再造烟叶生产过程中存贮条件对浓缩液品质的影响
王茹楠 李晓瑜 田泱源 张利涛 李华雨
关键词：再造烟叶;浓缩液;存贮条件;烟草常规化学成分;致香成分
摘要：为探寻造纸法再造烟叶生产过程中浓缩液适宜的存贮条件，考察了不同存贮温度和存贮时间对浓缩液中常规化学成分和致香成分的影响.结果表明：当存贮温度为 50 ℃，存贮时间为4～6 h时，浓缩液中水溶性总糖质量分数在较高的水平，约为10.00%;氯、钾质量分数受存贮温度和存贮时间影响较小;50 ℃ 条件下存贮6 h时，浓缩液中各类致香成分的相对含量稳定性较好且稍高于其他温度下的相对含量.综合考虑，适宜的存贮条件为存贮温度50 ℃，存贮时间5～6 h.
Abstract：In order to explore the suitable storage conditions of concentrate during reconstituted tobacco production， the effects of different storage temperature and storage time on the routine chemical components and aroma components in the concentrate were investigated.The results showed that when the storage temperature was 50 ℃ and the storage time was 4～6 h， the mass fraction of water-soluble total sugar in the concentrate was at a high level， about 10.00%; the mass fraction of chlorine and potassium was less affected by storage temperature and storage time.When the concentrate was stored at 50 ℃ for 6 h， the relative content of all kinds of aroma components in the concentrate was stable and slightly higher than that of the concentrate at other temperatures.The suitable storage conditions were that storage temperature was 50 ℃ and storage time was 5～6 h.
0 引言
造纸法再造烟叶已被广泛用作卷烟原料，在降低卷烟焦油量、改善填充能力、降低成本等方面都起到了重要作用，对其品质的评价和控制也越来越受到业界的重视[1-2].造纸法再造烟叶浓缩液是烟草原料经过水提取、浓缩后得到的，含有再造烟叶产品的主要化学成分，决定着再造烟叶的抽吸品质和品类[3].
烟草常规化学成分包括水溶性总糖、总植物碱、氯、钾等，其含量与烟草的感官品质具有一定的相关性[4-5].烟草中挥发/半挥发中性致香成分是由酯类、萜类等不具备挥发性的大分子化合物在酶或非酶的作用下形成的，是目前用于评价烟草香气品质的重要指标，也是影响再造烟叶香气质、香气量和香型的重要因素[6-10].再造烟叶生产过程中浓缩液品质的稳定性对保证再造烟叶产品品质非常重要，目前关于浓缩液的研究主要集中在浓缩方式和浓缩条件等方面[11-14]，而对于再造烟叶生产过程中存贮条件对浓缩液的品质影响却鲜有报道.鉴于此，本文擬通过分析造纸法再造烟叶生产过程中不同存贮条件下浓缩液的常规化学成分、挥发/半挥发中性致香成分的变化规律，探寻适宜的浓缩液存贮条件，以期为再造烟叶浓缩液品质控制，进而提高再造烟叶抽吸品质提供理论支撑.
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
主要材料：再造烟叶浓缩液，取自河南卷烟工业烟草薄片有限公司某牌号卷烟烟叶生产过程.
主要试剂：CH2Cl2，无水Na2SO4，NaCl，无水乙醇，均为分析纯;乙酸苯乙酯，标准品2-糠醇，苯甲醛，苯甲醇，2-乙酰吡咯，2，3-二氢苯并呋喃，芳樟醇，苯乙醇，2，6，6-三甲基-2-环己烯-1，4-二酮，巨豆三烯酮1（（Z，E，）-4，6，8-巨豆三烯-3-酮），巨豆三烯酮2（（E，E，）-4，6，8-巨豆三烯-3-酮）、十六酸乙酯，均为色谱纯.以上试剂均购自美国Sigma 公司.
