浅谈烟叶主要化学成份与卷烟配方的相互关系
http://www.51xue.org.cn 2007/6/9 源自:中华职工学习网 【字体：
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烟叶的主要化学成份是决定烟叶内在品质的因素之一。现在已发现烟叶和烟气中各种化学成分已达5259种。长期以来国内外的烟草科研工作者，均想从烟草化学上来探索出一种用化学成份表示烟草质量的方法。近几年来，随着化学分析技术的提高和现代化的分析仪器的应用，只能够说明烟草的主要化学成份对其质量的影响，但还不能完全用化学成份的含量来表示烟草在“吃味”、“香气”方面的特性。
从长远来说，对烟草所含更多的化学成份的探讨还是一个任重而道远的长期研究课题。从目前卷烟生产对烟叶的要求来看，我们必须掌握烟叶的主要化学成份和特性以及对烟草质量产生的影响，为设计卷烟配方提供参考。
一、烟叶的主要化学成份及特性
1．碳水化合物
烟叶中的碳水化合物有可溶性的糖和不可溶性的多糖。
（l）可溶性糖有单糖和双糖。烟叶中的葡萄糖和果糖属于单糖，蔗糖和麦芽糖属于双糖。因为葡萄糖分子结构中含有醛基（－CHO）又称醛糖，果糖分子中含有酮基（-C=O）也称为酮糖，醛基和酮基在碱性溶液中都能还原酒石酸铜，所以在烟草化学分析中，用这一性质来检测烟叶中单糖含量，烤烟单糖含量一般在10％—25％之间，单糖含量的高低是衡量烟叶优劣的重要因素。
双糖属非还原性糖，只有在酸性条件下水解成单糖之后，才能与酒石酸铜在碱性溶液中发生还原反应。
（2）不溶性的多糖属于高分子碳水化合物，烟叶中的多糖包括淀粉、纤维素和果胶等，多糖与单糖双糖不同，它即不溶于水，也无还原能力，但在酸性条件下和酶的作用也能水解成单糖，但数量很少，所以在烟叶中起的作用也较少。淀粉在成熟的烟叶中的含量为10％—30％，在于制和发酵过程中转化为单糖、双糖及糊精，所以为提高烟叶内在质量，烟叶发酵是一个重要步骤，发酵技术的高低直接影响淀粉的转化率。
纤维素是构成烟叶细胞组织和骨架的基本物质，烟叶中含纤维素的量一般在11％左右，它随着烟叶等级的下降而增加。
果胶在烟叶中含量为12％左右，果胶影响烟叶的弹性韧性等物理性能，由于果胶的存在，当烟叶含水份多时烟叶的弹性韧性就增大，含水少时就发脆易碎，果胶分子结构中还含有甲醇，影响烟草吃味，因果胶分子易水解，烟叶在发酵过程中在酶的催化下，果胶发生水解便可除掉甲醇，提高烟叶质量。
2．含氮化合物
烟叶含氮化合物较多，主要有蛋白质、烟碱和游离碱。
（1）蛋白质：烟叶中的蛋白质对烟叶质量影响较大，在燃烧时产生一种臭鸡蛋味，其含量在5％—15％之间，蛋白质中氮元素的平均含量为16％，在检测烟叶化学成份时不直接检测蛋白质，而是通过测得的氮元素来换算出蛋白质含量，从烟株部位来看，中部烟叶含量低于上部烟叶．它随着烟叶等级的下降而增加，以顶叶含量最高。
（2）烟碱：烟草之所以能区别于其他植物主要是因为含有烟碱，烤烟含烟碱在0．5％-3％，而晾晒烟含量在5%以上，从烟株部位来看，上部烟叶含量最高。烟碱容易和酸进行化学反应，与草酸、柠檬酸作用，生成草酸盐和柠檬酸盐，与硅钨酸作用生成烟碱硅钨酸的白色沉淀，用此法可检测烟叶中烟碱含量。在50℃左右烟碱与水反应生成水合物，并具有和水蒸气共同挥发而不分解的特性，利用此性质可提取烟碱。
