淺談煙葉主要化學成份與卷煙配方的相互關系
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/9 源自:中華職工學習網 【字體：
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煙葉的主要化學成份是決定煙葉內在品質的因素之一。現在已發現煙葉和煙氣中各種化學成分已達5259種。長期以來國內外的煙草科研工作者，均想從煙草化學上來探索出一種用化學成份表示煙草質量的方法。近幾年來，隨著化學分析技術的提高和現代化的分析儀器的應用，只能夠說明煙草的主要化學成份對其質量的影響，但還不能完全用化學成份的含量來表示煙草在“吃味”、“香氣”方面的特性。
從長遠來說，對煙草所含更多的化學成份的探討還是一個任重而道遠的長期研究課題。從目前卷煙生產對煙葉的要求來看，我們必須掌握煙葉的主要化學成份和特性以及對煙草質量產生的影響，為設計卷煙配方提供參考。
一、煙葉的主要化學成份及特性
1．碳水化合物
煙葉中的碳水化合物有可溶性的糖和不可溶性的多糖。
（l）可溶性糖有單糖和雙糖。煙葉中的葡萄糖和果糖屬于單糖，蔗糖和麥芽糖屬于雙糖。因為葡萄糖分子結構中含有醛基（－CHO）又稱醛糖，果糖分子中含有酮基（-C=O）也稱為酮糖，醛基和酮基在堿性溶液中都能還原酒石酸銅，所以在煙草化學分析中，用這一性質來檢測煙葉中單糖含量，烤煙單糖含量一般在10％—25％之間，單糖含量的高低是衡量煙葉優劣的重要因素。
雙糖屬非還原性糖，只有在酸性條件下水解成單糖之后，才能與酒石酸銅在堿性溶液中發生還原反應。
（2）不溶性的多糖屬于高分子碳水化合物，煙葉中的多糖包括淀粉、纖維素和果膠等，多糖與單糖雙糖不同，它即不溶于水，也無還原能力，但在酸性條件下和酶的作用也能水解成單糖，但數量很少，所以在煙葉中起的作用也較少。淀粉在成熟的煙葉中的含量為10％—30％，在于制和發酵過程中轉化為單糖、雙糖及糊精，所以為提高煙葉內在質量，煙葉發酵是一個重要步驟，發酵技術的高低直接影響淀粉的轉化率。
纖維素是構成煙葉細胞組織和骨架的基本物質，煙葉中含纖維素的量一般在11％左右，它隨著煙葉等級的下降而增加。
果膠在煙葉中含量為12％左右，果膠影響煙葉的彈性韌性等物理性能，由于果膠的存在，當煙葉含水份多時煙葉的彈性韌性就增大，含水少時就發脆易碎，果膠分子結構中還含有甲醇，影響煙草吃味，因果膠分子易水解，煙葉在發酵過程中在酶的催化下，果膠發生水解便可除掉甲醇，提高煙葉質量。
2．含氮化合物
煙葉含氮化合物較多，主要有蛋白質、煙堿和游離堿。
（1）蛋白質：煙葉中的蛋白質對煙葉質量影響較大，在燃燒時產生一種臭雞蛋味，其含量在5％—15％之間，蛋白質中氮元素的平均含量為16％，在檢測煙葉化學成份時不直接檢測蛋白質，而是通過測得的氮元素來換算出蛋白質含量，從煙株部位來看，中部煙葉含量低于上部煙葉．它隨著煙葉等級的下降而增加，以頂葉含量最高。
（2）煙堿：煙草之所以能區別于其他植物主要是因為含有煙堿，烤煙含煙堿在0．5％-3％，而晾曬煙含量在5%以上，從煙株部位來看，上部煙葉含量最高。煙堿容易和酸進行化學反應，與草酸、檸檬酸作用，生成草酸鹽和檸檬酸鹽，與硅鎢酸作用生成煙堿硅鎢酸的白色沉淀，用此法可檢測煙葉中煙堿含量。在50℃左右煙堿與水反應生成水合物，并具有和水蒸氣共同揮發而不分解的特性，利用此性質可提取煙堿。
