向金友，程玉淵，陳建中，王 林，岳華峰，楊 欣，楊懿德，楊 洋，劉典三，高方圓，景延秋，雷 強(qiáng)，寧尚輝0*

(1.四川省煙草公司宜賓市公司，四川 宜賓 644002；2.河南省煙草公司南陽(yáng)市公司，河南 南陽(yáng) 473000；3河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司南陽(yáng)卷煙廠，河南 南陽(yáng) 473000；4.湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430051；5.湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司廣水卷煙廠，湖北 廣水 432700；6.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510310；7.江西省贛州市信豐煙草公司，江西 贛州 341000；8.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；9.中國(guó)煙草總公司四川省公司，四川 成都 610041；10.湖南省煙草公司常德市公司，湖南 常德 415000)

【研究意義】初烤煙葉往往存在雜氣較重、刺激性較大、香氣粗糙及吃味不醇和等問題[1-2]，因此不能直接進(jìn)入卷煙配方，進(jìn)行卷煙生產(chǎn)，而陳化不僅可以協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分，且可改善其物理性質(zhì)進(jìn)而改善煙葉品質(zhì),提高工業(yè)可用性[3]。【前人研究進(jìn)展】研究表明陳化是煙葉酶、無(wú)機(jī)元素及微生物共同參與、協(xié)調(diào)作用的過(guò)程[4]；陳化前后烤煙pH、總植物堿、揮發(fā)性堿逐漸降低，多酚類物質(zhì)、揮發(fā)性酸及香氣成分則呈增加的趨勢(shì)[5-6]；同時(shí)陳化過(guò)程中，煙葉中質(zhì)體色素類物質(zhì)呈階段性增降變化[7]。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，陳化過(guò)程中香料煙感官質(zhì)量變化分為上升期、最佳品質(zhì)穩(wěn)定期及回落期[8]。吸煙與健康近年來(lái)越來(lái)越多的備受社會(huì)關(guān)注，一直以來(lái)是煙草行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)，所以降焦減害成為卷煙工業(yè)亟待克服的難題與矛盾[9]。卷煙主流煙氣中有害物質(zhì)眾多，其中焦油、煙堿、NH3、CO、B[a]P、NNK、HCN、苯酚及巴豆醛危害性較大[10]，且有研究表明烤煙煙葉原料特性是影響卷煙安全性的關(guān)鍵因素，其內(nèi)在化學(xué)成分在燃燒過(guò)程中，通過(guò)熱解、合成等方式導(dǎo)致了有害成分的釋放[11-13]。而烤煙陳化過(guò)程中，始終伴隨著煙葉內(nèi)在物質(zhì)的變動(dòng)[14]，所以有必要對(duì)陳化過(guò)程中主流煙氣中的有害成分釋放量變化情況進(jìn)行探索?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本文系統(tǒng)研究了陳化過(guò)程中有害成分釋放量的變化趨勢(shì)，對(duì)陳化過(guò)程中有害成分釋放量與感官質(zhì)量的關(guān)系進(jìn)行探索?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以期對(duì)科學(xué)指導(dǎo)陳化及降焦減害提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015-2017年5月河南中煙技術(shù)中心進(jìn)行，樣品來(lái)自河南省鄭州、濟(jì)源、許昌、洛陽(yáng)、平頂山、漯河、南陽(yáng)、三門峽、駐馬店；云南省昆明、大理、保山、文山、紅河州、普洱；湖南省郴州、永州、張家界、懷化、邵陽(yáng)、常德；四川省涼山州、廣元、攀枝花、宜賓、瀘州；貴州省貴陽(yáng)、畢節(jié)、遵義等5個(gè)省區(qū)主要植煙市，共214份具有代表性的中橘三(C3F)，每份樣品100 kg。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用2種陳化方式，每個(gè)樣品分為2份分別陳化，具體為TI：不套袋陳化；T2：套袋陳化(樣品采用塑料袋夾板包裝，包裝袋四面打孔)。陳化過(guò)程中每隔3個(gè)月取樣品約2 kg，用于煙氣有害成分測(cè)定及感官品吸。

