羅海濤， 劉思奎， 何 力， 任周營， 席鵬飛， 段賓賓*

〔1.江西中煙工業(yè)有限責任公司， 江西 南昌 330096； 2.云南瑞升煙草技術(集團)有限公司， 云南 昆明 650106〕

造紙法再造煙葉主要生產工藝是將煙葉和煙梗分別用水浸提萃取，萃取液固液分離，固體部分制漿后抄制成紙基，液體部分濃縮后回涂到基片上。造紙法再造煙葉可作為卷煙填充料使用，是廢棄物資源化利用的產品，在一定程度上可使卷煙的物理性能和化學成分按要求調整或改善，從而提高卷煙的內在品質，且在卷煙中具有降焦和減害功能[1-2]。造紙法再造煙葉使用的原料均是低次煙葉和煙梗，煙梗是烤煙打葉復烤的副產物，通常在卷煙中作為膨脹梗絲、梗片和顆粒梗等填充料的原料[3-4]，在再造煙葉中主要提供纖維以及部分涂布用的涂布料，傳統(tǒng)再造煙葉涂布料中煙梗提取物(以下簡稱梗膏)用量占比為40%～50%。由于煙梗是用水浸提，大分子化合物在制備過程中幾乎不發(fā)生轉化，梗膏中仍殘留大量的不溶性蛋白、果膠和淀粉等，直接使用在抽吸方面會產生熱辣和發(fā)苦等不足，同時木質雜氣突出，煙草本香略顯單薄，從而導致再造煙葉產品香氣平淡，木質雜氣重、熱辣感強等吸味缺陷。為提高產品品質，對梗膏進行相關酶處理可達到增加煙香濃度、降低刺激和改善余味的目的[5-7]。

國內外對改善梗膏抽吸品質研究較多的增香方法有美拉德反應和微生物(生物酶)發(fā)酵[8-11]，其中以蛋白酶、木質素酶和果膠酶對煙梗纖維性能的改善研究較多。宋凌勇等[12]研究認為，涂布液通過生物酶作用可增加再造煙葉產品的致香成分，從而提升再造煙葉的內在品質。駱莉等[13]在煙梗提取液中加入α-淀粉酶、糖化酶GAⅡ、纖維素酶和風味蛋白酶等，得到的煙梗提取液致香物質含量明顯增加。為此，選用酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶和多酚氧化酶3種酶制劑對梗膏進行酶處理，對處理后的梗膏進行致香成分分析，將處理后的梗膏制備成再造煙葉產品并對其進行有害成分分析及感官質量評價，進一步驗證3種酶處理梗膏的提質作用及提高其利用率，為梗膏在卷煙生產上的提質增效提供技術支撐。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1葉膏、梗膏、基片和基料葉膏、梗膏和基片，江西中煙工業(yè)有限責任公司提供；基料，云南瑞升煙草技術(集團)有限公司提供。

1.1.2試劑酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶和多酚氧化酶，均由寧夏夏盛實業(yè)集團有限公司提供；無水硫酸鈉(分析純)，天津市福晨化學試劑廠；二氯甲烷(分析純)，鄭州派尼化學試劑廠。

1.1.3儀器SHA-B 2002型恒溫水浴振蕩器，常州國華電器有限公司；DK-98-Ⅰ型電子恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司；AL204型天平(感量0.000 1 g)，Mettler-toledo Group；GC6890N/MS 5975 氣相/質譜聯(lián)用儀，美國Agilent公司；QS-Ⅱ試樣切絲機，鄭州天宏自動化技術有限公司；打煙器，德國制造；煙管，云南某卷煙品牌。

1.2方法

1.2.1樣品制備將酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶、多酚氧化酶先用適量水稀釋，在常溫下用磁力攪拌器以40 r/min攪拌15 min，使酶充分溶解、過濾后備用。

1.2.2試驗設計梗膏共設3個處理，具體處理如下：T0，為對照，未經過酶處理的梗膏。T1，取一定質量的木瓜蛋白酶溶解液加入梗膏(密度為1.200±0.008 g/cm3，pH為6.5)中混勻，使木瓜蛋白酶在梗膏中的活力濃度為3 000 U/mL，在55℃，轉速為150 r/min的恒溫水浴振蕩器中保溫60 min后加入酸性蛋白酶，使其在梗膏中的活力濃度為150 U/mL。在55℃，轉速為150 r/min的恒溫水浴振蕩器中保溫120 min后冷卻至室溫備用(不需要進行滅活處理)。T2，取一定質量的木瓜蛋白酶溶解液加入梗膏(密度為1.200±0.00 8 g/cm3，pH為6.5)中混勻，使木瓜蛋白酶在梗膏中的活力濃度為3 000 U/mL，在55℃，轉速為150 r/min的恒溫水浴振蕩器中保溫60 min后加入多酚氧化酶，使其在梗膏中的活力濃度為300 U/mL。在55℃，轉速為150 r/min的恒溫水浴振蕩器中保溫120 min后，冷卻至室溫備用(不需要進行滅活處理)。

