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=17.67-2.6560.99+1.3420.992=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, t