（3）游离碱：烟叶中还有一种游离碱，虽然含量很低，但对卷烟质量影响很大，卷烟在燃烧时，挥发碱受热进入烟气中，对人的感官产生一种辛辣刺激，但烟气中还必须有一定量的挥发碱，用以中和酸度较大的烟气，使烟气丰满，吸食后感到舒适。
3．有机酸
烟叶甲含有机酸在200多种以上，大部分为二元酸和三元酸，其中以柠檬酸、苹果酸、草酸、琥珀酸含量最多，这四种酸占烟叶中的有机酸的70%，虽然含量高但不是挥发酸，所以对卷烟香气元明显影响，但对卷烟的吸食品质影响较大。它可增用烟气酸性，中和游离碱降低烟气的辛辣、呛喉现象，使烟气变得甜润舒适，所以在卷烟生产中，经常加入有机酸来调整卷烟吸味品质，尤其对用那些含糖量低，含氮量较高的烟叶，在生产中加适量有机酸更为重要。
4．矿物质
烟叶中的矿物质种类繁多，一般含量为10％上下，从烟株的部位来分，以下部烟叶含量较高，其中对烟草影响较大的有钾和氯。
烟叶含钾高则燃烧性和阴燃持火力都较强，烟灰也好。氯离子在烟叶中含量高低，直接影响烟草的燃烧性，若含量在1％以下可使烟草柔软减少破碎，若超过1％则燃烧性较差，当氯离子达到1．5％以上时烟草就熄火，以上是一种概括的说法，确切的说要看钾氯比值，二者比值在4以上燃烧性就好；阴燃持火力强，若在2以下则烟草熄火，所以应把钾氯比调制到适当的比例。
二、烟叶的主要化学成份对卷烟质量的影响
卷烟质量分外在质量和内在质量，外在质量是指卷烟各种物理性能指标，如硬度、吸阻、重量等，这些指标受卷烟生产过程各个环节的影响。内在质量是卷烟在燃烧后，所产生的烟气中的各种化学成份含量及比例关系，对人的感官产生的各种感觉的一个总的反映。近一二十年来烟草企业都将烟气分析做为衡量卷烟质量的重要依据，卷烟烟气的质量优劣主要是由烟叶所含的主要化学成份及比例关系的协调性决定的，所以在设计卷烟配方时，烟叶的主要化学成份指标．是选评烟叶优劣，确定各等级烟叶比例及卷烟烟气质量的重要依据。
为了设计出一个优质卷烟产品或保持卷烟内在质量的稳定，就应以烟叶的主要化学成份为依据，结合配方师的经验来设计卷烟配方。
1．总糖量对卷烟质量的影响
烟叶的含糖量一向被认为是体现卷烟良好吃味的重要标志，在一定的幅度范围内，含糖量高则卷烟的品质好，由于糖在燃烧后产生的烟气呈酸性，可以中和烟气中的游离碱（氨），消除烟气产生的辛辣和呛喉的刺激。
烟叶中的蛋白质对卷烟是一种不利因素，燃烧后产生一种使人不愉快的气味，为了调节好烟气，苏联专家施本克教授寻找了用糖和蛋白质的比值来说明卷烟吸味品质和烟叶品质，
称之为施木克值，比值高表明卷烟含糖量高，含蛋白质低，卷烟档次高品质好。
糖的存在对卷烟质量起到一定的作用，但不能认为糖是决定卷烟质量的决定性因素，更不能认为烟叶含糖越高越好，蛋白质含量越低越好，各自应有一个适宜范围，糖一般在18％—25％为佳，蛋白质一般在5％—10％为好。而且两者应有一个比较适宜的比例关系，所以施木克值也不是越高越好，一般掌握在2～3之间比较适宜。糖是卷烟的有利因素，但在卷烟中不能单独发挥其作用，还必须和烟碱协调起来，才能使烟气丰满、醇和、吃味甜润、舒适。若糖高烟碱低烟气无劲头，吸味平淡，香气不足吸食后不过瘾；若烟碱高糖低，烟气劲头大、不醇和、吸后无舒适感。为此国内外的卷烟配方师们，又在长期的研究和实践中，寻找出糖和烟碱适宜的比例关系，称为糖碱比值，此值一般在10：1—15：1为准。
2．烟碱含量对卷烟质量的影响
烟碱俗称尼古丁，是烟草特有的植物碱，是影响烟叶质量的重要化学成份，具有产生兴奋的刺激作用，同时也是卷烟产品质量稳定的主要标志，所以控制卷烟产品中的烟碱含量是卷烟质量的一项重要指标。
