烟草热失重质量损失与苯酚释放量的关系

李巧灵，王辰琨，吴清辉，邓惜汝，叶仲力，廖津津，陈国钦，陈晓东，谢 卫*

1.福建中烟工业有限责任公司技术中心，福建省厦门市集美区滨水路298号 361022

2.厦门大学化学化工学院，福建省厦门市思明南路422号 361005

烟草热失重质量损失与苯酚释放量的关系

李巧灵1，王辰琨2，吴清辉1，邓惜汝1，叶仲力1，廖津津2，陈国钦1，陈晓东2，谢 卫*1

1.福建中烟工业有限责任公司技术中心，福建省厦门市集美区滨水路298号 361022

2.厦门大学化学化工学院，福建省厦门市思明南路422号 361005

为预测各单等级烟草热解时苯酚的释放量变化，选用15种代表性的烟草样品（13种国内外不同产地的单等级烟丝、1种再造烟叶丝和1种梗丝），采用热失重与烟草热解实验相结合的方法，建立了烟草热失重质量损失与苯酚释放量的数学关系，并用5种单料烟进行了验证。结果表明：烟草在200～400℃温度段热解时，半纤维素、纤维素和木质素是苯酚的主要来源，其中木质素的贡献最大；除再造烟叶丝外，其他烟草样品苯酚释放量随3种物质质量损失的增大呈线性增加趋势。在标准抽吸模式下，5种单料烟烟气中苯酚的释放量检测结果与通过数学关系预测的结果基本一致。该方法简单、快速、准确，适用于预测各单等级烟草苯酚的释放量。

烟草；热失重；苯酚；释放量；热解；数学关系

苯酚是烟草行业重点关注的7种有害成分之一［1］，降低卷烟烟气中苯酚的释放量对提高卷烟吸食安全性具有十分重要的意义。目前烟草行业主要是通过外加添加剂、卷烟辅助材料设计及烟草配方设计来降低卷烟烟气中苯酚的释放量［2-6］，与前两种方法相比，烟草配方设计更具有应用前景。关于不同单等级烟草有害成分释放量的对比研究，普遍以单料烟的形式在直线型吸烟机上按照标准GB/T 16450—2004《常规分析用吸烟机 定义和标准条件》的方法进行抽吸，然后测得各有害成分的释放量，从而为低害卷烟的配方设计提供数据支持。但是此法需要涉及因素多、耗时长，且不同年份的烟草样品会发生变化，数据库也需要不断更新。科研人员对有害成分的关键前体物进行了大量研究，试图根据测定的各单等级烟草中前体物的含量对有害成分的释放量进行预测［7-10］。郭吉兆等［11］研究发现形成烟气氨的烟草前体主要是蛋白质、天冬酰胺、铵盐和脯氨酸。夏巧玲等［12］的研究结果表明HCN的主要前体是蛋白质、脯氨酸和天冬酰胺。烟草及其提取物热解过程中苯酚的生成研究报道较多［13-23］，绿原酸、咖啡酸、纤维素和木质素等被认为是苯酚的潜在前体物。Senneca等［24-25］和Busch 等［26］的研究结果表明苯酚主要来自烟草的蒸馏热解。上述研究中重于确定苯酚的前体物，但如何通过前体物的含量预测苯酚释放量未见报道，这主要是由于前体物含量的确定过程极为复杂，涉及繁琐的提取和检测步骤。因此，针对此问题，研究确定烟草热解过程中苯酚前体物的热失重温度区间，并建立此温度区间内前体物的热失重质量损失与苯酚释放量的数学关系，旨在根据关键的热失重质量损失预测单等级烟草热解过程中苯酚的释放量，为低害卷烟的配方设计提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

