造纸法再造烟叶提取过程中关键化学成分的溶出规律

　　摘要：为研究造纸法再造烟叶提取过程中关键化学成分（水溶性总糖、钾离子、还原糖、烟碱、氯离子和总氮）的溶出规律，采用连续流动分析法对烟梗和烟片原料以及提取过程中固形物中各关键化学成分进行了分析。结果表明，在提取过程中，除总氮外，水溶性总糖、钾离子、还原糖、烟碱和氯离子的溶出速率均呈现三个阶段：0～15 min，急速下降区；15～25 min，下降区；25～40 min，平缓区。烟片中水溶性总糖、还原糖和烟碱的溶出速率大于其在烟梗中的溶出速率；烟片中钾离子和氯离子的溶出速率小于其在烟梗的溶出速率。烟梗和烟片在提取过程中，总氮基本不溶出；提取进行至40 min时，烟梗和烟片固形物中仍有部分水溶性总糖、还原糖、钾离子和氯离子等没有溶出。仅采用水提法无法将原料中各关键化学成分有效地提取出来。
　　关键词：造纸法再造烟叶；提取；关键化学成分；溶出速率
　　中图分类号：S572 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）01-0114-04
　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.01.030
　　造纸法再造烟叶是利用废弃的烟梗、烟末、碎烟片等烟草物质为原料，通过提取、制浆、浓缩、抄造和干燥等工艺，用纸机制成的片状或丝状的再生品。造纸法再造烟叶生产工艺中，提取工艺是造纸法再造烟叶生产中的重要工序之一。提取的主要目的是高效地完成烟草原料中水溶性物质的提取，且为浓缩和制浆工艺分别提供合适的原料，即提取液和纤维等[1]。由此可见，提取工艺直接影响造纸法再造烟叶的品质。
　　造纸法再造烟叶的提取工艺中，烟梗和烟片一般分开提取。烟梗提取过程中，用热水均匀浸渍烟梗，烟梗内的水溶性成分在热水的作用下不同程度地溶出，同时烟梗纤维本身润胀和软化[2]。在烟片的提取过程中，烟片内的水溶性烟草化合物等在热水的作用下不同程度地溶出。烟梗和烟片提取液通过浓缩再涂布到再造烟叶上，从而使再造烟叶产品保持烟草的本香。
　　水溶性总糖、钾离子、还原糖、烟碱、氯离子和总氮是表征造纸法再造烟叶关键化学成分的主要成分。为此，通过对造纸法再造烟叶的原料、提取过程中的固形物中各关键化学成分的含量进行分析，旨在为造纸法再造烟叶的提取工艺改进提供参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料
　　再造烟叶的烟梗、烟片样品由云南中烟再造烟叶有限责任公司提供。
　　恒温水浴锅（B-490，瑞士步琪有限公司）；烘箱（德国宾德）；高速万能粉碎机（FW-200，北京中兴伟业仪器有限公司）；分析天平（AB204-S，瑞士梅特勒托利多公司）；连续流动化学分析仪（AA3，德国布朗卢比公司）。
　　乙酸、氢氧化钠、氯化钙、浓硝酸、氯化钠、次氯酸钠、水杨酸钠、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、硫酸钾（AR，西陇化工股份有限公司）；羟基苯甲酸酰肼（纯度≥98%，ACROS ORGANICS）；盐酸（AR，汕滇药业有限公司）；葡萄糖、硝酸铁（AR，国药集团化学试剂有限公司）； Brij35溶液（德国布朗卢比公司）。
　　1.2 样品制备方法
　　烟片的提取条件：水温60 ℃，料液比1∶8（m∶V），提取时间40 min，提取过程中，每隔5 min取一次烟片固形物，直至提取完成；烟梗的提取条件：水温75 ℃，料液比1∶7.5（m∶V）；提取时间40 min，提取过程中，每隔5 min取一次烟梗固形物，直至提取完成。
　　1.3 样品处理和分析
　　将烟片、烟梗原料和提取过程中的烟片固形物和烟梗固形物烘干、粉碎后过40目筛，筛下粉末进行各关键化学成分的测定。水溶性总糖、还原糖、钾离子、烟碱、氯离子和总氮含量的测定按烟草行业标准YC/T 159-2002[3]、YC/T 160-2002[4]、YC/T 161-2002[5]、YC/T 162-2011[6]和YC/T 217-2007[7]进行。
　　1.4 试验方法
　　1）含水率的测定。采用烘箱法，测定原料配方和固形物的含水率。
　　2）关键化学成分溶出速率的计算。溶出速率的计算公式为：
　　Si=■
　　式中，i为水溶性总糖、钾离子、还原糖、烟碱、氯离子、总氮；t=5、10、15、20、25、30、35、40 min。
　　Si为各关键化学成分的溶出速率；a为原料中各关键化学成分的含量（%）；t为时间（min）；bti为提取t时间的固形物中各关键化学成分的含量（%）。
　　2 结果与分析
　　2.1 烟梗和烟片原料中各关键化学成分的含量
　　对烟梗和烟片原料配方组，进行了水溶性总糖、钾离子、还原糖、烟碱、氯离子和总氮的测定，其结果见表1。由表1可知，烟梗和烟片中各关键化学成分的含量差异比较明显。烟梗中水溶性总糖、钾离子、还原糖和氯离子的含量均大于烟片中的，烟梗中烟碱和总氮的含量小于烟片中的；烟梗中氯离子的含量为烟片中氯离子含量的3.4倍左右，烟片中烟碱的含量是烟梗含量的2.6倍左右。这是因为一方面再造烟叶所用的烟片原料为烤烟厂废弃的烟片，所以烟片中糖的含量较低；另一方面烟梗具有运输水分和养料的作用，烟梗将水分和矿物质运输到烟株的各个部分，因此，烟梗中钾离子和氯离子的含量较高。
　　2.2 烟梗中各关键化学成分的溶出规律
　　采用上述试验方法，对烟梗原料及其固形物中的各关键化学成分进行了分析对比，结果见图1。由图1a可知，除总氮外，提取5 min内，水溶性总糖、钾离子、还原糖、烟碱和氯离子的溶出量较大；随着提取时间的延长，各关键化学成分溶出量的变化较平缓。由此可得知，仅采用水提的方法无法将烟梗原料中的关键化学成分完全提取出来。
　　由图1b可知，除总氮外，其余各成分的溶出速率可以分为3个阶段：0～15 min，急速下降区；15～25 min，下降区；25～40 min，变化平缓区。这是由于提取初期，由于浓度的差异，烟梗中的水溶性成分较快速地由烟梗转移到水中；随着提取时间的延长，其溶出速率减小，这与各关键化学成分在烟梗中的存在形式有关，以钾离子和氯离子为例，钾和氯在烟草内大部分以无机离子形态溶解于细胞液中[8，9]，因此，其溶解较快，溶出速率较大。

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