（3）游離堿：煙葉中還有一種游離堿，雖然含量很低，但對卷煙質量影響很大，卷煙在燃燒時，揮發堿受熱進入煙氣中，對人的感官產生一種辛辣刺激，但煙氣中還必須有一定量的揮發堿，用以中和酸度較大的煙氣，使煙氣豐滿，吸食后感到舒適。
3．有機酸
煙葉甲含有機酸在200多種以上，大部分為二元酸和三元酸，其中以檸檬酸、蘋果酸、草酸、琥珀酸含量最多，這四種酸占煙葉中的有機酸的70%，雖然含量高但不是揮發酸，所以對卷煙香氣元明顯影響，但對卷煙的吸食品質影響較大。它可增用煙氣酸性，中和游離堿降低煙氣的辛辣、嗆喉現象，使煙氣變得甜潤舒適，所以在卷煙生產中，經常加入有機酸來調整卷煙吸味品質，尤其對用那些含糖量低，含氮量較高的煙葉，在生產中加適量有機酸更為重要。
4．礦物質
煙葉中的礦物質種類繁多，一般含量為10％上下，從煙株的部位來分，以下部煙葉含量較高，其中對煙草影響較大的有鉀和氯。
煙葉含鉀高則燃燒性和陰燃持火力都較強，煙灰也好。氯離子在煙葉中含量高低，直接影響煙草的燃燒性，若含量在1％以下可使煙草柔軟減少破碎，若超過1％則燃燒性較差，當氯離子達到1．5％以上時煙草就熄火，以上是一種概括的說法，確切的說要看鉀氯比值，二者比值在4以上燃燒性就好；陰燃持火力強，若在2以下則煙草熄火，所以應把鉀氯比調制到適當的比例。
二、煙葉的主要化學成份對卷煙質量的影響
卷煙質量分外在質量和內在質量，外在質量是指卷煙各種物理性能指標，如硬度、吸阻、重量等，這些指標受卷煙生產過程各個環節的影響。內在質量是卷煙在燃燒后，所產生的煙氣中的各種化學成份含量及比例關系，對人的感官產生的各種感覺的一個總的反映。近一二十年來煙草企業都將煙氣分析做為衡量卷煙質量的重要依據，卷煙煙氣的質量優劣主要是由煙葉所含的主要化學成份及比例關系的協調性決定的，所以在設計卷煙配方時，煙葉的主要化學成份指標．是選評煙葉優劣，確定各等級煙葉比例及卷煙煙氣質量的重要依據。
為了設計出一個優質卷煙產品或保持卷煙內在質量的穩定，就應以煙葉的主要化學成份為依據，結合配方師的經驗來設計卷煙配方。
1．總糖量對卷煙質量的影響
煙葉的含糖量一向被認為是體現卷煙良好吃味的重要標志，在一定的幅度范圍內，含糖量高則卷煙的品質好，由于糖在燃燒后產生的煙氣呈酸性，可以中和煙氣中的游離堿（氨），消除煙氣產生的辛辣和嗆喉的刺激。
煙葉中的蛋白質對卷煙是一種不利因素，燃燒后產生一種使人不愉快的氣味，為了調節好煙氣，蘇聯專家施本克教授尋找了用糖和蛋白質的比值來說明卷煙吸味品質和煙葉品質，
稱之為施木克值，比值高表明卷煙含糖量高，含蛋白質低，卷煙檔次高品質好。
糖的存在對卷煙質量起到一定的作用，但不能認為糖是決定卷煙質量的決定性因素，更不能認為煙葉含糖越高越好，蛋白質含量越低越好，各自應有一個適宜范圍，糖一般在18％—25％為佳，蛋白質一般在5％—10％為好。而且兩者應有一個比較適宜的比例關系，所以施木克值也不是越高越好，一般掌握在2～3之間比較適宜。糖是卷煙的有利因素，但在卷煙中不能單獨發揮其作用，還必須和煙堿協調起來，才能使煙氣豐滿、醇和、吃味甜潤、舒適。若糖高煙堿低煙氣無勁頭，吸味平淡，香氣不足吸食后不過癮；若煙堿高糖低，煙氣勁頭大、不醇和、吸后無舒適感。為此國內外的卷煙配方師們，又在長期的研究和實踐中，尋找出糖和煙堿適宜的比例關系，稱為糖堿比值，此值一般在10：1—15：1為準。
2．煙堿含量對卷煙質量的影響
煙堿俗稱尼古丁，是煙草特有的植物堿，是影響煙葉質量的重要化學成份，具有產生興奮的刺激作用，同時也是卷煙產品質量穩定的主要標志，所以控制卷煙產品中的煙堿含量是卷煙質量的一項重要指標。
