梗丝掺配比例对卷烟主流烟气中7种有害成分释放量的影响

丁玲玲，汤旭东，刘 洁，袁 龙，佘世科，沈 亚

（安徽中烟工业有限责任公司，安徽 合肥 230088）

吸烟与健康的关系一直得到社会各界的关注，随着谢剑平等[1]研究发现CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚以及巴豆醛等具代表性的7 种卷烟烟气有害成分，并建立了卷烟主流烟气危害性评价指数，国内很多学者就开展了“三纸一棒”、通风、定长切丝、气流烘丝参数等烟用材料、物理指标、工艺参数与7 种有害成分的释放量的相关研究[2-9]，随着行业对主流烟气中有害成分的关注，卷烟产品配方设计也开始重视烟气有关成分的系统设计。梗丝掺配比是卷烟产品配方设计中的一项关键参数，其在提高卷烟原料利用率、降低烟气焦油量、稳定卷烟感官质量方面均有一定的积极作用[10]，文章通过设计配方中不同的梗丝掺配比例，研究梗丝不同掺配比例对卷烟危害性成分释放量的影响，为卷烟优化设计提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料、设备与仪器

试验叶丝：安徽中烟正常生产的黄山A 牌名薄板干燥叶丝。试验梗丝：正常生产的同批干燥梗丝。叶梗丝按照设计配比经人工充分掺合均匀，不加香。

PROTOS70 卷烟机（德国豪尼公司）卷接。RM200A 吸烟机(德国Borgwaldt KC 公司)；7890A 气相色谱仪（美国安捷伦公司）；1260液相色谱仪（美国安捷伦公司）；烟支物理综合测试台（英国斯茹林公司）。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

按照叶丝、梗丝梯度外比的方法进行掺配试验设计，依据仅改变梗丝掺配比例、不加香、不掺配薄片、其他参数固定的原则制备10组卷烟样品，试验方案见表1。

表1 不同梗丝掺配比例试验方案Tab.1 The test scheme of different mixing proportion of stalk silk

1.2.2 检测

将表1 中的10 组试验卷烟样品按质量（835±5）mg/支分选后，放置于温度（22±1）℃和相对湿度（60±3）%条件下平衡48 h。参照国家或行业标准[11-18]的方法对卷烟物理指标、主流烟气指标、危害性成分进行检测，并根据国烟科〔2009〕211号文件规定计算卷烟危害性评价指数H值。

2 结果与分析

2.1 不同梗丝掺配比例对7 种危害性成分释放量及评价指数H值的影响

不同梗丝掺配比例与苯酚、氨、HCN、NNK、B[a]P、巴豆醛、CO 7种有害成分的相关性见图1～8，回归分析见表2。

图1 不同梗丝掺配比例与苯酚的相关性Fig.1 The correlation between phenol and different proportion of stalk silk

图2 不同梗丝掺配比例与氨的相关性Fig.2 The correlation between ammonia and different stalk and mixing ratio

图3 不同梗丝掺配比例与HCN的相关性Fig.3 The correlation between HCN and different stern silk mixing ratio

图4 不同梗丝掺配比例与NNK的相关性Fig.4 The correlation between NNK and different stern silk mixing ratio

图5 不同梗丝掺配比例与B[a]P的相关性Fig. 5 The correlation between different stalk proportions and B[a]P

图6 不同梗丝掺配比例与巴豆醛的相关性Fig.6 The correlation between crotonaldehyde and different proportion

图7 不同梗丝掺配比例与CO量的相关性Fig.7 The correlation between CO content and mixing ratio of different stalk silk

图8 不同梗丝掺配比例对H值的影响Fig.8 The Influence of different stern and silk mixing ratio on H value

由图1～8可以看出，苯酚、氨、HCN、H 值和梗丝掺配比例呈现明显负相关线性关系；B[a]P、巴豆醛与梗丝掺配比例线性相关不明显；NNK 指标随梗丝比例增加呈现先快速下降，在比例增加至30% 时指标实测值呈现小幅上升趋势。其中，梗丝掺配比例为25%时，H值指数下降趋势趋于平缓。

由表2 可知，分析指标中除NNK 指标，其他指标的分析方程的决定系数均大于0.7，表明不同梗丝掺配比例对卷烟有害成分释放量均有一定的相关性。其中，苯酚、氢氰酸指标方程的决定系数大于0.93，表明上述2 项指标与梗丝掺配比例呈现显著相关性；NNK 指标方程的决定系数0.087，表明该指标与梗丝掺配比例无相关性。利用上述回归方程可推导出：梗丝掺配量每增加10%，卷烟主流烟气苯酚释放量降低10.6%，氨释放量降低8.8%，H值释放量降低4.4%。

表2 不同梗丝掺配比例与危害性成分的回归分析结果Tab.2 The regression analysis results of harmful components and different mixing proportion of stalk silk

2.2 回归方程的验证

以正常生产的B 牌号卷烟混合30% 比例的梗丝，比较方程预测值与实测值间的误差，考察回归方程预测的准确性，结果见表3。由表3 可知，除氨方程预测值与实测值误差较大外，其余各方程误差均较小，说明方程的可信度较高，可作为梗丝掺配比例设计预测模型。卷烟危害性指数H 值预测值与实测值误差为4.9%。

表3 方程预测值与实测值的比较Tab.3 The comparison of predicted and measured values of the equation

3 结论

（1）在试验范围内，梗丝掺配比例与主流烟气中7种危害性成分释放量及H 值有一定的相关性，适当增加梗丝掺配比例可降低危害性成分释放量。其中，对苯酚、氨、HCN 等指标的降低更为明显，对NNK的降低效果不明显。梗丝掺配量每增加10%，卷烟主流烟气苯酚释放量降低10.6%，氨释放量降低8.8%，H值释放量降低4.4%。

（2）梗丝掺配比例为25% 时，H 值指数下降趋势趋于平缓。继续加大梗丝掺配比例，H 值下降空间有限，且感官品质维护难度加大，从规模产品减害角度看，梗丝掺配比例以＜25%较为适宜。

（3）利用回归方程预测值与实测值的比较，除氨指标外，各方程的预测值与实测值误差较小，在降焦减害试验设计中，各方程可作为梗丝掺配比例设计的预测模型，进一步指导和优化卷烟配方降焦减害试验设计。