卷烟主流烟气有害成分释放量对贮丝时间的响应

高 珂，熊党安

（1.北京市烟草质量监督检测站，北京100029；2.江苏中烟工业有限责任公司南京卷烟厂，江苏南京210019）

卷烟生产主要包括制丝、卷接、包装等步骤，其中制丝作为烟叶卷制前最后一道生产工序，对卷烟品质有重要影响[1]。近年来，对制丝工序的研究多集中在改变工艺参数来探明其对卷烟主流烟气成分的影响[2-7]，或其对烟叶化学成分、致香成分及感官质量的影响[8-9]，以寻找合适途径协调卷烟香吃味，降低危害性。这些参数主要包括梗丝掺配比例、松散回潮热风温度、切丝宽度、真空回潮参数、HT工作蒸汽流量、烘丝热风温度、排潮风门开度、筒体转速等。贮丝作为制丝工艺流程最后一个环节，其工序效果直接影响着卷制时烟支质量。目前对于贮丝工序的研究重点多放在烟叶的检测，如简辉等[10]研究了贮叶时间对2个牌号卷烟烟丝部分化学成分、重要致香物质及感官质量的影响，魏杰等[11-12]研究了贮叶环境对烟丝化学成分的影响及润叶贮叶期间烟丝化学成分的动态变化，但针对贮丝工序对烟支主流烟气成分释放量的影响则研究较少。

本研究通过设置不同贮丝时间，检测卷烟主流烟气常规成分及7项有害成分[13]的变化，以达到降低卷烟危害性、提升卷烟工艺质量的目的。

1 材料和方法

1.1 试验材料和仪器

以正常生产的焦油量8 mg的A牌号和焦油量10 mg的B牌号卷烟烟丝作为研究对象。主要仪器设备有：90T30C型贮丝柜（秦皇岛烟草机械有限责任公司）、SM450直线型吸烟机（配有CO测定仪）、剑桥滤片、AAS 305 D连续流动分析仪（美国路易公司）、高效液相色谱仪、7890-5975 MSD气质联用仪（美国 Agilent）。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 在同一叶组配方烟丝掺配加香工段后，每隔10 min取样10 kg，共取样6次，混合均匀后平分为3等份，同时放入贮丝柜后开始计时，分别于4，24，48 h后取出，按照各自牌号标准及辅材进行卷制。合格烟支在（22±1）℃、相对湿度60%±2%条件下平衡48 h后，进行烟气分析检测。

1.2.2 检测及计算方法 采用国标及烟草行业标准，进行卷烟烟气中CO、总粒相物、NH3、焦油、HCN、烟碱、NNK、苯酚、B[a]P、巴豆醛的检测，具体方法参照文献[14-22]进行。

根据文献[13]，得烟气危害性指数计算公式如下。

式中，H表示烟气危害性指数；C表示各项有害成分烟气实测值，R表示各项有害成分参考值。CO，HCN，NNK，NH3，B[a]P，苯酚和巴豆醛释放量参考值分别取 14.20 mg/支、146.30 μg/支、5.50 ng/支、8.10μg/支、10.90ng/支、17.40μg/支和18.60μg/支[23]。

1.3 数据分析

通过Microsoft Excel 2013，SPSS 21.0软件进行数据处理。采用单因子方差分析，分析方法为Duncan，显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 贮丝时间对卷烟烟气常规成分的影响

对不同牌号不同贮丝时间主流烟气常规成分进行方差分析，如表1所示。从表1可以看出，随贮丝时间延长，A牌号总粒相物含量逐渐降低，B牌号先增后减，但差异皆不显著；焦油含量中，A，B牌号皆呈先降后升趋势，但差异不显著；2个牌号在烟碱含量上变化不大，且差异不显著。另外，A牌号总粒相物、焦油含量整体低于B牌号，烟碱含量二者差异不大。

表1 不同贮丝时间对主流烟气常规成分的影响

2.2 贮丝时间对卷烟烟气中7项有害成分释放量的影响

对谢建平院士提出的7项有害成分[13]进行了检测分析，结果如表2所示。随贮丝时间的延长，A，B牌号烟气中CO皆先增后减。NH3逐渐降低，但在A牌号中贮丝24，48 h，NH3含量均显著低于贮丝4 h，在B牌号中NH3含量减少不显著。苯酚释放量在A，B牌号中规律相似，皆呈“V”形趋势，但B牌号中在贮丝48 h苯酚释放量显著升高，而A牌号则不显著。B[a]P释放量以贮丝4 h最高，随时间延长，A牌号以贮丝48 h最低，B牌号则以贮丝24 h最低。分析NNK含量可看出，贮丝时间24 h后NNK含量降低，但在贮丝24 h前，2个牌号烟丝中NNK含量变化不一致，A牌号增加，B牌号降解。HCN随时间变化亦呈“V”形规律变化，不过2个牌号变化皆不显著。而巴豆醛含量在每个贮丝时间段皆显著降低。

在7项有害成分中，NH3、巴豆醛释放量随贮丝时间增大而降低，CO、苯酚、HCN呈先升后降或先降后升趋势，B[a]P，NNK变化不明显。卷烟危害性指数表明，随贮丝时间增加，卷烟烟气中危害性逐渐降低，A牌号每个时间段在5%水平上降低显著，B牌号在贮丝4～24 h降低显著，但24～48 h降低程度未达5%显著水平。

2.3 主流烟气与7项有害成分相关性分析

对2个牌号卷烟烟气成分进行相关性分析，结果如表3，4所示。由表3可知，A牌号中，总粒相物与焦油相关系数高达0.85，达到极显著水平。总粒相物、焦油与烟碱含量呈正相关，但不显著。焦油含量与NH3、苯酚、B[a]P和HCN有较高的正相关关系，相关系数分别达到 0.76，0.67，0.59，0.78，且焦油含量与NH3，HCN相关系数在1%水平显著。值得注意的是，卷烟危害性指数与NH3，B[a]P，巴豆醛相关性较高，为0.75以上。

表3 A牌号卷烟主流烟气成分相关性分析

表4 B牌号卷烟主流烟气成分相关性分析

由表4可知，B牌号卷烟烟气分析中，总粒相物与焦油含量的相关性仍旧很高，达到0.77，差异极显著，二者与烟碱相关性在0.75以下。B牌号焦油含量与 CO，NH3，B[a]P，HCN相关性稍大，与 HCN相关系数达到极显著水平。另外，卷烟危害性指数与NH3、巴豆醛相关性较高，达到0.85，并达到极显著水平。

3 结论与讨论

在掺配加香工序后，烟丝在恒温恒湿环境下贮存一定时间，不仅能够平衡烟丝水分和温度，还能够充分吸收香精香料并进一步醇化，使烟丝内部化学成分更为协调。本次研究中，贮丝时间不同，2种牌号总粒相物、焦油、烟碱含量差异不大，表明贮丝时间对卷烟主流烟气常规成分影响不大。随着贮丝时间延长，NH3、巴豆醛逐渐降解，其余5项有害成分在烟丝内部同样进行转化，使得卷烟危害性逐渐降低。烟气成分相关性分析表明，总粒相物与焦油含量较为相关，2个牌号中焦油含量与NH3，B[a]P，HCN皆有较强相关性，而卷烟危害性主要与NH3、巴豆醛相关。可以看出，烟气NH3含量是连接焦油含量和卷烟危害性指数的纽带，降低卷烟焦油含量时，NH3含量可能随之降低，则卷烟危害性程度相应降低。因此，减少NH3含量可为“降焦减害”提供一定思路。