功能性氨基酸离子液体的制备及卷烟应用评价

为开发可同时降低烟气中氰化氢(HCN)和巴豆醛释放量的卷烟减害功能材料,制备了20种四丁基铵-氨基酸离子液体(TBAILs),对其进行了结构表征及减害性能评价;并以涂布纸-醋纤二元复合滤棒形式开展了卷烟应用实验,考察了对HCN和巴豆醛的降低性能及其稳定性。结果表明:①红外光谱、核磁共振谱表征证明合成产物为TBAILs,热重分析显示TBAILs在150℃下具有较好的热稳定性。②卷烟减害性能模拟评价结果表明,制备的20种TBAILs对HCN释放量的降低率均高于80%,其中13种对巴豆醛释放量降低率60%。③将制备的四丁基铵-苏氨酸离子液体([N_(4444)][Thr])应用于卷烟,与对照样品相比,在10 mg/支添加量下主流烟气中HCN和巴豆醛分别降低50.8%和27.7%,卷烟感官质量变化较小。卷烟样品放置3月后离子液体减害性能保持稳定。     

琼脂-纳米SiO_2气凝胶的制备及在卷烟滤嘴中的应用

为开发卷烟减害新材料,向琼脂基质中加入不同量的纳米SiO_2,采用溶胶-凝胶法制备了系列琼脂-纳米SiO_2气凝胶材料,对材料形貌和微结构进行了表征;采用模拟烟气吸附试验考察了材料对巴豆醛的吸附效果,并通过二元复合滤棒的形式考察了Agar-SiO_2-60%(气凝胶中纳米SiO_2的质量分数为60%)在卷烟滤嘴中的应用效果。结果表明:(1)该材料呈三维网络多孔结构,比表面积为73.62～424.75m~2/g,平均孔径为23.46～10.38 nm。(2)当气凝胶中纳米SiO_2的质量分数从0依次增加到20%、40%、60%、80%时,琼脂-纳米SiO_2气凝胶对巴豆醛的吸附量从1.65 mg/g依次增加到3.13、4.35、8.91、13.80 mg/g。(3)卷烟滤棒中Agar-SiO_2-60%添加量为30 mg/支时,试验卷烟主流烟气常规指标基本无变化,有害成分NNK、NH_3以及巴豆醛释放量较对照卷烟分别降低12.8%、11.3%和9.5%,烟气危害性指数降低0.6,且感官品质未下降。     

纤维素纸沟槽滤嘴选择性降低卷烟烟气中有害成分

为选择性降低卷烟烟气中的有害成分,以纤维素纸为载体涂布功能材料OPTI(含氨基聚合物),制备OPTI纤维素纸功能滤嘴,考察其对卷烟烟气焦油和有害成分释放量的影响,并进行了卷烟烟气体外毒理学检测。结果表明:(1)功能滤嘴能够高效选择性降低卷烟烟气中有害成分巴豆醛和氰化氢(HCN)的释放量,材料OPTI上墨量为(13.0±0.5)g/m~2时,焦油增加0.3%,巴豆醛降低35.8%,HCN降低57.2%;随着纤维素纸上材料OPTI上墨量的增加,烟气中巴豆醛和HCN的释放量降低;滤嘴具有良好的减害稳定性,存放10周后仍对烟气有害成分有高效降低作用。(2)与对照卷烟相比,对于纤维素纸上涂布OPTI材料的试验卷烟,细胞存活率略有提高,细菌致突变性和诱发微核率无明显差异。(3)将材料PEG6(聚乙二醇600)与OPTI复配后制备滤嘴,卷烟烟气焦油降低3.1%,苯酚、巴豆醛和HCN分别降低23.7%、24.6%和46.3%,烟气危害性评价指数下降0.91,而卷烟内在抽吸品质未受到明显影响。PEG6与OPTI复配材料是一种比较理想的减害纤维素纸涂料。     

