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（图）

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（进样口温度250℃，柱温170℃，不锈钢柱长2m，内径为2mm，检测器FID温度250℃），电子天平（1/10000），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（市售），烟碱（CR），异丙醇（CR），十七碳烷（GR），壳聚糖（脱乙酰度分别为50%，75%和90%，自制[5]）。

　　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（即燃烧性增强），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①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②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,（2）：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，梁平方.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，（1）：48-51.
　　3　PaulRollandAustin,WlimingtonDel.Chitinasanextenderandfilterfortobacco[P].US3987802,1976-10-26.
　　4　KamiyaAkihiko.Cigarretefilter[P].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（2）：104-110.
　　6　高福成.食品分离重组工程技术[M].北京：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，（5）：23-25.
　　8金闻博，戴亚.烟草化学[M].北京：清华大学出版社，1993.136-137.
　　EffectofChitosanofDifferentDeacetoDegreeonReducingtheContentofTarandNicotineinMainSmoking
　　WangXiaokui1XuPing1YeXiaying2WangHongwei3
　　（1Dept.ofFoodScience,Univ.ofScienceandTech.ofChinaHefei230052China）
　　（2Tech.Centre,NanchangCigaretteFactoryNanchang340009China）
　　（3Tech.Centre,WuhuCigaretteFactoryWuhu241008China）
　　Abstract:Throughaddingchitosansolutionwithdifferentdoseincigarette,detectingthecontentoftarandnicotineinmainsmokingandmakinglinearregressionanalysis,theeffectofchitosanofdifferentdeacetodegreeonreducingthecontentoftarandnicotineinmainsmokingwas studied, the optimum dose of chitosan solution was found. The result showed that adding 1.0 mL chitosan （soluted in 2% acetum, D. D=90%） 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
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