不同焦油含量卷烟配方烟叶加工前后常规化学成分及危害性分析

侯冰清 刘永新

摘    要：為研究不同焦油含量配方卷烟烟叶加工前后的常规化学成分及危害性的差异，选择3，5，8 mg·支-1焦油标称值卷烟配方作为材料，对其加工前后常规化学成分及主流烟气中有害成分为指标进行分析。结果表明，与加工前的卷烟相比较，加工后的卷烟钾含量和糖碱比增加，总氮、总糖、还原糖、烟碱、氯含量和钾氯比降低，主流烟气中总粒相物、焦油、烟碱含量及CO、氨、苯酚、B[α]P、NNK、HCN、巴豆醛等7种有害成分降低，危害性指数降低;随着焦油含量的增加，加工后的卷烟糖含量、烟碱及糖碱比增加，主流烟气中总粒相物、焦油、烟碱含量及除NNK外的6种有害成分增加，危害性指数增加;卷烟危害性指数与焦油含量呈极显著正相关（P<0.01），3，5，8 mg·支-1焦油标称值的卷烟原料加工后卷烟危害性指数分别为2.49，3.07，4.73，较加工前分别显著降低22.19 %，26.80 %，12.73 %（P<0.05）。综合说明工业加工对降低卷烟危害性具有重要意义，通过进行卷烟配方的改良可以降低卷烟的危害性。

关键词：卷烟;焦油;常规化学成分;危害性

中图分类号：TS411         文献标识码：A           DOI 编码：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

卷烟焦油是卷烟中的有机物质在不完全燃烧过程中产生的一种复杂的混合物，是卷烟烟气的粒相物除去水分和烟碱所剩下的物质，由多种烃类及烃的氧化物、硫化物和氮化物等组成。焦油中含有的稠环芳烃、苯并芘、酚类物质为致癌物和癌症促进物，占焦油总量的0.6%，在国际上通常把焦油的释放量作为评判卷烟产品安全性的重要指标之一。

随着卷烟危害性与焦油关系的研究，许多控制卷烟焦油含量的理论研究、工艺技术以及管理方式均投入到应用之中[4-9]。但是通过“降焦”的手段是否能够达到“减害”的目的，被社会以及学界广泛讨论[10-12]，刘喆等[13]研究发现卷烟主流烟气中N-亚硝基降烟碱（NNN）和烟草特有亚硝胺（NNK）含量在低焦油组和中焦油含量卷烟组不存在显著差异（P>0.05），说明“减害降焦”的说法缺乏科学的理论支持;戴亚等[14]研究发现，卷烟焦油中的3，4-苯并[α]芘（B[α]P）及N-亚硝胺（NA）含量并不随着焦油量的减少而降低，这种变化趋势笔者解释为不同牌号卷烟使用的原辅材料有差异。本文测定了3种同一品牌不同焦油标称值卷烟加工前后的常规化学成分、主流烟气中总粒相物、焦油、烟碱含量，以及主流烟气中CO、氨、苯酚、B[α]P、NNK、氰化氢（HCN）、巴豆醛等7项有害成分含量，并分析了卷烟危害性与焦油含量的关系，旨在为卷烟制品的危害性研究提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以某品牌单支卷烟焦油标称含量为3，5，8 mg·支-1规格卷烟，及所对应的未经过工业加工的烟叶原料为材料进行试验。对烟叶原料按照3种规格卷烟叶组进行配方并进行手工掺配，补水后切丝，进行手工卷制，平衡水分至标准水平，制成加工前样品编号为A1、A2、A3。3种规格焦油标称值所对应的商品卷烟标记为B1、B2、B3。

1.2 试验方法

将各样品进行挑选，选出合格烟支在（22±1） ℃、相对湿度（60±2）%条件下平衡48 h，按照国家标准或者行业标准对主流烟气中总粒相物、焦油[15]、烟碱[16]以及CO[17]、氰化氢（HCN）[18]、B[α]P[19]、NNK[20]、巴豆醛[21]、氨[22]、苯酚[23] 7种有害成分测定方法进行测定;按照王瑞新的方法[24]测定常规化学成分总氮、总糖、还原糖、烟碱、钾、氯的含量，计算糖碱比和钾氯比。

1.3 数据处理与统计分析

采用SPSS 23.0进行数据多重比较和相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同焦油标称值规格卷烟常规化学成分分析

表1表明，随着焦油标称值的升高，卷烟加工前常规化学成分中总氮、烟碱、氯含量呈先降低后升高的趋势，总糖和还原糖含量及糖碱比呈升高的趋势，而钾含量和钾氯比呈降低趋势;卷烟成品常规化学成分中除总氮含量呈先降低后升高、钾含量和钾氯比呈先升高后降低的趋势外，其他指标均呈上升趋势。对比加工前烟叶与成品卷烟常规化学成分变化，除烟叶中钾含量和糖碱比经过处理后增加外，其他烟叶中常规化学成分均出现不同程度的降低。