主要仪器：Agilent 6890-5973气相色谱质谱联用仪，美国Agilent公司产;同时蒸馏萃取仪，河南卷烟工业烟草薄片有限公司产;KDM电加热套，山东鄄城华鲁电热仪器有限公司产;DF-101S恒温水浴锅，巩义市英峪仪器厂产;BCD-305WBSJ冰箱，青岛海尔集团产;AA3连续流动化学分析仪，德国SEAL公司产.
1.2 实验方法
1.2.1 浓缩液样品的制备
在前期实验的基础上，
根据生产线实际需求选择40～70 ℃的存贮温度进行存贮，并增加90 ℃的存贮温度以考察高温下水溶性糖含量的变化.
取浓缩液10 L，将其分为5组，每组2 L，分别在40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃和90 ℃伴有磁子搅拌条件下密闭存贮;各组的存贮时间分别为0 h，1 h，2 h，3 h，4 h，5 h，6 h，7 h，8 h，9 h，10 h时，快速取出 150 mL 浓缩液，立即放入4 ℃冰箱中保存，共55个样品，用于测定其常规化学成分和致香成分.为避免高温条件下浓缩液样品中因水分挥发导致其他化学成分含量波动、低沸点挥发/半挥发成分损失等情况出现，浓缩液样品在制备过程中均进行密闭处理.
1.2.2 常规化学成分的检测
烟草中的水溶性总糖包括葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖，吸燃时会高温裂解成低级的醛、酮，使烟气呈酸性（pH值为5.3～6.5），对烟气的香气和吃味都具有良好的作用，并能减少烟气的刺激性，氯和钾也与烟草制品的吸湿性、燃烧性、香气和吃味有明显的相关性，是决定烟叶品质的重要化学成分[15-17].
取40～90 ℃，0～10 h存贮条件下的浓缩液样品，按照《烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法》（YC/T 159—2002）[18]测定水溶性总糖的质量分数;按照《烟草及烟草制品 钾的测定 连续流动法》（YC/T 217—2007）[19]测定钾的质量分数;按照《烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法》（YC/T 162—2011）[20]测定氯的质量分数.
1.2.3 致香成分的检测
1.2.3.1 内标溶液和标准溶液的配制
内标溶液的配制：准确称取2.045 g乙酸苯乙酯，经一定量的无水乙醇溶解后，定容至100 mL，置于4 ℃冰箱中保存.
标准溶液的配制：先以乙醇为稀释溶剂，用标准品配制成混合标准储备液.混合标准储备液中11种标准品的质量浓度分别是2-糠醇0.306 8 mg/mL，苯甲醛0.061 9 mg/mL，苯甲醇0.138 4 mg/mL，2-乙酰吡咯0.116 2 mg/mL，2，3-二氢苯并呋喃0.009 8 mg/mL，芳樟醇0.040 0 mg/mL，苯乙醇0.147 6 mg/mL，2，6，6-三甲基-2-环己烯-1，4-二酮0.024 0 mg/mL，巨豆三烯酮1为0.066 7 mg/mL，巨豆三烯酮2为 0.066 7 mg/mL，十六酸乙酯为0.000 1 mg/mL.分别准确移取10 μL，20 μL，40 μL，60 μL和100 μL混合标准液置于5个10 mL容量瓶中，再分别加入15 μL的内标溶液，用无水乙醇定容，配制成系列标准溶液.
1.2.3.2 GC-MS分析样品前处理
高温条件下长时间贮存会导致挥发性成分挥发，因此不再测定90 ℃下浓缩液中致香成分的变化.取40～70 ℃，0～8 h存贮条件下的浓缩液，共36个样品（每个样品40 g，精确到0.001 g），放入36个1000 mL的烧瓶中，依次加入310 mL蒸馏水、15 μL内标溶液、126 g NaCl和几颗沸石，连接到同时蒸馏萃取装置的一端，用电加热套加热，另一端连接盛有50 mL CH2Cl2的小烧瓶，60 ℃水浴加热，同时蒸馏萃取2 h后，将小烧瓶取下，加入适量无水Na2SO4，置于4 ℃冰箱中干燥过夜，滤去无水Na2SO4，将萃取液浓缩至 1 mL，混匀，待检测.