微波膨胀梗丝对卷烟7种烟气有害成分释放量及危害性指数的影响

为研究微波膨胀梗丝在卷烟应用中的减害效果,分析了梗丝掺配比例对卷烟7种烟气有害成分(CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚和巴豆醛)以及其危害性指数的影响,并与同比例传统梗丝掺配试验卷烟样品进行了对比。结果表明:在试验梗丝掺配比例范围(8%~33%)内,与传统梗丝(气流干燥梗丝)相比,微波膨胀梗丝降低烟气中CO、HCN、B[a]P和巴豆醛释放量的效果更佳,平均降低1.0 mg/支、9.43μg/支、0.19 ng/支和0.42μg/支。而传统梗丝对降低烟气中NNK、NH3和苯酚释放量的效果较好,平均降低0.12 ng/支、0.70μg/支和0.23μg/支。用卷烟危害性指数作总体评价,微波膨胀梗丝掺配样品的危害性指数均值较传统梗丝样品降低了0.1,表明其减害作用略优于传统梗丝。      

氧化石墨烯-壳聚糖复合物涂布纸降低卷烟烟气中苯酚和巴豆醛

为选择性降低卷烟主流烟气中苯酚和巴豆醛的释放量,采用溶液共混法制备了氧化石墨烯-壳聚糖复合物(GO-CS)悬浮液,并涂布于纤维素纸上,利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TG)对其进行表征;利用模拟评价装置考察GO-CS涂布纸的减害性能,并通过成型纸醋(纸+醋纤)复合滤棒进行了卷烟应用评价。结果表明:1GO在CS中分散性良好,GO-CS结构均匀一致,可成功负载于纤维素纸表面;2GO-CS中GO质量分数为10%,纤维素纸GO-CS涂布量为(2.4±0.2)g/m~2时模拟减害效果较好,苯酚和巴豆醛释放量分别降低37.5%和31.5%;3与对照卷烟相比,试验卷烟主流烟气中苯酚和巴豆醛释放量分别降低32.7%和29.3%,卷烟危害性评价指数降低9.1%,烟气常规成分及其他有害成分的释放量变化不大,且卷烟风格及感官质量保持基本一致。     

接装纸透气度和滤棒吸阻对卷烟烟气细胞毒性的影响

采用中性红细胞毒性试验测试了不同透气度接装纸卷烟和不同吸阻滤棒卷烟烟气冷凝物的细胞毒性,并初步分析了卷烟烟气的细胞毒性指标与CO,NNK,NH3,HCN,B[a]P,巴豆醛和苯酚释放量之间的相关性.结果表明:①随着接装纸透气度的增大,卷烟烟气冷凝物的细胞毒性呈降低趋势;细胞毒性指标与CO,NNK,NH3,HCN,B[a]P,巴豆醛和苯酚的释放量之间具有一定的相关性;②随着滤棒吸阻的增大,卷烟烟气冷凝物的细胞毒性呈降低趋势;细胞毒性指标与NH3,HCN,B[a]P和苯酚的释放量之间具有一定的相关性.     

切丝宽度对卷烟主流烟气7种Hoffmann成分释放量的影响

为研究切丝宽度对卷烟主流烟气中7种Hoffmann成分释放量（CO,NNK,NH3,HCN,BaP,巴豆醛,苯酚）的影响,通过改变切丝宽度,测定卷烟主流烟气中7种Hoffmann成分的释放量．结果表明：在考察的切丝宽度范围内,随着切丝宽度的增加,烟气中CO,HCN和苯酚逐渐下降,NH,逐步上升,NNK和BaP先上升后下降,而巴豆醛和卷烟危害性指数保持不变;降低切丝宽度有利于选择性降低烟气中的NH3、BaP和巴豆醛,提高切丝宽度有利于选择性降低烟气中CO,HCN和苯酚．兼顾卷烟品质和卷烟减害,最佳切丝宽度为0．95mm．     

应用后合成法制备的胺基功能化材料降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物研究

采用后合成方法将胺基嫁接到载体上制备降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物的材料,通过考察载体、胺基试剂和胺基试剂的用量对降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物性能的影响,确定了后合成材料的较佳条件,即以三氧化二铝为载体,以3-胺基丙基三乙氧基硅烷(APTES)为胺基化试剂,两者的比例是:1 g三氧化二铝:5 mmol APTES.卷烟应用试验结果表明,应用该材料制备的二元复合滤棒卷制试验卷烟,与对照卷烟相比,试验卷烟的炯碱和焦油释放量基本不变,甲醛释放最降低55.2%、乙醛释放量降低25.0%、丙醛释放量降低20.7%、巴豆醛释放量降低17.8%.评吸结果表明,两种卷烟总体风格特点和感官质量基本一致.     