配方师在选择烟叶拟定配方时，必须掌握住各等级烟叶的烟碱含量和配方烟丝中的烟碱含量，一般要求烟碱含量控制在1．2%—2.2%之间比较适宜，但这不是硬性规定，配方师可根据设计产品的需要和当地消费者的口味来确定烟碱的高低。
现在卷烟生产方向为中焦油和低焦油卷烟，但降低焦油的同时烟碱也会降低。配方师必须采取措施保证烟碱在低焦油卷烟中的含量，或者说烟破和焦油之间要有一个适当的比例关系。经研究和实践认为10：1至15：1适宜，也就是说每支烟含焦油10～15毫克含烟碱1毫克，配方师在设计卷烟配方时应特别重视这个比例关系，而且要保持它的稳定性。
烟叶除了烟碱外，还含有一种挥发碱（游 离态烟碱）它的含量高低不决定烟的劲头，而决定烟气是否辛辣、呛喉。为了控制挥发碱的含量，引用了一个尼古丁值来表示，此值是烟叶中的总烟碱被总挥发碱除所得的商值，称尼古丁值，此值越大表明挥发碱含量低，烟气就显得舒适平和，此值越小烟气就越加辛辣、呛喉，由此可见尼古丁值与卷烟质量呈正相关系，在一定范围内此值越高，卷烟档次越高质量越好。
三、加强对烟叶化学分析，为卷烟配方提供依据
卷烟配方质量的高低，取决于对烟叶原料的选择。在对烟叶的选择方面，一是依靠感官，二是依靠化学分析，对烟叶主要化学成份分析，确定配方，提高卷烟内在质量起着重大的参考作用，也为摸清各省烟叶质量建立烟叶质量档案打下基础。我厂对烟叶的化验分析起步较早，八十年代初我厂投资70万元建立中心化验室，配备了大、中专毕业生，购置了英国进口302型吸烟机、气相色谱仪、原子吸收分光光度计等大型仪器，针对卷烟生产中的急需解决的问题开展了大量工作。
八十年代初卷烟熄火是困扰烟厂最大的问题，化验室对进厂的烟叶含氯离子情况全部化验了一遍，配方师根据各等级烟叶的情况选择烟叶，进行调剂，很快基本解决了卷烟熄火的大问题。此后对进厂的本省和外省及进日烟叶的主要化学成份全部进行了化验分析，并建立了各等级烟叶主要化学成份档案。及时准确的为配方师提供分析数据，确保了产品质量的稳定提高。
从长远来说，对烟草所含更多的化学成份的探讨还是一个任重而道远的长期研究课题。从目前卷烟生产对烟叶的要求来看，我们必须掌握烟叶的主要化学成份和特性以及对烟草质量产生的影响，为设计卷烟配方提供参考。
一、烟叶的主要化学成份及特性
1．碳水化合物
烟叶中的碳水化合物有可溶性的糖和不可溶性的多糖。
（l）可溶性糖有单糖和双糖。烟叶中的葡萄糖和果糖属于单糖，蔗糖和麦芽糖属于双糖。因为葡萄糖分子结构中含有醛基（－CHO）又称醛糖，果糖分子中含有酮基（-C=O）也称为酮糖，醛基和酮基在碱性溶液中都能还原酒石酸铜，所以在烟草化学分析中，用这一性质来检测烟叶中单糖含量，烤烟单糖含量一般在10％—25％之间，单糖含量的高低是衡量烟叶优劣的重要因素。
双糖属非还原性糖，只有在酸性条件下水解成单糖之后，才能与酒石酸铜在碱性溶液中发生还原反应。
（2）不溶性的多糖属于高分子碳水化合物，烟叶中的多糖包括淀粉、纤维素和果胶等，多糖与单糖双糖不同，它即不溶于水，也无还原能力，但在酸性条件下和酶的作用也能水解成单糖，但数量很少，所以在烟叶中起的作用也较少。淀粉在成熟的烟叶中的含量为10％—30％，在于制和发酵过程中转化为单糖、双糖及糊精，所以为提高烟叶内在质量，烟叶发酵是一个重要步骤，发酵技术的高低直接影响淀粉的转化率。
纤维素是构成烟叶细胞组织和骨架的基本物质，烟叶中含纤维素的量一般在11％左右，它随着烟叶等级的下降而增加。