1.2.3.3 GC-MS检测条件
GC检测条件：DB-5 MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm）石英毛细管柱，载气为高纯He;进样口温度250 ℃，流速1 mL/min，分流比10GA6FA1，进样量2 μL;程序升温条件为柱温70 ℃，保持2 min，以2 ℃/min的速率升至175 ℃，保持20 min，再以1 ℃/min 的速率升至200 ℃，保持30 min.
MS检测条件：电子轰击源（EI），电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，质谱扫描范围50～450 u.
1.2.3.4 数据分析
利用系列标准溶液对样品分析的色谱条件进行优化，根据系列标准溶液中标准品的不同质量浓度建立标准曲线，并进行加标回收率验证.根据NIST数据库、标准品和烟草中已有物质等信息对GC-MS所得数据进行定性分析.由于缺乏标样，定量分析结果为致香成分的相对含量，即采用成分的相对含量（每种成分的峰面积与内标峰面积的比值）进行定量分析，每个样品做2次平行实验，取平均值.
2 结果与讨论
2.1 存贮条件对浓缩液常规化学成分的影响
2.1.1 存贮条件对浓缩液中水溶性总糖质量分数的影响
存贮条件对浓缩液中水溶性总糖质量分数的影响如图1所示.由图1可知，除70 ℃和 90 ℃ 外，在其他温度条件下浓缩液中水溶性总糖质量分数随存贮时间延长大致呈先增加后降低的趋势并稳定在一定水平上.这主要是由于在存贮过程中淀粉发生的水解反应[21]和美拉德反应同时存在，存贮前期淀粉水解反应速率大于美拉德反应速率，导致水溶性总糖质量分数增加;随后美拉德反应占据优势，水溶性总糖质量分数开始下降，最终两种反应趋于动态平衡，水溶性总糖质量分数也趋于稳定.由于两种反应速率均受温度影响较大，导致不同温度条件下浓缩液中水溶性总糖质量分数变化趋势不同：当存贮温度为40 ℃时，温度相对较低，浓缩液中水溶性总糖质量分数在存贮4 h时达到最大值，由新鲜浓缩液的9.40%升高至10.58%，之后水溶性总糖的质量分数呈下降趋势并稳定在 10.00%左右;而当存贮温度为 50 ℃ 和 60 ℃ 时，浓缩液中水溶性总糖质量分数在存贮3 h和2 h时达到最大值，分别为10.49%和10.24%.可见，存贮于50 ℃的浓缩液中水溶性总糖质量分数略高于60 ℃;当存贮时间为 4～6 h时，浓缩液中水溶性总糖质量分数在10.00%的较高水平上，6 h以后基本趋于稳定.而当存贮温度为70 ℃时，淀粉的水解反应和美拉德反应均不稳定，浓缩液中水溶性总糖的质量分数处于动态波动中，直到存贮9 h以后水溶性总糖质量分数才趋于稳定.在90 ℃存贮温度下，浓缩液中水溶性总糖的质量分数大部分低于其他存贮温度，这主要是由于90 ℃比较适合美拉德反应[22-23]，相对其他温度，更多的淀粉参与了美拉德反应，使得水溶性总糖的质量分數相对较低.
2.1.2 存贮条件对浓缩液中氯、钾质量分数的影响
存贮条件对浓缩液中氯、钾质量分数的影响分别如图2和图3所示.由图2和图3可知，浓缩液中氯、钾的质量分数随存贮温度和存贮时间变化不显著，氯的质量分数约为0.80%，钾的质量分数约为2.10%.相对于新鲜浓缩液，不同存贮温度和存贮时间下，浓缩液中氯的质量分数变化范围为-6.31%～6.33%，钾的质量分数变化范围为-0.48%～5.77%，由此说明浓缩液中氯和钾的质量分数较稳定，受存贮条件影响较小.
