絲束加香濾棒主要香味成分衰減特性的研究

倪和朋，張 震，王曉斌，李 明，張 瑩，譚淞彥，鄒 琦，馬 俊，張錢雙燕，李姝蓉，越義俊

（紅塔煙草（集團） 有限公司 玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

隨著煙草行業的發展，傳統卷煙已經無法滿足消費者的需求，針對卷煙輔料的加香工藝在行業內已經得到了廣泛的應用[1-7]，絲束加香濾棒就是其中重要的一種[8]，該工藝是根據產品設計的需要，以濾棒的原料絲束作為載體，添加個性化香味物質，以滿足消費者的需求。目前，行業內針對絲束加香濾棒的研究越來越多，相關專利也是層出不窮，主要涉及加香方法、加香裝置及加香工藝等方面[9-14]，而針對絲束加香濾棒貯存期主要香味成分衰減的研究鮮有報道。由于生產的限制，絲束加香濾棒從生產結束到使用，中間有一定的貯存期，因此以P&TGC-MS[15-20]技術對絲束加香濾棒進行檢測，研究了不同貯存時間和貯存環境下，絲束加香濾棒中主要香味成分的衰減特性，明確了絲束加香濾棒在貯存期主要香味成分的變化情況，為絲束加香濾棒的進一步使用提供了理論基礎和數據支撐。

1 試驗部分

1.1 材料、儀器與試劑

材料：某品牌絲束加香濾棒，由紅塔煙草(集團)有限責任公司玉溪卷煙廠生產，所述絲束加香濾棒均為該品牌絲束加香濾棒。

儀器：EL204 型電子天平，瑞士Mettler Toledo公司產品；7890B/5977A 型氣相色譜/質譜聯用儀，美國Agilent 公司產品；Atomx XYZ 型吹掃捕集裝置，美國泰克瑪Tekmar 有限公司產品。

試劑：無水乙醇、甲醇（≥99.9%），天津市大茂化學試劑廠提供；2 -甲基丁酸甲酯、丁酸乙酯、異戊酸乙酯、乙酸異戊酯、戊酸乙酯、丙酸丁酯、辛醛、乙酸葉醇酯、乙酸己酯、D -檸檬烯、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%），北京百靈威科技有限公司提供；超純水。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品的貯存環境

將絲束加香濾棒放置于不同溫濕度環境下進行貯存。

絲束加香濾棒的不同貯存環境見表1。

表1 絲束加香濾棒的不同貯存環境

1.2.2 標準工作溶液的配制

準確稱取1.1 中各標準品0.02 g，將其配制成濃度為0.2 μg/mL 的乙醇-水混合標準中儲液。用超純水將標樣儲備液逐級稀釋，得到質量濃度分別約為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 級標準工作溶液，各取1 μL 于40 mL 吹掃捕集瓶中，進行P&T-GC-MS分析。

1.2.3 樣品的前處理

選取1 支絲束加香濾棒，剪碎后置于40 mL 吹掃捕集瓶中，加入10 mL 超純水，待上樣進行P&TGC-MS 分析。

1.3 P&T-GC-MS 的分析條件

1.3.1 吹掃捕集的參數設置

吹掃流量40 mL/min，吹掃溫度70 ℃，預熱時間2 min，吹掃時間11 min，干吹時間2 min，捕集阱溫度25 ℃，解析溫度220 ℃，解析時間2 min，載氣為高純氦氣（純度≥99.999%）。

1.3.2 GC-MS 的參數設置

HP-5MS 型色譜柱，60 m×0.25 mm×0.25 μm；載氣為He，流量1.0 mL/min，進樣量1 μL，進樣口溫度280 ℃，分流比3∶1；升溫程序：初溫50 ℃，保持2 min，以6 ℃/min 的速率升溫至260 ℃，保持20 min；傳輸線溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，電離方式為EI，電離能量70 eV，質量掃描范圍35～350 amu，溶劑延遲7 min。

1.4 香味物質含量及衰減的計算

1.4.1 絲束加香濾棒中主要香味成分含量的測定

將絲束加香濾棒按照1.2 試驗方法進行前處理和分析檢測，絲束加香卷煙濾棒中的含量按公式（1）進行計算：

式中：Xi——樣品中主要香味成分i 的含量，ng /支；

Ci——由標準工作曲線得出的樣品中主要香味成分i 的質量濃度，μg /mL；

V——萃取液體積，mL；

m——樣品質量，g。

1.4.2 不同存放時間下絲束加香濾棒中主要香味成分含量的測定

將絲束加香濾棒置于不同環境下，自生產日起0～180 d，設置不同的時間存放梯度（10，20，30，60，90，120，180 d），按1.2 試驗方法進行檢測分析，將0 d 測定值記為初始檢測值。

1.4.3 樣品中主要香味成分衰減量的計算

式中：H——衰減量，ng /支；

m0——初始檢測值，ng /支；

m1——當日檢測值，ng /支。

1.4.4 樣品中主要香味成分衰減率的計算

絲束加香濾棒中主要香味成分的衰減率按公式（3） 進行計算：

式中：S——衰減率，%；

m0——初始檢測值，ng /支；

m1——當日檢測值，ng/支。

2 結果與分析

2.1 絲束加香濾棒中主要香味成分含量的測定

按照1.2 試驗方法進行對樣品進行前處理和測定分析，并結合1.4 中公式（1） 進行計算得到絲束加香濾棒中主要香味成分的含量。結果表明，該絲束加香濾棒中主要香味成分的總含量約為161.32 ng/支，將其作為初始檢測值，以其為標準來考查不同環境及時間下該絲束加香濾棒中主要香味成分的衰減規律。

