壳聚糖对卷烟烟气中低相对分子质量醛类物质的特殊作用

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２１卷第４期　２００２年７月　无锡轻工大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｗｕｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ＶＯ１．２１　ＮＯ．４　Ｊｕ１．２００２　文章编号：１００９～０３８Ｘ｛２００２）０４—０３９７—０３　壳聚糖对卷烟烟气中低相对分子质量　醛类物质的特殊作用　王晓葵，　夏文水　（江南大学食品学院，江苏无锡２１４０３６）　摘要：将不同脱乙酰度、不同粒度大小、不同剂量的壳聚糖加入到卷烟滤棒中，运用比色法测定　烟气中总挥发性脂肪醛类的含量。从而得出壳聚糖对主流烟气中总挥发性脂肪醛类物质的降低效　果．结果表明：３种不同脱乙酰度的壳聚糖对主流烟气中总挥发性脂肪醛类物质的降低效果都很明　显。尤其是在保证烟气内在品质的前提下，加入３０　ｍｇ粒度为１００目左右、脱乙酰度为９０％的壳聚　糖．主流烟气中总挥发性脂肪醛类物质可降低５７．１％．　关键词：壳聚糖；卷烟；评吸；烟气；乙醛　中图分类号：ＴＱ　４６３．２４　文献标识码：Ａ　Ｔｈｅ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｃｈｉｔｏｓａｎ　ｏｎ　Ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ　Ｖｏｌａｔｉｌｉｚａｂｌｅ　Ａｌｄｅｈｙｄｅｓ　ｉｎ　Ｓｍｏｋｅ　ｆｒｏｍ　Ｃｉｇａｒｅｔ　ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏ—ｋｕｉ．ＸＩＡ　Ｗｅｎ—ｓｈｕｉ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｓｏｕｔｈｅｒｎ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｗｕｘｉ　２　１４０３６．Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ａ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ａｄｄｉｔｉｖｅｓ　ｏｆ　ｃｈｉｔｏｓａｎ　ｏｎ　ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ　ｖｏｌａｔｉｌｉｚａｂｌｅ　ａｌｄｅｈｙｄｅｓ　ｉｎ　ｃｉｇａｒｅｔｔｅ　ｓｍｏｋｅ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｇａｔｅｄ　ｂｙ　ａｄｄｉｎｇ　ｉｎｔｏ　ｆｉｌｔｅｒ　ｉｎ　ｃｉｇａｒｅｔｔｅ　ａｎｄ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｖｏｌａｔｉｌｉｚａｂｌｅ　ａｌｄｅｈｙｄｅｓ　ｂｙ　ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｅｍｅｔｒｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｄｏｓａｇｅ　ａｎｄ　ｄｅａｃｅｔｙｌａｔｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅ（ＤＤ）ｏｆ　ｃｈｉｔｏｓａｎ　ｏｎ　ｖｏｌａｔｉｌｉｚａｂｌｅ　ａｌｄｅｈｙｄｅｓ　ａｎｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｉｇａｒｅｔｔｅ　ｓｍｏｋｅ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｃｈｉｔｏｓａｎｓ　ｗｉｔｈ　ＤＤ　ｏｆ　５０％，７５％，９０％ｃａｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ａｌｄｅｈｙｄｅｓ　ｉｎ　ｓｍｏｋｉｎｇ　ｅｆｆｉ—　ｃｉｅｎｔｌｙ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ａｌｄｅｈｙｄｅｓ　ｗａｓ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｂｙ　５７．