Комплексное исследование органолептических и физико-химических свойств сигарет Marlboro, произведенных в различных регионах мира
Моисеев И.В.-д.т.н., проф., Мойсеяк М.Б.-к.т.н., доц, Лезный В.В., Приходько Р.П., Симдянова Т.П.
Впервые сигареты Marlboro появились в 1924 году. Знаменитый ковбой начал свое победоносное шествие по американскому рынку спустя 30 лет в 1955-м и за первый год после запуска рекламной кампании объемы продаж сигарет Marlboro подскочили на 3000%, достигнув баснословных по тем временам $5 млрд. В настоящее время Мarlboro является флагманским брендом компании Филип Моррис, потребляется на всех континентах и входит в первую десятку основных мировых брендов, занимая седьмую позицию как самая известная марка сигарет. Рыночная стоимость бренда Marlboro по некоторым оценкам, составляет $ 73,612 млрд.[1]. В России – третьем по величине мировом табачном рынке,- по экспертным оценкам в 2011 году было продано, около, 3 млрд . шт. сигарет семейства Маrlboro, что составляет ,примерно, 1% табачного рынка РФ.
Целью настоящей работы являлось исследование количественных и качественных характеристик сигарет Marlboro, в первую очередь, углеводно- белкового и сахаро-никотиновых балансов в табачном бленде этих сигарет, поскольку именно данные основные параметры в корреляции с параметрами рH дыма, горючести, содержания смол и эфирных масел, протяжки, — будут оказывать решающее влияние на формирование вкуса дыма сигареты. Для понимания политики компании Филип Моррис в области формирования и поддержания вкуса продукта в различных регионах мира,- настоящее исследование проводилось с образцами сигарет Marlboro, которые были произведены в России, Германии, Турции, Индонезии и США, соответственно. Все исследуемые образцы сигарет являются представителями одного семейства Marlboro-red (King Size) c одинаковой токсичностью согласно декларируемых на пачках количественных показателях смолы, никотина и монооксида углерода, которые составили, соответственно, величины 10-0,8-10 мг на сигарету. Все сигареты были приобретены на соответствующих внутренних рынках стран-изготовителей в период — декабрь 2011 г. – март 2012 г. Исследование представляет собой комплексный анализ, основанный на корреляции физико-химических показателей табака, полученных с помощью методов инструментального анализа, а также методов органолептической оценки.
В таблицах 1, 2 представлены результаты физико-химических и органолептических исследований табачного бленда сигарет Marlboro. Результаты были получены в лаборатории ОАО» Погарская сигаретно-сигарная фабрика»(Свидетельство № 360 «Об оценке состояния измерений в производственной лаборатории ОАО «Погарская сигаретно-сигарная фабрика», выдано 26 сентября 2012г. ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Брянской области»). Для проведения исследований были использованы методики [ 2-9]. Результаты органолептических исследований [10] были получены на основе материалов дегустаций, осуществленных группой обученных дегустаторов из 7 человек с 5-кратной повторностью для каждого образца сигарет. Перед дегустацией все образцы были кондиционированы и приведены в одинаковое состояние влажности.
Таблица1. Химические показатели табачного бленда сигарет Marlboro из различных регионов мира
Таблица 2. Органолептические свойства для сигарет Marlboro из различных регионов мира.
Примечание: согласно методике [10] отдельные показатели курительных свойств табачного изделия характеризуются следующим образом:
1. «Вкус» является интегральным показателем таких признаков, как:
— горечь — с диапазоном от «0» (сильная горечь) до «11» (отсутствие горечи);
— жжение — с диапазоном от «0» (сильное) до «10» (отсутствует);
— раздражение — с диапазоном от «0» (сильное) до «8» (отсутствует;)
— щипание — с диапазоном от «0» (сильное) до «5» (отсутствует);
— обкладка — с диапазоном от «0» (сильная) до «5» (отсутствует);
— пустота — с диапазоном от «0» (сильное) до «3» (отсутствует).
2. «Аромат» — дифференцированный показатель ароматичности дыма
— ароматичный с букетом (диапазон 29-34);
— ароматичный приятный (21-26);
— простой (13-18);
— грубый (3-10);
— дефектный (0).
3. «Крепость» – дифференцированный показатель в диапазоне 14 (очень легкая) до 3 (очень крепкая).
4. «Горючесть» – дифференцированный показатель в диапазоне от 10 (нормальная горючесть) до 0 (плохая).
