烟草中特有亚硝胺(TSNAs)的研究进展

黄登峰 何忠 刘浥 孟文涛 陈鑫

摘 要：本文综述了国内外近年来有关烟草特有亚硝胺的研究进展，阐述了烟草亚硝胺的发现和危害，分析了烟草亚硝胺的各种检测方法，探讨了降低烟草中特有亚硝胺的措施，并提出了目前该领域所面临的问题与挑战。

关键词：烟草特有亚硝胺（TSNAs）;危害;分析方法

中图分类号：S572 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）01-0255-02

近年来，随着人们对健康问题的重视，社会上对烟草产品影响身体的担忧与日俱增，烟草降焦减害技术逐渐提上议事日程。当前，烟草行业也对烟气的组成和危害进行了大量研究，发现烟气由多种不同化合物组成，加拿大卫生部公布的烟气有害成分就有46种，包括焦油、烟碱、CO、烟草特有亚硝胺（TSNAs）、苯并芘、氮氧化物和重金属等，而烟草特有亚硝胺在这些中间是强的致癌物[1]。

烟草特有亚硝胺主要是烟草生物碱发生亚硝化作用而形成的，只存在于烟草和烟草制品中，且在烟叶和烟气中含量较高，因而受到社会的广泛关注。目前，烟草行业和各科研院所对烟草特有亚硝胺的研究已越来越多，对其致病原因和分析技术也有了长足进步，但是，在一些关键机理和怎样降低其含量等方面，仍需要去探索和研究。

1 TSNAs的发现

人们对烟草特有亚硝胺的研究比较早，到目前为止，总共有八种烟草特有亚硝胺被鉴定出来，主要为：4-（N-甲基-N-亚硝胺）-1-（3-吡啶基）-丁酮（NNK）、N′-亚硝基降烟碱（NNN）、N′-亚硝基新烟草碱（NAT）、N′-亚硝基假木贼碱（NAB）、4-（N-甲基-N-亚硝胺）-4-（3-吡啶基）-丁醛（NNA）、4-（甲基亚硝胺）-1-（3-吡啶基）-1-丁醇（NNAL）、异-4-（甲基亚硝胺）-1-（3-吡啶基）-1-丁醇（iso-NNAL）以及异-4-（甲基亚硝胺）-4-（3-吡啶基）丁酸（iso-NNAC），其中，人们对前四种成分研究得最多最广[2]。

2 TSNAs的危害

最早发现并报道烟草特有亚硝胺具有致癌作用始于1962年，随后，其致病机制和作用机理也被大量研究，这些研究结果大多是通过动物实验得到的。在NNK、NNN、NAT和NAB这四种烟草特有亚硝胺中，NNK为强致肺癌剂，通过多种方式施药，可以使多种鼠类诱发肺肿瘤，这一发现还未在人体中得到证实，需要继续进行深入研究来加以证实。

3 TSNAs的分析测定方法

3.1 气质联用法

气质联用法（GC/MS）被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，其具有GC的高分辨率和MS的高灵敏度，是样品定性定量的有效工具。

在利用气质联用法测定烟草特有亚硝胺前，先要对样品进行薄层预分离，另外，采用毛细管柱，通过质谱中选择离子扫描模式可测得烟气中NNK和NNN的含量。

3.2 固相微萃取-液相-质谱联用法

固相微萃取技术作为一种非溶剂型选择性萃取法，能对样品进行前处理和富集，能有利于后续的分析检测。通过结合液相色谱-质谱联用法，可对TSNAs含量进行测定，具有操作方便样品易于处理，且结果的重复性和稳定性较好。张杰[3]等利用该方法测定卷烟烟气中特有亚硝胺（NAT、NNK、NNN和NAB）的含量。

3.3 液相色谱-质谱-质谱联用法

测定TSNAs含量时，先借助剑桥滤片收集烟气中的粒相物，然后通过乙酸铵溶液在超声仪中萃取剑桥滤片中的TSNAs，最后用水相滤膜过滤萃取液后，采用高效液相色谱-质谱-质谱联用仪进行定量分析。该方法具有很好的分离能力、较好的灵敏度和选择性。万文亚等[4]曾使用该方法测定测流烟气中的粒相物，说明该方法能简单、快速、准确地定量测定TSNAs的含量。

