不同焦油含量卷煙配方煙葉加工前后常規(guī)化學(xué)成分及危害性分析

侯冰清 劉永新

摘? ? 要：為研究不同焦油含量配方卷煙煙葉加工前后的常規(guī)化學(xué)成分及危害性的差異，選擇3，5，8 mg·支-1焦油標(biāo)稱值卷煙配方作為材料，對其加工前后常規(guī)化學(xué)成分及主流煙氣中有害成分為指標(biāo)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，與加工前的卷煙相比較，加工后的卷煙鉀含量和糖堿比增加，總氮、總糖、還原糖、煙堿、氯含量和鉀氯比降低，主流煙氣中總粒相物、焦油、煙堿含量及CO、氨、苯酚、B[α]P、NNK、HCN、巴豆醛等7種有害成分降低，危害性指數(shù)降低;隨著焦油含量的增加，加工后的卷煙糖含量、煙堿及糖堿比增加，主流煙氣中總粒相物、焦油、煙堿含量及除NNK外的6種有害成分增加，危害性指數(shù)增加;卷煙危害性指數(shù)與焦油含量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），3，5，8 mg·支-1焦油標(biāo)稱值的卷煙原料加工后卷煙危害性指數(shù)分別為2.49，3.07，4.73，較加工前分別顯著降低22.19 %，26.80 %，12.73 %（P<0.05）。綜合說明工業(yè)加工對降低卷煙危害性具有重要意義，通過進(jìn)行卷煙配方的改良可以降低卷煙的危害性。

關(guān)鍵詞：卷煙;焦油;常規(guī)化學(xué)成分;危害性

中圖分類號：TS411? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.11.021

Analysis on Conventional Chemical Components and Hazards Before and After Processing of Cigarette Formula Tobacco Leaves with Different Tar Contents

HOU Bingqing1，LIU Yongxin2

（1. Jinan Cigarette Factory， China Tobacco Shandong Industrial Company Limited， Jinan， Shandong 250000， China; 2. Technology Center， China Tobacco Shandong Industrial Company Limited， Qingdao， Shandong 266001， China）

Abstract： In order to study the difference of conventional chemical components and hazards before and after processing of cigarette tobacco leaves with different tar content， the cigarette with 3， 5， 8 mg tar per cigarette were selected as materials， the common chemical components and harmful components in mainstream cigarette smoke before and after processing were analyzed. The results showed that compared with the cigarette before processing， the potassium content and sugar-nicotine ratio of cigarettes after processing increased， while the total nitrogen， total sugar， reducing sugar， nicotine， the chlorine content and K+/Cl- were reduced， the total particle matter （TPM）， tar， nicotine in mainstream cigarette smoke and the 7 harmful components such as CO， ammonia， phenol， B[α]P， NNK， HCN， and chloral in mainstream flue gas were reduced， and also the hazardous index was reduced. With the increasing of the tar content， the sugar content， nicotine and sugar-nicotine ratio of processed cigarettes were increased， while the TPM， tar， nicotine in mainstream cigarette smoke and the 6 harmful components except NNK were increased. The hazardous index was significant positively correlated with the tar content（P<0.01）. The hazardous index of cigarette with 3， 5， 8 mg tar content per cigarette after processing were 2.49， 3.07， 4.73， respectively， which were significantly reduced by 22.19%， 26.80% and 12.73% compared with the cigarette before processing（P<0.05）. The experiment showed the importance of industrial processing to reduce the harm of cigarettes， and the hazards of cigarettes could be effectively reduced by improving the formula of cigarettes.

Key words： cigarette; tar; conventional chemical composition; hazard

卷煙焦油是卷煙中的有機(jī)物質(zhì)在不完全燃燒過程中產(chǎn)生的一種復(fù)雜的混合物，是卷煙煙氣的粒相物除去水分和煙堿所剩下的物質(zhì)，由多種烴類及烴的氧化物、硫化物和氮化物等組成。焦油中含有的稠環(huán)芳烴、苯并芘、酚類物質(zhì)為致癌物和癌癥促進(jìn)物，占焦油總量的0.6%，在國際上通常把焦油的釋放量作為評判卷煙產(chǎn)品安全性的重要指標(biāo)之一。

