程向紅,韋鳳杰,董順德,周 浩,趙海娟

(1.河南中煙工業(yè)有限責任公司技術中心,河南 鄭州 450000；2.河南中煙工業(yè)有限責任公司安陽卷煙廠,河南 安陽 455000)

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不同部位、產(chǎn)地烤煙梗絲主流煙氣有害成分釋放量分析

程向紅1,韋鳳杰1,董順德1,周 浩1,趙海娟2

(1.河南中煙工業(yè)有限責任公司技術中心,河南 鄭州 450000；2.河南中煙工業(yè)有限責任公司安陽卷煙廠,河南 安陽 455000)

為研究烤煙梗絲部位、產(chǎn)地對卷煙主流煙氣有害成分釋放量的影響，分析了國內(nèi)6個烤煙主產(chǎn)地上部、中部和下部梗絲樣本主流煙氣有害成分釋放量及危害性指數(shù)。結(jié)果表明，梗絲部位與梗絲煙氣中苯酚和苯并[a]芘(BaP)的釋放量之間沒有明顯規(guī)律性；梗絲部位與梗絲煙氣中焦油、一氧化碳(CO)、N-亞硝胺(NNK)和氫氰酸(HCN)釋放量之間有著一定的規(guī)律性，焦油表現(xiàn)為上部>中、下部，一氧化碳表現(xiàn)為上、中部>下部，N-亞硝胺大體上表現(xiàn)為上部<中部<下部，氫氰酸大體上表現(xiàn)為上部>中部>下部；梗絲部位與梗絲煙氣中煙堿、巴豆醛、氨(NH3)的釋放量和危害性指數(shù)之間規(guī)律性明顯，均為上部>中部>下部。不同產(chǎn)地梗絲煙氣中有害成分釋放量存在一定差異，但未呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性；不同產(chǎn)地梗絲煙氣的危害性指數(shù)以楚雄、平頂山和重慶較高，南平和郴州較低。

烤煙；部位；產(chǎn)地；梗絲；有害成分

卷煙的燃燒是一個極其復雜的化學變化過程，能產(chǎn)生多種烴及烴的氧化物、硫化物和氮化物等組成的復雜煙氣氣溶膠。氣溶膠中對人體有害的成分主要存在于煙氣的焦油中[1]，因此，國標中對卷煙焦油含量進行了明確限定，并把其作為衡量卷煙質(zhì)量和安全性的主要標準之一[2]。隨著人們對吸煙與健康關注程度的提高，科技人員在焦油的基礎上對卷煙煙氣危害性成分進行了更加深入的研究，謝劍平等[3]通過生物毒理試驗等方法對這些有害成分進行研究，采用卷煙主流煙氣中7種有害成分(一氧化碳、氫氰酸、苯酚、巴豆醛、氨、苯并[a]芘和N-亞硝胺)來綜合表征卷煙煙氣危害性，建立了危害性指數(shù)計算方法，為選擇性減害降焦指明了方向及思路。為了適應減害降焦的需要，卷煙企業(yè)逐漸增大梗絲在卷煙配方中的摻配比例，梗絲具有填充值高、燃燒性能好、焦油釋放量低等特性,添加到卷煙中不僅可以改變煙氣組分,降低焦油量，還可以節(jié)約煙葉原料、降低卷煙成本。鐘科軍等[4]的研究顯示，卷煙配方中加入梗絲能明顯降低卷煙焦油量；王兵等[5]也有類似的結(jié)論，而且認為卷煙配方中加入適量的梗絲能提高卷煙煙氣的透發(fā)性、細膩程度；徐成龍等[6]測定了摻配不同比例梗絲的卷煙主流煙氣中氨、氫氰酸和一氧化碳的釋放量，提出梗絲摻配的最佳比例為15%；白永忠[7]研究了不同部位梗絲對卷煙品質(zhì)的影響，指出梗絲綜合品質(zhì)下部>中部>上部。然而，關于梗絲燃吸后主流煙氣有害成分釋放量的分析研究報道還較少，為深入了解部位、產(chǎn)地對梗絲主流煙氣有害成分釋放量的影響，考察了國內(nèi)6大烤煙主產(chǎn)區(qū)不同部位梗絲煙氣有害成分釋放量，探討部位、產(chǎn)地與梗絲主流煙氣有害成分釋放量之間的關系，旨在為低危害低焦卷煙產(chǎn)品選梗提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

