降低煙草特有亞硝胺含量的微波處理方法

2013-08-31

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降低煙草特有亞硝胺含量的微波處理方法

在煙草和煙氣中存在有4類N＇一亞硝胺化合物：揮發(fā)性N′一亞硝胺化合物（VNA）、不揮發(fā)性N＇一亞硝胺化合物（NVNA）、由煙草中殘留的農(nóng)業(yè)化學(xué)品形成的N＇一亞硝胺化合物及煙草特有N’一亞硝胺化合物（TSNA）。

20世紀(jì)70年代初，Hoffmann和Hecht等人首次在煙草制品中發(fā)現(xiàn)了N＇一亞硝基降煙堿（NNN），這種物質(zhì)在食品和飲料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)幾乎很少超過0.1＆#215；10-6，而在煙草中可達(dá)1.9～8.86＆#215；10ˉ5。除NNN外，TSNA還包括4－（N一甲基亞硝基）－（1－3一吡啶基）－1一丁酮（NNK）、N＇一亞硝基假木賊堿（NAB）和N＇一亞硝基新煙草堿（NAT）等。

欲獲得低TSNA含量的卷煙，可從煙草的種植、調(diào)制、儲(chǔ)存及卷煙產(chǎn)品研制等各環(huán)節(jié)加以控制。最新研究表明，在煙葉的調(diào)制過程中，采用微波輻射可明顯抑制TSNA的形成。本文主要介紹降低煙草中TSNA含量的微波調(diào)制方法。

1、基本原理

現(xiàn)在人們普遍認(rèn)為，新鮮煙葉中幾乎不含亞硝酸鹽或TSNA，這些化合物主要是在煙葉的調(diào)制和儲(chǔ)存過程中形成。研究表明，煙葉自變黃期結(jié)束到完全褐變這一時(shí)期（晾曬煙采收2～3周后或烤煙采收1周后），TSNA的累積較多。

這一時(shí)期，煙葉水分喪失較多，細(xì)胞的完整性遭到破壞，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)自細(xì)胞內(nèi)流到細(xì)胞間，較高的濕度、適宜的溫度及缺氧等條件為微生物的生長(zhǎng)和繁殖提供了便利，而微生物的活動(dòng)可使煙葉中的硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽與生物堿（如煙堿等）反應(yīng)形成TSNA。在煙葉尚未褐變、正處于變黃期、細(xì)胞還保持其完整性時(shí)采用微波輻射，可有效殺除在煙葉調(diào)制過程中產(chǎn)生亞硝胺的有害細(xì)菌，從而抑制TSNA的形成和累積，使其含量明顯降至新鮮煙葉所含的水平，同時(shí)還能保留其原有的香氣和吸味。

2、微波調(diào)制方法

微波一般是指位于遠(yuǎn)紅外區(qū)和射頻頻譜之間的電磁波。微波的波長(zhǎng)約1mm~30cm，頻率約1000～300000MHz，其加熱方式與傳統(tǒng)加熱方式有本質(zhì)的差別。微波穿透性很強(qiáng)，可很快使物質(zhì)表面幾厘米以下受熱，且所需加熱時(shí)間短。

只要能保證煙草受到有效輻射，原則上可使用任何微波設(shè)備。但微波使用設(shè)備應(yīng)與微波發(fā)生器相匹配，以確保能量的較好傳輸；微波爐腔內(nèi)還應(yīng)安裝攪拌裝置及傳輸帶，以確保煙葉受到均勻輻射；另外也要防止微波泄漏。

微波條件包括微波頻率、功率、輻射時(shí)間等。微波頻率常為900～2500MHz（915~2450MHz效果最好）；功率有600W～300kW、600～1000W（廚房用微波爐）、2~75kW、5~50kW（商用多功能微波爐）幾種；微波輻射時(shí)間僅需10s~5min，甚至只需ls。

一般來說，微波爐的功率越高，輻射所需時(shí)間越短。若功率為800～1000W，加熱1～2.5min較好；若功率為2～75kW，只需5～60s；常用功率為50kW，加熱時(shí)間僅需10～30s（煙葉以單片形式受輻射）。當(dāng)然，在利用微波調(diào)制煙葉前，應(yīng)測(cè)知微波爐的最佳場(chǎng)強(qiáng)、功率及煙葉總含水率等各種參數(shù)，以確保煙葉經(jīng)過一定時(shí)間的微波輻射后，不需炭火烘烤就可使含水率降至10％，這樣的煙葉更加適合人們的消費(fèi)。