配方師在選擇煙葉擬定配方時，必須掌握住各等級煙葉的煙堿含量和配方煙絲中的煙堿含量，一般要求煙堿含量控制在1．2%—2.2%之間比較適宜，但這不是硬性規定，配方師可根據設計產品的需要和當地消費者的口味來確定煙堿的高低。
現在卷煙生產方向為中焦油和低焦油卷煙，但降低焦油的同時煙堿也會降低。配方師必須采取措施保證煙堿在低焦油卷煙中的含量，或者說煙破和焦油之間要有一個適當的比例關系。經研究和實踐認為10：1至15：1適宜，也就是說每支煙含焦油10～15毫克含煙堿1毫克，配方師在設計卷煙配方時應特別重視這個比例關系，而且要保持它的穩定性。
煙葉除了煙堿外，還含有一種揮發堿（游 離態煙堿）它的含量高低不決定煙的勁頭，而決定煙氣是否辛辣、嗆喉。為了控制揮發堿的含量，引用了一個尼古丁值來表示，此值是煙葉中的總煙堿被總揮發堿除所得的商值，稱尼古丁值，此值越大表明揮發堿含量低，煙氣就顯得舒適平和，此值越小煙氣就越加辛辣、嗆喉，由此可見尼古丁值與卷煙質量呈正相關系，在一定范圍內此值越高，卷煙檔次越高質量越好。
三、加強對煙葉化學分析，為卷煙配方提供依據
卷煙配方質量的高低，取決于對煙葉原料的選擇。在對煙葉的選擇方面，一是依靠感官，二是依靠化學分析，對煙葉主要化學成份分析，確定配方，提高卷煙內在質量起著重大的參考作用，也為摸清各省煙葉質量建立煙葉質量檔案打下基礎。我廠對煙葉的化驗分析起步較早，八十年代初我廠投資70萬元建立中心化驗室，配備了大、中專畢業生，購置了英國進口302型吸煙機、氣相色譜儀、原子吸收分光光度計等大型儀器，針對卷煙生產中的急需解決的問題開展了大量工作。
八十年代初卷煙熄火是困擾煙廠最大的問題，化驗室對進廠的煙葉含氯離子情況全部化驗了一遍，配方師根據各等級煙葉的情況選擇煙葉，進行調劑，很快基本解決了卷煙熄火的大問題。此后對進廠的本省和外省及進日煙葉的主要化學成份全部進行了化驗分析，并建立了各等級煙葉主要化學成份檔案。及時準確的為配方師提供分析數據，確保了產品質量的穩定提高。
從長遠來說，對煙草所含更多的化學成份的探討還是一個任重而道遠的長期研究課題。從目前卷煙生產對煙葉的要求來看，我們必須掌握煙葉的主要化學成份和特性以及對煙草質量產生的影響，為設計卷煙配方提供參考。
一、煙葉的主要化學成份及特性
1．碳水化合物
煙葉中的碳水化合物有可溶性的糖和不可溶性的多糖。
（l）可溶性糖有單糖和雙糖。煙葉中的葡萄糖和果糖屬于單糖，蔗糖和麥芽糖屬于雙糖。因為葡萄糖分子結構中含有醛基（－CHO）又稱醛糖，果糖分子中含有酮基（-C=O）也稱為酮糖，醛基和酮基在堿性溶液中都能還原酒石酸銅，所以在煙草化學分析中，用這一性質來檢測煙葉中單糖含量，烤煙單糖含量一般在10％—25％之間，單糖含量的高低是衡量煙葉優劣的重要因素。
雙糖屬非還原性糖，只有在酸性條件下水解成單糖之后，才能與酒石酸銅在堿性溶液中發生還原反應。
（2）不溶性的多糖屬于高分子碳水化合物，煙葉中的多糖包括淀粉、纖維素和果膠等，多糖與單糖雙糖不同，它即不溶于水，也無還原能力，但在酸性條件下和酶的作用也能水解成單糖，但數量很少，所以在煙葉中起的作用也較少。淀粉在成熟的煙葉中的含量為10％—30％，在于制和發酵過程中轉化為單糖、雙糖及糊精，所以為提高煙葉內在質量，煙葉發酵是一個重要步驟，發酵技術的高低直接影響淀粉的轉化率。
纖維素是構成煙葉細胞組織和骨架的基本物質，煙葉中含纖維素的量一般在11％左右，它隨著煙葉等級的下降而增加。