1.2.3成分測定

1) 致香成分。樣品制備：分別準確稱取T0～T2梗膏各1.00 g，各加入20 mL二氯甲烷，置于60 mL梨形分液漏斗中，震蕩后靜置20 min，取下層萃取液。樣品共萃取3次，合并萃取液。向合并后的萃取液中加入無水硫酸鈉靜置2 h，除去水分，將萃取液過濾后，加入濃度為0.1 mol/L的乙酸苯乙酯50 μL作為內標液，搖勻后取樣進行GC/MS分析。分析條件參照文獻[14]的方法進行，色譜條件：色譜柱為HP-5MS (30 m×0.25 mm×0.25 μm)毛細管柱，載氣為氦氣，進樣量1.0 L，分流比20∶1，柱流速0.8 mL/min；程序升溫的初始溫度為50℃，保持1 min，然后以8℃/min升溫至160℃，保持2 min，再升至260℃，保持15 min；傳輸線溫度280℃，進樣口溫度250℃。質譜條件：EI電離能量為70 eV，離子源溫度230℃，溶劑延遲2 min，掃描離子質量35～550 amu，NIST06數(shù)據庫，采用內標法進行定量分析，由云南同創(chuàng)分析檢測中心完成測定。

2) 煙氣化學成分。再造煙葉樣品制備：準確稱取葉膏5.0 g，T0、T1、T2梗膏各4.0 g，葉膏5.0 g，香料1.0 g，加入15.0 g自來水在玻璃皿中進行混勻，制成涂布液。將涂布液在烤箱中105℃加熱5 min，將涂布液均勻涂布于再造煙葉基片上，控制涂布率為(30±1)%，制成再造煙葉產品。將3個產品放置于溫度(22±1)℃和相對濕度(60±2)%的平衡室中平衡48 h后切絲，制成卷煙分別標記為Y0、Y1和Y2(煙支重量0.84±0.005) g。對Y0、Y1和Y2進行煙氣化學成分測定，由云南同創(chuàng)分析檢測中心測定。

參照文獻[15-17]的方法測定卷煙主流煙氣總粒相物、焦油、煙堿和水分等常規(guī)成分釋放量；參照文獻[18-24]的方法測定卷煙煙氣中CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚及巴豆醛的釋放量；參照文獻[25]的方法計算卷煙危害性指數(shù)(H)。

涂布率=(涂布后質量-涂布前質量)/涂布后質量×100%

式中，XCO為卷煙主流煙氣中CO釋放量實測值(mg/支)，XHCN為卷煙主流煙氣中HCN釋放量實測值(μg/支)，XB[a]P為卷煙主流煙氣中B[a]P釋放量實測值(ng/支)，X巴豆醛為卷煙主流煙氣中巴豆醛釋放量實測值(μg/支)，X苯酚為卷煙主流煙氣中苯酚釋放量實測值(μg/支)，XNH3為卷煙主流煙氣中NH3釋放量實測值(μg/支)，XNNK為卷煙主流煙氣中NNK釋放量實測值(ng/支)。CCO，CHCN，CB[a]P，C巴豆醛，C苯酚，CNH3和CNNK分別為2008年度全國卷煙主流煙氣中CO、HCN、B[a]P、巴豆醛、苯酚、NNK和NH3釋放量加權平均值，分別為14.2、146.3、10.9、18.6、17.4、8.1和5.5。

1.2.4感官評吸Y0、Y1和Y23個樣品以標準GB 5606.4-2005卷煙第四部分感官技術要求為基礎[26]，評吸指標包括嗅香、諧調、香氣量、香氣質、雜氣、余味和刺激性等指標，各指標按評吸質量檔次分別給予不同的分值，并計算評吸質量總分，由云南瑞升煙草技術(集團)有限公司的卷煙感官評吸小組(5人)進行感官質量評吸。