1.3 檢測(cè)指標(biāo)與方法

樣品經(jīng)回潮后，去筋，切絲(1±0.1)mm，然后采用統(tǒng)一空煙筒用手動(dòng)卷煙機(jī)將處理過(guò)的煙絲卷制成84 mm×24 mm的煙支。將卷制的煙支樣品置于溫度(22±1)℃、相對(duì)濕度 (60±2)%的環(huán)境下平衡 48 h，根據(jù)質(zhì)量允差選取平均質(zhì)量 (0.90±0.02)g 和平均吸阻(1000±50)Pa 的煙支為測(cè)試樣品。

卷煙主流煙氣中焦油的測(cè)定采用吸煙機(jī)測(cè)定；煙堿的測(cè)定采用分光光度法；HCN、NNK、CO、巴豆醛、B[a]P、苯酚、NH3的測(cè)定分別按照標(biāo)準(zhǔn)辦法YC/T253-2008、 LC-MS/MS、GB/T23356-2009、YC/T254-2008、GB/T21130-2007、YC/T255-2008、YC/T377-2010進(jìn)行。感官質(zhì)量由河南中煙技術(shù)中心組織9位評(píng)委評(píng)吸，測(cè)定指標(biāo)香氣量、香氣質(zhì)、雜氣、刺激性、煙氣濃度、勁頭、灰色、余味、燃燒性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：很好(9)、好(8)、較好(7)、稍好(6)、中(5)、稍差(4)、較差(3)、差(2)、很差(1)，各項(xiàng)打分最小單位為0.1分。

2 結(jié)果與分析

2.1 陳化過(guò)程中不同陳化條件烤煙主流煙氣中有害成分的變化

由圖1可知，陳化過(guò)程中主流煙氣中的不同的有害成分的變化差異較大，且除B[a]P外其余有害成分均大體表現(xiàn)為不套袋處理大于套袋處理；其中各處理焦油的含量總體表現(xiàn)為先減少后增加的趨勢(shì)，且均在陳化24個(gè)月左右達(dá)到谷值，再者在陳化18～24個(gè)月不套袋處理焦油的含量低于套袋處理，其他時(shí)期則高于套袋處理；與焦油含量相比，2個(gè)處理HCN的含量隨陳化時(shí)間上延長(zhǎng)大體上也表現(xiàn)為先減少后增加的趨勢(shì)，但達(dá)到谷值的時(shí)間有差異，不套袋處理出現(xiàn)在陳化的第15個(gè)月左右，而套袋處理出現(xiàn)在陳化的第21個(gè)月左右；主流煙氣中煙堿與NNK的含量則大體表現(xiàn)為隨陳化時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低；主流煙氣中CO與巴豆醛的含量則大體表現(xiàn)為隨陳化時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加；不套袋B[a]P的含量在陳化過(guò)程中表現(xiàn)為“M”變化，套袋處理在25個(gè)月左右達(dá)到峰值；再者苯酚與NH3的含量在陳化過(guò)程中則表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢(shì)。表明可以在在卷煙生產(chǎn)中可以通過(guò)的套袋方式對(duì)烤煙進(jìn)行陳化以減少卷煙制品主流煙氣中的有害成分。

圖1 陳化過(guò)程中不同陳化條件烤煙煙氣中有害成分的變化Fig.1 Changes of harmful components in flue-cured tobacco smoke under different aging conditions