2.2 存贮条件对浓缩液中挥发/半挥发致香成分的影响
标准品的线性回归方程、相关系数和加标回收率结果如表1所示.由表1可知，11种致香成分的相关系数均大于0.999，且加标回收率在82.35%～101.79%之间，说明运用所建立的GC-MS样品分析方法对再造烟叶生产过程中浓缩液挥发/半挥发致香成分进行测定，是可行的利用该方法对浓缩液中挥发/半挥发致香成分进行定性分析，共检出挥发/半挥发致香成分29种，主要类别有呋喃类（包括2-乙酰基呋喃，2-乙酰吡咯，3，4-二甲基-2，5-呋喃二酮，2，3-二氢苯并呋喃和2-甲基四氢呋喃-3-酮）、醛类（包括2-糠醛，5-甲基糠醛，苯甲醛，苯乙醛和1-对薄荷醇-9-醛）、酮类（包括2-环戊烯-1，4二酮，6-甲基-5-庚烯-2-酮，2，6，6-三甲基-2-环己烯-1，4-二酮，茄尼酮，β-大马酮，巨豆三烯酮1和巨豆三烯酮2）、醇类（包括糠醇，5-甲基糠醇，6-甲基-5-庚烯-2-醇，芳樟醇，苯乙醇和α-松油醇）、酯类（包括4-戊内酯，苯甲酸乙酯，四氢猕猴桃内酯和二氢弥猴桃内酯）和酚类（包括苯酚和甲基苯酚）.
存贮条件对浓缩液中挥发/半挥发致香成分的影响如图4所示.由图4可知，当浓缩液存贮温度为40 ℃时，各类致香成分的相对含量随时间的变化而变化的现象不明显，且相对其他存贮温度，相对含量更低，这与40 ℃的温度较低不适于浓缩液进行美拉德反应有关.当存贮温度为50 ℃时，浓缩液中致香成分的相对含量随存贮时间延长逐渐升高，呋喃类和酮类致香成分在存贮6 h时相对含量较高且随后趋于稳定，醛类致香成分在存贮4 h后相对含量趋于稳定，酯类和酚类致香成分在存贮2 h之后相对含量趋于稳定，而醇类致香成分相对含量受存贮时间影响较小.存贮温度为60 ℃时，浓缩液中呋喃类、酮类、酯类和酚类致香成分的相对含量随存贮时间变化较大，且相对含量均低于50 ℃的存贮条件下的相对含量，6 h之后这4种物质相对含量升高但不稳定，醛类和醇类致香成分变化趋势与50 ℃时相似.可见，较高的存贮温度有助于提高浓缩液中呋喃类、酮类、酯类和酚类这4种致香成分相对含量.此外，当存贮温度为70 ℃时，在前3 h内各类致香物质的相对含量升高，尤其是醇类致香成分的相对含量明显高于其他存贮温度下的相对含量，3 h后各类致香物质相对含量波动较大，不利于浓缩液品质稳定性控制.
总体上，再造烟叶浓缩液中各类致香成分的总相对含量在40 ℃，50 ℃，60 ℃存贮温度下均比在70 ℃下的稳定，在40 ℃存贮温度下各类致香成分的相对含量均较低，在50 ℃条件下存贮6 h，各类致香成分的相对含量较高且比较稳定.
3 结论
本文通过比较不同存贮温度、存贮时间条件下造纸法再造烟叶生产过程中浓缩液常规化学成分、挥发/半挥发致香成分的含量变化，研究了浓缩液的适宜存贮条件，主要结论如下：
1）当存贮温度为40 ℃，存贮时间为4 h时，浓缩液中水溶性总糖质量分数达到最高值，为10.58%;当存贮温度为50 ℃，时间为4～6 h时，浓缩液中水溶性总糖质量分数约为 10.00%，也在较高的水平;氯、钾质量分数受存贮温度和存贮时间影响较小.
2）浓缩液中的挥发/半挥发致香成分有29种，主要类别包括呋喃类、醛类、酮类、醇类、酯类和酚类;较高的存贮温度有助于提高浓缩液中呋喃类、酮类、酯类和酚类这4种致香成分的相对含量;50 ℃条件下存贮6 h，各类致香成分的相对含量稳定性较好且稍高于其他温度下的相对含量.