主要香味成分總含量的測定結果見表2。

表2 主要香味成分總含量的測定結果

2.2 不同貯存環境下絲束加香濾棒中主要香味成分總含量的測定

按照1.4.2 的方法計算不同貯存環境、時間下該絲束加香濾棒中主要香味成分的總衰減量。

不同貯存環境下絲束加香濾棒中主要香味成分總含量的測定見表3，不同貯存環境、時間對軟阿詩瑪絲束加香濾棒中主要香味成分的影響見圖1。

表3 不同貯存環境下絲束加香濾棒中主要香味成分總含量的測定

圖1 不同貯存環境、時間對軟阿詩瑪絲束加香濾棒中主要香味成分的影響

由結果可知，①隨著存放時間的增加，各環境下絲束加香濾棒中主要香味成分的總含量整體呈下降的趨勢；②當衰減天數為180 d 時，環境A 下絲束加香濾棒中主要香味成分的衰減量為11.24 ng/支，環境B 下絲束加香濾棒的衰減量為25.28 ng /支，環境C 下絲束加香濾棒衰減量為36.30 ng /支，環境D下的衰減量為49.12 ng /支；表明放置在環境A 下的絲束加香濾棒中香味成分的含量衰減的最少，也即是絲束加香濾棒更適宜在溫度為0±2 ℃，濕度為80%±5%的條件下貯存；③0～180 d 時，環境A>環境B>環境C>環境D 的特征香味成分的總含量，表明當溫度為40±2 ℃，濕度為80%±5%時，絲束加香卷煙濾棒中香味成分的衰減量最大。

2.3 不同貯存環境下絲束加香濾棒中主要香味成分衰減率變化情況

按照1.4.4 的方法計算不同貯存環境、時間下絲束加香濾棒中主要香味成分的衰減率。

不同貯存環境下絲束加香濾棒中主要香味成分衰減率的測定見表4，不同環境下絲束加香卷煙濾棒中主要香味成分的衰減率見圖2。

表4 不同貯存環境下絲束加香濾棒中主要香味成分衰減率的測定

圖2 不同環境下絲束加香卷煙濾棒中主要香味成分的衰減率

結果表明，①0～180 d，絲束加香濾棒中香味成分的衰減率：環境D >環境C >環境B >環境A；②0～180 d，環境A 下，特征香味成分的衰減率為0.19%～6.97%；環境B 下，特征香味成分的衰減率為0.34%～15.67%；環境C 下，特征香味成分的衰減率為0.56%～22.50%；環境D 下，特征香味成分的衰減率為1.05%～30.45%。

2.4 絲束加香濾棒中特征香味成分的衰減動力學分析

對絲束加香濾棒中特征香味成分在不同環境（A，B，C，D） 下隨時間衰減率的曲線進行線性擬合，得到不同環境下樣品的衰減動力學方程和相關系數R2。

絲束加香濾棒中主要香味成分不同衰減動力學方程擬合結果見表5，不同環境下絲束加香濾棒主要香味成分的衰減動力學擬合見圖3。

結果表明，在環境（A，B，C，D） 下該絲束加香濾棒中主要香味成分均符合一級衰減動力學模型，且擬合系數R2均大于0.90。

絲束加香濾棒主要香味成分在不同時間下的衰減速率見圖4。

圖4 絲束加香濾棒主要香味成分在不同時間下的衰減速率

貯存時間為40 d 時，主要香味成分在環境A 下的衰減速率變慢；貯存時間為50 d 時，在環境B，C，D 下的衰減速率變慢。

2.5 絲束加香濾棒中特征香味成分的衰減率與貯存環境間的相關性分析

為研究絲束加香濾棒中主要香味成分在不同貯存環境下隨時間衰減率的影響因素，考查了主要香味成分的衰減率與貯存溫度、濕度的相關性。

正態性檢驗結果見表6。

表6 正態性檢驗結果

由表6 可知，參考夏皮洛-威爾克系數可知貯存環境的溫度、濕度服從正態分布，因此選擇皮爾遜進行相關性分析。

貯存環境與衰減率指標間皮爾遜相關性分析見表7。

表7 貯存環境與衰減率指標間皮爾遜相關性分析

結果表明，主要香味成分的衰減率與貯存環境的溫度呈顯著正相關，相關系數為0.960，說明貯存環境的溫度是影響絲束加香卷煙濾棒主要香味成分衰減的重要因素。

溫度能顯著影響絲束加香卷煙濾棒中特征香味成分的減速率，高溫下衰減較快，表明絲束加香濾棒適宜貯存于低溫環境下。

3 結論

通過研究不同貯存環境下，絲束加香濾棒中主要香味成分的衰減特性。結果表明，①隨著存放時間的增加，各環境下絲束加香濾棒中主要香味成分的總含量整體呈下降的趨勢；②0～180 d 時，環境A >環境B >環境C >環境D 的主要香味成分的總含量；0～180 d，絲束加香濾棒中主要香味成分的衰減率：環境D >環境C >環境B >環境A；③絲束加香濾棒更適宜在溫度為0±2 ℃，濕度為60%±5%的條件下貯存；④主要香味成分在A，B，C，D 環境下均符合一級衰減動力學模型，且擬合系數R2均大于0.90；⑤溫度顯著影響絲束加香濾棒中主要香味成分的衰減率。