2.2 陳化過(guò)程中不同陳化條件烤煙感官質(zhì)量的變化

由圖2可知，經(jīng)陳化后烤煙的感官質(zhì)量會(huì)有一定程度的改善，但陳化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)烤煙的感官質(zhì)量有所下降，且不同陳化方式對(duì)感官質(zhì)量的影響存在不同程度的差異，陳化過(guò)程中香氣量、香氣質(zhì)、雜氣以及刺激性等感官質(zhì)量指標(biāo)均表現(xiàn)為不套袋處理>套袋處理；隨著陳化的進(jìn)行，煙氣濃度在第8個(gè)月達(dá)到谷值，其后總體上呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在第21個(gè)月及第27個(gè)月煙氣濃度相對(duì)較高，后開始有下降的趨勢(shì)，不同陳化條件，煙氣濃度變化趨勢(shì)總體一致；勁頭在陳化的第6個(gè)月達(dá)到谷值，其后呈 “波浪式”的遞增趨勢(shì)，并在20～26個(gè)月左右維持在高值；在陳化過(guò)程中灰色呈“波浪式”的增長(zhǎng)趨勢(shì)，在第33個(gè)月達(dá)到峰值，其后開始呈下降的趨勢(shì)，在陳化的前12個(gè)月左右灰色值套袋>不套袋，其后兩者交替處于領(lǐng)先地位，在陳化的過(guò)程中套袋相比不套袋谷值出現(xiàn)較早；余味相較其他感官質(zhì)量指標(biāo)波動(dòng)較小，在陳化的第9個(gè)月左右出現(xiàn)谷值，在陳化的第18個(gè)月左右達(dá)到峰值，不同陳化條件下余味谷值到來(lái)的時(shí)間不同，陳化時(shí)期套袋均大于不套袋；燃燒性在陳化的第19個(gè)月左右達(dá)到谷值，在第24個(gè)月左右達(dá)到峰值。表明陳化過(guò)程中，采用套袋處理可增加煙葉的香氣質(zhì)、香氣量及余味，但同時(shí)也會(huì)增加煙氣的雜氣與刺激性，適當(dāng)延長(zhǎng)陳化時(shí)間有利于降低煙葉的勁頭同時(shí)增加灰色，在具體陳化過(guò)程中適當(dāng)增加陳化時(shí)間，采用套袋的方式可達(dá)到增加煙葉燃燒性的效果。

圖2 陳化過(guò)程中不同陳化條件烤煙感官質(zhì)量的變化Fig.2 Changes of sensory quality of flue-cured tobacco under different aging conditions during aging

2.3 烤煙感官質(zhì)量對(duì)煙氣有害成分的影響

為研究陳化過(guò)程中感官質(zhì)量與主流煙氣中有害成分的具體關(guān)系，對(duì)其進(jìn)行通徑分析，由表1可知，灰色對(duì)CO的直接影響較大，其直接通經(jīng)系數(shù)明顯大于其他因素，這說(shuō)明陳化過(guò)程中灰色對(duì)CO的影響處于主導(dǎo)地位；煙氣濃度與灰色對(duì)HCN的均有較大的影響，直接通徑系數(shù)灰色略大于煙氣濃度，但整體上其他因素通過(guò)煙氣濃度對(duì)HCN的間接影響略大于灰色，這說(shuō)明陳化過(guò)程中煙氣濃度與灰色對(duì)HCN的影響均處于主導(dǎo)地位；各因素中，刺激性對(duì)NNK的直接影響最大；香氣量與煙氣濃度對(duì)主流煙氣中氨直接影響較大，且各因素通過(guò)兩者對(duì)氨的間接影響也相對(duì)較大；余味是影響陳化過(guò)程中B[a]P含量的主導(dǎo)因素，其直接通徑系數(shù)明顯大于其他因素；雜氣對(duì)巴豆醛的直接通徑系數(shù)最大，是影響巴豆醛釋放量的主導(dǎo)因素；勁頭與刺激性對(duì)煙堿的直接影響較大，此外香氣量與灰色對(duì)煙堿也有較大的影響；香氣質(zhì)對(duì)焦油的直接通徑系數(shù)最大，是影響主流煙氣中焦油量的主導(dǎo)因素。因此，陳化過(guò)程中烤煙感官質(zhì)量對(duì)主流煙氣有害成分釋放量有較大的影響，把握感官質(zhì)量的變化對(duì)了解煙氣有害成分釋放量，在一定程度上具有重要意義。