2.2 不同焦油标称值规格卷烟主流烟气中总粒相物和烟碱含量分析

由表3可知，3种规格卷烟主流烟气中焦油含量在成品中较加工前均有所下降，B1、B2、B3焦油含量较A1、A2、A3分别降低了23.00 %，11.10 %和7.80 %，其中B1较A1显著下降;主流烟气中总粒相物和烟碱含量在成品中较加工前亦有所下降（除B2总粒相物较A2下降不显著外，其他均显著下降），且加工前后均随着焦油含量的增加而升高。其中3种规格卷烟成品的焦油和总粒相物含量差异均显著，但B1与B2的烟碱含量差异不显著，说明试验所选用的焦油标称值中规格（5 mg·支-1）、低规格（3 mg·支-1）卷烟对抽吸者造成的生理强度差异不显著。

2.3 不同焦油标称值规格卷烟主流烟气中有害成分分析

2.3.1 不同焦油标称值卷烟主流烟气中7项有害成分含量差异分析 由表3可知，3种规格卷烟主流烟气中7种有害成分在成品中均较加工前有所下降（除B3的CO含量较A3略有升高外），其中HCN含量及低规格（3 mg·支-1）的CO含量、中规格（5 mg·支-1）的苯酚含量和高规格（8 mg·支-1）的B[α]P含量下降显著，分别降低了13.18%～51.01%，21.12 %，35.56%和43.01%;除NKK外的6種有害成分均随着焦油含量的升高而升高，其中CO和HCN含量规格间差异均显著，氨、苯酚和巴豆醛含量在高规格（8 mg·支-1）显著高于中规格（5 mg·支-1）和低规格（5 mg·支-1），而B[α]P和NNK含量规格间差异不显著。

2.3.2 不同焦油标称值规格卷烟危害性分析 根据谢剑平等[25]对于卷烟危害性的研究，可以将卷烟危害性通过公式（1）进行量化表述：

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

式中，H表示危害性指数，数值越大，表明卷烟危害性越强;Y为主流烟气中有害成分释放量;C值为参考值，其中C1=14.8，C2=126.7，C3=4.7，C4=7.8，C5= 8.2，C6 =22.1，C7=19.4。

由不同焦油含量规格卷烟的危害性指数（表4）可知，低（3 mg·支-1）、中（5 mg·支-1）、高（8 mg·支-1）3种规格成品卷烟的危害性指数较加工前分别降低了22.19 %，26.80 %和12.73 %，差异均显著，且随着焦油含量的增加其危害性指数显著增加。

2.3.3 卷烟危害性指数与焦油含量的关联性分析  对卷烟样品危害性指数与主流烟气中焦油含量进行相关分析表明，加工前和成品卷烟样品的危害性指数与焦油含量均呈极显著正相关（P<0.01），其相关系数分别为0.970和0.968。

3 结论与讨论

焦油是有机物质经过不充分燃烧的产物，钾含量与燃烧性正相关，而氯含量与燃烧性负相关[26]，即焦油含量与钾含量变化趋势相反而与氯含量变化趋势一致。本文中虽然加工前样品钾含量及钾氯比与焦油含量变化趋势一致，但加工后样品中氯含量与焦油含量变化趋势一致。通过对卷烟常规化学成分的分析，其低焦油标称值卷烟样品具有低糖含量及高钾氯比的常规化学成分，说明其焦油的重要前体物质含量较低，且卷烟燃烧性较好，这是卷烟低焦油形成的物质基础之一。但是因为其糖含量较低，可能会影响卷烟的回甜感、润感等抽吸品质，因此建议通过提高烟叶钾氯比的手段降低卷烟焦油含量。烟叶经过加工后，总氮、总糖、还原糖及烟碱含量均出现不同程度的降低，说明烟叶中物质在工业加工过程中出现降解现象。

对比各焦油标称值样品危害性，主流烟气中总粒相物、实测焦油、烟碱以及7项有害成分含量及危害性指数均随着焦油标称值的升高而升高，危害性指数与焦油含量极显著正相关，均说明焦油越高的卷烟危害性越强;与加工前相比较，主流烟气中危害成分及危害性指数经过加工后同样呈现降低的趋势，说明烟叶在工业加工过程中，烟叶中物质发生了裂解、转化等变化;其中NNK在加工前后及各焦油标称值规格之间差异均不显著，这与刘喆等[13]研究报道的处理间NNK变化不大的结论相似，可能因为NNK由烟叶本身直接转移到烟气当中[27]所致。需要指出，3种不同焦油标称值的卷烟，实测单支卷烟焦油含量均出现不同程度的超出标称值现象，这可能是测定方法问题，也有可能是叶组配方设计不够合理导致，若是后者，其品牌卷烟安全性控制能力尚需提高。

综上，卷烟危害性可以通过生产工艺进行控制;高焦油含量卷烟较低焦油含量卷烟具有更强的危害性，可以通过改善燃烧性等措施降低焦油含量，以此降低卷烟的危害性，但低焦油卷烟的抽吸品质如何改善，需要广大学者进一步研究。

参考文献：

[1]孙计平，李雪君，孙焕，等.烟草减害降焦研究进展[J].河南农业科学，2012，41（1）：11-15.

