硒对烟叶化学成分和烟气中有害成分的影响研究进展

硒是烟草生长需要的一种微量元素,具有重要的生理活性,能被烟草富集。笔者综述了硒对烟叶化学成分、烟叶含硒量、烟气中有害成分的影响,以及硒在卷烟中的安全性。     

烟叶部位对卷烟主流烟气7种有害成分释放量的影响

为研究烟叶部位对烟气有害成分释放量的影响规律,采用云南玉溪和河南许昌生产的K326不同部位烟叶卷制烟支硬度相同的单料烟,对其烟气中CO,HCN,NNK,NH3,B[a]P,苯酚和巴豆醛7种有害成分的释放量进行了测定,并对单位质量烟叶和单口烟气有害成分释放量进行了分析.结果表明:①烟气有害成分释放量随着叶片的部位而变化;②烟叶组织结构和化学成分差异、卷烟抽吸口数是引起各部位烟叶有害成分释放量不同的主要原因;③卷烟配方中合理安排不同部位烟叶的比例,可选择性降低除NNK以外的其他6种有害成分.     

烟叶原料对卷烟主流烟气7项有害成分释放量的影响研究

为了解烟叶原料对卷烟主流烟气中7种有害成分的影响,选取了产地、烤房、品种、土壤、烟叶部位作为因素对237个初烤烟叶样品中主流烟气7项有害成分指标进行了多因素方差分析,结果表明:对于本研究所选取的烟叶样品来说,对7种烟气有害成分释放量指标有显著性影响的重要因素是产地、烟叶部位、品种三个因素,其中产地为关键因素,它在7个指标上均表现显著差异,产地7个指标显著方差分量比例为64.00%;烟叶部位也为关键因素,它在6个指标上表现显著差异,烟叶部位6个指标显著方差分量比例为26.51%。品种为重要因素。而烤房、土壤对7个烟气释放量指标影响不显著。      

云南烤烟的烟气成分与烟叶化学成分的相关分析

为了分析云南烤烟化学成分与烟气成分的相互关系,采集了586个云南烤烟样品的22个化学成分和4个烟气成分,在MATLAB 5.0平台下,以22个化学成分构建的275个交互项数值为自变量,烟气成分数值为因变量,建立二次多项式逐步回归模型。模型分析结果显示,烟叶中的燃烧性成分与烟气成分呈显著相关关系;烟气总粒相物、焦油及烟碱量与烟叶中的碱性成分呈显著相关关系。     

烤烟烟叶常规化学成分与主流烟气成分的关系

为研究烟叶原料常规化学成分与主流烟气成分之间的相互关系,测定了全国26个烟叶产区的6个品种和进口烤烟烟叶样品的常规化学成分(烟碱、总糖、还原糖、总氯、总钾和总氮)含量、卷烟烟气成分释放量(总粒相物、烟碱、水分、焦油和一氧化碳)和抽吸口数,并对其进行了相关分析、偏相关分析和通径分析。①简单相关分析显示,烟气总粒相物、烟碱和焦油与烟叶烟碱、总钾和总氮含量呈显著相关;烟气一氧化碳与烟叶烟碱呈显著正相关,但与钾含量呈极显著负相关;抽吸口数与总糖、还原糖和总钾呈显著相关。②偏相关分析表明,烟气总粒相物、烟碱和焦油仅与烟叶烟碱含量呈显著的相关关系,烟气一氧化碳和抽吸口数与总钾含量呈显著负相关。③回归和通径分析表明,对烟气总粒相物、烟碱和焦油起主要作用的是烟叶烟碱含量,其次是钾含量,总氮则主要是通过烟碱的间接作用产生影响;烟气一氧化碳主要受烟叶总钾含量的影响;还原糖主要通过总糖的间接作用对抽吸口数造成影响。烟叶中烟碱和总钾含量对烟气成分影响较大。     

烟叶部位、产地与卷烟主流烟气7种有害成分释放量关系研究

为研究烟叶不同部位、产地对卷烟主流烟气中7种有害成分释放量的影响,分析了5个国内产地的烤烟型单料烟的上部、中部、下部样本。结果表明烟叶部位与主流烟气中7种有害成分释放量总体上的关系为:氢氰酸(HCN)、苯酚、氨(NH3)、焦油、危害性指数呈上部>中部>下部;巴豆醛为上部<中部<下部;中部烟叶N-亚硝胺(NNK)的释放量较低,一氧化碳(CO)释放量较高;苯并芘(BaP)释放量变化规律性不强。烟叶不同部位与卷烟主流烟气中单位焦油有害成分释放量的关系为:CO、HCN、苯酚、巴豆醛、NH3、BaP呈上部<中部<下部变化趋势;NNK、危害性指数有一致规律,均为中部烟叶较低。     