Реакция табачного дыма в сильной степени зависит от относительного содержания углеводов и азотистых веществ в табаке: углеводы определяют кислую, а белки щелочную реакцию табачного дыма. Поэтому углеводно-белковое соотношение (число Шмука) является одним из главных критериев оценки качества используемого в табачных изделиях табачного сырья. Чем больше углеводов в табаке и меньше белков, тем выше углеводно-белковое соотношение и тем выше качество табачного бленда. Углеводы табака представляют собой, соответственно, группы водорастворимых углеводов (моно- и дисахариды), полисахаридов (крахмал, клетчатка), гемицеллюлозы, пектиновых веществ. В ферментированном табаке содержатся, преимущественно, моносахара, которые практически полностью представлены фруктозой. Количество углеводов в табаке, хотя и зависит от особенностей ботанического сорта, но, в основном, определяется агротехнологией, характером послеуборочной обработки и типом сушки – воздушной (АС), трубоогневой (FCV), солнечной (SC), а также смешанных форм.
При горении / курении табака углеводы, помимо угольной кислоты, образуют окись углерода, простейшие жирные кислоты, фенольные производные, фурфурол, альдегиды, кетоны, а также большое количество параллельных продуктов их сложной поликонденсации. Именно кислая реакция продуктов сгорания углеводов позволяет снижать щелочность табачного дыма, обусловленную наличием азотосодержащих соединений белков и алкалоидов табака. Увеличение водорастворимых углеводов в бленде табака дает при пиролизе некоторое увеличение нелетучих и резкое увеличение летучих карбонильных соединений. На рис. 1 представлена зависимость углеводов, в том числе, редуцирующих сахаров, от дегустационной оценки для сигарет из различных регионов.
Рис.1 Cодержание редуцирующих сахаров и общее количество углеводов, содержащихся в бленде сигарет Marlboro.
Анализируя графическую зависимость можно констатировать, что для всех сигарет производитель поддерживает общее количество углеводов в бленде на уровне 15% с диапазоном +1,5 (10%). При этом диапазон редуцирующих сахаров меняется в существенно большем диапазоне – от 5,97% до 9,83%, что позволяет предположить, что компания ФМ для поддержания количественного состава углеводов в бленде, в основном, ориентируется на их общую сумму. Кроме того, необходимо отметить, что максимальные дегустационные оценки (свыше 70 баллов) существенно больше зависят именно от уровня редуцирующих сахаров, нежели от общей суммы углеводов.
Рассмотрим углеводно-белковое соотношение (число Шмука) для образцов Marlboro (рис.2).
Данная зависимость также подтверждает, что максимальные дегустационные оценки (свыше 70 баллов) принадлежат образцам сигарет с углеводно-белковым соотношением больше величины 2,1 (сигареты ФМ-Россия, ФМ-Германия, ФМ-Турция). Кроме того, углеводно-белковое отношение не является основным фактором интегральной оценки вкуса, — для сигарет из США и Индонезии число Шмука отличается на 5-10% в меньшую сторону, чем у тройки лидеров (Германия, Россия, Турция), однако, дегустационная оценка сигарет из США и Индонезии меньше более чем в 2 раза.
На рис. 3 представлена графическая зависимость соотношения редуцирующих сахаров и общего никотина в сравнении с общей дегустационной оценкой и показателем вкуса. Никотин обеспечивает понятие вкусовой крепости табака.
Рассмотрение данной зависимости является, в некоторой степени, уточняющим фактором к комментариям рис. 2, поскольку никотин, существующий в табаке в связанном состоянии (в виде солей) и в свободном состоянии, будет, в зависимости от рН табака, определять собственно вкусовые достоинства сигареты. Чем выше никотиновое число (отношение общего количества никотина к количеству свободного никотина) на фоне высокого количества сахаров, — тем лучше вкусовые характеристики дыма.
Величина pH табачного дыма имеет большое значение, поскольку она влияет на степень протонирования, а, следовательно, и на процентное содержание никотина и других основных компонентов в газообразной фазе. Величина pH определяет ингалируемость основного потока дыма. При pH равной 5,4 весь содержащийся в табачном дыме никотин монопротонирован и пребывает в виде частиц. Для темных табаков теневой и воздушной сушки, сигарного сырья, характерен уровень pH , более смещенный в щелочном направлении, — именно поэтому для дыма продуктов из этих табаков характерно наличие свободного никотина в парообразной фазе. Строго говоря, существует равновесие протонированной и депротонированной формы никотина, которое смещается в сторону одной из форм в зависимости от рН. Следует учитывать, что протонирование может происходить по одному и по обоим атомам азота молекулы никотина [17]. Поскольку характеристика табака по величине «свободного» никотина может иметь место быть только при строго фиксированных и ограниченных режимах отгонки с паром, то в настоящей работе авторы рассматривают только отношение общего количества никотина к сахарам как качественную оценку достоинства того или иного образца.