功能化聚乙烯亚胺选择性降低卷烟烟气中的HCN

为选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢(HCN)的释放量,制备了过渡金属离子改性的聚乙烯亚胺(PEI)液体功能材料,对材料进行了紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和热重分析(TG)表征。利用卷烟添加剂性能模拟评价装置考察了制备材料降低烟气中HCN的性能,并优化了材料的制备条件;将优化后制备的材料以涂布在纸-醋纤二元复合滤棒中的形式应用于卷烟。结果表明:1金属离子改性的PEI功能材料具有较好的水溶性,在280℃以下具有良好的热稳定性;2PEI重均分子量为600、溶液质量分数为20%、金属离子为Zn~(2+)且Zn~(2+)/PEI比值为2.93×10~(-4)mol/g时,所制备的功能材料对烟气HCN降低性能最好;3与对照卷烟相比,材料添加量为10.6 mg/支的试验卷烟主流烟气HCN的选择性降低率为40.2%,焦油和感官质量基本不变;材料添加量为19.9 mg/支时,HCN的选择性降低率高达72.1%,但卷烟感官质量有一定降低。     

均苯三甲酸合铁同时选择性降低卷烟主流烟气巴豆醛和氢氰酸

为选择性降低卷烟主流烟气中的巴豆醛和氢氰酸(HCN)的释放量,采用水热合成法制备了金属有机骨架(MOFs)多孔材料均苯三甲酸合铁(Ⅲ)(Fe-BTC),运用X射线粉末衍射(XPRD)、比表面积孔径分析(BET)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)等技术对合成材料的晶体结构、孔结构参数及热稳定性进行了表征,并将材料添加于卷烟滤嘴中进行了烟气减害测试。结果表明:1)Fe-BTC是一种典型的MOFs多孔材料,在419.7℃以下具有良好的热稳定性。2)与对照卷烟相比,Fe-BTC材料的试验卷烟主流烟气中巴豆醛的选择性降低率可达15.68%、HCN的选择性降低率可达14.44%,而烟气常规成分释放量与对照卷烟基本一致。     

碱性功能SBA-15/聚醚砜复合材料降低卷烟烟气中的氰化氢

为选择性降低卷烟主流烟气中HCN释放量,采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)对SBA-15介孔分子筛进行碱性功能化修饰,并与聚醚砜复合得到碱性功能化SBA-15/聚醚砜复合材料。利用低温氮气吸附脱附、扫描电镜、热重分析等手段对该材料孔结构、表面形貌及热稳定性进行表征,并将材料添加于卷烟滤嘴中考察降低HCN性能。结果表明:①经APTS修饰的SBA-15材料仍保持有序介孔孔道结构,且与聚醚砜复合后的材料具有不规则的海绵状多孔结构;②复合材料在200℃以下具有良好热稳定性;③将碱性功能化SBA-15/聚醚砜复合材料以20 mg/支添加量制成二元复合滤棒应用于卷烟后,卷烟主流烟气中HCN释放量降低29.6%,而焦油及感官质量变化较小,卷烟危害性评价指数(H)下降0.2。表明所制备材料对卷烟烟气HCN有良好选择性吸附性能。     

应用后合成法制备的胺基功能化材料降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物研究

采用后合成方法将胺基嫁接到载体上制备降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物的材料,通过考察载体、胺基试剂和胺基试剂的用量对降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物性能的影响,确定了后合成材料的较佳条件,即以三氧化二铝为载体,以3-胺基丙基三乙氧基硅烷（APTES）为胺基化试剂,两者的比例是:1 g三氧化二铝:5 mmol APTES。卷烟应用试验结果表明,应用该材料制备的二元复合滤棒卷制试验卷烟,与对照卷烟相比,试验卷烟的烟碱和焦油释放量基本不变,甲醛释放量降低55.2％、乙醛释放量降低25.0％、丙醛释放量降低20.7％、巴豆醛释放量降低17.8％,评吸结果表明,两种卷烟总体风格特点和感官质量基本一致。      