[2]郑新章，张仕华，邱纪青.卷烟降焦减害技术研究进展[J].烟草科技，2003（11）：8-13.

[3]MAHBOUB B， MOHAMMAD A B， NAHL A， et al. Analytical determination of nicotine and tar levels in various dokha and shisha tobacco products[J]. Journal of analytical toxicology， 2018， 42（7）： 496-502.

[4]谢剑平.形势与未来：烟草科技发展展望[J].中国烟草学报，2017，23（3）：1-7.

[5]CARAWAY J W， ASHLEY M， BOWMAN S A， et al. Influence of cigarette filter ventilation on smokers' mouth level exposure to tar and nicotine[J]. Regulatory toxicology and pharmacology， 2017， 91： 235-239.

[6]王小升，苏丹丹，魏明文，等.造纸法再造烟叶降焦综合技术探讨[J].纸和造纸，2020，39（1）：28-31.

[7]杨琳，杨超.我国卷烟材料技术现状与发展趋势[J].轻工科技，2019，35（2）：33-35.

[8]孙学辉，杨松，孙培健，等.基于卷烟降焦减害的滤嘴添加剂研究与应用进展[J].烟草科技，2017，50（2）：86-96.

[9]付瑜锋，田海英，程向红，等.溶剂浸提烟丝降焦减害工艺优化及其机理与效果[J].食品与机械，2017，33（11）：195-199.

[10]杨功焕.“降焦减害”是中国烟草企业对抗控烟的重要策略[C].2012年世界无烟日主题报告——揭露并抵制中国烟草业对控烟的干扰. 中华预防医学会，2012：70-85.

[11]刘小舟. 中国烟草企业“减害降焦”行动对控烟工作的影响[D]. 北京：中国疾病预防控制中心，2009.

[12]臧英年.中国控烟要走正路[J].中国科技财富，2009（3）：106-111.

[13]刘喆，杜克贺，邵立军，等.国产低中焦油烤烟型卷烟主流烟雾中亚硝胺和镉的含量分析[J].环境卫生学杂志，2019，9（3）：214-218.

[14]戴亚，唐宏，刘少民，等.卷烟烟气焦油量与某些代表性致癌物含量的分析[J].烟草科技，2000（10）：16-17.

[15]全国烟草标准化技术委员会.卷烟用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油：GB/T19609-2004[S]. 北京：国家烟草质量监督检验中心，2004：12.

[16]全国烟草标准化技术委员会. 卷烟总粒相物中烟碱的测定方法气相色谱法：GB/T23355-2009[S]. 北京：国家烟草质量监督检验中心，2009：3.

[17]全国烟草标准化技术委员会. 卷烟烟气气相中一氧化碳的测定非散射红外法：GB/T23356-2009[S]. 北京：国家烟草质量监督检验中心，2009：3.

[18]全国烟草标准化技术委员会. 卷烟主流烟气中氰化氢的测定连续流动法：YC/T253-2008[S]. 长沙：湖南中烟工业有限责任公司，2008：4.

[19]全国烟草标准化技术委员会. 卷煙烟气总粒相物中B[α]P的测定：GB/T21130-2007[S]. 北京：国家烟草质量监督检验中心，2007：10.

[20]全国烟草标准化技术委员会. 卷烟主流烟气总粒相物中烟草特有N-亚硝胺的测定气相色谱-热能分析联用法：GB/T23228-2008[S]. 郑州：中国烟草总共公司郑州烟草研究院， 2008：12.

[21]全国烟草标准化技术委员会. 卷烟主流烟气中巴豆醛的测定高效液相色谱：YC/T254-2008[S]. 郑州：中国烟草总共公司郑州烟草研究院， 2008：4.

[22]全国烟草标准化技术委员会. 卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法：YC/T377-2010[S]. 上海：上海烟草（集团）公司， 2010：12.

[23]全国烟草标准化技术委员会. 卷烟主流烟气中主要酚类化合物的测定高效液相色谱：YC/T255-2008[S]. 郑州：中国烟草总共公司郑州烟草研究院，2008：4.

[24]王瑞新.烟草化学品质分析法[M].郑州：河南科学技术出版社，1990：30-212.

[25]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.

[26]王建民，闫克玉，姚光明，等.卷烟燃烧性与助燃剂用量间的关系研究[J].烟草科技，2000（6）：10-11.

[27]张欢欢，王艳丽，赵铭钦，等.制丝过程对卷烟烟气成分和感官质量的影响[J].河南农业大学学报，2014，48（1）：21-24.