１％ｗｈｅｎ　３０　ｍｇ　ｃｈｉｔｏｓａｎ　ｗｉｔｈ　ａ　ＤＤ　ｏｆ　９０％　ｗａｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｆｉｌｔｅｒ，ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｍｏｋｅ　ｗａｓ　ｂａｒｅｌｙ　ａｆｆａｃｔｅｄ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｈｉｔｏｓａｎ；ｃｉｇａｒｅｔｔｅ；ｓｍｏｋｅ　ｐａｎｅｌ　ｔｅｓｔ；ｍａｉｎ　ｓｍｏｋｅ；ａｌｄｅｈｙｄｅ　醛类化合物是卷烟烟气中主要气相成分之一，　其中低级醛具有强烈刺激性气味的气体，随相对分　子质量的增大，刺激性气味降低，逐渐产生了香气．　卷烟烟气中的低级醛（主要指甲醛、乙醛、丙烯醛　地刺激人体的味觉器官和呼吸系统，是肺清除过程　的抑制剂，长期吸入会对人体造成严重的危害．随　着国内外对吸烟与健康问题的普遍关注，卷烟烟气　中醛类化合物含量的高低也日益为人们所重视．近　等）具有纤毛毒性，在卷烟抽吸过程中会不同程度　收稿日期：２００２—０１—２６；修订日期：２００２—０４—１８．　１０年来，国内外已有文献报道甲壳质及其衍生物降　作者简介：王晓葵（１９７０一），女，安徽潜山人，食品工程硕士研究生，讲师　维普资讯 http://www.cqvip.com ３９８　无锡轻工大　学　学报　第２１卷　低卷烟焦油和烟碱含量的研究［卜　，证实甲壳质及　其衍生物降低卷烟焦油和烟碱以及其它有害物质　除，得到９批样品．取２０　ｍｇ脱乙酰度为９０％的壳　聚糖粉末与活性碳（体积比为１：１）的混合物、２０　ｍｇ　活性碳用上述方法作为对照试验．将样品置于温度　为（２２±１）℃、湿度为（６０±１）％的恒温恒湿箱中平　衡４８　ｈ以上．　含量的效果．甲壳质作为吸附剂添加到醋纤滤嘴中　或单独使用．可使烟气中烟碱、焦油、乙醛含量下　降，但对甲壳质及其衍生物结构与降低卷烟烟气中　醛类物质含量的关系尚未见报道．　作者研究卷烟滤嘴中添加壳聚糖后对烟气中　挥发性醛类物质的吸附、截留作用，探讨不同脱乙　酰度、不同粒度大小和不同剂量的壳聚糖对烟气中　挥发性醛类物质的降低、卷烟刺激性的减轻以及对　烟气品质的影响．　５）分选：将样品取出，测吸阻，取吸阻范围为　（９８５±４９）Ｐａ的烟支作为合格烟支．　６）烟气分析：将烟支的全部主流烟气通过剑桥　滤片，滤去粒相物，剩余的气相物从吸烟机后部导　出．用甲醇捕集，其中的总挥发性脂肪醛与３．甲基　２．苯并噻唑酮腙盐酸盐形成吖嗪，过量的３．甲基．２．　苯并噻唑酮腙盐酸盐用三氧化铁氧化．产生的阳离　子与吖嗪反应，形成可用比色法测定的蓝色阳离子　１材料与方法　１．１实验药品　壳聚糖：根据文献［５］自制，脱乙酰度分别为　５０％，７５％和９０％．用粉碎机将壳聚糖粉碎为不同　的粒度；４０％乙醛：分析纯，中国医药集团上海化学　试剂公司生产；无水甲醇：分析纯，上海凌峰化学试　剂有限公司永华特种化学试剂厂生产；丙酮：分析　纯，合肥医药站化玻部生产；三氯化铁：分析纯，广　东台山化工厂生产；３．甲基．２．苯并噻唑酮腙盐酸盐　染料．实验中溶液的最大吸收波长是６６０　ｎｍ．分光　光度计测待测液吸光度　Ｊ．用分光光度计测出一系　列标准质量浓度的乙醛溶液吸光度Ａ作工作曲线，　见图１．从工作曲线中测量待测液对应质量浓度ｃ　（ｇｇ／ｍＬ），以乙醛计．　０．６　（ＭＢＴＨ）：色谱纯．德国生产；活性碳：市售．　１．２仪器　０．４　ＬＪＹ－２Ｂ数字型压降仪；ＦｉｌｔｒｏｎａＳＭ－４００　２０孔　直线型吸烟机；ＣＨ．８８８型恒温恒湿箱；７２１型可见　Ｏ．２　分光光度计：上海第三分析仪器厂制造；ＧＫＣＲ１１２　可控硅控温水浴锅：通州市沪通实验仪器厂制造；　１／１００００ＦＡ１１０４型电子天平：上海天平仪器厂制　造．　０　ｌ　２　３　４　５　标准溶液质量浓度ｃ（Ｘ０．２１５２￣ｇ／ｍＬ）　图ｌ标准溶液对应吸光度工作曲线图　Ｆｉｇ．１　Ｗｏｒｋｉｎｇ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ａｃｅｔａｌｄｅｈｙｄｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　１．３实验方法　１）采样：取合肥卷烟厂“兰合肥”牌号卷烟，保　证样品为同一批次、同一牌号并带有醋酸纤维滤嘴　的卷烟．　７）烟气品质：由６名烟草行业的省级评委进行　评吸鉴定．　２结果与讨论　２．１不同脱乙酰度壳聚糖对烟气中醛类物质含量　的影响　将具有不同脱乙酰度（Ｄｅａｃｅｔｙｌａｔｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅ，　ＤＤ）的壳聚糖，以不同剂量加入到卷烟滤嘴中，通过　烟气捕集，以比色法测定烟气中乙醛物质的含量，　结果见表１．　