隨著卷煙危害性與焦油關(guān)系的研究，許多控制卷煙焦油含量的理論研究、工藝技術(shù)以及管理方式均投入到應(yīng)用之中[4-9]。但是通過“降焦”的手段是否能夠達(dá)到“減害”的目的，被社會以及學(xué)界廣泛討論[10-12]，劉喆等[13]研究發(fā)現(xiàn)卷煙主流煙氣中N-亞硝基降煙堿（NNN）和煙草特有亞硝胺（NNK）含量在低焦油組和中焦油含量卷煙組不存在顯著差異（P>0.05），說明“減害降焦”的說法缺乏科學(xué)的理論支持;戴亞等[14]研究發(fā)現(xiàn)，卷煙焦油中的3，4-苯并[α]芘（B[α]P）及N-亞硝胺（NA）含量并不隨著焦油量的減少而降低，這種變化趨勢筆者解釋為不同牌號卷煙使用的原輔材料有差異。本文測定了3種同一品牌不同焦油標(biāo)稱值卷煙加工前后的常規(guī)化學(xué)成分、主流煙氣中總粒相物、焦油、煙堿含量，以及主流煙氣中CO、氨、苯酚、B[α]P、NNK、氰化氫（HCN）、巴豆醛等7項有害成分含量，并分析了卷煙危害性與焦油含量的關(guān)系，旨在為卷煙制品的危害性研究提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

以某品牌單支卷煙焦油標(biāo)稱含量為3，5，8 mg·支-1規(guī)格卷煙，及所對應(yīng)的未經(jīng)過工業(yè)加工的煙葉原料為材料進(jìn)行試驗(yàn)。對煙葉原料按照3種規(guī)格卷煙葉組進(jìn)行配方并進(jìn)行手工摻配，補(bǔ)水后切絲，進(jìn)行手工卷制，平衡水分至標(biāo)準(zhǔn)水平，制成加工前樣品編號為A1、A2、A3。3種規(guī)格焦油標(biāo)稱值所對應(yīng)的商品卷煙標(biāo)記為B1、B2、B3。

1.2 試驗(yàn)方法

將各樣品進(jìn)行挑選，選出合格煙支在（22±1） ℃、相對濕度（60±2）%條件下平衡48 h，按照國家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對主流煙氣中總粒相物、焦油[15]、煙堿[16]以及CO[17]、氰化氫（HCN）[18]、B[α]P[19]、NNK[20]、巴豆醛[21]、氨[22]、苯酚[23] 7種有害成分測定方法進(jìn)行測定;按照王瑞新的方法[24]測定常規(guī)化學(xué)成分總氮、總糖、還原糖、煙堿、鉀、氯的含量，計算糖堿比和鉀氯比。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)多重比較和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同焦油標(biāo)稱值規(guī)格卷煙常規(guī)化學(xué)成分分析

表1表明，隨著焦油標(biāo)稱值的升高，卷煙加工前常規(guī)化學(xué)成分中總氮、煙堿、氯含量呈先降低后升高的趨勢，總糖和還原糖含量及糖堿比呈升高的趨勢，而鉀含量和鉀氯比呈降低趨勢;卷煙成品常規(guī)化學(xué)成分中除總氮含量呈先降低后升高、鉀含量和鉀氯比呈先升高后降低的趨勢外，其他指標(biāo)均呈上升趨勢。對比加工前煙葉與成品卷煙常規(guī)化學(xué)成分變化，除煙葉中鉀含量和糖堿比經(jīng)過處理后增加外，其他煙葉中常規(guī)化學(xué)成分均出現(xiàn)不同程度的降低。

2.2 不同焦油標(biāo)稱值規(guī)格卷煙主流煙氣中總粒相物和煙堿含量分析

由表3可知，3種規(guī)格卷煙主流煙氣中焦油含量在成品中較加工前均有所下降，B1、B2、B3焦油含量較A1、A2、A3分別降低了23.00 %，11.10 %和7.80 %，其中B1較A1顯著下降;主流煙氣中總粒相物和煙堿含量在成品中較加工前亦有所下降（除B2總粒相物較A2下降不顯著外，其他均顯著下降），且加工前后均隨著焦油含量的增加而升高。其中3種規(guī)格卷煙成品的焦油和總粒相物含量差異均顯著，但B1與B2的煙堿含量差異不顯著，說明試驗(yàn)所選用的焦油標(biāo)稱值中規(guī)格（5 mg·支-1）、低規(guī)格（3 mg·支-1）卷煙對抽吸者造成的生理強(qiáng)度差異不顯著。

2.3 不同焦油標(biāo)稱值規(guī)格卷煙主流煙氣中有害成分分析

2.3.1 不同焦油標(biāo)稱值卷煙主流煙氣中7項有害成分含量差異分析 由表3可知，3種規(guī)格卷煙主流煙氣中7種有害成分在成品中均較加工前有所下降（除B3的CO含量較A3略有升高外），其中HCN含量及低規(guī)格（3 mg·支-1）的CO含量、中規(guī)格（5 mg·支-1）的苯酚含量和高規(guī)格（8 mg·支-1）的B[α]P含量下降顯著，分別降低了13.18%～51.01%，21.12 %，35.56%和43.01%;除NKK外的6種有害成分均隨著焦油含量的升高而升高，其中CO和HCN含量規(guī)格間差異均顯著，氨、苯酚和巴豆醛含量在高規(guī)格（8 mg·支-1）顯著高于中規(guī)格（5 mg·支-1）和低規(guī)格（5 mg·支-1），而B[α]P和NNK含量規(guī)格間差異不顯著。