3、應(yīng)用效果

用微波輻射調(diào)制的煙葉與用其它方法調(diào)制的煙葉相比，至少有一種TSNA的含量有所降低。較理想的結(jié)果是，經(jīng)微波處理的非新鮮煙葉的TSNA（NNN，NNK，NAB及NAT）含量低于0.2μg／g，甚至低于0.1μg／g；NNN含量低于 0.15μg／g，甚至低于0.05μg／g；NNK含量低于0.002μg／g，甚至低于0.0005μg／g。因?yàn)橛绊慣SNA形成的因素很多，這些數(shù)據(jù)并非是絕對(duì)的。

用經(jīng)過微波處理后的黃色煙葉生產(chǎn)的卷煙與未經(jīng)過微波處理的或經(jīng)其它降低TSNA方法處理過的黃色煙葉制成的卷煙相比，前者TSNA的含量（至少其中一種TSNA的含量）要比后者的低75％～99％。上述結(jié)論可通過檢測(cè)[4]對(duì)應(yīng)的卷煙產(chǎn)品得出。

在TSNA開始大量累積之前，用微波處理煙葉效果最好；也可在TSNA形成過程中或TSNA開始大量累積時(shí)，用微波輻射煙葉，以抑制TSNA的進(jìn)一步累積；若煙葉調(diào)制結(jié)束后才使用微波輻射，其效果不理想，除非預(yù)先將調(diào)制好的煙葉加水浸潤(rùn)，再用微波輻射；其它形式的煙草（如重組煙草薄片），也要在微波輻射前噴灑一定量的水，使其總含水率約達(dá)到10％～20%。這樣處理后的煙草中，TSNA的含量（單獨(dú)某種或總量）要比未經(jīng)處理的棕色煙草至少低25％~50％。

經(jīng)微波輻射后，煙葉中的含水率會(huì)降低，有時(shí)會(huì)低于煙葉總質(zhì)量的10％，甚至低于5％，所以在將煙葉制成卷煙等產(chǎn)品之前，可重新加入一定量的水，使其與棕色煙或烤煙的含水率（如弗吉尼亞烤煙的含水率為11％～15％）近似相等。

帶梗煙葉用微波輻射之前，需用物理方法擠壓除去大量水分，以確保均勻干燥，縮短輻射時(shí)間。尤其當(dāng)指定梗絲為卷煙葉組配方之一時(shí)，用這種方法無疑是行之有效的。如果沒有這樣的要求，可預(yù)先將煙梗剔除，再用微波處理。

用微波技術(shù)調(diào)制的煙葉可部分或全部替代用普通方法烤制的煙葉，用以制造各種煙草制品，甚至煙用香精香料和食品添加劑。對(duì)于用來抽吸的煙草制品而言，微波處理技術(shù)不僅可以降低TSNA的含量，而且不影響煙草的香氣和吸味，并能保證正常的煙堿含量；對(duì)于嚼煙、鼻煙和食品添加劑等煙制品而言，微波處理技術(shù)可使其具有濃厚而令人愉悅的香味。

4、應(yīng)用前景

1998年美國(guó)弗吉尼亞彼得斯堡的星科公司為一項(xiàng)微波處理煙草的技術(shù)申請(qǐng)了專利，據(jù)報(bào)道，星科公司研究的這項(xiàng)技術(shù)不僅可用來處理弗吉尼亞烤煙，還可用來處理白肋煙。該公司計(jì)劃于2001年在肯塔基州的白肋煙種植場(chǎng)修建100座微波調(diào)制倉(cāng)，用以調(diào)制68t低TSNA含量的白肋煙。另外，星科公司2001年還計(jì)劃在6個(gè)州建1000個(gè)這樣的調(diào)制倉(cāng)，用以調(diào)制9072t低TSNA含量的烤煙。僅Brown＆Williamson公司2001年就向星科公司訂購(gòu)了超過6800t的低TSNA烤煙。星科公司還計(jì)劃在今后兩年內(nèi)，利用微波技術(shù)降低其所有品牌中TSNA的含量。星科公司的產(chǎn)品促銷計(jì)劃如果成功，其它煙草公司可能也會(huì)效仿他們，并對(duì)自己擁有的專利技術(shù)進(jìn)行更為仔細(xì)的審查。