1.3數(shù)據處理

采用Excel 2010對數(shù)據進行統(tǒng)計與分析。

2結果與分析

2.1不同處理梗膏的致香成分

從表1看出，梗膏中的致香成分按其功能團的不同可將其分為醇類、醛類、酮類、酚類、酸類、雜環(huán)類、酯類和烯烴類共計8大類34種致香成分。醇類：有糠醇、苯甲醇、苯乙醇和3-氧代-α-紫羅蘭醇共4種致香成分，T0和T1中未檢出3-氧代-α-紫羅蘭醇；各成分合計依次為T2>T1>T0，T0、T1和T2分別為2.450%、9.785%和23.112%。醛類：有糠醛、3-甲基-2-丁烯醛、2-吡啶甲醛、苯甲醛、5-甲基糠醛、1H-吡咯-2-甲醛和苯乙醛共7種成分；T0和T1中未檢出1H-吡咯-2-甲醛；各成分合計依次為T2>T1>T0，T0、T1和T2分別為10.632%、11.884%和19.470%。酮類：有3-羥基-2-丁酮、面包酮、2-環(huán)戊烯-1,4-二酮、1-(2-呋喃基)-乙酮、2-羥基-3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、1-(1H-吡咯-2-基)-乙酮、茄酮、β-大馬、巨豆三烯酮B和巨豆三烯酮D共10種致香成分，T1中未檢出2-羥基-3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮；各成分合計依次為T2>T1>T0，T0、T1和T2分別為16.385%、18.037%和21.460%。酚類：有苯酚和2-甲氧基-4-乙烯基苯酚共2種致香成分，T0和T1處理中未檢出苯酚；各成分合計依次為T2>T1>T0，T0、T1和T2分別為1.063%、2.219%和4.313%。酸類：有糠酸、十五酸和十六酸共3種致香成分，T0和T1未檢出十五酸；各成分合計依次為T2>T1>T0，T0、T1和T2分別為1.053%、1.499%和4.479%。雜環(huán)類：有吡啶、吲哚、去氫去甲基煙堿(麥斯明)和2,3'-聯(lián)吡啶共4種致香成分；各成分合計依次為T2>T1>T0，T0、T1和T2分別為2.210%、2.908%和3.021%。酯類：有丁內酯、二氫獼猴桃內酯和十六酸甲酯共3種致香成分，T0和T1未檢出十六酸甲酯；各成分合計依次為T2>T0>T1，T0、T1和T2分別為1.899%、1.439%和6.202%。烯烴類：僅有新植二烯1種致香成分，但其是所有致香成分中含量最高的物質；各成分合計依次為T2>T0>T1，T0、T1和T2分別為9.432%、10.699%和13.531%。致香物質總量：34種致香成分總量依次為T2>T0>T1，T0、T1和T2分別為45.124%、58.470%和95.588%。在8個大類致香成分中，除酯類致香成分含量T1較T0有所降低外，其余類別致香成分含量T1和T2均較T0增加。T1較T0增加幅度最大的為醇類物質，T2較T0增加幅度較大的有醇類、醛類、酚類、酸類和酯類。

表1 不同處理梗膏各致香成分的含量

2.2不同處理梗膏再造煙葉產品主流煙氣的成分

2.2.1常規(guī)成分從表2可知，不同酶處理梗膏再造煙葉產品總粒相物、水分、煙氣煙堿量和焦油量主流煙氣的常規(guī)成分的含量變化?？偭Ｏ辔铮篩0含量最高，為5.91 mg/支，Y2最低，為4.68 mg/支；Y1和Y2較Y0分別下降11.84%和20.81%。水分：Y2含量最高，為0.61 mg/支，Y1最低，為0.26 mg/支；Y2較Y0上升24.49%，Y1較Y0下降46.94%。煙氣煙堿量：Y0和Y1含量相近，分別為0.26 mg/支和0.25 mg/支；Y2最低，為0.23 mg/支，Y2較Y0下降11.54%。焦油量：Y0含量最高，為5.14 mg/支，Y2最低，為3.75 mg/支；Y1和Y2較Y0分別下降8.56%和27.04%?？梢?，經過不同酶處理可使再造煙葉產品燃燒更加充分。

表2 不同處理梗膏再造煙葉產品主流煙氣的常規(guī)成分

2.2.2有害成分從表3可知，不同處理再造煙葉產品CO、HCN和B[a]P等主流煙氣有害成分釋放量的變化。CO、HCN和B[a]P等7種主流煙氣中，Y1除NNK含量較Y0有所增加外，其余6個指標含量均較Y0有所降低，CO、HCN、B[a]P、巴豆醛、苯酚和NH3較Y0分別降低6.28%、54.29%、68.79%、1.31%、53.51%和28.57%，且HCN、B[a]P和苯酚均降低50%以上。Y2的7種主流煙氣較Y0均有所降低，CO、HCN、B[a]P、巴豆醛、苯酚、NH3和NNK較Y0分別降低16.21%、40.00%、80.49%、13.25%、58.86%、22.86%和26.74%，且B[a]P和苯酚均降低50%以上。危害性指數(shù)，Y0最高，為5.19；Y2最低，為3.29，Y1和Y2再造煙葉產品危害性指數(shù)較Y0分別下降17.92%和36.61%。