15种烟草样品，均为2012年生产，其中包括13种国内外单等级烟丝（1～13），1种再造烟叶丝（14）和一种梗丝（15），见表1。

耐高温α-淀粉酶（酶活力9600 U/mL，无锡酶制剂厂）；1,4-丁二醇（AR，郑州派尼化学试剂厂）；氢氧化钠、氢氧化钙、亚氯酸钠、冰醋酸、乙醇、浓硫酸（AR，国药集团化学试剂有限公司）。

OTF-1200X-4-RTP型快速管式升温炉（合肥科晶材料技术有限公司）；STA 449 F3 TG-DTA/DSC快速同步热分析仪+QMS 403 D Aëolos®质谱仪（德国Netzsch公司）；SDT-Q600慢速同步热分析仪（美国TA仪器公司）；ACQUITY UPLC高效液相色谱仪（美国Waters公司）；QE-250型高速万能粉碎机（浙江屹立工贸有限公司）；DK-S22型电热恒温水浴锅（上海精宏实验设备有限公司）；Biofuge®Stratos全能台式高速冷冻离心机（德国Thermo公司）；BPG-9056A型精密鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；CJF-1型不锈钢高压反应釜（巩义市英峪高科仪器厂）；S150超声振荡仪（德国Elma公司）；ML204/02型电子天平（感量：0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo公司）；0.2 μm有机系微孔滤膜（天津富集科技有限公司）。

表1 烟草样品信息①

1.2 方法

1.2.1 烟草样品快速同步热失重与质谱联用分析

将烟草样品粉碎，过150 μm（100目）筛；称取9.50 mg烟末，置于快速同步热分析仪中进行热分析。气氛分别为N2、2%O2-98%N2混合气、8%O2-92%N2混合气；气体总流量为100 mL/min；升温速率为100℃/min；升温程序为30℃→150℃（10 min）→250 ℃（10 min）→350 ℃（10 min）→450 ℃（10 min）→550 ℃（10 min）→650 ℃（10 min）。

记录质量/温度的数据，得到烟草的质量损失（质量分数，%）随温度升高的变化曲线，即热失重TG曲线，同时利用串联的质谱分析仪在多离子强度测量（Multi-Ion Detection，MID）模式下对苯酚进行检测。

1.2.2 烟草样品快速热解燃烧实验

称取1.000 g烟草样品，置于石英玻璃管中部，将石英玻璃管装入快速管式升温炉中，反应气氛为氮气，流速15 cm/s，以20℃/s的升温速率进行程序升温，在相应的目标温度保持10 min，用剑桥滤片捕集粒相物。每个目标温度反应结束后，降温至50℃，将剑桥滤片取下并放入平底烧瓶中，用硅胶塞密封，然后进行下一个目标温度的升温实验。

1.2.3 苯酚的提取与分析

向1.2.2节热解燃烧实验得到的装有剑桥滤片的平底烧瓶中加入50 mL（1%，体积分数）冰醋酸，常温超声萃取20 min，静置5 min；经微孔滤膜过滤后，取1 mL样品进行HPLC分析。

1.2.4 木质素、纤维素、半纤维素的提取

参照文献［27-29］的方法提取烟草样品中的木质素、纤维素和半纤维素。

1.2.5 木质素、纤维素、半纤维素及烟草样品的热失重

分别称取5.0 mg木质素、纤维素、半纤维素及烟草样品置于慢速同步热分析仪中。在流量为100 mL/min的氮气气氛中以10℃/min的升温速率将样品温度升至600℃。同时用热重分析（Thermogravimetric Analysis，TGA）软件记录质量/温度数据，得到各样品的热失重（TG）曲线，并对TG曲线进行微分得到各样品的微分热失重（DTG）曲线。

1.2.6 验证实验

选取5种单等级烟丝，利用相同卷烟纸和滤嘴将各烟丝卷制成单料卷烟，并置于恒温恒湿（温度22℃、相对湿度60%）环境中平衡48 h；在直线型吸烟机上按照标准GB/T 16450—2004《常规分析用吸烟机 定义和标准条件》进行抽吸，并按照标准YC/T 255—2008《卷烟 主流烟气中主要酚类化合物的测定 高效液相色谱法》测定苯酚释放量。

