不同茶叶替代烟叶对咖啡碱及烟碱的影响

杜 萌 江元汝

（西安建筑科技大学理学院化学系 陕西西安 710055）

不同茶叶替代烟叶对咖啡碱及烟碱的影响

杜 萌*江元汝

（西安建筑科技大学理学院化学系 陕西西安 710055）

将不同茶叶直接添加于卷烟烟丝中，采用有机溶剂收集萃取烟气中的烟碱和咖啡碱，用紫外分光光度法定量分析主流烟气中烟碱以及咖啡碱的变化。结果表明茶叶能够有效地影响烟气烟碱含量，其中绿茶的效果较好。

烟草 烟气 茶叶 烟碱 咖啡碱

1 前言

烟碱是烟瘾的主要成瘾物质，是吸烟者主要的依赖因素，烟碱对人体的生理毒性主要是间接作用于交感神经引起血压升高，心血管系统的病变等。茶叶中的咖啡碱具有提神醒脑、强心利尿、解毒等功效。利用茶叶添加于烟叶中可以降低烟碱含量，提高烟叶中咖啡碱的含量，达到使吸烟者提神的作用，并降低烟碱（尼古丁）危害[1-4]。

本文通过实验对比了中国六大类茶叶对主流烟气中烟碱及咖啡碱的影响，探讨了在不改变卷烟吸食的情况下，减少尼古丁对人体健康毒害的方法。

2 实验部分

2.1 仪器、试剂、材料

紫外分光光度计、超级恒温水浴锅、循环水式多用真空泵、旋转蒸发仪、咖啡碱、烟碱、碱性乙酸铅、甲醇、乙醇、三氯甲烷、H2SO4、NaOH，陕西地区产的烤烟烟丝、绿茶、黄茶、黑茶、白茶、青茶、红茶（市售）。

2.2 烟气收集装置

烟气收集装置由实验室自行组装，将燃烧器，收集瓶，真空泵依次连接即可。见图1。

2.3 实验方法

2.3.1 茶叶咖啡碱含量的测定

咖啡碱标准溶液:使用三氯甲烷配制0.5mg·mL-1的咖啡因标准工作液，以及浓度分别为0、5、10、20μg·mL-1的标准系列， 以重蒸三氯 甲烷(0μg·mL-1)作参比，于波长276nm下测量吸光度，作吸光度—咖啡因浓度的标准曲线并求出直线回归方程。

茶叶中咖啡碱含量的测定：准确称取5.00g茶样，置于250mL圆底烧瓶中，加入几粒沸石，加120mL 95%乙醇沸水浴提取3个小时。将滤液移入500mL容量瓶中，洗涤残渣后合并滤液。取试液10mL，移入100mL容量瓶中，加入5mL0.01 mol/L盐酸和1mL0.90mol/L碱性乙酸铅溶液，定容后过滤。吸取25mL滤液注入50mL容量瓶中，加入几滴3mol/L硫酸溶液。于波长276nm处，以空白为溶液参比，测定滤液吸光度值[5]。

2.3.2 主流烟气中咖啡碱的测定

提取液为乙醇，合并提取液，浓缩至少量后用50mL三氯甲烷洗涤萃取后移入500mL容量瓶中，洗涤残渣2～3次，合并滤液后定容。吸取试液10mL，移入100mL容量瓶中，加入5mL0.01 mol/L盐酸和1mL 0.90mol/L碱性乙酸铅溶液，定容后分液过滤。吸取25mL滤液注入50mL容量瓶中，加入几滴3mol/L硫酸溶液，分液后过滤。测定其吸光度值，根据标准曲线求出样品的咖啡碱浓度 C(μg·mL-1)。

2.3.3 主流烟气中烟碱含量的测定

茶叶的添加方法：每份烟丝质量为5g，用茶叶代替烟丝质量的0、5%、10%、15%、20%与烟丝充分混合后进行粉碎，于60℃在烘箱内干燥2小时，密封保存备用。

提取液为甲醇，向提取液中加入10mL 1mol/L硫酸溶液，密封避光过夜。水浴蒸除甲醇，向残液中加入10mL蒸馏水，10gNaCl，20mL8mol/L NaOH溶液和碎瓷片，水蒸气蒸馏，以10mL 1mol/L硫酸溶液为吸收液，过滤到250mL容量瓶内，吸25 mL（V1）用蒸馏水定容到 100mL（V2）进行测试[6]。于259nm，236nm，282nm波长处，测定V2溶液的吸光度值。

结果计算：1.059×F×[A259-0.5×(A236+A282)]/34.3

其中：1.059是校正值；34.3是烟碱的比消光系数，即1L0.025mol/L硫酸溶液中含1g烟碱时，该溶液在259nm处的吸光度值为34.3；F是稀释倍数×定容体积，即 4×250。

2.3.4 茶叶提取液对主流烟气烟碱的络合作用

准确称取10g茶叶，乙醇提取茶叶中活性物质茶多酚，将提取液置于抽滤瓶。将处理过的烟气通过抽滤瓶，加热至沸后水浴15min，冷却避光静置30min。过滤上述溶液，将滤纸低温干燥称量，记录滤纸使用前后的质量。测定滤液的烟碱含量（1#），同时测定参照组（2#）。

