卷烟主流烟气中3种有害物质释放量与有机酸含量相关性研究

尚梦琦，曲亚玲，林 琳，方 一，于 航，黄光莉，陶 里

(北京烟草质量监督检测站，北京 100029)

在烟草发育阶段的新陈代谢活动中，有机酸类物质的作用尤为关键。烟草进行糖代谢会生成有机酸，同时烟草生成氨基酸的过程中也会用到有机酸。许多有机酸及其衍生物是烟草香味的主要成分，直接影响烟草产品的质量与安全[1-2]。研究表明，烟草中的有机酸对卷烟燃烧所产生烟气的酸碱性、香气以及有害物质释放量都有一定的影响。通过改变烟叶栽培模式、烟叶配方、加料等方式调节卷烟的有机酸含量，可改善卷烟烟气的吸味以及降低有害物质释放量[3-6]。

目前的研究大多是考察单一有机酸盐对卷烟有害物释放量的影响，且加入的有机酸钾钠盐是卷烟的助燃剂，会使卷烟抽吸更快，消费者体验差[7]。而该试验同时加入多种有机酸，考察多种有机酸对卷烟有害物释放量的影响，旨在为降低卷烟烟气有害物质的危害提供理论依据，进而为卷烟减害提供参考。

1 材料与方法

1.1材料

1.1.1样品。卷烟样品采用云南红塔烟草有限责任公司生产的玉溪(硬)。

1.1.2仪器。SM450吸烟机(英国斯茹林公司)；恒温恒湿箱(澳大利亚CLAYSON公司)；沙多利斯天平(德国赛多利斯公司)；烟丝粉碎机(天津市泰斯特仪器公司)；移液枪(德国EPPENDORF公司)；气相色谱/质谱仪(美国PERKINELMER公司)；连续流动分析仪(德国SEAL公司)；离子色谱仪(美国THERMOFISHER公司)；高效液相色谱仪(美国WATERS公司)。

1.2仪器工作条件

1.2.1气相色谱/质谱仪分析条件。DB-5MS 30 m×0.25 mm×0.25 μm色谱柱；进样口280 ℃；FID检测器温度 280 ℃；载气为氦气(99.999%)；柱流量2.0 mL/min 恒流；进样量1 μL；分流比5∶1；程序升温：45 ℃保持2 min，再以6 ℃/min速率升高到280 ℃，此温度保持20 min。

1.2.2连续流动分析仪分析条件。连续流动分析仪配置见图1。进样速率40个/min；样品清洗比1∶1。

1.2.3离子色谱仪分析条件。流动相A为0.05 mol/L甲烷磺酸水溶液；流动相B为水；流速1.2 mL/min；流动相梯度见表1；进样量25 μL；柱温30 ℃；抑制器电流90 mA。

1.2.4高效液相色谱仪分析条件。流动相A为1%乙酸水溶液；流动相B为乙酸∶乙腈∶水(1∶30∶69，V/V/V)；柱温30 ℃；柱流量1 mL/min；进样体积10 μL；梯度：0 min为流动相A 80%，流动相B 20%；40 min为流动相A 0%，流动相B 100%；荧光检测器条件见表2。

图1 连续流动分析仪配置Fig.1 The configuration of Continuous Flowing Analyzer

表1 离子色谱条件Table 1 The condition of ion chromatography %

表2 荧光检测器条件Table 2 The condition of fluorescence detector nm

1.3方法卷烟中有机酸测定方法依据YC/T 288—2009 《烟草及烟草制品 多元酸(草酸、苹果酸和柠檬酸)的测定 气相色谱法》[8]；主流烟气中氢氰酸测定方法采用YC/T 253—2008 《卷烟 主流烟气中氰化氢的测定 连续流动法》[9]；氨测定方法依据YC/T 377—2010 《卷烟 主流烟气中氨的测定 离子色谱法》[10]；苯酚测定方法依据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》[11]。

在有机酸含量对烟气中3种有害物质释放量的影响试验中，选择草酸(A)、苹果酸(B)、柠檬酸(C)作为研究对象，每种有机酸选择3个添加量，添加水平见表3。

表3 有机酸添加量水平Table 3 The level of organic acid addition mg/mL

以上述添加水平，建立3因素3水平正交试验设计方案(表4)。 按照正交试验方案制备卷烟，测定卷烟中3种有害成分含量。

表4 3因素3水平试验设计

2 结果与分析

2.1有机酸含量与氢氰酸的相关性按试验方案抽吸卷烟，并测定卷烟主流烟气中氢氰酸的含量，加入有机酸后，主流烟气中氢氰酸的含量较空白值有所升高，用SPSS软件对上述条件进行方差分析。结果表明，所加入的3种有机酸

中，苹果酸对卷烟主流烟气中氢氰酸的释放量影响显著，而草酸和柠檬酸对氢氰酸的释放量影响不显著。

2.2有机酸含量与氨的相关性加入有机酸后，卷烟单位质量氨含量较空白值有所降低，对数据进行方差分析，结果表明所加入的3种有机酸对卷烟主流烟气中氨的释放量影响均不显著。

2.3有机酸含量与苯酚的相关性对苯酚数据进行方差分析，结果表明所加入的3种有机酸均对卷烟主流烟气中苯酚的释放量有影响，其中添加苹果酸的影响达到极显著水平，而添加草酸和柠檬酸对苯酚释放量的影响较苹果酸小。

3 结论

有机酸是评估烟草质量的重要指标之一，对烟草吸味等特性的影响极其显著。该试验结果表明：苹果酸对卷烟主流烟气中氢氰酸释放量呈显著影响，而草酸和柠檬酸对氢氰酸的释放量影响不显著；3种有机酸对卷烟主流烟气中氨的释放量影响均不显著；3种有机酸对卷烟主流烟气中苯酚的释放量有影响，其中添加苹果酸的影响达到极显著水平，而添加草酸和柠檬酸对苯酚释放量的影响较苹果酸小。

[1] 闫克玉.烟草化学[M].郑州：郑州大学出版社，2002.

[2] 王瑞新.烟草化学[M].北京：中国农业出版社，2003.

[3] 罗毅，李金才，姜玉梅，等.施用苹果酸对烤烟品质的影响[J].安徽农业科学，2006，34(19)：4963-4964.

[4] 刘世亮，杜君，化党领，等.不同有机酸对烤烟品质和产值的影响[J].作物学报，2008，34(5)：851-848.

[5] 杨振民.有机酸及不同碳氮比的有机物料对烤烟生长与品质的影响研究[D].郑州：河南农业大学，2005.

[6] 宗永立，张晓兵，屈展，等.白肋烟加料技术研究[J].烟草科技，2003(10)：3-8.

[7] 赖燕华，汪军霞.有机酸对卷烟感官风格和品质的影响研究[J].分析测试学报，2015，34(6)：697-700.

[8] 中国烟草总公司郑州烟草研究院.烟草及烟草制品 多元酸(草酸、苹果酸和柠檬酸)的测定 气相色谱法：YC/T 288—2009[S].北京：中国标准出版社，2009.

[9] 国家烟草专卖局.卷烟 主流烟气中氰化氢的测定 连续流动法：YC/T 253—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

[10] 国家烟草专卖局.卷烟 主流烟气中氨的测定 离子色谱法：YC/T 377—2010[S].北京：中国标准出版社，2010.

[11] 国家烟草专卖局.卷烟 主流烟气中主要酚类化合物的测定 高效液相色谱法：YC/T 255—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.