2 结果与讨论

2.1 烟草热失重质量损失与苯酚释放关系方法的确定

为建立烟草热失重质量损失与苯酚生成的数学关系，首先采用1.2.1节的方法对4种烟草样品（单等级烟丝2、单等级烟丝4、再造烟叶丝14和梗丝15）进行了快速热失重联用质谱实验。以100℃/min的升温速率，从室温快速升温至800℃，利用MID模式锁定苯酚的质荷比m/z 94［30］，并进行跟踪检测。图1为4种烟草在不同气氛中程序升温快速热解时苯酚（m/z 94）释放情况。从图1可以看出，苯酚主要在250～350℃和350～450℃温度段大量生成。在氮气气氛中，苯酚有较明显的释放，而当有氧存在时，苯酚的释放量急剧减小。许多研究都证实，在有氧条件下，苯酚的释放量低于在惰性气体中，Czegeny等［31］研究了在氮气及2%O2-98%N2气氛中苯酚的释放情况，结果表明氧气的存在抑制了苯酚的生成。由于有氧条件下苯酚的释放量过低，因此，重点研究了氮气气氛中烟草热解时苯酚的生成情况。

图1 4种烟草样品在不同气氛中快速热解时苯酚（m/z94）的释放情况

通过热失重实验测试了4种烟草样品在氮气气氛中从30℃程序升温至650℃的TG曲线，结果（图 2）表明，4种烟草样品均在 30～150、150～250、250～350、350～450 ℃温度段有较大的质量损失。根据以上实验结果，建立15种单等级烟草在250～450℃温度段的热失重质量损失与苯酚释放量的数学关系，但未能得到较好的拟合结果，原因主要有以下几点：①热失重实验中所用的烟草为毫克水平，生成的苯酚量则更少，利用质谱进行在线分析时，无法准确定量，只能进行趋势研究；②通过程序升温快速热失重实验，只能得到某个温度段的质量损失，而未对这些质量损失进行归属，因而未确定对苯酚生成具有主要贡献的质量损失，即苯酚前体物的质量损失。因此，基于以上两点，对后续的实验进行了改进：①利用快速管式升温炉对1 g烟丝样品进行快速热解，此时生成的苯酚量较高，可进行准确的定量测定；②对烟草进行慢速热解实验，将各个温度段的质量损失进行性质归属。

图2 在氮气气氛中热解时4种烟草样品的TG曲线

2.2 烟草在氮气中不同温度段热解生成的苯酚量

选取单等级烟丝1，按1.2.2节的实验要求依次程序升温至200、300、400、500和600 ℃，用剑桥滤片捕集粒相物后对苯酚进行测定，结果显示在300℃下热解时生成的苯酚量最高，达到900 μg/g，其次是200℃下，热解生成的苯酚量为126 μg/g，其余温度下苯酚的释放量都很少，说明苯酚前体物的热解主要是在200～300℃温度段。可见，由于本实验中所设定的升温速率是20℃/s，在此快速升温条件下会导致苯酚的生成温度区间前移，从2.1节中的250～450℃前移至200～300℃。因此，后续实验的温度以50℃为间隔，目标温度更改为150、200、250和300 ℃。

按1.2.2节的实验要求对15种烟草样品依次程序升温至150、200、250和300℃。图3显示了单等级烟丝1在不同目标温度热解后剑桥滤片的状态（实验中所用的其他烟草样品在经过相同的热解实验后剑桥滤片状态均呈现相同的变化趋势）。从图3可以看出，剑桥滤片的颜色随着热解温度的升高逐步加深，300℃时颜色变浅，说明200℃和250℃下热解反应较剧烈，而通过称量收集到的粗焦质量，也验证了这一结果。