2.3.2 不同焦油標(biāo)稱值規(guī)格卷煙危害性分析 根據(jù)謝劍平等[25]對于卷煙危害性的研究，可以將卷煙危害性通過公式（1）進(jìn)行量化表述：

H=YCO /C1+YHCN/C2+YNNK/C3+YNH3/C4+YB[α]P/C5+YPHE /C6+YCRO/C7

式中，H表示危害性指數(shù)，數(shù)值越大，表明卷煙危害性越強(qiáng);Y為主流煙氣中有害成分釋放量;C值為參考值，其中C1=14.8，C2=126.7，C3=4.7，C4=7.8，C5= 8.2，C6 =22.1，C7=19.4。

由不同焦油含量規(guī)格卷煙的危害性指數(shù)（表4）可知，低（3 mg·支-1）、中（5 mg·支-1）、高（8 mg·支-1）3種規(guī)格成品卷煙的危害性指數(shù)較加工前分別降低了22.19 %，26.80 %和12.73 %，差異均顯著，且隨著焦油含量的增加其危害性指數(shù)顯著增加。

2.3.3 卷煙危害性指數(shù)與焦油含量的關(guān)聯(lián)性分析? 對卷煙樣品危害性指數(shù)與主流煙氣中焦油含量進(jìn)行相關(guān)分析表明，加工前和成品卷煙樣品的危害性指數(shù)與焦油含量均呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），其相關(guān)系數(shù)分別為0.970和0.968。

3 結(jié)論與討論

焦油是有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過不充分燃燒的產(chǎn)物，鉀含量與燃燒性正相關(guān)，而氯含量與燃燒性負(fù)相關(guān)[26]，即焦油含量與鉀含量變化趨勢相反而與氯含量變化趨勢一致。本文中雖然加工前樣品鉀含量及鉀氯比與焦油含量變化趨勢一致，但加工后樣品中氯含量與焦油含量變化趨勢一致。通過對卷煙常規(guī)化學(xué)成分的分析，其低焦油標(biāo)稱值卷煙樣品具有低糖含量及高鉀氯比的常規(guī)化學(xué)成分，說明其焦油的重要前體物質(zhì)含量較低，且卷煙燃燒性較好，這是卷煙低焦油形成的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。但是因?yàn)槠涮呛枯^低，可能會影響卷煙的回甜感、潤感等抽吸品質(zhì)，因此建議通過提高煙葉鉀氯比的手段降低卷煙焦油含量。煙葉經(jīng)過加工后，總氮、總糖、還原糖及煙堿含量均出現(xiàn)不同程度的降低，說明煙葉中物質(zhì)在工業(yè)加工過程中出現(xiàn)降解現(xiàn)象。

對比各焦油標(biāo)稱值樣品危害性，主流煙氣中總粒相物、實(shí)測焦油、煙堿以及7項有害成分含量及危害性指數(shù)均隨著焦油標(biāo)稱值的升高而升高，危害性指數(shù)與焦油含量極顯著正相關(guān)，均說明焦油越高的卷煙危害性越強(qiáng);與加工前相比較，主流煙氣中危害成分及危害性指數(shù)經(jīng)過加工后同樣呈現(xiàn)降低的趨勢，說明煙葉在工業(yè)加工過程中，煙葉中物質(zhì)發(fā)生了裂解、轉(zhuǎn)化等變化;其中NNK在加工前后及各焦油標(biāo)稱值規(guī)格之間差異均不顯著，這與劉喆等[13]研究報道的處理間NNK變化不大的結(jié)論相似，可能因?yàn)镹NK由煙葉本身直接轉(zhuǎn)移到煙氣當(dāng)中[27]所致。需要指出，3種不同焦油標(biāo)稱值的卷煙，實(shí)測單支卷煙焦油含量均出現(xiàn)不同程度的超出標(biāo)稱值現(xiàn)象，這可能是測定方法問題，也有可能是葉組配方設(shè)計不夠合理導(dǎo)致，若是后者，其品牌卷煙安全性控制能力尚需提高。

綜上，卷煙危害性可以通過生產(chǎn)工藝進(jìn)行控制;高焦油含量卷煙較低焦油含量卷煙具有更強(qiáng)的危害性，可以通過改善燃燒性等措施降低焦油含量，以此降低卷煙的危害性，但低焦油卷煙的抽吸品質(zhì)如何改善，需要廣大學(xué)者進(jìn)一步研究。

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