采用2012年度云南楚雄、貴州畢節(jié)、重慶、湖南郴州、福建南平、河南平頂山打葉復烤后的B2F(B)，C3F(C)，X2F(X)煙梗。

梗絲煙支的選材為：卷煙紙透氣度70 CU，密度27 g·m-3；二乙酸纖維絲束濾棒規(guī)格24.1 mm×100 mm、壓降2 700 Pa、圓周24.2 mm、絲束規(guī)格3.0 Y/35 000；無孔接裝紙寬度58 mm。煙支規(guī)格84=(59+25) mm×24.2 mm。

1.2 方法

梗絲由河南中煙工業(yè)有限責任公司安陽卷煙廠大生產(chǎn)線氣流干燥法生產(chǎn)，梗絲煙支的卷接以煙支硬度為(63±10) %，且不空頭為標準，單支空筒輔材平均質(zhì)量0.225 g。

按照GB/T 6447—2004[8]的方法平衡水分，分別按照GB/T 19609—2004[9],GB/T 23355—2009[10],GB/T 23356—2009[11],YC/T 255—2008[12],GB/T 23228—2008[13],YC/T 253—2008[14],YC/T 377—2010[15],GB/T 21130—2007[16],YC/T 254—2008[17]的方法檢測梗絲煙支主流煙氣中焦油、煙堿、一氧化碳、苯酚、N-亞硝胺、氰化氫、氨、苯并[a]芘、巴豆醛的釋放量。由于不同部位、產(chǎn)地梗絲之間填充值差異較大，梗絲煙支的卷接無法以質(zhì)量為標準進行控制，而是以煙支硬度(63±10)%，且不空頭為標準進行卷制的，所以每種煙支的的質(zhì)量差異較大，為了便于比較分析，把梗絲煙支煙氣中各有害成分釋放量折算為單克梗絲的釋放量，危害性指數(shù)折算為單克梗絲的危害性指數(shù)。

危害性指數(shù)H=(CO/14.2+NNK/5.5+BaP/10.9+巴豆醛/18.6+苯酚/17.4+氨/8.1+HCN/146.3)×10/7[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同部位烤煙梗絲有害成分釋放量分析

不同部位、產(chǎn)地烤煙梗絲有害成分釋放量如表1所示。由于每種指標變化情況不同，因此，將針對各指標與梗絲部位的關系分別進行分析。

2.1.1 焦油 梗絲煙氣中焦油釋放量差異性不太大。梗絲部位與焦油的關系，除南平、重慶表現(xiàn)為上部>下部>中部外，其他產(chǎn)地均表現(xiàn)為上部>中部>下部。煙草原料煙氣中焦油釋放量與其內(nèi)含的糖、氮等含量密切相關[18]，不同部位的烤煙葉絲焦油釋放量為上部>中部>下部[19]，與梗絲煙氣中焦油釋放量規(guī)律基本一致。

2.1.2 煙堿 梗絲煙氣中煙堿釋放量差異性較大，單克梗絲釋放量為0.35～0.71 mg。梗絲部位與煙堿釋放量顯著相關，表現(xiàn)為上部>中部≥下部。這與煙堿在煙株上的積累規(guī)律基本一致。

2.1.3 一氧化碳 梗絲煙氣中一氧化碳釋放量差異性較為明顯，單克梗絲釋放量為21.20～33.18 mg。梗絲部位與一氧化碳釋放量關系表現(xiàn)為：楚雄、南平為中部>上部>下部，其他產(chǎn)地為上部>中部>下部。

2.1.4 N-亞硝胺 梗絲煙氣中N-亞硝胺釋放量差異性也較大，單克梗絲釋放量為5.08～9.47 ng。不同部位的梗絲與N-亞硝胺釋放量關系不太明顯，除楚雄、畢節(jié)外，其他產(chǎn)地表現(xiàn)為上部<中部<下部。

表1 不同部位烤煙梗絲各有害成分釋放量

2.1.5 苯并[a]芘 梗絲煙氣中苯并[a]芘釋放量也有一定的差異，為11.59～16.66 ng。不同部位的梗絲苯并[a]芘釋放量沒有明顯規(guī)律性。

2.1.6 巴豆醛 梗絲煙氣中巴豆醛釋放量差異性不大。梗絲部位與巴豆醛釋放量也顯著相關，表現(xiàn)為上部>中部>下部。巴豆醛是揮發(fā)性羰基化合物中的含量較高的有害物質(zhì)，具有很強的呼吸道纖毛毒素。揮發(fā)性羰基化合物主要由煙草中一些大分子化合物(纖維素、木質(zhì)素和果膠質(zhì)等)在卷煙燃燒過程中熱裂解生成[20]，梗絲中這些大分子化合物遠遠高于煙葉，其煙氣中巴豆醛的釋放量理論上也會遠遠高于煙葉。