烟叶最佳化学组成与烟气成分预测模型的建立

为选择最佳的烟叶化学组成与烟气成分的预测模型,运用不同的回归分析统计方法,对烟叶化学组成和烟气成分进行了回归分析。结果表明:全模型、双重筛选逐步回归以及仅含相关变量的逐步回归,方程均通过检验,但是不同方法得到的模型预测精度不同,且预测变量回归系数未全部通过检验;剔除不显著变量后,重新拟合回归预测模型,得到的焦油、烟气烟碱、烟气一氧化碳的回归模型,焦油回归方程为Y焦油=11.7+1.857X烟碱,烟气烟碱回归方程为Y烟气烟碱=0.679X烟碱,烟气一氧化碳回归模型为YCO=1.428 6X烟碱+0.121 7X还原糖+2.822 5X总氯+8.488 9,且回归方程检验均达到显著水平(P<0.01),方程回归系数均通过显著性检验(P<0.01)。这些结果为提高烟叶安全性和设计低焦油卷烟配方提供了科学依据。     

钛酸盐纳米管降低卷烟烟气有害成分

通过简单的水热反应法制备了一种可同时降低主流烟气中多种有害成分的钛酸盐纳米管。采用X射线粉末衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对合成纳米管的结构进行了表征。结果表明:①在卷烟滤嘴中添加钛酸盐纳米管后,主流烟气中的氨、氢氰酸、苯酚和巴豆醛等有害成分的释放量分别降低了67.53%,23.52%,60.81%和27.56%,其中,氨和苯酚释放量的选择性降低率大于35%。②钛酸盐纳米管对有害成分的吸附机理表现为物理吸附和化学吸附的共同作用。     

造纸法再造烟叶对卷烟烟气有害成分释放量的影响

为考察造纸法再造烟叶对卷烟烟气有害成分释放量的影响,分别添加0%、3.94%、7.87%、11.81%、39.37%、78.7%(占总组分)的造纸法再造烟叶,测定卷烟烟气中苯并[a]芘(B[a]P)、NNK、CO、氢氰酸(HCN)、氨(NH3)、苯酚、巴豆醛等7种有害成分含量。结果表明:添加造纸法再造烟叶,能有效降低卷烟烟气中苯酚等6种有害成分的释放量,具有显著线性相关关系,对CO释放量的影响不大,影响程度由大到小依次为:苯酚B[a]PHCN巴豆醛NNKNH3CO;增加造纸法再造烟叶的使用比例能有效降低卷烟危害性评价指数,两者具有显著线性相关关系。     

施氮量对烤烟常规化学成分含量及主流烟气中7种有害成分释放量的影响

以烤烟豫烟12号为材料,通过田间试验研究不同施氮量对烤烟化学成分和主流烟气中7种有害成分的影响。结果表明,施氮量不同不仅影响烟叶常规化学成分的含量,而且对主流烟气中有害成分的释放量产生了影响;随施氮量增加,烟叶中蛋白质、烟碱和总氮的含量增加,总糖和还原糖含量减少,钾和氯含量影响不明显;主流烟气中7种有害成分随施氮量的增加变化趋势不同,随施氮量增加,巴豆醛的释放量减少,氨和NNK的释放量增加;施氮量在55 kg/hm2时,烟叶常规化学成分协调,主流烟气中7种有害成分的危害性指数最低,烟草质量安全性较高。      

河南烤烟化学成分与烟气成分的相关性分析

对河南不同产地、津巴布韦和巴西产的烤烟烟叶烟气中的焦油、烟气烟碱、CO等有害成分的释放量进行了检测和分析,并对化学成分中的还原糖、总氮、烟碱、K2O、Cl-、SO24-及有机钾对焦油、烟气烟碱、CO的影响进行了相关性分析.结果表明河南烤烟烟气的焦油、烟气烟碱、CO量均高于津巴布韦、巴西烤烟,上述烟气成分与烟叶的K2O、有机钾、还原糖/烟碱、K/Cl呈显著负相关;与烟碱、Cl-和SO24-则为显著正相关;与还原糖比较,上部叶呈显著负相关,中部叶和全部样品相关性不明显.     

茶叶添加量对再造烟叶卷烟烟气酚类有害物质的影响

将茶叶作为添加物,以涂布的方式,按不同比例制作成再造烟叶,并将其加入叶组中制成卷烟样品.用吸烟机捕集卷烟的烟气,收集主流烟气的总粒相物,用同时蒸馏萃取法(SDE)对收集的烟气粒相物的剑桥滤片进行萃取,然后用GC-MS定性、定量分析烟气化学成分.结果表明,与对照样相比,添加茶叶后烟气中主要酚类有害成分含量有不同程度的降低,含10%,12%茶叶的卷烟样品中主要酚类有害成分含量分别降低了37.4%和36.8%,且对吸食品质有所改善.     