从表１可以看出：无论壳聚糖的脱乙酰度为　５０％，７５％，还是９０％，当加入量由１０　ｍｇ上升为３０　ｍｇ时，主流烟气中的乙醛含量显著下降．在壳聚糖　２）平衡：将烟支放在温度为（２２±１）℃、湿度　为（６０±１）％的恒温恒湿箱内平衡４８　ｈ．　３）分选：任取５０支烟，称得烟支平均质量为　０．９４５　ｇ，选择质量范围为（０．９４５±０．０２０）ｇ作为合　格烟支．　测得烟支平均吸阻为９８５　Ｐａ，选择吸阻范围为　（９８５±４９）Ｐａ的烟支作为合格烟支．　４）制样：先将滤棒抽出，切成长短两截，将较短　的一截先塞入滤嘴，然后分别加入１０，２０，３０　ｍｇ脱　乙酰度分别为５０％，７５％，９０％的壳聚糖粉末，再将　另一截滤棒垂直塞入滤嘴中，使滤棒端与药品端密　切接触，指压有充实感．将多出水松纸外的滤棒切　加入量不变的情况下，脱乙酰度由５０％增大到９０％　时，主流烟气中的乙醛含量下降程度加大．当加入　维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期　王晓葵等：壳聚糖对卷烟烟气中低相对分子质量醛类物质的特殊作用　３９９　３０　ｍｇ脱乙酰度为９０％的壳聚糖时，乙醛含量下降　５７．１％．这说明壳聚糖对总挥发性脂肪醛类有很强　的化学吸附作用，其吸附作用随着氨基（－－ＮＨ　）含　了游离的氨基（一ＮＨ２），烟气中乙醛含量降低比例　加大，但醛类含量的降低没有单独使用壳聚糖时效　果明显，滤棒对醛类物质的吸附能力不是活性碳和　量的增加而增大．这可能与壳聚糖中一ＮＨ　非常活　泼，与一ｃＨＯ发生反应形成西佛碱有关．壳聚糖脱　乙酰度越高，则所含氨基数目越多，壳聚糖对醛类　的吸附容量就越大．　壳聚糖吸附能力的简单加和，可能原因是活性炭使　壳聚糖的吸附作用失活．　２．２不同脱乙酰度的壳聚糖用量对烟气内在品质　的影响　在加入活性炭的烟支中，乙醛含量也有一定程　度的下降，但降低量较小，为７．８％，说明它对乙醛　的截留效果不是很好．活性炭具有很大的比表面　积，其吸附作用主要是物理吸附，虽然也含有羰基　目前，卷烟消费者既要求降低烟气中的有害物　质，但又不希望影响烟味香气和品质．为此，作者考　察了壳聚糖对烟气内在品质的影响，结果见表２．可　以看出：壳聚糖用量在３０　ｍｇ以下时，对烟气香气　（＞ｃ—Ｏ）、羧基（一ｃＯＯＨ）、羟基（一ＯＨ）等活性　基团，有一定的荷电功能，但它们对醛类的吸附作　用不明显．当在活性炭中加入壳聚糖后，由于引进　Ｔａｂ．１　量影响较小，但达到３５　ｍｇ时，卷烟的内在品质有　所降低．所以在这种添加方式下，壳聚糖用量应在　３５　ｍｇ以下．　表１　滤嘴中加人不同剂量、不同脱乙酰度壳聚糖对烟气中醛类含量的影响　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｏｓａｇｅ　ａｎｄ　ｄｅａｃｅｔｙｌａｔｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｅｈｉｔｏｓａｎ　ｉｎ　ｆｉｌｔｅｒｓ　ｏｎ　ｖｏｌａｔｉｌｉｚａｂｌｅ　ａｌｄｅｈｙｄｅｓ　ｉｎ　ｃｉｇａｒｅｔｔｅ　ｍａｉｎ　ｓｍｏｋｉｎｇ　表２不同脱乙酰度的壳聚糖用量对烟支内在品质的影响　Ｔａｂ．２　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｏｓａｇｅ　ａｎｄ　ｄｅａｅｅｔｙｌａｔｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｃｈｉｔｏ６ａｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｈｅｒｅｎｔ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｉｇａｒｅｔｔｅ　（下转第４０９页）　维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期　秦蓝等：酶法制取胡萝Ｉ、混汁的工艺　４０９　【１３　Ｊ　ＰＩＴＩＦＥＲ　Ｌ　Ａ，ＭＣＬＥＬＬＡＮ　Ｍ　Ｒ，ＶＡＮ　ＢＵＲＥＮＪ　Ｐ，ｅｔ　ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐｅｃｔｉｎ　ａｎｄ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｏｒａｎｇｅ　ｊｕｉｃｅ　［Ｊ】．