滤棒中三醋酸甘油酯用量对卷烟主流烟气有害成分释放量的影响

为明确卷烟滤棒成型过程中增塑剂三醋酸甘油酯对烟气有害成分释放量的影响,制备了4种不同三醋酸甘油酯用量的醋酸纤维滤棒及相应的试验卷烟,并对其烟气常规化学指标、有害成分释放量和感官品质进行了分析评价.结果表明:①三醋酸甘油酯的用量在5.51％～13.31％的范围时,卷烟主流烟气中总粒相物、焦油、烟碱等常规指标变化不大;②除苯酚、间-对甲酚的释放量随着三醋酸甘油酯用量的增加逐渐降低外,一氧化碳(CO)、氢氰酸(HCN)、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、氨(NH3)、苯并[a]芘(B[a]P)、巴豆醛、对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、邻甲酚等成分的释放量或基本无变化,或变化不明显;③三醋酸甘油酯对卷烟感官质量的影响不明显.     

烤烟型细支与常规卷烟烟气中9种主要成分的逐口释放量比较

为研究不同圆周卷烟主流烟气主要成分逐口释放的差异,对同一烤烟型配方烟丝的细支卷烟和常规卷烟主流烟气中焦油、烟碱、CO、NNK、B[a]P、苯酚、巴豆醛、HCN和NH_39种主要成分逐口释放量进行量化分析。结果显示:①细支卷烟和常规卷烟的平均抽吸口数存在极显著差异,分别为5.49,6.72口;各成分在细支卷烟中的逐口释放量及总量均低于常规卷烟,其中焦油、烟碱、NNK、B[a]P、苯酚、HCN和NH_3成分在细支卷烟中的波动均小于常规卷烟,而CO和巴豆醛则相反;②随着抽吸口数的增大,细支卷烟和常规卷烟中焦油、烟碱、CO、NNK、B[a]P、苯酚、HCN和NH_3成分均逐步增加,仅巴豆醛第一口释放量大于第二口;③常规卷烟烟气中9种主要成分的单口烟气释放量随抽吸口数递增而增加的趋势整体上更显著于细支卷烟,而在控制焦油因素情况下,细支卷烟各成分逐口释放量与抽吸口数相关性发生变化的程度更甚于常规卷烟。     

卷烟纸助燃剂对主流烟气7种有害成分释放量的影响

为了解卷烟纸助燃剂在降低卷烟危害性中的作用,以柠檬酸钠和柠檬酸钾为卷烟纸助燃剂,考察了其组成和添加量对主流烟气中CO,HCN,NNK,NH3,B[a]P,苯酚和巴豆醛等7种有害成分释放量的影响。结果表明:①增加助燃剂中钾盐的比例,卷烟主流烟气中NH3,苯酚,B[a]P,CO和HCN释放量呈降低趋势,NNK略有增加,巴豆醛无明显变化。②增加助燃剂的添加量,NH3,苯酚和B[a]P呈显著降低趋势;巴豆醛和NNK释放量无显著变化;CO和HCN释放量在钾盐比例低于10%时随助燃剂添加量增加有增加趋势,在钾盐比例高于40%时呈降低趋势。③助燃剂对抽吸口数的改变是影响7种有害成分变化的原因之一。卷烟助燃剂对卷烟主流烟气中7种有害成分的降低有一定作用。     

卷烟烟气苯酚释放影响因素及其调控技术研究进展

为使相关科研人员了解降低卷烟烟气苯酚释放量对提高卷烟安全性的重要意义,从烟叶原料产地、品种和部位、物理和外观质量、内在和感官质量,生成苯酚的前体物,原料加工工艺,叶组配方,卷烟纸和滤棒等辅助材料以及选择性吸附减害技术等方面进行了全面总结,分析了与烟气苯酚释放量相关的众多影响因素,并着重从烟叶原料生产、苯酚前体物调控、工业配方和减害技术等几个方面总结了选择性降低烟气苯酚释放量的措施和建议,可为降低烟气苯酚释放量和开发低危害卷烟产品提供参考。     

