不同脱乙酰度的壳聚糖对降低卷烟焦油和烟碱释放量的作用..docx

不同脱乙酰度的壳聚糖对降低卷烟焦油和 烟碱释放量的作用. 摘 要 在烟支中添加不同剂量、具有不同脱乙酰度的壳 聚糖溶液，检测卷烟中对应的焦油和烟碱释放量，以研究 不同脱乙酰度的壳聚糖在降低卷烟烟气中焦油、烟碱释放 量方面的作用，再对烟支进行评吸，从而确定了壳聚糖溶 液的最佳添加量。结果表明，烟支中加入 1.0mL 脱乙酰度 为 90%的壳聚糖溶液，主流烟气中焦油降低 15.5%，烟碱降 低 13.8%，内在品质有明显提高。 关键词 壳聚糖 烟碱 焦油 评吸 引言 甲壳质是从海洋生物如虾、蟹壳中，或低等动物如昆 虫的外壳，或低等植物如菌、藻类的细胞壁中提取的氨基 多糖，自然界每年的生物合成量估计为 100 亿 t，是极为丰 富的可再生资源，已在食品、化妆品、医药、环保、化工 等领域得到广泛应用1，2。烟草薄片用胶早已广泛使用 壳聚糖，证明对薄片的强度、耐水性、内在品质有较大提 高。 早在 1976 年，Paul Rolland Austin 等人就已做过甲 壳素和烟丝按不同比例混合的研究3，并报道说混合后其 燃烧性能增强、香气显露，烟气中有害物质减少。日本也 有专利报道壳聚糖有降低焦油、烟碱的作用4，但因专利 保护，其研究内容没有公开。笔者在这方面做了进一步的 研究，为保证壳聚糖与烟丝能均匀混合，且能粘附于烟丝 表面以适应现代卷烟机，使用壳聚糖的盐类即壳聚糖的醋 酸溶液作为烟草添加剂，实验证明，该烟草添加剂具有降 低焦油和烟碱的作用，而且烟支的燃烧性、吸味、香气都 得到改善，杂气减轻。 1 实验材料与方法 1.1 实验仪器与材料 1.1.1 实验仪器 RM20/CSR 型旋转式吸烟机，HP6890 气相色谱仪，电子天平，LJY-2B 数字型压降仪，Z-2AG 台 式往复旋转震荡器，CH-888 型恒温恒湿箱。 1.1.2 实验材料“蓝合肥”牌卷烟，烟碱，异丙醇，十 七碳烷，壳聚糖。 1.2 实验方法 1.2.1 调节、分选烟支将条包、小包拆包，用瓷盘盛 装烟支放于温度 22，湿度 60%的恒温恒湿箱中，调节 48h。从调节完毕的烟支中任取 50 支烟，称重，计算单支 烟支平均重量为 0.9946g/支。在平均重量±0.02g 范围内 分选烟支，将重量超出分选范围的烟支剔除。 从分选出的烟支中任取 50 支烟，测其吸阻，计算平均 吸阻为 1052Pa。在平均吸阻±49Pa 范围内分选烟支，将吸 阻超出分选范围的烟支剔除。 1.2.2 在烟丝中注射不同脱乙酰度的壳聚糖醋酸溶液将 脱乙酰度为 50%，75%，90%的壳聚糖各 1g 分别溶于 100mL2%的 醋酸溶液中，得到 3 种壳聚糖溶液。用注射器向烟丝中分 别注射 3 种不同脱乙酰度的壳聚糖溶液，剂量为 0.5mL/支， 1.0mL/支，1.5mL/支，2.0mL/支，2.5mL/支，用注射醋酸 溶液的烟支作为空白对照。 1.2.3 烟支分析按国标 YC/T8-93 和 YC/T29-96 要求测 定主流烟气中焦油、烟碱含量。 2 结果与讨论 2.1 不同脱乙酰度的壳聚糖对卷烟中焦油、烟碱含量的 影响对注射不同脱乙酰度的壳聚糖后的烟支进行分析，结 果如表 1，2，3 所示。 表 1 脱乙酰度为 50%的壳聚糖溶液的烟支分析 表 2 脱乙酰度为 75%的壳聚糖溶液的烟支分析 表 3 脱乙酰度为 90%的壳聚糖溶液的烟支分析 从表 1，表 2，表 3 可以看出，加入少量壳聚糖溶液可 使抽吸口数减少，焦油有明显的下降趋势。在吃味及气味 都较理想的前提下，每支烟支中施加 1.0mL 脱乙酰度为 90% 的壳聚糖的醋酸溶液可使焦油降低 15.5%，且随着脱乙酰度 的提高，降焦作用增强。烟气中焦油主要是烟支中有机物 不完全燃烧的热分解产物，不同脱乙酰度壳聚糖溶液降焦 作用不同，说明活泼的NH2 对燃烧起积极作用。随着壳聚 糖溶液加入量的增大，烟气焦油又呈上升趋势。这可能是 由于壳聚糖溶液加入量过大，分布不均匀，烟丝出现结团 现象，使燃烧不完全所导致。 加入少量壳聚糖溶液，由于醋酸的中和作用，烟碱有 明显的下降趋势。在吃味及气味都较理想的前提下，每支 烟支中施加 1.0mL 脱乙酰度为 90%的壳聚糖溶液可使烟碱降 低 13.8%。随着壳聚糖溶液添加量的增加，烟碱增加，这主 要是因为烟草中的壳聚糖在燃烧过程中有裂解产物烟碱产 生。不同的脱乙酰度对烟碱的影响不是很大。 2.2 壳聚糖溶液用量与焦油和烟碱之间的定量关系 要找出当焦油烟碱达到最小量时各种壳聚糖溶液用量 的理论值，为进行深入研究作参考，就要对壳聚糖溶液用 量和焦油定量关系做回归分析。根据表 1，设回归方程为 。