图3 单等级烟丝1热解后剑桥滤片的变化

对150、200、250和300℃下15种单等级烟草样品热解时剑桥滤片所捕集粒相物中的苯酚进行了测定，结果见表2。由表2可以看出，150℃下苯酚的释放量很少，说明在150℃下分解的物质对苯酚释放量的贡献较小。将200～300℃生成的苯酚量进行加和对比后发现，梗丝15生成的苯酚量最少，仅为335.74 μg/g，单等级烟丝9和再造烟叶丝14生成的苯酚量也较少，而单等级烟丝1、5和12生成的苯酚量较多，均在900 μg/g以上。

表2 不同温度下15种烟草样品生成的苯酚量（μg·g-1）

2.3 慢速热解时不同温度段烟草的热失重质量损失

由2.2节的实验结果可知，苯酚的前体物主要来自200～300℃发生热解的物质，但是此实验中苯酚释放量是在300℃下保持10 min后得到，为了与10℃/min升温速率下的热失重质量损失进行关联，对15种单等级烟草热分析实验中200～400℃的质量损失进行了研究。为了将各个温度段的质量损失进行性质归属，必须了解在此温度区间烟草中主要成分半纤维素、纤维素和木质素的热解程度。因此，按照1.2.3节的方法分别对烟草中的半纤维素、纤维素和木质素进行提取和热失重实验，得到半纤维素、纤维素和木质素的热失重质量损失率随温度的变化情况，即DTG曲线（图4）。

图4 木质素、纤维素、半纤维素的DTG曲线

由图4可知，烟草中半纤维素的分解区间是200～300℃，峰值温度是225℃；纤维素的分解区间是250～400℃，峰值温度是350℃；但由于提取的木质素不纯，其中含有纤维素，根据纤维素的分解区间250～400℃，利用Origin软件对木质素和纤维素混合物的DTG曲线进行分峰处理，得到纤维素和木质素的DTG曲线，如图5所示。从图5可知，木质素的分解区间是200～550℃，峰值温度是350℃，同时纤维素的峰值点在从350℃向低温偏移至330℃。

按1.2.4节的方法对15种单等级烟草样品进行热分析实验，得到各烟草的质量损失率随温度的变化情况，即DTG曲线。根据以上半纤维、纤维素和木质素的实验结果，并运用Origin软件对烟草热解的DTG曲线进行分峰处理，以单等级烟草1（福建龙岩永定B1F）以及梗丝15为例（图6）。由于烟丝组成复杂，几种热解反应会同时发生，每个峰（R1、R2、R3和R4）只代表烟丝主要成分的热解。第1个峰（R1）包括糖类、烟碱、果胶和一些其他挥发性物质的热解［32］。Vamvuka等［33］报道半纤维素和纤维素分别在225～325和325～375℃温度段热解，该温度区间与本实验中得到的结果基本一致，所以第2个峰（R2）和第3个峰（R3）可以分别归属为半纤维素和纤维素的热解。根据文献［32］，木质素通常在250～500℃温度段分解，因此将第4个峰（R4）归属为以木质素为主要成分的物质热解所产生。

图5 木质素和纤维素混合物的DTG曲线及分峰结果

图6 两种烟草样品的DTG曲线及分峰结果

通过计算分别得到200～400℃温度段易挥发物质、半纤维素、纤维素和木质素热解时的质量损失，如表3所示。从表3可以看出，木质素在此温度段质量损失最大，易挥发物质最小，纤维素和半纤维素损失量相当，说明木质素对苯酚释放量的贡献最大。刘刚等［34］的研究也表明木质素裂解产物中酚类物质含量最高，再造烟叶丝热解所产生的苯酚量随着木质素含量的升高而升高。