表3 不同處理梗膏再造煙葉產品主流煙氣7種有害成分的釋放量

2.3不同處理梗膏再造煙葉產品的感官評價質量

從表4看出，不同處理再造煙葉產品的嗅香、諧調、香氣質、香氣量、雜氣、余味和刺激性等煙氣感官評價得分的變化。所有指標得分和總分Y1和Y2均高于Y0，Y1和Y2總分分別較Y0提高13.38%和21.83%。3個處理的描述性評吸結果：Y0，煙氣較為甜潤，香氣濃度稍欠，質地略顯粗糙，稍有刺激和木質雜氣，口腔殘留稍有，余味稍苦。Y1與Y0比，煙氣透發(fā)性略有增加，煙香較為濃郁，甜香較為凸顯，刺激略有降低，雜氣微有，口腔殘留稍有，余味尚舒適。Y2與Y0比，香氣的透發(fā)性與豐富性提升明顯，煙香較為濃郁，甜香凸顯，與煙香協(xié)調、香氣透發(fā)、細膩，刺激與殘留較低，余味較舒適。綜合看，經過木瓜蛋白酶和多酚氧化酶處理的再造煙葉產品優(yōu)于木瓜蛋白酶和酸性蛋白酶處理的再造煙葉產品，且二者均優(yōu)于未經過酶處理的再造煙葉產品。

表4 不同處理梗膏再造煙葉產品的感官評吸質量

3結論與討論

采用酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶和多酚氧化酶處理梗膏，經GC/MS分析，經酶處理梗膏致香物質的含量增加明顯，與宋凌勇等[12-13]針對生物酶處理的研究結果一致，也進一步證實不同酶處理梗膏更有利于具有香氣特征的小分子化合物積累，從而增加梗膏的致香物質含量，特別是木瓜蛋白酶和多酚氧化酶對梗膏處理后其致香物質含量顯著增加。

不同酶處理梗膏可使大分子物質水解為糖、氨基酸等小分子物質，并促使具有香氣特征小分子化合物的合成、轉化和積累，從而增加梗膏的致香物質含量，改善梗膏的抽吸品質。不同酶處理的梗膏致香成分含量較高的有糠醇、糠醛、苯乙醛、苯甲醇、2-環(huán)戊烯-1,4-二酮、1-(1H-吡咯-2-基)-乙酮、茄酮、β-大馬酮、吡啶、丁內酯和新植二烯等，其均是煙草中重要的致香成分。其中，糠醇、糠醛、1-(1H-吡咯-2-基)-乙酮、吡啶屬于美拉德棕色化反應產物；苯乙醛和苯甲醇屬于苯丙氨酸類降解產物；2-環(huán)戊烯-1,4-二酮和β-大馬酮屬于類胡蘿卜素類降解產物，具有提高煙氣濃度的作用；茄酮和丁內酯屬于類西柏烷類降解產物。前述致香成分具體表現(xiàn)為糠醇、糠醛具有甜的面包香，可增強和改進卷煙的香氣和吃味；苯乙醛有濃郁的花香，苯甲醇具有較弱的花香，均可協(xié)調煙香；2-環(huán)戊烯-1,4-二酮具有甜香，β-大馬酮可賦予煙葉木香、花香，特別具有充分成熟的煙草香味特征，可提升煙氣豐富度；茄酮具有平和的酮味，丁內酯是茄酮氧化的產物，具有甜香，有利于卷煙香氣的保持[28-29]。

目前，煙草及其制品的安全性爭議較多，但在卷煙安全性方面，特別是針對主流煙氣中有害成分的釋放量，煙草行業(yè)內有表征的代表性指標[30]，除卷煙焦油和煙堿外，還有一氧化碳(CO)、氫氰酸(HCN)、苯并[a]芘(B[a]P)、巴豆醛，苯酚、氨(NH3)和4-(N-甲基-N-亞硝氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)等7項。通過對3種酶處理梗膏制備的再造煙葉進行卷煙主流煙氣7項有害成分釋放量及危害性指數(shù)進行對比分析，并結合卷煙的感官評價結果表明，不同酶處理梗膏制備的再造煙葉可有效降低卷煙煙氣中的有害成分，提高香氣濃度、降低木質雜氣、豐富煙香，使煙氣更加柔和、細膩。

采用3種酶對梗膏進行處理，通過致香物質分析、有害成分分析和感官質量評價結果表明，不同酶對煙膏和其制備的再造煙葉產品具有明顯的提質作用。其中，木瓜蛋白酶和多酚氧化酶處理的再造煙葉產品更優(yōu)于木瓜蛋白酶和酸性蛋白酶處理再造煙葉產品，經酶處理的梗膏樣品致香成分增加明顯，卷煙主流煙氣7項有害成分釋放量及危害性指數(shù)均下降，再造煙葉產品的抽吸品質改善明顯，質量明顯提升?？梢姡煌柑幚砉８嘣谏a應用上具有重要的理論和實踐意義，可將其進一步推廣至生產實踐中，在保障產品質量安全的前提下，可有效提高梗膏的利用率。