Анализируя рис. 3 необходимо отметить, что, несмотря на то, что для всех образцов сигарет характерны сравнительно небольшие вариации по количеству никотина – диапазон от 1,97 до 2,17% (разброс — 10%), то соотношение сахар/никотин меняется в более широком диапазоне – от 2,96 до 5,52 (диапазон вариации 86%). Причем, максимальному количеству баллов дегустационной оценки соответствует соотношение сахар / никотин от величины 4,3 и выше. При этом, суммарное количество таких азотосодержащих элементов, как белки и никотин (рис.4) в табаке не должно превышать 9%. В противном случае, во вкусе дыма характерным дисбалансом будет проявляться превалирующая горечь и грубость аромата дыма.
Необходимо отметить также, что максимальное значение показателя вкуса – от 25,7 до 35,3 баллов (рис.4) также соответствует соотношению сахар/никотин от 4,3 и выше. Несомненно, анализируя зависимость рис.4, важно дополнить, что для полноты анализа влияния азотосодержащих веществ табака на качество дыма, возможно было бы расширить исследование в части более пристального рассмотрения азотосодержащих веществ неалкалоидной природы – аммиака, аминов, аминокислот, нитратов, белковоподобных веществ, поскольку данные вещества и, в первую очередь, аммиак, будут активно и непосредственно влиять на щелочность дыма. Щелочность дыма на 70-80% определяется щелочностью содержащегося в табаке аммиака [6]. Однако, такой дифференцированный анализ влияния всех азотосодержащих веществ выходил за рамки настоящего исследования. При этом, широко известен факт, что одной из версий успеха сигарет Marlboro в середине 70-х годов 20-го века является именно «аммиачная технология», позволяющая за счет увеличения щелочности дыма генерировать при курении увеличение количества «свободного никотина», которое с существенно большей эффективностью воздействовало на курильщика [12-15].
Водородный показатель рН табачного бленда сигарет Marlboro колеблется в сравнительно малом диапазоне, около, 3% ~ 5,13-5,29, характеризующем слабокислую среду (рис.5). При этом, максимальным значениям дегустационной оценки соответствуют образцы сигарет с относительным показателем крепости 8,7-13 баллов, что соответствует диапазону средней (умеренной) крепости. В принципе, из этого диапазона выбиваются сигареты из Индонезии, характеризующиеся как крепкие, однако, этот факт может быть обусловлен спецификой регионального курительного менталитета и соответствующей реакцией производителя на рыночный спрос именно насыщенного крепкого продукта.
Необходимо отметить, что вкусовая крепость табаков всегда хорошо согласуется с реакцией табачного дыма; чем выше вкусовая крепость,- тем выше щелочность дыма; кислый дым дает ощущение некоторой остроты или слабой жгучести (незначительное покалывание) вкуса табачного дыма.
Реакция дыма определяет основное различие между сигаретным и сигарным дымом. Основная струя сигарного дыма (так же, как и побочная) является щелочной и обладает горьким вкусом, поэтому его не вдыхают. Основная струя сигаретного дыма обладает слабокислой реакцией (хотя побочный дым – щелочной), и поэтому его обычно вдыхают. Есть существенные неясности в значении термина «крепость» (или «мягкость»), употребляемого для характеристики сигаретного дыма.
Физиологическая крепость сигаретного дыма зависит, в первую очередь, от содержания в нем никотина, а не от степени или интенсивности его резкости или вызываемого им раздражения и пощипывания, что представляет собой психофизическую крепость дыма или его «крепость вкуса». Крепость вкуса тесно связана с реакцией (уровнем кислотности) дыма и, в частности, зависит от наличия аммиака или фенолов. Повышенная щелочность дыма всегда ассоциируется с некоторым психофизическим дискомфортом органов вкуса, обоняния и осязания, в результате чего дым описывается как «крепкий». Несмотря на то, что никотин не дает конкретного узнаваемого психофизического ощущения, он, тем не менее, обладает специфическим физиологическим действием, что является основной причиной, по которой человек продолжает курить [16].
В работе академика А.А. Шмука [6] приводятся результаты сравнительного анализа щелочности табачного сырья и табачного дыма. Так, диапазону рН=4,69-5,5 для табачного сырья соответствует диапазон рН=9-10,5 для щелочности дыма. Собственно, этот факт и обеспечивает вкусовую крепость дыма благодаря появлению «свободного» никотина. Также, в работе [6] показано, что паровая фаза может увлечь в дистиллят из неподщелоченного табака рН=5,1-5,25 до 35-40% свободного никотина, а с повышением щелочности дыма до величины 9-10, количество свободной формы никотина будет приближаться к 100%. При этом, необходимо отметить, что вкусовые ощущения крепости будут при повышении щелочности дыма различными в зависимости от влажности табака и диаметра изделия. Также важно подчеркнуть, что в отсутствии компенсаторного влияния углеводов понижение щелочности дыма вызывает впечатление увеличивающейся горечи дыма.