表3 易挥发物质、半纤维素、纤维素和木质素在200～400℃温度段内的质量损失 （%）

2.4 烟草热失重质量损失与苯酚生成的数学关系

将15种烟草样品的苯酚释放量（X，μg/g）与200～400℃温度段内热解时半纤维素、纤维素和木质素的质量损失总量（Y，%）进行线性拟合（剔除此温度段易挥发物质的质量损失），结果如图7所示。拟合公式为：Y=52.29X-1 555.61b，R2=0.764。可见，苯酚的生成与半纤维素、纤维素和木质素存在较密切的线性相关关系，随着3种物质的热解程度的增加，苯酚的释放量呈线性增大趋势。由于再造烟叶丝是以烟末、烟梗等为原料，经过一定的工艺程序加工制成，与常规的烟草相比，其物理化学特征已发生很大的变化，因此再造烟叶丝的苯酚释放量与200～400℃温度段内的热失重质量损失之间的关系与其他烟草样品不同。

综上可知，通过实验得到烟草热失重质量损失与苯酚释放量的数学关系后，利用常规的热重实验简易快速地获得不同产地单等级烟草在200～400℃温度段的质量损失，代入拟合公式，进而预测得到这些烟草的苯酚释放量，为低害卷烟的配方设计提供必要的理论依据。

图7 半纤维素、纤维素和木质素的质量损失总和与苯酚释放量的关系

2.5 验证实验结果

选取15种烟草样品中编号为1、3、6、9和15的5种单等级烟草制备单料烟，在直线型吸烟机上按国标方法进行抽吸，并按照烟草行业的标准测定苯酚释放量。5种单料烟烟气中苯酚的释放量见表4。由于5种单等级烟丝的燃烧特性存在差异，导致对应单料烟的抽吸口数有很大变化，但是苯酚的总释放量和平均单口释放量大小顺序均为单料烟1＞单料烟3＞单料烟6＞单料烟9＞单料烟15，且该释放顺序与它们各自对应的单等级烟草热解生成的苯酚量顺序保持一致，即单等级烟丝1＞单等级烟丝3＞单等级烟丝6＞单等级烟丝9＞梗丝15。可见，利用热失重实验获得不同产地单等级烟草在200～400℃温度段的热失重质量损失，并预测出各产地烟草热解时苯酚释放量的变化趋势，从而间接得到其在卷烟燃烧过程中对苯酚释放量的贡献，这种方法具有可行性。

表4 5种单料烟苯酚的释放量

3 结论

①烟草在氮气气氛中热解时，苯酚的主要生成区间是在200～400℃，梗丝和再造烟叶丝的苯酚释放量少于烟丝。②烟草热失重质量损失与苯酚的释放量存在着较好的线性相关关系，苯酚的生成来自于烟草组分中的半纤维素、纤维素和木质素的热解，其中木质素的贡献最大，随着3种物质在热解过程质量损失的增加，苯酚的释放量也增加。③利用热失重与烟草热解实验相结合的方法，建立了烟草热失重质量损失与苯酚释放的数学关系，验证结果表明，该方法能够间接预测其在卷烟燃烧过程中对苯酚释放量的贡献。由于无需对苯酚前体物进行提取和测定，因而本方法具有更好的应用前景。

［1］ 谢剑平，刘惠民，朱茂祥，等.卷烟烟气危害性指数研究［J］.烟草科技，2009（2）：5-15.

［2］ 杨松，聂聪，孙学辉，等.聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料选择性降低卷烟烟气中的苯酚［J］.烟草科技，2012（8）：44-48.

［3］ 冯守爱，黄泰松，邹克兴，等.疏水纳米SiO2选择性降低卷烟烟气有害成分含量［J］.烟草科技，2011（10）：49-53.

［4］ 张丽丽，杨俊，苏庆德，等.硅胶表面修饰添加剂选择性降低卷烟烟气中的苯酚［J］.光谱实验室，2011，28（3）：1396-1399.

［5］ 黄富，金勇，钟科军，等.改性纤维素纸沟槽滤棒选择性降低卷烟烟气中的苯酚［J］.烟草科技，2012（7）：54-60.

［6］ 孔浩辉，庞永强，周瑢，等.深度抽吸模式下卷烟辅助材料设计参数对烟气CO,苯酚和NNK释放量的影响［J］.烟草科技，2013（4）：28-31.