果胶在烟叶中含量为12％左右，果胶影响烟叶的弹性韧性等物理性能，由于果胶的存在，当烟叶含水份多时烟叶的弹性韧性就增大，含水少时就发脆易碎，果胶分子结构中还含有甲醇，影响烟草吃味，因果胶分子易水解，烟叶在发酵过程中在酶的催化下，果胶发生水解便可除掉甲醇，提高烟叶质量。
2．含氮化合物
烟叶含氮化合物较多，主要有蛋白质、烟碱和游离碱。
（1）蛋白质：烟叶中的蛋白质对烟叶质量影响较大，在燃烧时产生一种臭鸡蛋味，其含量在5％—15％之间，蛋白质中氮元素的平均含量为16％，在检测烟叶化学成份时不直接检测蛋白质，而是通过测得的氮元素来换算出蛋白质含量，从烟株部位来看，中部烟叶含量低于上部烟叶．它随着烟叶等级的下降而增加，以顶叶含量最高。
（2）烟碱：烟草之所以能区别于其他植物主要是因为含有烟碱，烤烟含烟碱在0．5％-3％，而晾晒烟含量在5%以上，从烟株部位来看，上部烟叶含量最高。烟碱容易和酸进行化学反应，与草酸、柠檬酸作用，生成草酸盐和柠檬酸盐，与硅钨酸作用生成烟碱硅钨酸的白色沉淀，用此法可检测烟叶中烟碱含量。在50℃左右烟碱与水反应生成水合物，并具有和水蒸气共同挥发而不分解的特性，利用此性质可提取烟碱。
（3）游离碱：烟叶中还有一种游离碱，虽然含量很低，但对卷烟质量影响很大，卷烟在燃烧时，挥发碱受热进入烟气中，对人的感官产生一种辛辣刺激，但烟气中还必须有一定量的挥发碱，用以中和酸度较大的烟气，使烟气丰满，吸食后感到舒适。
3．有机酸
烟叶甲含有机酸在200多种以上，大部分为二元酸和三元酸，其中以柠檬酸、苹果酸、草酸、琥珀酸含量最多，这四种酸占烟叶中的有机酸的70%，虽然含量高但不是挥发酸，所以对卷烟香气元明显影响，但对卷烟的吸食品质影响较大。它可增用烟气酸性，中和游离碱降低烟气的辛辣、呛喉现象，使烟气变得甜润舒适，所以在卷烟生产中，经常加入有机酸来调整卷烟吸味品质，尤其对用那些含糖量低，含氮量较高的烟叶，在生产中加适量有机酸更为重要。
4．矿物质
烟叶中的矿物质种类繁多，一般含量为10％上下，从烟株的部位来分，以下部烟叶含量较高，其中对烟草影响较大的有钾和氯。
烟叶含钾高则燃烧性和阴燃持火力都较强，烟灰也好。氯离子在烟叶中含量高低，直接影响烟草的燃烧性，若含量在1％以下可使烟草柔软减少破碎，若超过1％则燃烧性较差，当氯离子达到1．5％以上时烟草就熄火，以上是一种概括的说法，确切的说要看钾氯比值，二者比值在4以上燃烧性就好；阴燃持火力强，若在2以下则烟草熄火，所以应把钾氯比调制到适当的比例。
二、烟叶的主要化学成份对卷烟质量的影响
卷烟质量分外在质量和内在质量，外在质量是指卷烟各种物理性能指标，如硬度、吸阻、重量等，这些指标受卷烟生产过程各个环节的影响。内在质量是卷烟在燃烧后，所产生的烟气中的各种化学成份含量及比例关系，对人的感官产生的各种感觉的一个总的反映。近一二十年来烟草企业都将烟气分析做为衡量卷烟质量的重要依据，卷烟烟气的质量优劣主要是由烟叶所含的主要化学成份及比例关系的协调性决定的，所以在设计卷烟配方时，烟叶的主要化学成份指标．是选评烟叶优劣，确定各等级烟叶比例及卷烟烟气质量的重要依据。
为了设计出一个优质卷烟产品或保持卷烟内在质量的稳定，就应以烟叶的主要化学成份为依据，结合配方师的经验来设计卷烟配方。
1．总糖量对卷烟质量的影响
烟叶的含糖量一向被认为是体现卷烟良好吃味的重要标志，在一定的幅度范围内，含糖量高则卷烟的品质好，由于糖在燃烧后产生的烟气呈酸性，可以中和烟气中的游离碱（氨），消除烟气产生的辛辣和呛喉的刺激。