3）综合考虑浓缩液中常规化学成分和挥发/半挥发致香成分的含量和稳定性，浓缩液存贮温度宜选择50 ℃，存贮时间宜选择5～6 h.
该结果为再造烟叶生产过程选取较好的浓缩液存贮条件来提高再造烟叶的抽吸品质和产品品质提供了技术支撑.参考文献：
[1] 高徐梅，李新生，严新龙，等.利用美拉德反应降低再造烟叶中的还原糖[J].烟草科技，2014（12）：52.
[2] 李立兵，王松林，杨勇，等.FT-NIR结合PLS-DA对不同配方再造烟叶的识别及质量稳定性分析[J].云南农业大学学报，2014，29（S1）：140.
[3] 惠建权，李涵，卫青，等.涂布率对再造烟叶综合品质的影响[J].光谱实验室，2012，29（3）：1729.
[4] 程传玲，唐琦，注文良，等.烤烟常规化学成分与感官质量的典型相关分析[J].贵州农业科学，2011，39（1）：59.
[5] 赵晓丹，史宏志，钱华，等.不同类型烟草常规化学成分与中性致香物质含量分析[J].华北农学报，2012，27（3）：234.
[6] 张碰元，范运涛，刘维涓，等.不同烟碎片制备的造纸法再造烟叶的致香成分的分析比较[J].光谱实验室，2008（25）：1239.
[7] 李小福，殷全玉.同时蒸馏萃取和减压蒸馏萃取方法提取烟叶香气成分的比较[J].中国科技论文在线，2008，9（3）：672.
[8] 蔡冰，王建新，陈祖刚，等.造纸法再造烟叶致香成分的分析[J].烟草科技，2002（6）：18.
[9] 李炎强，郝建辉，赵明月，等.烤烟烟梗和叶片中性香味成分的分析[J].烟草科技，2002（11）：3.
[10]周淑萍，向章敏，张长云，等.贵州不同产地烟叶中重要挥发性中性致香成分的检测与分析[J].贵州农业科学，2011，39（12）：83.
[11]李华雨，常岭，王相凡，等.再造烟叶生产中浓缩温度对提取液中中性香味成分的影响[J].烟草科技，2016，49（7）：60.
[12]唐向阳，唐蓉，杨斌.造纸法再造烟叶生产中分离浓缩新工艺研究[J].纸和造纸，2019，38（4）：33.
[13]王充.热醇化和产香酵母发酵对烟草薄片浓缩液品质的影响及应用研究[D].郑州：郑州轻工业学院，2018.
[14]杨紫刚，彭国岗，江文斌，等.降膜蒸发器在造纸法再造烟叶萃取液浓缩工艺中的应用[J].云南农业大学学报（自然科学），2015，30（5）：732.
[15]刘仕民，程传玲，宋辉，等.烟草中水溶性总糖与还原糖的分析研究进展[J].广东化工，2013，40（21）：87.
[16]彭洁，曾世通，胡军，等.葡萄糖/脯氨酸 Maillard 反应模型及其产物的烟草加香评价[J].香料香精化妆品，2014， 6（3）：11.
[17]李丹丹.四川烤烟钾、氯含量状况及与其他品质指标的关系[D].郑州：河南农业大学，2008.
[18]国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法：YC/T 159—2002[S].北京：中国标准出版社，2002.
[19]国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 钾的测定 连续流动法：YC/T 217—2007[S].北京：中国标准出版社，2007.
[20]国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法：YC/T 162—2011[S].北京：中国标准出版社，2011.
[21]汪铁桥.影响淀粉盐酸水解的主要因素[J].科技传播，2013，12：109.
[22]周向军，祁爱平，全红霞，等.甘氨酸和精氨酸与果糖美拉德反应条件及产物抗氧化作用[J].食品与生物技术学报，2014，33（9）：987.
[23]许自成，李丹丹，畢庆文，等.烤烟氯含量与挥发性香气物质及感官质量的关系研究[J].中国烟草学报，2008（5）：27.