2.1.7 苯酚 梗絲煙氣中苯酚釋放量差異性較大，單克梗絲釋放量為4.08～9.41 μg。不同部位的梗絲苯酚釋放量沒有明顯規(guī)律性。

2.1.8 氨 梗絲煙氣中氨釋放量差異性也較大，單克梗絲釋放量為6.81～14.10 μg。梗絲部位與氨釋放量顯著相關，表現(xiàn)為上部>中部>下部。煙氣中氨的主要來源是煙草中含氮化合物，含氮化合物隨著煙株部位的升高而增加，其氨釋放量會隨著部位的升高而增加。

2.1.9 氫氰酸 梗絲煙氣中氫氰酸釋放量差異性巨大，單克梗絲釋放量最大為347.72 μg，最小為88.71 μg。梗絲部位與其氫氰酸釋放量除郴州各部位差異性不明顯外，其他產(chǎn)地均表現(xiàn)為上部>中部>下部。氫氰酸主要來自于煙草中的蛋白質(zhì)、氨基酸和硝酸鹽[21]，它在煙氣中的含量雖很低，但卻是煙氣中最具纖毛毒性的物質(zhì)，是幾種呼吸酶中非?；钴S的抑制劑。煙葉煙氣中氫氰酸釋放量也表現(xiàn)為上部>中部>下部[22]，說明煙草煙氣中氫氰酸釋放量是隨煙草部位的升高而增加的。

2.2 不同產(chǎn)地烤煙梗絲有害成分釋放量分析

不同部位、產(chǎn)地烤煙梗絲有害成分釋放量指標變化情況不同，因此，分部位對各指標進行分析(表1)。

2.2.1 上部梗絲 楚雄、平頂山梗絲焦油、一氧化碳、氫氰酸、氨和巴豆醛的釋放量均明顯高于其他產(chǎn)地，而苯酚的釋放量明顯低于其他產(chǎn)地。南平梗絲焦油、氫氰酸和氨的釋放量在6個產(chǎn)地中最低，而苯并[a]芘的釋放量在6個產(chǎn)地中最高。郴州梗絲煙堿、苯酚和氨的釋放量在6個產(chǎn)地中最高，而一氧化碳和N-亞硝胺的釋放量在6個產(chǎn)地中最低。重慶梗絲焦油和氨的釋放量較高。畢節(jié)梗絲N-亞硝胺的釋放量在6個產(chǎn)地中最高，煙堿的釋放量在6個產(chǎn)地中最低，其他處于中等水平。

2.2.2 中部梗絲 楚雄、平頂山梗絲焦油、一氧化碳、氫氰酸和巴豆醛的釋放量仍處于較高水平，而煙堿和苯酚的釋放量明顯低于其他產(chǎn)地。南平梗絲焦油、氫氰酸和氨的釋放量在6個產(chǎn)地中仍最低。郴州梗絲焦油、煙堿和苯酚的釋放量在6個產(chǎn)地中最高，而一氧化碳、N-亞硝胺、苯并[a]芘和巴豆醛的釋放量在6個產(chǎn)地中最低。重慶梗絲氨的釋放量在6個產(chǎn)地中最高。畢節(jié)梗絲N-亞硝胺的釋放量在6個產(chǎn)地中仍最高，其他處于中等水平。

2.2.3 下部梗絲 不同產(chǎn)地焦油和苯并[a]芘差異性不顯著。楚雄苯并[a]芘的釋放量相比較高，其他處于中等水平。南平梗絲氫氰酸和氨的釋放量在6個產(chǎn)地中仍最低。郴州梗絲一氧化碳、苯酚、N-亞硝胺的釋放量在6個產(chǎn)地中最低。重慶梗絲焦油、一氧化碳、苯酚、氫氰酸、氨的釋放量在6個產(chǎn)地中最高。畢節(jié)梗絲巴豆醛的釋放量在6個產(chǎn)地中最高，其他處于中等水平。平頂山梗絲煙堿和N-亞硝胺的釋放量均處于較低水平。

綜合6個產(chǎn)地3個部位的梗絲，其煙氣有害成分的釋放量存在一定差異，但未呈現(xiàn)顯著的規(guī)律性。從總體趨勢來看，楚雄、平頂山和重慶梗絲焦油較高，而南平和郴州較低。