应用含纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气中CO技术研究

本研究利用常温多相催化氧化CO为CO₂的原理,在国际上首次研制出了适合于烟草工业应用的含纳米贵金属催化材料和二元复合滤棒,进行了降低卷烟烟气中CO的试验研究。系统地研究了材料制备方法、活性组分、焙烧温度和活性组分担载量对催化材料催化性能的影响,确定了较佳的催化材料制备方法和条件。确定了二元复合滤棒是适合于降低卷烟烟气中CO的工艺添加方式。研究了催化材料粒度和添加量以及添加助剂对降低卷烟烟气中CO的影响,确定了较佳的催化材料的组成和工艺参数。应用最终确定的含纳米工具书催化材料制作的二元复合滤棒接装试验卷烟,与对照卷烟相比,普通卷烟的CO释放量可降低26.9%,低侧流卷烟的CO释放量可降低45.4%,并且卷烟感官质量基本保持不变。应用研究成果研制开发了一种低焦油、低CO烤烟型卷烟,焦油、CO和烟碱的释放量分别为10.0mg/支、9.1mg/支和0.93mg/支,符合欧盟对低释放量卷烟的规定。      

卷烟纸对卷烟主流烟气中7种有害成分释放量的影响

为降低吸烟对人体健康的危害,考察了卷烟纸透气度、定量和助剂对主流烟气中CO等7种有害成分的影响。结果表明:①随着卷烟纸透气度的增加,卷烟主流烟气中CO,HCN,B[a]P,NH3,苯酚和卷烟危害性指数都呈降低趋势,而NNK和巴豆醛的变化不明显;②随着卷烟纸定量的增大,卷烟主流烟气中CO,HCN的释放量和卷烟危害性指数呈增大趋势,而巴豆醛,B[a]P,NNK,NH3和苯酚随卷烟纸定量的变化不显著;③不管是有机酸钾,还是有机酸钾与有机酸钠的混合物,随着其在卷烟纸中的用量增大,烟气CO,HCN,B[a]P,NH3,苯酚释放量和卷烟危害性指数也都呈降低趋势,但降低幅度都不大,NNK和巴豆醛的释放量变化不明显;④有机酸钾盐降低CO,HCN,B[a]P,NH3,苯酚释放量和卷烟危害性指数的效果优于有机酸钾钠盐混合物。适当增大卷烟纸透气度,降低卷烟纸定量,提高有机酸钾盐的用量可在一定程度上降低卷烟主流烟气中CO,HCN,B[a]P,NH3,苯酚释放量和卷烟危害性指数。     

卷烟规格对主流烟气6种有害成分释放量的影响

为探索卷烟规格对卷烟主流烟气6种有害成分(苯酚、巴豆醛、HCN、苯并[a]芘、氨、NNK)释放量的影响,选取烟支圆周、烟支长度和烟丝宽度作为影响因素,对120个卷烟样品主流烟气6种有害成分释放量进行了多因素方差分析。结果表明:①烟支圆周对6种烟气有害成分释放量的影响最大,烟支长度次之;而烟丝宽度除了对HCN的释放量有影响外,对其他成分的释放量影响不大。②在烟支圆周17.0～24.2 mm范围内,6种烟气有害成分释放量与烟支圆周均正相关;在24.2～27.0 mm范围内,巴豆醛和HCN的释放量与烟支圆周负相关,氨的释放量几乎不变,其余3种有害成分释放量与烟支圆周正相关。③6种烟气有害成分释放量与烟支长度均正相关。④除HCN的释放量与烟丝宽度负相关外,其余5种有害成分的释放量与烟丝宽度无关。     

富硒烟叶对烟气有害成分释放量作用分析

测定分析了天然富硒烟叶、外加硒的烟叶、盆栽富硒烟叶卷烟烟气中主要有害成分释放量,结果表明硒元素对烟气主要有害成分释放量具有抑制作用。(1)以天然富硒白肋烟为原料的卷烟可降低烟气中苯并[a]芘、TSNA、氨的释放量,以天然富硒烤烟为原料的卷烟可降低烟气中B[a]P、HCN、巴豆醛的释放量,但烟气中苯酚等的释放量稍有增加。(2)在卷烟工业过程中外加有机硒10μg.cig-1或无机硒2μg.cig-1均可明显降低烟气B[a]P、NNK、NNN、NAB、氢氰酸、氨等的释放量。(3)农业生产过程中外源施硒可降低烟气中苯酚、巴豆醛、HCN、氨等的释放量,但同时可增加烟气中CO、NNK的释放量。综合来看,卷烟工业过程中外源加硒可降低烟气有害成分释放量。