果膠在煙葉中含量為12％左右，果膠影響煙葉的彈性韌性等物理性能，由于果膠的存在，當煙葉含水份多時煙葉的彈性韌性就增大，含水少時就發脆易碎，果膠分子結構中還含有甲醇，影響煙草吃味，因果膠分子易水解，煙葉在發酵過程中在酶的催化下，果膠發生水解便可除掉甲醇，提高煙葉質量。
2．含氮化合物
煙葉含氮化合物較多，主要有蛋白質、煙堿和游離堿。
（1）蛋白質：煙葉中的蛋白質對煙葉質量影響較大，在燃燒時產生一種臭雞蛋味，其含量在5％—15％之間，蛋白質中氮元素的平均含量為16％，在檢測煙葉化學成份時不直接檢測蛋白質，而是通過測得的氮元素來換算出蛋白質含量，從煙株部位來看，中部煙葉含量低于上部煙葉．它隨著煙葉等級的下降而增加，以頂葉含量最高。
（2）煙堿：煙草之所以能區別于其他植物主要是因為含有煙堿，烤煙含煙堿在0．5％-3％，而晾曬煙含量在5%以上，從煙株部位來看，上部煙葉含量最高。煙堿容易和酸進行化學反應，與草酸、檸檬酸作用，生成草酸鹽和檸檬酸鹽，與硅鎢酸作用生成煙堿硅鎢酸的白色沉淀，用此法可檢測煙葉中煙堿含量。在50℃左右煙堿與水反應生成水合物，并具有和水蒸氣共同揮發而不分解的特性，利用此性質可提取煙堿。
（3）游離堿：煙葉中還有一種游離堿，雖然含量很低，但對卷煙質量影響很大，卷煙在燃燒時，揮發堿受熱進入煙氣中，對人的感官產生一種辛辣刺激，但煙氣中還必須有一定量的揮發堿，用以中和酸度較大的煙氣，使煙氣豐滿，吸食后感到舒適。
3．有機酸
煙葉甲含有機酸在200多種以上，大部分為二元酸和三元酸，其中以檸檬酸、蘋果酸、草酸、琥珀酸含量最多，這四種酸占煙葉中的有機酸的70%，雖然含量高但不是揮發酸，所以對卷煙香氣元明顯影響，但對卷煙的吸食品質影響較大。它可增用煙氣酸性，中和游離堿降低煙氣的辛辣、嗆喉現象，使煙氣變得甜潤舒適，所以在卷煙生產中，經常加入有機酸來調整卷煙吸味品質，尤其對用那些含糖量低，含氮量較高的煙葉，在生產中加適量有機酸更為重要。
4．礦物質
煙葉中的礦物質種類繁多，一般含量為10％上下，從煙株的部位來分，以下部煙葉含量較高，其中對煙草影響較大的有鉀和氯。
煙葉含鉀高則燃燒性和陰燃持火力都較強，煙灰也好。氯離子在煙葉中含量高低，直接影響煙草的燃燒性，若含量在1％以下可使煙草柔軟減少破碎，若超過1％則燃燒性較差，當氯離子達到1．5％以上時煙草就熄火，以上是一種概括的說法，確切的說要看鉀氯比值，二者比值在4以上燃燒性就好；陰燃持火力強，若在2以下則煙草熄火，所以應把鉀氯比調制到適當的比例。
二、煙葉的主要化學成份對卷煙質量的影響
卷煙質量分外在質量和內在質量，外在質量是指卷煙各種物理性能指標，如硬度、吸阻、重量等，這些指標受卷煙生產過程各個環節的影響。內在質量是卷煙在燃燒后，所產生的煙氣中的各種化學成份含量及比例關系，對人的感官產生的各種感覺的一個總的反映。近一二十年來煙草企業都將煙氣分析做為衡量卷煙質量的重要依據，卷煙煙氣的質量優劣主要是由煙葉所含的主要化學成份及比例關系的協調性決定的，所以在設計卷煙配方時，煙葉的主要化學成份指標．是選評煙葉優劣，確定各等級煙葉比例及卷煙煙氣質量的重要依據。
為了設計出一個優質卷煙產品或保持卷煙內在質量的穩定，就應以煙葉的主要化學成份為依據，結合配方師的經驗來設計卷煙配方。
1．總糖量對卷煙質量的影響
煙葉的含糖量一向被認為是體現卷煙良好吃味的重要標志，在一定的幅度范圍內，含糖量高則卷煙的品質好，由于糖在燃燒后產生的煙氣呈酸性，可以中和煙氣中的游離堿（氨），消除煙氣產生的辛辣和嗆喉的刺激。