3 結(jié)論與討論

卷煙原料的品質(zhì)，在很大程度上影響燃吸過(guò)程中有害物質(zhì)的釋放[15]。本研究結(jié)果表明，煙葉經(jīng)陳化后，主流煙氣中焦油、煙堿、HCN、NNK均有較大程度的減少，這主要是由于陳化過(guò)程中其前體物質(zhì)被大量分解；且套袋處理對(duì)煙堿、NNK的減少效果更加有效，宋紀(jì)真等[16]研究表明套袋陳化有助于減少煙堿及揮發(fā)性堿等內(nèi)在化學(xué)物質(zhì)，所以較為封閉的環(huán)境更有利于煙堿、NNK及前體物質(zhì)的分解降低；CO、巴豆醛隨著陳化的進(jìn)行，其含量有逐漸增加的趨勢(shì)，但套袋陳化相較于不套袋，CO、巴豆醛釋放量明顯減少；B[a]P、苯酚、NH3則大致上呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì)，這說(shuō)明適當(dāng)?shù)脑黾雨惢瘯r(shí)間有助于降低主流煙氣中的有害物質(zhì)，且套袋處理在降低苯酚、NH3方面效果好于不套袋?？傮w來(lái)說(shuō)，陳化可在一定程度上降低主流煙氣中的有害物質(zhì)，采用套袋陳化的方式對(duì)某些有害成分的減少方面作用更加明顯。

表1 烤煙感官質(zhì)量與主流煙氣中有害成分的通徑分析

續(xù)表1 Continued table 1

指標(biāo)香氣質(zhì)香氣量濃度雜氣勁頭刺激性余味燃燒性灰色余味-0.0020.0560.027-0.024-0.009-0.0180.429-0.0060.009燃燒性-0.0030.066-0.04-0.0590.0080.037-0.0360.1040.061灰色-0.0010.025-0.022-0.0170.0070.0760.0140.0160.153苯酚(μg·g-1)香氣質(zhì)-0.221-0.2170.2450.099-0.1350.0060.0120.092-0.003香氣量-0.146-0.3280.1310.096-0.0850.0060.0290.201-0.012濃度-0.082-0.0500.6570.005-0.2130.0060.019-0.1680.012雜氣-0.174-0.2510.0280.125-0.0420.0060.0120.145-0.006勁頭-0.101-0.0940.4730.018-0.2960.0150.019-0.0960.011刺激性0.0640.081-0.166-0.0320.125-0.0230.009-0.1120.031余味-0.031-0.1290.1660.017-0.076-0.0030.073-0.069-0.004燃燒性-0.045-0.155-0.2520.0420.0650.006-0.0120.438-0.022灰色-0.011-0.057-0.1370.0120.0580.0120.0040.174-0.058巴豆醛(μg·g-1)香氣質(zhì)-0.237-0.0550.1040.355-0.0410.0090.0150.0270.038香氣量-0.091-0.0820.0430.345-0.0250.0080.0420.0610.131濃度-0.051-0.0130.2820.019-0.0630.0080.027-0.052-0.159雜氣-0.108-0.0630.0120.551-0.0120.0090.0150.0430.073勁頭-0.062-0.0240.2010.064-0.0870.0140.028-0.029-0.149刺激性0.0370.022-0.071-0.1160.037-0.0330.013-0.034-0.397余味-0.019-0.0320.0710.061-0.023-0.0040.107-0.0210.046燃燒性-0.028-0.038-0.1070.1490.0190.009-0.0170.1310.296灰色-0.007-0.014-0.0580.0430.0170.0170.0060.0510.262煙堿(mg·g-1)香氣質(zhì)0.056-0.264-0.1260.1410.230-0.1390.008-0.023-0.019香氣量0.037-0.399-0.0510.1370.144-0.1270.022-0.051-0.066濃度0.021-0.061-0.3370.0080.363-0.1310.0140.0420.081雜氣0.044-0.306-0.0140.1790.072-0.1320.007-0.037-0.037勁頭0.025-0.114-0.2420.0250.504-0.2160.0140.0240.075刺激性-0.0150.0990.085-0.046-0.2130.5120.0070.0280.211余味0.008-0.157-0.0850.0240.1300.0640.0540.017-0.023燃燒性0.011-0.1830.1290.059-0.112-0.131-0.009-0.111-0.151灰色0.003-0.0690.0750.017-0.098-0.2670.003-0.043-0.385焦油(mg·g-1)香氣質(zhì)0.5610.176-0.153-0.113-0.061-0.037-0.025-0.060-0.037香氣量0.1060.266-0.063-0.112-0.038-0.034-0.073-0.134-0.129濃度0.0620.0410.312-0.006-0.296-0.235-0.0450.1120.156雜氣0.1260.204-0.017-0.144-0.019-0.035-0.024-0.096-0.071勁頭0.0730.076-0.296-0.026-0.134-0.058-0.0460.0640.146刺激性-0.044-0.2660.1040.0370.0570.336-0.2220.0740.388余味0.0230.105-0.104-0.020-0.0350.017-0.1760.046-0.045燃燒性0.0330.1220.158-0.0480.029-0.0350.028-0.291-0.292灰色0.0080.0460.086-0.0140.026-0.071-0.211-0.113-0.346