令 X1=X，X2=X2,则所要确定的回归方程化为。按照 二元线性回归得 因此得正规方程组 由式解得=-2.656，=1.342，又=1.342，又=y- =17.67 从而得回归方程 y=17.67-2.656X+1.342X2。 由所得回方程易知，当 X0=0.99 时，达到最小值， y=17.67-2.656×0.99+1.342×0.992=16.35。 同理，由表 2 得 y=18.929-5.826X+2.756X2，当 X0=1.06 时，ymin=15.868；由表 3 得 y=17.482- 3.329X+1.857X2，当 X0=0.888 时，ymin=16.004。 对壳聚糖溶液用量和烟碱定量关系作回归分析，由表 1 得 y=1.35-0.245X+0.087X2，当 X0=1.048 时，=1.777； 由表 2 得 y=1.36-0.237X+0.102X2，当 X0=1.06 时， ymin=1.22；由表 3 得 y=1.362-0.23X+0.089X2，当 X0=1.29 时，ymin=1.21。 2.3 壳聚糖用量对烟支内在品质的影响 壳聚糖用量对烟支内在品质的影响如表 4 所示。 从表 4 可以看出，各样品卷烟香气量增大，有似烤香 产生。据报道，壳聚糖在高温下会发生裂解反应，形成一 些潜在的风味物质如吡嗪化合物6。烟草在燃吸过程中， 整个烟支内温度分布是不同的，形成温度梯度最大可达 600/cm，靠近炭线前方的炭质底部周围最高温度可 900，锥体中心的固相温度约 825，炭线后部 2mm 范 围内温度为 400左右。卷烟燃吸时不同的温度分布可使壳 聚糖裂解为各种吡嗪类化合物。这些吡嗪类化合物使卷烟 香气更丰满。此外，各样品卷烟杂气、刺激性减轻，说明 烟气中刺激性气体成分有所减少。各样品卷烟劲头的变化 与烟碱含量的变化相对应。 参考文献： 1 李吉高.天然多糖与甲壳质J.海洋药物， 1985,：19-21. 表 4 壳聚糖用量对烟支内在品质的影响 注：香气量大小次序为有+有有-。 2 李八方，于广利，XX 方.甲壳质及其衍生物降低香 烟焦油和烟碱依含量研究J.中国海洋药物，1996，：48- 51. 3 PaulRollandAustin,WlimingtonDel.Chitinasanextendera ndfilterfortobaccoP.US3987802,1976-10-26. 4 KamiyaAkihiko.CigarretefilterP.JP7031452A2,1995- 01-03. 5 夏文水，王璋.脱乙酰化反应条件对壳聚糖性能的影 响J.无锡轻工业学院学报，1992，11：104-110. 6 高福成.食品分离重组工程技术M.XX：中国轻工 业出版社，1998.679-710. 7 黄晖.气相色谱法测定卷烟烟气总粒相物中的烟碱J.烟 草科技，1997，：23-25. 8 金闻博，戴亚.烟草化学M.XX：清华大学出版社， 1993.136-137. EffectofChitosanofDifferentDeacetoDegreeonReducingt heContentofTarandNicotineinMainSmoking WangXiaokui1XuPing1YeXiaying2WangHongwei3 Abstract:Throughaddingchitosansolutionwithdifferent doseincigarette,detectingthecontentoftarandnicotine inmainsmokingandmakinglinearregressionanalysis,thee ffectofchitosanofdifferentdeacetodegreeonreducingth econtentoftarandnicotineinmainsmokingwas studied, the optimum dose of chitosan solution was found. The result showed that adding 1.0 mL chitosan in the cigarette, the content of tar in main smoking reduced by 15.5%, that of nicotine, reduced by 13.8%, the inherent quality of cigarette was improved obviously. Key words: Chitosan Nicotine Tar Smoke panel test