Содержание азота отличается в различных сортотипах табака [11] и представлено в таблице 3.
Таблица 3. Содержание азота в различных группах табаков, %%
Анализируя таблицу 3, можно увидеть, что наибольшее количество азота содержит группа Берлеев – табаков воздушной сушки (АС), что предопределяет их использование в табачных блендах в качестве основного инициатора «свободного» никотина, резкость которого в совокупном вкусоощущении бленда будет компенсироваться углеводами сахаристых табаков FCV и, в том числе, дополнительно вносимыми углеводами соусных добавок.
Проявление положительных и отрицательных свойств табака при курении всегда связано со степенью горючести табака, выражающей способность к тлению. Горючесть в значительной степени определяет вкусовое достоинство дыма, поскольку от горючести зависит химический состав дыма. Горючесть табак и, соответственно, тление сигареты зависит от состава минерального и органического комплексов веществ табачного сырья, которые, в свою очередь, зависят от сортотипа, агротехнолгии и почвенно-климатических условий выращивания табака. Наибольшее влияние на горючесть оказывают калий, хлор и нитраты. Калий улучшает горючесть табака, хлор же оказывает нейтрализующее действие. По цвету пепла можно определить качественное преобладание тех или иных минеральных солей в табаке. Светлому, белому цвету золы будет соответствовать карбонат калия, который образуется при сгорании табачного сырья, богатого щелочными солями органических кислот. Если в табаке преобладают хлориды щелочных металлов, то образуется пепел черного цвета. Это обусловлено тем, что хлориды более легкоплавкие, нежели карбонаты, поэтому при горении они обволакивают тлеющую поверхность торца сигареты (или сигары / сигариллы) частицами угля, что обусловливает черный цвет пепла (золы). Именно образование частиц угля и затрудняет горение табака [11]. Поэтому соотношение К/Cl в бленде табака является очень важным параметром, которое будет влиять на восприятие вкуса и качество курения.
На рис. 7 представлена диаграмма, характеризующая содержание эфирных масел и смол, а также дегустационную оценку сигарет Marlboro из различных регионов мира. Анализируя результаты, представленные на рис.7, можно резюмировать следующее:
— однозначной зависимости между количественными показателями аромата (%), количеством смол и дегустационной оценкой показателя аромата, видимо, не существует. Так, например, для сигарет из США при содержании эфирных масел 0,78% и количестве смол 19,8 мг/сиг – показатель аромата самый низкий – 3 балла, а общая дегустационная оценка 30,7 баллов. При этом для сигарет ФМ-Германия при содержании эфирных масел 0,9%, а смол 16,9 мг/сиг, — показатель аромата самый высокий – 27 баллов. Аналогично, для сигарет Marlboro из Индонезии – при достаточно большом количестве эфирных масел и превышающем количестве смол по сравнению с Marlboro из Германии, — дегустационная оценка и общая, и показателя аромата — весьма низкие. В данном исследовании мы не измеряли температуру горения табака бленда, однако, соотношение калий / хлор для сигарет из Индонезии и США самое низкое из всей группы образцов. Вероятно, что температура тления в данном случае была ниже, а вкус дыма хуже.
Данные факты подтверждают тезис о сложной зависимости формирования аромата и вкуса дыма современной сигареты. В первую очередь, сложность формирования обусловлена тем, что в образовании аромата дыма также участвуют другие, нелетучие компоненты. Даже белки, дающие при сгорании весьма неприятный запах, могут в небольших количествах играть положительную и уравновешивающую роль в формировании аромата дыма. Несмотря на то, что многие тысячи компонентов сигаретного дыма не обладают запахом и/или вкусом, большинство из них можно рассматривать в качестве потенциальных источников сенсорных свойств при курении. Например, в настоящее время доказано, что субпороговые концентрации многих обладающих (и даже не обладающих) запахом соединений в сочетании могут давать поддающийся обнаружению и идентификации запах. Также, невозможно быть уверенным, что соединения, которые обладают запахом (в чистом виде), действительно участвуют в образовании ароматов дыма в процессе курения из-за пиролитической деградации, а также возможных синергетических и антагонистических реакций [16].