ＦｏｏｄＣｈｅｍ，１９９４，５０：２９—３２．　［１４】ＡＮＯＣＨＡ　Ｋ　Ｔ。ＧＷＹＮ　Ｐ　Ｊ，ＭＡＲＫ　Ｌ　Ｗ，ｅｔ　ａ１．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ　ｉｎ　ｆｒｕｉｔｓ　ａｎｄ　ｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ［Ｊ］．Ｆｏｏｄ　Ｃｈｅｍ，１９９８，６３：５７７—５８４．　【１　５　Ｊ　ＭＩＣＨＡＥＬＡ　Ｍ，ＡＮＤＲＥＡＳ　Ｓ，ＲＥＩＮＨ０ＬＤ　Ｃ．Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｒｏｔｅｎｅ　ｓｔｅｒｅｏｉｓｏｍｅｒｓ　ｉｎ　ｃａｒｒｏｔ　ｊｕｉｃｅｓ　ａｎｄ　ｖｉｔａ—　ｍｉｎ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄ（ＡＴＢＣ）ｄｒｉｎｋｓ［Ｊ］．Ｆｏｏｄ　Ｃｈｅｍ，２０００，７０：４０３—４０８．　［１６］无锡轻工学院，天津轻工学院．食品工艺学（中册）［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，１９９４．　［１７］ＦＵＲＵＩ　Ｈ，ＹＡＳＵＭＯＴＯ　Ｍ，ＴＡＴＳＵＺＡＷＡ　Ｈ，ｅｔ　ａ１．Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｃａｒｒｏｔ　ｊｕｉｃｅ［Ｐ］．Ｕｎｉｔｅｄ　Ｓｔａｔｅｓ　Ｐａｔｅｎｔ：ＵＳ　５４０３６１３，１９９５—０４—０４．　［１８］ＨＡＲＳＨＵＬ　Ｍ　ＶＯＲＡ，ＷＩＬＬＩＡＭ　ＳＡ　ＫＹＬＥ，ＤＡＲＲＹＬ　Ｍ　ＳＭＡＬＬ．Ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｌｏｃａｌｉｓａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｔｅｒｉｏ－　ｒａｔｉｖｅ　ｅｎｚｙｍｅｓ　ｉｎ　Ａｕｓｔｒｌｉａａｎ　ｃａｒｒｏｔ（Ｄａｕｃｕｓ　ｃａｒｏｔａ　Ｌ）ｖａｒｉｅｔｉｓ［ｅＪ］．Ｊ　Ｓｃｉ　Ｆｏｏｄ　Ａｇｒｉｃ，１９９９，７９：１１２９—１１３５．　［１９］ＮＯＡＣＨ　ＢＥＮ—ＳＨＡＬＯＭ，ＤＡＶＩＤ　ＰＬＡＴ，ＡＨＡＲＯＮ　ＬＥＶＩ，ｅｔ　ａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｐＨ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｌｌ　ｐｅｃｔｉｃ　ｓｕｂｓｔｎｃｅａｓ　ａｎｄ　ｆｉｒｍ—　ｎｅｓｓ　ｏｆ　ｂｌｎｃｈｅｄ　ｃａｒｒｏｔｓ［Ｊ】．Ｆｏｏｄ　Ｃｈｅｍ，１９９２，４４：２５１—２５４．ａ　［２０］王璋．食品酶学［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，１９９０．　［２１］相泽孝亮．酶应用手册［Ｍ］．黄文涛，胡学智译．上海：上海科学技术出版社，１９８９．　［２２］王尔茂．食品营养与卫生［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，１９９５．　（责任编辑：李春丽）　注：＋表示香气较强．　２．３壳聚糖形状大小的确定　在实验过程中，通过测卷烟吸阻，发现壳聚糖　末状．若加入细粉末状的壳聚糖，会增大卷烟的吸　阻．只有在一定吸阻范围内（小于或等于１　１００　Ｐａ），　才能保证卷烟的可吸用性．　以１００～１２０目大小的片絮状为好，不宜加入细粉　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．　［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含量研究［Ｊ］．中国海洋药物，１９９６，（１）：４８—５１．　［３］ＫＡＭＩＹＡ　ＡＫＩＨＩＫＯ．Ｃｉｇａｔｔｅ　Ｆｉｌｔｅｒ［Ｐ］．ＪＰ　７０３１４５２Ａ２，１９９５－０２—０３．　［４］ＰＡＵＬ　ＲＯＬＬＡＮＤ　ＡＵＳＴＩＮ，ＷＬＩＭＩＮＧＴＯＮ　ＤＥＬ．Ｃｈｉｔｉｎ　ａｓ　ａｎ　ｅｘｔｅｎｄｅｒ　ａｎｄ　ｆｉｌｔｅｒ　ｆｏｒ　ｔｏｂａｃｃｏ［Ｐ］．ＵＳＰ　３９８７８０２，１９７６—１０—　２６．　［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］金闻博，戴亚，杨俊．烟草化学分析与烟气分析［Ｍ］．南昌：江西科学技术出版社，１９９３．３４８—３５２．　（责任编辑：李春丽）