［7］ 李菲斐，郝菊芳，郭吉兆，等.5种氨基酸热失重行为及其热解生成氢氰酸的研究［J］.烟草科技，2012（3）：31-33，56.

［8］ 王洪波，夏巧玲，张晓兵，等.燃吸条件对烟草中3种含氮化合物生成HCN的影响［J］.烟草科技，2014（9）：48-51.

［9］ 郝菊芳，王洪波，曹得坡，等.升温速率对氨基酸裂解生成含氮气体的影响研究［J］.化学研究与应用，2013，25（7）：981-986.

［10］夏巧玲，王洪波，郭吉兆，等.烟草中部分含氮化合物模拟燃吸生成氨的影响因素［J］.烟草科技，2014（8）：55-57.

［11］郭吉兆，张晓兵，夏巧玲，等.形成烟气氨的烟草前体物研究［J］.烟草科技，2014（10）：49-51.

［12］夏巧玲，王洪波，郭吉兆，等.烟气中HCN主要前体成分研究［J］.中国烟草学报，2014，20（5）：1-5.

［13］苑克花，郭吉兆，谢复炜，等.绿原酸的梯度热裂解分析［J］.烟草科技，2011（5）：34-39.

［14］Schlotzhauer W S，Martin R M，Snook M E，et al.Pyrolytic studies on the contribution of tobacco leaf constituents to the formation of smoke catechols［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1982，30（2）：372-374.

［15］Schlotzhauer W S，Snook M E，Chortyk O T，et al.Pyrolytic evaluation of low chlorogenic acid tobaccos in theformation ofthe tobacco smokeco-carcinogen catechol［J］. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis，1992，22（3）：231-238.

［16］ PattersonJM，HaiderN F，ChenSP，et al.An investigation of some factors affecting phenol production in tobacco pyrolysis［J］.Tobacco Science，1976，20：114-116.

［17］ Schlotzhauer W S，Schmeltz I，Hickey L C.Pyrolytic formation of phenols from some high molecular weight tobacco leaf constituents and related non-tobacco materials［J］.Tobacco Science，1967，11：31-34.

［18］Schlotzhauer W S，Chortyk O T，Higman H C，et al.Pyrolyticstudieson fractionssequentially extracted from tobacco［J］.Tobacco New York，1969，13：153-155.

［19］Schlotzhauer W S，Chortyk O T.Pyrolytic studies on the origin of phenolic compounds in tobacco smoke［J］.Tobacco Science，1981，25（6）：6-10.

［20］Zane A，Wender S H.Pyrolysis products of rutin，quercetin，and chlorogenic acid［J］.Tobacco Science，1963，7：21-23.

［21］ Bell J H，Saunders A O，Spears A W.The contribution of tobacco constituents to phenol yield of cigarettes［J］.Tobacco Science，1966，10：138-142.

［22］ Sakuma H，Matsushima S，Munakata S，et al.Pyrolysis ofchlorogenic acid and rutin［J］.Agriculturaland Biological Chemistry，1982，46（5）：1311-1317.

［23］Sharma R K，Hajaligol M R，Martoglio Smith P A，et al.Characterization of char from pyrolysis of chlorogenic acid［J］.Energy&Fuels，2000，14（5）：1083-1093.

［24］ Senneca O，Ciaravolo S，Nunziata A.Composition of the gaseous products of pyrolysis of tobacco under inert and oxidative conditions［J］.JournalofAnalyticaland Applied Pyrolysis，2007，79（1）：234-243.

［25］Senneca O，Chirone R，Salatino P，et al.Patterns and kinetics of pyrolysis of tobacco under inertand oxidative conditions［J］.JournalofAnalyticaland Applied Pyrolysis，2007，79（1）：227-233.

［26］Busch C，StreibelT，Liu C，etal.Pyrolysisand combustion of tobacco in a cigarette smoking simulator under air and nitrogen atmosphere［J］.Analytical and Bioanalytical Chemistry，2012，403（2）：419-430.

