第三章 烟草成分的连续流动分析

第一节 概述

烟叶中的化学成分种类繁多，它们对烟叶品质的影响一直是烟草科技工作者关注的课题。我国幅员辽阔，烟叶的生产遍布全国，烟叶的品质受地理环境、气候条件及品种等的影响，表现出千差万别的特性，而这些特性与烟叶中化学成分的含量的多少一定有着必然的联系。为理清烟叶化学成分与烟叶品质关系，行业开展了大量的烟叶化学成分分析研究，通过分析烟叶中的化学成分，积累了大量烟叶化学成分数据。掌握烟叶化学成分的构成及其含量，以正确评价烟叶内在质量，为卷烟配方设计、降低卷烟有害成分以及卷烟的加香加料等技术提供科学依据。

一、化学成分与烟叶品质关系

化学成分与烟叶品质的关系是一个复杂的问题，从20世纪30年代开始，许多科研工作者开展了大量的研究工作，以烟草化学成分含量及其相互之间的关系评定烟叶品质，这些努力取得了一定的进展，得到了一些从化学成分含量及其相互之间的关系评定烟草品质的客观指标。

1. 施木克值

施木克值是水溶性糖类和蛋白质含量之比，用以衡量烟叶的质量。因为卷烟产品中可溶性糖量随等级提高而增加，而蛋白质则随等级提高而减少，因此施木克值较大，烟叶品质较好。施木克值实质上是一个酸碱性的平衡问题，因为烟叶中水溶性糖类在燃烧时产生酸性物质，而含氮化合物则产生碱性的烟气。在实际应用中，并不是施木克值越高越好，因为烟气的酸性过强，也能产生刺激性；而且含氮物质含量过低，一般烟味平淡，香气不足。所以施木克值的应用是有一定范围的。

2. 糖氮比和糖碱比

施木克值反映了烟气的酸碱平衡和谐调关系，也可直接用糖（水溶性糖）氮比值来表示烟质。烤烟糖氮比一般为6～10。

在烟草中，含氮化合物的总氮量与烟碱含量之比存在着一定的比例关系，一般在0.8～1.1的范围内较为合宜，又可以用糖碱比来代替糖氮比。如果总氮/烟碱值增大，则烟叶颜色变淡，烟气的香味逐步减少；总氮/烟碱值过大，接近2∶1时，烟气香味严重不足；低于1∶1时，烟味转浓，刺激性逐步加重。将水溶性糖、氮比值和总氮、烟碱比值结合起来考虑，即为水溶性糖和烟碱之比。考尔逊（D. A. Coulson）认为水溶性糖和烟碱含量之比接近10∶1的烟叶最好。

3. 烟碱与总挥发碱的比值

莫斯利（J. M. Moseley）等人根据白肋烟的质量与挥发碱含量的关系，采用烟碱与总挥发碱的氨当量之比，作为衡量白肋烟质量的指标，比值越大，表示烟叶质量越好。这个指标对含糖量较低的晾晒质量的鉴定有一定的参考价值。

4. 水溶性糖与挥发碱类的比值

张泳泉和孙瑞申等根据卷烟烟气酸碱度平衡谐调的原则，提出以水溶性糖类和挥发碱类的比值作为评价烤烟质量的化学指标，后简称张孙氏比值。挥发性碱类物质包括烟碱及其同类物和挥发性的氨、胺类等，烟碱在烟草品质中一方面表现为生理强度，另一方面则产生刺激性。在氨当量的总挥发性碱中，烟碱占大部分，氨和胺类物质虽仅占总挥发碱量的小部分，但它们是形成刺激性的主要成分。烟碱的挥发性与pH有关；氨和胺类化合物直接增加烟气的碱性，因此与烟碱之间也存在相互影响的关系。张孙氏比值较为准确地反映了烟碱对烟叶质量的双重作用，同时又表达了除烟碱外的挥发性碱类的不利因素。

仅用施木克值、糖碱比等关系指标评价烟叶品质关系，带有一定的局限性和片面性，如施木克值只能描述烤烟和香料烟的吃味品质。目前，烟叶品质采用主要化学成分指标分析，指标分为以下六大类，共30项指标，如下。

（1）基本指标（7项）：烟叶含水率、水溶性总糖、还原糖、总植物碱、总氮、淀粉、蛋白质。

（2）吸味指标（8项）：总挥发碱（以氨计）、总挥发酸（以乙酸计）、石油醚提取物总量、烟草香味成分（酸性香味成分、中性香味成分、碱性香味成分）、色素、多酚。

（3）燃烧性指标（6项）：钾、钠、氯、硝酸根离子、硫酸根离子、水溶性灰分的碱度。

（4）有害重金属元素（6项）：砷、铅、汞、镉、铬、镍。

（5）农残指标（1项）：有机氯农药残留物总量。

（6）其他（2项）：pH、灰分。

总的来说，构成烟草中化学成分的物质基础决定烟草的品质，从而决定烟草的吃味。因此，研究烟草的化学成分对烟叶生产、卷烟加工具有重要指导意义。

二、连续流动分析烟草化学成分的应用

随着科学技术的发展，一些学科的先进技术逐步被烟草化学成分分析所借鉴，许多简便快速、高效率、高灵敏度的分析方法在烟草化学成分分析中得到广泛应用。20世纪90年代，基于样品前处理简单、检测效率高、灵敏度高等优点，连续流动分析技术逐步应用于烟草化学成分分析，并发展了一系列烟草行业认可的标准分析方法，以及国际烟草科学研究合作中心（Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco，CORESTA）推荐方法或美国分析化学家协会（Association of Official Analytical Chemists，AOAC）标准方法。目前连续流动法分析的主要化学成分包括：水溶性总糖、还原糖、总植物碱、总氮、淀粉、蛋白质、钾、氯、总挥发碱、总挥发酸、、水溶性灰分的碱度，这些方法为烟叶品质评价和卷烟配方设计提供大量基础化学成分数据。