注：劃?rùn)M線部分為直接通徑系數(shù)，其余為間接通徑系數(shù)。

隨著陳化的進(jìn)行，煙葉感官質(zhì)量有逐漸的改善，香氣質(zhì)、香氣量、雜氣及余味陳化前后較其余指標(biāo)變動(dòng)幅度較小，但不套袋處理得分相對(duì)較高，這可能是由于陳化過(guò)程中煙葉內(nèi)在成分在多種物質(zhì)催化下大量分解，產(chǎn)生香氣物質(zhì)及香氣前體物質(zhì)，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較多氣體，開放的環(huán)境使其更易釋放，增加分解效率[17]；煙氣濃度、勁頭、灰色得分在陳化過(guò)程中總體呈上升的趨勢(shì)，兩種陳化方式得分交替處于領(lǐng)先位置；煙葉刺激性逐漸降低，這可能與揮發(fā)性堿類等可產(chǎn)生刺激性的物質(zhì)不斷減少有關(guān)[5,18]，本研究關(guān)于主流煙氣中有害成分釋放量的變化也印證了此點(diǎn)，此外不套袋處理明顯好于套袋；燃燒性在陳化過(guò)程中浮動(dòng)較大，總體上呈先增高到降低再迅速升高的變化趨勢(shì)，這可能受陳化過(guò)程中煙葉含水率、鉀離子等因素變化的影響。總體上看，陳化過(guò)程中煙葉感官質(zhì)量呈先逐漸優(yōu)化，到逐步穩(wěn)定，最后緩慢下降的變化趨勢(shì)，這與前人的研究相一致[19]，套袋與不套袋方式煙葉變化規(guī)律相近，總體上無(wú)明顯差異，這與程昌新等[1]研究基本相近，陳化中后期煙葉感官質(zhì)量得到明顯改善，所以適時(shí)結(jié)束陳化有利于煙葉擁有較優(yōu)的感官質(zhì)量。

陳化過(guò)程中，由于煙葉糖類物質(zhì)、氮堿類物質(zhì)，致香類前體物質(zhì)等不斷分解轉(zhuǎn)化[20-22]，不僅煙葉感官質(zhì)量的形成，進(jìn)而影響主流煙氣中有害成份的釋放量[23]。本研究結(jié)果表明，不同感官質(zhì)量指標(biāo)對(duì)不同煙氣有害成分的影響大小不同，且一些感官質(zhì)量指標(biāo)對(duì)煙氣有害成分的間接影響也較明顯；其中灰色對(duì)CO、HCN直接影響較大，煙氣濃度對(duì)HCN、氨、苯酚直接影響較大，刺激性對(duì)NNK、煙堿直接影響較大，勁頭對(duì)煙堿直接影響較大，而影響B(tài)[a]P、焦油含量的主導(dǎo)因素分別是余味和香氣質(zhì)，燃燒性雖然對(duì)有害成分直接影響不及其他因素，但其它指標(biāo)通過(guò)燃燒性對(duì)有害成分也有較大的間接影響。所以在陳化過(guò)程中，感官質(zhì)量與煙氣有害成分的釋放量聯(lián)系密切，這說(shuō)明在具體生產(chǎn)中通過(guò)評(píng)價(jià)煙葉的感官質(zhì)量，進(jìn)而調(diào)整陳化周期、倉(cāng)儲(chǔ)條件等陳化措施，可能達(dá)到減少主流煙氣中有害成分的釋放量的目的，進(jìn)而起到降焦減害的作用。但陳化過(guò)程中感官質(zhì)量的影響因素較多，是眾多復(fù)雜物質(zhì)共同參與的結(jié)果[24-26]，因此摸清陳化過(guò)程中感官質(zhì)量與主流煙氣有害成分的具體內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)而達(dá)到降焦減害的作用還需深入研究。