［27］郑永杰，马林，寇霄腾，等.高沸醇溶剂法提取烟梗中木质素的研究［J］.郑州轻工业学院学报：自然科学版，2012，27（5）：51-54.

［28］李春光，王彦秋，李宁，等.玉米秸秆纤维素提取及半纤维素与木质素脱除工艺探讨［J］.中国农学通报，2011，27（1）：199-202.

［29］王遂，崔凌飞，尤旭.玉米皮半纤维素提取工艺的研究［J］.中国粮油学报，2000，15（3）：49-53.

［30］王荣.热分析在烟草行业的应用［J］.耐驰热分析通讯，2013（17）：2-7.

［31］Czegeny Z，Blazso M，Varhegyi G，et al.Formation of selected toxicants from tobacco under different pyrolysis conditions［J］.Journal of Analytical and Applied Pyrolysis，2009，85（1）：47-53.

［32］Bokelman G H，Ryan W S.Analyses of Bright and Burley tobacco laminae and stems［J］.Beiträge zur Tabakforschung International，1985，13（1）：29-36.

［33］Vamvuka D，Kakaras E，Kastanaki E，et al.Pyrolysis characteristics and kinetics of biomass residuals mixtures with lignite［J］.Fuel，2003，82（15）：1949-1960.

［34］刘刚，杨飞，杜云海，等.木质素对再造烟叶烟气中苯酚的影响［J］.光谱实验室，2012，29（2）：1118-1122.

Relationship Between Thermal Mass Loss and Phenol Release of Tobacco During Pyrolysis Process

LI Qiaoling1,WANG Chenkun2,WU Qinghui1,DENG Xiru1,YE Zhongli1,LIAO Jinjin2,CHEN Guoqin1,CHEN Xiaodong2,and XIE Wei*1
1.Technology Center of China Tobacco Fujian Industrial Co.,Ltd.,Xiamen 361022,Fujian,China
2.College of Chemistry and Chemical Engineering,Xiamen University,Xiamen 361005,Fujian,China

In order to predict the phenol release of tobacco,15 representative tobacco samples(13 cut tobacco samples of single grade from different growing areas,1 cut reconstituted tobacco sample,1 cut stem sample)wereselected and studied by combining thermogravimetricanalysiswith pyrolysis experiment,and the mathematical relationship between the thermal mass loss and phenol release of tobacco during pyrolysis process was established and verified with 5 cigarette samples made of single grade tobacco.The results showed that:phenol mainly came from the decomposition of hemicellulose,cellulose and lignin at 200-400℃,especially lignin.Except for cut reconstituted tobacco,the release of phenol increased linearly with the increase of mass loss of hemicellulose,cellulose and lignin in the samples.Under standard smoking regime,the phenol release of the 5 cigarette samples for validation basically agreed with the results predicted by the established mathematical relationship.This method is simple,rapid,accurate and suitable for predicting the phenol release of single grade tobacco.

Tobacco;Thermal mass loss;Phenol;Release;Pyrolysis;Mathematical relationship

TS411.2

A

1002-0861（2015）12-0041-08

10.16135/j.issn1002-0861.20151207

2014-12-19

2015-07-31

李巧灵（1984—），女，博士，工程师，主要从事烟草干燥、热解燃烧以及卷烟燃烧数学模型研究。E-mail:liql@fjtic.cn；*

谢卫，E-mail:xiewei@fjtic.cn

李巧灵，王辰琨，吴清辉，等.烟草热失重质量损失与苯酚释放量的关系［J］.烟草科技，2015，48（12）：41-47，53.LI Qiaoling,WANG Chenkun,WU Qinghui,et al.Relationship between thermal mass loss and phenol release of tobacco during pyrolysis process［J］.Tobacco Science&Technology,2015,48（12）：41-47，53.

责任编辑 洪广峰