Исходя из результатов данного исследования можно сделать следующие выводы. В различных регионах мира сигареты Marlboro характеризуются различным соотношением основных химических параметров, влияющих на вкусоароматическое восприятие сигарет при курении.
Наиболее близкими по дегустационной оценке свыше 70 баллов является продукция, произведенная, фактически, в европейской части мира – Германии, России и Турции. Для этой группы продукции гармоничный вкус дыма соответствует балансу углеводно-белкового соотношения в диапазоне 2,16-2,72 и средним значением 2,36, оптимальное значение соотношения сахар / никотин будет в диапазоне 4,01-5,52 и средним значением 4,61. При этом суммарное количество азотосодержащих элементов табачного бленда (белок и никотин), в среднем, не должно превышать величину 8,37 % при вариациях рН в табачном бленде от 5,2-5,3, а соотношение калий/хлор должно быть от 6 единиц и выше.
При снижении углеводно-белкового, сахаро-никотинового соотношения, а также при ухудшении горючести бленда (снижение соотношения калий/хлор) дегустационная оценка снижается существенно и составляет 30-31 балл, что является крайне низким показателем (образцы из Индонезии и США). Тем не менее, необходимо также отметить, что восприятие вкуса / аромата табачного дыма может существенно меняться в зависимости от исторического курительного менталитета того или иного региона. В этой связи, возможно, что компания Филипп Моррис намеренно поддерживает физико-химические параметры бленда Marlboro для США и Индонезии таким образом, чтобы их сигареты в этих регионах воспринимались как более грубые и резкие по вкусо-ароматическому комплексу ощущений. Возможно, именно в этом состоит региональная политика компании по поддержанию требуемого вкуса дыма.
Также, гипотетически вероятной представляется ситуация фрагментарных или эпизодических нарушений в технологии смешивания бленда на заводе компании в США и Индонезии, которые привели к дисбалансу физико-химических параметров, влияющих на восприятие вкуса и аромата дыма. Возможно также, что при планировании данного эксперимента именно на рынках США и Индонезии были случайно и непреднамеренно приобретены контрафактные сигареты под известным брендом, которые показали существенно более худшие характеристики, нежели оригинальные продукты из Германии, России и Турции.
Список литературы:
1. «Выгодные финансы», 11.01.13
2. Определение углеводов и сахаров – Практикум по агрономической химии / под ред. В.Г. Минеева – М.:МГУ – 200,689 стр.
3. Определение общего и небелкового азота – ГОСТ 13496.4-93 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина.
4. Определение хлора – Г.Г. Русин, Физико-химические методы анализа в агрохимии. – М.: Агропромиздат. – 1990, 302 стр.
5. Определение калия – А.Г. Корзун и др. Определение содержания калия в растениях с помощью ионоселективного электрода. – Агрохимия. – 1988 — №2.
6. Определение рН – А.А. Шмук. Химия и технология табака, т.3 – М.:-Пищепромиздат – 1953, 776 стр.
7. Определение никотина – ГОСТ 30038-93 (ИСО 2881-77) Табак и табачные изделия. Определение алкалоидов в табаке. Спектрофотометрический метод.
8. Кочеткова С.Н. Экспресс-метод определения никотина в дыме: материалы Международной научно-практической конференции / С.Н. Кочеткова, В.П. Писклов – Краснодар. 2000 – С.282-286
9. Определение смолы – ТИ 9193-43-048497-97 Лабораторный контроль производства курительных изделий. Методика прогнозирования сухого конденсата в табачном дыме.
10. Писклов В.П. Дегустационная оценка курительных свойств сигарет по 100-бальной системе / В.П. Писклов, Н.А. Дурунча, И.М. Остапченко – Деп. в Б.Д. «Агрос» НТЦ Информрегистр 2010 02.09. №0220510769
11. Татарченко И.И., Мохначев И.Г., Касьянов Г.И.. Технология субтропических и пищевкусовых продуктов.
12. RJR, Minn trial exhibit. 13141
13. B&W, October 26, 1992, Minn trial exhibit 10001, p.51
14. Lorillard. 8th February 1973, Minn trial exhibit 10095
15. RJR, 14th August 1973, Implications and activities arising from correlation of smoke pH with nicotine impact, other smoke qualities and cigarette sales. Minn trial exhibit 13155.
16. Fawky M. Abdallah. Свойства аромата сигаретного дыма. Tobacco Reporter, декабрь 2002, с.54-57
17. Бесчастнов П.С. с комментариями Урюпина А.Б. Всемирным дням борьбы с курением посвящается, или вся правда и ложь о никотине / Tobacco-Ревю, №2 июнь 2012, www.tobaccoreview.com.