烟叶中的蛋白质对卷烟是一种不利因素，燃烧后产生一种使人不愉快的气味，为了调节好烟气，苏联专家施本克教授寻找了用糖和蛋白质的比值来说明卷烟吸味品质和烟叶品质，
称之为施木克值，比值高表明卷烟含糖量高，含蛋白质低，卷烟档次高品质好。
糖的存在对卷烟质量起到一定的作用，但不能认为糖是决定卷烟质量的决定性因素，更不能认为烟叶含糖越高越好，蛋白质含量越低越好，各自应有一个适宜范围，糖一般在18％—25％为佳，蛋白质一般在5％—10％为好。而且两者应有一个比较适宜的比例关系，所以施木克值也不是越高越好，一般掌握在2～3之间比较适宜。糖是卷烟的有利因素，但在卷烟中不能单独发挥其作用，还必须和烟碱协调起来，才能使烟气丰满、醇和、吃味甜润、舒适。若糖高烟碱低烟气无劲头，吸味平淡，香气不足吸食后不过瘾；若烟碱高糖低，烟气劲头大、不醇和、吸后无舒适感。为此国内外的卷烟配方师们，又在长期的研究和实践中，寻找出糖和烟碱适宜的比例关系，称为糖碱比值，此值一般在10：1—15：1为准。
2．烟碱含量对卷烟质量的影响
烟碱俗称尼古丁，是烟草特有的植物碱，是影响烟叶质量的重要化学成份，具有产生兴奋的刺激作用，同时也是卷烟产品质量稳定的主要标志，所以控制卷烟产品中的烟碱含量是卷烟质量的一项重要指标。
配方师在选择烟叶拟定配方时，必须掌握住各等级烟叶的烟碱含量和配方烟丝中的烟碱含量，一般要求烟碱含量控制在1．2%—2.2%之间比较适宜，但这不是硬性规定，配方师可根据设计产品的需要和当地消费者的口味来确定烟碱的高低。
现在卷烟生产方向为中焦油和低焦油卷烟，但降低焦油的同时烟碱也会降低。配方师必须采取措施保证烟碱在低焦油卷烟中的含量，或者说烟破和焦油之间要有一个适当的比例关系。经研究和实践认为10：1至15：1适宜，也就是说每支烟含焦油10～15毫克含烟碱1毫克，配方师在设计卷烟配方时应特别重视这个比例关系，而且要保持它的稳定性。
烟叶除了烟碱外，还含有一种挥发碱（游 离态烟碱）它的含量高低不决定烟的劲头，而决定烟气是否辛辣、呛喉。为了控制挥发碱的含量，引用了一个尼古丁值来表示，此值是烟叶中的总烟碱被总挥发碱除所得的商值，称尼古丁值，此值越大表明挥发碱含量低，烟气就显得舒适平和，此值越小烟气就越加辛辣、呛喉，由此可见尼古丁值与卷烟质量呈正相关系，在一定范围内此值越高，卷烟档次越高质量越好。
三、加强对烟叶化学分析，为卷烟配方提供依据
卷烟配方质量的高低，取决于对烟叶原料的选择。在对烟叶的选择方面，一是依靠感官，二是依靠化学分析，对烟叶主要化学成份分析，确定配方，提高卷烟内在质量起着重大的参考作用，也为摸清各省烟叶质量建立烟叶质量档案打下基础。我厂对烟叶的化验分析起步较早，八十年代初我厂投资70万元建立中心化验室，配备了大、中专毕业生，购置了英国进口302型吸烟机、气相色谱仪、原子吸收分光光度计等大型仪器，针对卷烟生产中的急需解决的问题开展了大量工作。
八十年代初卷烟熄火是困扰烟厂最大的问题，化验室对进厂的烟叶含氯离子情况全部化验了一遍，配方师根据各等级烟叶的情况选择烟叶，进行调剂，很快基本解决了卷烟熄火的大问题。此后对进厂的本省和外省及进日烟叶的主要化学成份全部进行了化验分析，并建立了各等级烟叶主要化学成份档案。及时准确的为配方师提供分析数据，确保了产品质量的稳定提高。
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