煙葉中的蛋白質對卷煙是一種不利因素，燃燒后產生一種使人不愉快的氣味，為了調節好煙氣，蘇聯專家施本克教授尋找了用糖和蛋白質的比值來說明卷煙吸味品質和煙葉品質，
稱之為施木克值，比值高表明卷煙含糖量高，含蛋白質低，卷煙檔次高品質好。
糖的存在對卷煙質量起到一定的作用，但不能認為糖是決定卷煙質量的決定性因素，更不能認為煙葉含糖越高越好，蛋白質含量越低越好，各自應有一個適宜范圍，糖一般在18％—25％為佳，蛋白質一般在5％—10％為好。而且兩者應有一個比較適宜的比例關系，所以施木克值也不是越高越好，一般掌握在2～3之間比較適宜。糖是卷煙的有利因素，但在卷煙中不能單獨發揮其作用，還必須和煙堿協調起來，才能使煙氣豐滿、醇和、吃味甜潤、舒適。若糖高煙堿低煙氣無勁頭，吸味平淡，香氣不足吸食后不過癮；若煙堿高糖低，煙氣勁頭大、不醇和、吸后無舒適感。為此國內外的卷煙配方師們，又在長期的研究和實踐中，尋找出糖和煙堿適宜的比例關系，稱為糖堿比值，此值一般在10：1—15：1為準。
2．煙堿含量對卷煙質量的影響
煙堿俗稱尼古丁，是煙草特有的植物堿，是影響煙葉質量的重要化學成份，具有產生興奮的刺激作用，同時也是卷煙產品質量穩定的主要標志，所以控制卷煙產品中的煙堿含量是卷煙質量的一項重要指標。
配方師在選擇煙葉擬定配方時，必須掌握住各等級煙葉的煙堿含量和配方煙絲中的煙堿含量，一般要求煙堿含量控制在1．2%—2.2%之間比較適宜，但這不是硬性規定，配方師可根據設計產品的需要和當地消費者的口味來確定煙堿的高低。
現在卷煙生產方向為中焦油和低焦油卷煙，但降低焦油的同時煙堿也會降低。配方師必須采取措施保證煙堿在低焦油卷煙中的含量，或者說煙破和焦油之間要有一個適當的比例關系。經研究和實踐認為10：1至15：1適宜，也就是說每支煙含焦油10～15毫克含煙堿1毫克，配方師在設計卷煙配方時應特別重視這個比例關系，而且要保持它的穩定性。
煙葉除了煙堿外，還含有一種揮發堿（游 離態煙堿）它的含量高低不決定煙的勁頭，而決定煙氣是否辛辣、嗆喉。為了控制揮發堿的含量，引用了一個尼古丁值來表示，此值是煙葉中的總煙堿被總揮發堿除所得的商值，稱尼古丁值，此值越大表明揮發堿含量低，煙氣就顯得舒適平和，此值越小煙氣就越加辛辣、嗆喉，由此可見尼古丁值與卷煙質量呈正相關系，在一定范圍內此值越高，卷煙檔次越高質量越好。
三、加強對煙葉化學分析，為卷煙配方提供依據
卷煙配方質量的高低，取決于對煙葉原料的選擇。在對煙葉的選擇方面，一是依靠感官，二是依靠化學分析，對煙葉主要化學成份分析，確定配方，提高卷煙內在質量起著重大的參考作用，也為摸清各省煙葉質量建立煙葉質量檔案打下基礎。我廠對煙葉的化驗分析起步較早，八十年代初我廠投資70萬元建立中心化驗室，配備了大、中專畢業生，購置了英國進口302型吸煙機、氣相色譜儀、原子吸收分光光度計等大型儀器，針對卷煙生產中的急需解決的問題開展了大量工作。
八十年代初卷煙熄火是困擾煙廠最大的問題，化驗室對進廠的煙葉含氯離子情況全部化驗了一遍，配方師根據各等級煙葉的情況選擇煙葉，進行調劑，很快基本解決了卷煙熄火的大問題。此后對進廠的本省和外省及進日煙葉的主要化學成份全部進行了化驗分析，并建立了各等級煙葉主要化學成份檔案。及時準確的為配方師提供分析數據，確保了產品質量的穩定提高。
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