4 TSNAs含量的降低技术

目前，烟草行业受控烟影响，面临着越来越大的外界压力，针对降焦减害技术的研究也越来越多。各烟草公司和科研机构也不断改良烟叶调制技术，尝试采用特殊滤嘴，以及采用其他生物减害技术等手段来降低TSNAs含量，满足市场和生产需要。

4.1 农业技术

近年来，各烟草研究机构通过改良烟草品种，在烟草栽培上进行优化，力争最大限度降低烟叶中TSNAs含量。

SUZUKIS.[5]等通过基因改造手段，通过调控NtNRT1基因的表达量，能够有效降低TSNAs的含量，他们将已基因改造过的烟丝和未改造的原株烟丝卷制成成品卷烟，通过ISO抽吸模式，分析主流烟气中TSNAs的含量，发现TSNAs含量降低了8%。

4.2 生物技术

通过生物技术降焦减害，能减少对烟叶和烟丝品质的影响，是一种环保可行的方法。张玉芹[6]发现反硝化细菌在降解烟丝中硝酸盐和亚硝酸盐含量，降低烟草特有亚硝胺（TSNAs）的过程中起着重要作用。最终结果表明，反硝化细菌B88和B237对TSNAs的降解率能达到24.30%和23.00%，较大程度降低了有害成分含量，而喷施菌液对烟丝质量无明显影响。

4.3 物理化学技术

目前，采用理化技术降低TSNAs含量还较为成熟。冯敏[7]将市售的成品卷烟，在原包装下用60Coγ射线进行辐照处理，辐照吸收剂量范围为5-30kGy，吸收剂量不均匀度<1.25。采用此辐照方法对主流烟气和烟丝中TSNAs的降解率最高都可达85%以上。

5 TSNAs研究展望及面临的问题

目前，在行业大力推行降焦减害的大背景下，降低烟草中特有亚硝胺（TSNAs）含量已显得刻不容缓。综合来看，主要从生物、物理和化学方面来研究，如可通过杂交育种、分子育种、细胞工程和基因工程选育低TSNAs烟草新品种;通过在烟叶或烟丝中添加化学试剂降低TSNAs含量;通过开发一些分子筛新材料或沸石和石墨烯材料来选择性降低TSNAs含量。

近年来，随着仪器设备的更新换代，TSNAs含量检测技术越来越成熟，但是仍然存在一些急需解决的问题，如前处理复杂，耗时长，检测稳定性以及仪器检测设备费用高等问题。所以，通过研究找到一种合理高效的检测方法，值得烟草公司和研究机构去探索。

卷烟烟气中含有很多有害成分，一方面要降低卷烟烟气中TSNAs含量，另一方面还要考虑降低其他有害成分，才能达到全面降焦减害的目的，从这个意义上讲，研究出能减少所有有害烟气成分的低害卷烟是未来的一种趋势。

参考文献

[1] Hecht S S.Tobacco carcinogens，their biomarkers and tobacco-induced cancer [J].Nat Rev Can-cer，2003，3：733-744.

[2] 汪安云，雷麗萍，夏振远，等.白肋烟中烟草特有亚硝胺的研究进[J].安徽农业科学，2010，38（30）：16847-16849.

[3] 张杰，白若石，易小丽，等.在线固相萃取-液相色谱-串联质谱法测定侧流烟气中的烟草特有亚硝胺[C].中国烟草学会学术年会入选.2014.

[4] 万文亚，周宛红，张怡春，等.LC-MS-MS法测定卷烟测流烟气中的亚硝胺[J].分析实验室，2012，31（4）：69-72.

[5] SUZUKI S，FUJISAKI T， MATSUURA D，et al.Decrease in contents of TSNAs and NOx in smoke by reduced expression of nitrate transporter gene （NtNRT1）[M].CORESTA Congress，2010，Agronomy/phytopathology Groups.

[6] 张玉芹，宫玮，刘开启，等.反硝化细菌对烟草特有亚硝胺的降解作用[J].仲恺农业技术学院学报，2007（1）：5-8.

[7] 冯敏，朱佳廷，杨萍，等.卷烟中烟草特有亚硝胺的辐照降解方法：中国，201110428445.6[P].2012-07-18.