2.3 不同部位、產(chǎn)地烤煙梗絲危害性指數(shù)分析

梗絲煙氣中7種有害成分綜合危害性指數(shù)有著一定的差異(表2)，其值為11.02～15.64。梗絲部位與危害性指數(shù)顯著相關，表現(xiàn)為上部>中部>下部。不同產(chǎn)地間的危害性指數(shù)：上部為楚雄>平頂山>和重慶>畢節(jié)>南平>郴州；中部為楚雄>重慶>平頂山>畢節(jié)>南平>郴州；下部為重慶>楚雄>畢節(jié)>平頂山>南平、郴州。產(chǎn)地間整體上以楚雄、平頂山和重慶危害性指數(shù)較高，以南平和郴州較低。

表2 不同部位、產(chǎn)地烤煙梗絲危害性指數(shù)

3 結(jié)論與討論

部位和產(chǎn)地是煙葉分級及使用的重要因素，不同部位、產(chǎn)地的煙葉質(zhì)量及主流煙氣有害成分釋放量有著顯著的差異性。張霞等[23]選取產(chǎn)地、烤房、品種、土壤、部位作為影響因素對初烤煙葉主流煙氣7種有害成分進行多因素方差分析，表明產(chǎn)地、部位對7種有害成分釋放量指標有著顯著性影響。彭斌等[19]研究認為，烤煙葉片主流煙氣有害成分釋放量隨著葉片的部位而變化。陳敏等[22]研究了煙葉不同部位、產(chǎn)地對卷煙主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響，氫氰酸、苯酚、氨、焦油、危害性指數(shù)呈現(xiàn)為上部>中部>下部，巴豆醛為上部<中部<下部。由于煙梗與煙葉在部位上內(nèi)含物質(zhì)積累規(guī)律是一致的，梗絲主流煙氣有害成分釋放量與部位之間的關系與煙葉有著相近之處，同時，又由于梗絲的主要化學組成與煙葉相差較大，其主流煙氣有害成分釋放量與部位的關系與煙葉也有著一定的差異。本研究顯示，梗絲部位與煙氣中苯酚和苯并[a]芘的釋放量之間沒有明顯規(guī)律性，焦油表現(xiàn)為上部>中、下部，一氧化碳表現(xiàn)為上、中部>下部，N-亞硝胺大體上為上部<中部<下部，氫氰酸大體上為上部>中部>下部。煙堿、巴豆醛、氨和危害性指數(shù)均為上部>中部>下部。

李世勇等[24]研究顯示，不同產(chǎn)地的煙葉焦油、一氧化碳釋放量有著明顯的差異性，陳敏等[22]的研究也表明，不同產(chǎn)地的煙葉有害成分及危害性指數(shù)存在著一定的差異。本研究顯示，不同產(chǎn)地的梗絲煙氣有害成分的釋放量并未呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性，從總體趨勢來看，楚雄、平頂山和重慶梗絲主流煙氣中焦油釋放量及綜合危害性指數(shù)較高，而南平和郴州較低。

卷煙配方中摻配梗絲，主要是利用其較高的填充性能和較低的危害性，如果單從減害降焦角度出發(fā)，梗絲選材應以部位為主。但是梗絲質(zhì)量及可用性是一個綜合概念，在工業(yè)應用中也應考慮到梗絲外觀、物理和感官質(zhì)量指標。梗絲部位、產(chǎn)地對這些指標的影響還待進一步研究。

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(責任編輯：常思敏)

The influence of stalk position and growing area of stem wire on harmful components in mainstream cigarette smoke

CHENG Xianghong1, WEI Fengjie1, DONG Shunde1, ZHOU Hao1, ZHAO Haijuan2

(1.Technology Center of Henan Branch of China Tobacco Industry Corporation Ltd.,Zhengzhou 450000,China;2.Anyang Cigarette Factory of Henan Branch of China Tobacco Industry Corporation Ltd.,Anyang 455000,China)

Tobacco stem wire of different stalk positions from six growing areas were analyzed to evaluate their effect on harmful components in mainstream cigarette smoke.Results showed that:1)No significant relationship was found between phenol,BaP and stalk position.The order are upper>middle and lower for tar,upper and middle>lower for CO.Basically,the order are uppermiddle>lower for HCN.For nicotine,BaP,NH3and hazard index,the order are upper>middle>lower.2)There was some difference between harmful components of 6 growing areas,but obvious regularity was not found;the hazard index is higher in Chuxiong,Pingdingshan and Chongqing than Nanping and Chenzhou.

flue-cured tobacco; stalk position; growing area; cut stem; harmful compounds

2015-05-30

河南中煙工業(yè)有限責任公司資助項目(201215)

程向紅(1977-)，男,河南上蔡人,工程師,學士,主要從事卷煙產(chǎn)品研究。

韋鳳杰(1974-)，男,河南舞鋼人,高級農(nóng)藝師,博士。

1000-2340(2015)05-0590-05

S 572；TS 411

A