3 结果与讨论

3.1 样品茶叶中咖啡因含量

由于各种类型茶叶的制作工艺和发酵程度不同，其咖啡碱含量也是不相同的。茶叶在制作过程中会不同程度的流失咖啡碱。各类茶中由于绿茶不发酵，含咖啡碱量最高，黄茶、白茶、青茶含量大致相同，黑茶、红黑茶含量最低[7]。经测定，每克茶叶的咖啡碱含量如表1。

表1 六大茶叶咖啡碱含量

3.2 主流烟气咖啡碱、烟碱的含量

表2 主流烟气咖啡碱含量

从表2可以看出随着茶叶添加量的增大，主流烟气咖啡碱的含量也随之变大，各类茶叶在添加量为20%的时候，咖啡碱含量均达到最大[8]。绿茶、黄茶、白茶、青茶由于其不发酵或发酵程度较轻，咖啡碱含量较大，因而对烟气咖啡碱含量的影响较大，黑茶、红茶由于发酵程度较重，损失大部分的咖啡碱，对烟气咖啡碱含量影响较小。

从表3可以发现按照不同添加比例将茶叶添加到卷烟中，卷烟主流烟气烟碱含量均有不同程度的降低，随着茶叶含量所占比例的加大，主流烟气烟碱含量降低的幅度也随之变大。主要原因在于：茶叶不含烟碱，用茶叶代替部分的烟丝，使得每份卷烟中固有的烟碱绝对含量降低，直接导致了烟气中烟碱含量下降；烟碱是碱性物质，能与茶叶中的单宁酸、维生素等反应成为稳定的结合态烟碱，不挥发，因而不再进入烟气；茶叶的燃烧性能与卷烟是不同的，因而茶叶的加入会提高卷烟整体的燃烧性能和燃烧状态，使得原本在燃烧过程中从烟丝挥发出来转移到烟气中的烟碱被裂解为其他物质而不再进入烟气，从整体上导致了烟气烟碱含量的变化。在各类茶叶中，绿茶、白茶由于含有较多的活性物质对烟碱的影响最为显著，能够去除大部分的烟碱，黄茶和青茶的效果大致相当，黑茶、红茶的添加效果最差。

表3 茶叶添加量对主流烟气烟碱含量的影响

3.3 茶叶提取物络合主流烟气烟碱

各种茶叶的茶多酚提取液均对主流烟气烟碱具有吸附络合作用，其中绿茶的作用最强，黑茶的作用最弱。提取物对烟碱的络合能力与茶叶的种类即其发酵加工程度有关，发酵程度越轻，活性物质茶多酚含量越大，活性越大，络合作用越强。根据观察，茶叶的茶多酚提取液会将烟气中的烟碱以络合物的形式沉淀下来，此络合物的稳定性较好，挥发性较小，不再分解进入烟气，因而减少了烟气中烟碱的含量。

表4 茶叶提取物对烟碱的络合作用

有科学家在研究了尼古丁、海洛因、可卡因、酒精、咖啡因和大麻等六种常见毒品以后，对这些毒品有关成瘾的各项指标做了排序，咖啡碱在停服反应、强化性、耐受性、依赖性、中毒这五种成瘾指标上都比尼古丁低得多[9]。茶叶咖啡碱可以作为烟碱的替代物同样起到提神醒脑的作用，但是其对人体的危害却较小，成瘾性也较弱。

4 结论

不同种类的茶叶对烟气中烟碱、咖啡碱的影响是不同的。不发酵或轻微发酵的绿茶、白茶对烟叶中烟碱的降低效果最好；而深发酵茶黑茶、普洱茶对烟叶中烟碱的降低效果最差，实验结果表明主要是茶叶中的茶多酚的作用。不同茶叶对烟叶中咖啡碱的影响不同，未经发酵的绿茶对烟碱降低最大、咖啡碱的提高也是最大，可以考虑添加未经加工的茶原叶、废梗，达到降害，提神的效果。

因此将茶叶添加入卷烟烟丝，适当的降低烟碱含量，提高卷烟以及烟气的咖啡碱含量，在不改变卷烟本质的前提下又做到了降低吸烟的成瘾性以及烟气对人体的危害，提高了卷烟的商品价值。

[1]詹雪艳,宋丹丹,余颖等.减少香烟毒性的进展[J].环境污染与防治,2003,25(3):142-144.

[2]姜绍通.茶多酚降低卷烟烟气毒性的研究[J].食品科学,2001,22(11):60-62.

[3]邹盛勤.茶叶的药用成分、药理作用及应用研究进展[J].中国茶叶加工,2004,(03).

[4]杜华华,许梓蓉.茶多酚的生物活性及应用前景[J].中草药,2004,(16):23.

[5]林郑和,严兰芳.紫外分光光度法测定茶叶中的咖啡碱[J].光谱实验室，2004,21(6).1185-1187.

[6]李春丽,毛绍春.烟叶化学成分及分析[M].昆明：云南大学出版社，2007.

[7]顾谦,陆锦时,叶宝存.茶叶化学[M].合肥：中国科技大学出版社，2002.

[8]顾中铸.烟草的燃烧与热解特性[J].烟草科技,1997,(3):8-9.

[9]杨宝峰,苏定冯,周宏灏.药理学[M].人民卫生出版社,2008.

2009-11-19

杜萌（1984-），女，陕西西安人，在读硕士。