,一般选择中大粒径的粉末[18]。烟草粒径过小容易导致烟草产品的透气性不够,但过大会导致烟草外观不均一,所采集样品的粒径分布比例相对合理。曹芸等[22]提出减小粒径均有利于缩短烟草颗粒起始释烟时间,提高释烟速率,且释放总量整体呈上升趋势。林珊珊[23]研究粒径对口含烟烟碱释放量的影响得出二者关系总体成正比。该研究数据显示,总体中大粒径粉末得率较高,变幅为68.00%～87.00%。因此,国内晾晒烟烟叶粉碎后的烟末粒径符合口含烟原料粒径预期。

口含烟产品原料优劣主要通过感官评价反映出来,烟草的化学成分与感官质量之间的相关关系前人研究较多,大多基于烤烟与传统卷烟方面,薛琳等[24-25]研究认为,烟叶常规化学成分与卷烟感官评价质量关系密切。该研究显示,晾晒烟烟叶的常规化学成分也与其感官质量存在较为密切的关系,烟叶的烟碱含量、氮碱比与口含烟嗅香、嗅觉刺激、烟草本香、酸味4项指标的得分密切相关,劲头得分与晾晒烟烟叶总氮含量关系密切。但其他指标无显著相关,说明口含烟的感官评价与某些理化性质无必然相关性,一方面口含烟评吸过程中可能对于感官判定有一定主观性,另一方面口含烟制作过程还添加了其他辅助材料,也会对其感官评定产生影响,这需要进一步研究。

4 结论

通过分析样品的常规化学成分、物理特性及常规化学成分与感官质量的相关性,得到以下结论:

(1)国内晾晒烟样品烟碱含量差异很大,黄花烟、晒红烟的烟碱含量显著高于晒黄烟。国内晾晒还原糖含量差异很大,还原糖含量从高到低依次为晒黄烟、香料烟、晒红烟、黄花烟、雪茄烟;晒黄烟还原糖含量显著高于其他晾晒烟类型。

(2)国内晾晒烟烟叶pH均值为5.33,偏酸性;以pH可调度来看,调节后pH可升高至原pH的1.14～1.49倍。国内晾晒烟烟叶中大粒径粉末得率较高,变幅为68.00%～87.00%,均值78.38%;35.38%的样品中大粒径粉末得率超过80.00%。

(3)国内晾晒烟烟叶的烟碱、总氮、氮碱比与口含烟感官质量有较为紧密的相关关系。