基于卷烟辅助材料参数的卷烟烟气有害成分预测模型

为考察卷烟辅助材料参数(卷烟纸克重、卷烟纸透气度、成型纸透气度、接装纸透气度和滤棒吸阻)对卷烟主流烟气有害成分释放量的影响,采用中心组合结合正交设计制备试验卷烟,利用线性回归法和逐步回归法建立卷烟辅助材料参数对主流烟气7种有害成分(CO,NNK,NH3,HCN,BaP,苯酚、巴豆醛)及2种常规化学成分(焦油、烟碱)释放量的多因素预测模型,根据统计学原理中交叉验证标准差(RMSECV)最小的原则筛选出最优预测模型。在不同卷烟配方条件下,外部验证结果表明:CO,NNK,NH3,HCN,BaP,巴豆醛、苯酚、烟碱和焦油等9种有害成分平均预测相对偏差分别为6.9%,8.7%,6.6%,11.8%,4.1%,8.2%,5.3%,4.0%和4.8%。9种有害成分预测模型预测精度良好,对于不同的配方和辅助材料具有广泛的适用性。     

卷烟主流烟气有害成分遗传分析

为深入解析卷烟主流烟气中有害成分的遗传机制,以烤烟Y3和K326为亲本构建的重组自交系群体（RIL）为材料,采用植物数量性状的主基因+多基因混合遗传模型对该群体连续3个世代（F6:7、F7:8和F8:9）的一氧化碳（CO）、氢氰酸（HCN）、4-甲基亚硝胺基-1-3-吡啶基-1-丁酮（NNK）、氨（NH3）、苯并芘{B[a]P}、苯酚（PHE）、巴豆醛（CRO）和焦油（TAR）等8个主流烟气有害成分性状进行遗传分析。结果表明：（1）8个主流烟气有害成分性状在连续3个世代中均呈单峰或多峰的正态或偏正态分布,属典型的数量性状。（2）在连续3个世代中,8个性状的最优遗传模型均为4对部分等加性主基因模型,其中,CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P和CRO的最优遗传模型为4MG-EEA;PHE和TAR的最优遗传模型为4MG-EEEA。（3）上述性状在连续3个世代中均受主基因遗传模型控制,主基因遗传率极高（均值为89.01%）且远大于环境（非遗传）因素影响。综上,这些性状主要由遗传基础决定的,可为选育烟草低危害良种提供理论依据。     

卷烟纸特性对卷烟主流烟气7种有害成分释放量的影响

为掌握卷烟纸特性对卷烟主流烟气7种有害成分(CO,HCN,NNK,NH3,苯并[a]芘,苯酚,巴豆醛)释放量的影响,采用不同特性的卷烟纸卷制卷烟,通过相关的标准方法测定其主流烟气中7种有害成分的含量.结果发现:卷烟纸助燃剂含量变化对卷烟主流7种有害成分释放量的影响最大;卷烟纸透气度、定量和助燃剂类型的影响次之;亚麻配比对卷烟主流烟气7种有害成分释放量也有一定影响.     

烤烟烟叶理化特性对烟气烟碱、CO、焦油量的影响

对河南不同产地、津巴布韦和巴西的烤烟烟叶中的焦油、烟气烟碱、CO等有害成分的释放量进行了检测和分析，并对烟叶的填充力、静燃速率和化学成分中的还原糖、总氮、烟碱、K2O、Cl^-、SO4^2-及有机钾与烟气有害成分影响进行了相关性分析，结果表明，河南烤烟烟气有害成分含量高于漳巴布韦、巴西。烟气有害成分与烟叶的K2O、有机钾、还原糖／烟碱和K／C1、静燃速率呈显著负相关；与烟碱、Cl^-、SO4^2-呈显著正相关；烟气有害成分与还原糖与上部烟呈显著负相关，与中部烟和全部样品比较相关性不明显；烟叶填充力也呈类似结果；说明与烟叶燃烧性有关的因素对烟气中有害成分含量有明显影响。     

工艺加工对再造烟叶致香成分、有害成分和感官质量的影响

通过检测分析造纸法再造烟叶在制丝工艺处理过程中真空回潮(工序1)、松散回潮(工序2)、润叶(工序3)、烘丝(工序4)后的致香成分、有害成分并结合感官评价,了解其内在品质的变化趋势.结果表明:①烟草中致香成分含量在工序1-3有降低趋势,工序4含量增加,重要致香成分巨豆三烯酮、新植二烯、β-二氢大马酮含量在烘丝工序明显增加;②卷烟主流烟气中多环芳烃基本无变化,烟草特有亚硝胺NNK在烘丝工序明显降低,其它亚硝胺变化较小;③卷烟烟气的常规化学指标在加工前后基本无变化;④加工过程中感官质量各项指标有起有落,烘丝工序感官质量明显提高,烟气均衡感较好,圆润感提高,烟香丰富性、清晰度提升,甜韵明显增强.     

我国烤烟茄尼醇含量及其与烟草和烟气主要化学成分的相关性

为明确我国烤烟茄尼醇含量状况及其与烟叶品质的关系,选取2010—2011年代表产区烟叶266份,分析了总茄尼醇、游离茄尼醇、游离茄尼醇/总茄尼醇的比值数据特征以及产区、部位、品种间的差异,研究了茄尼醇与烟草和烟气主要化学成分的相关性。结果表明,我国烤烟总茄尼醇、游离茄尼醇含量分别为0.21%～3.48%、0.10%～2.19%;北方烟区烤烟总茄尼醇含量显著低于其他烟区,但游离茄尼醇比例较高;上部叶茄尼醇含量显著大于中、下部叶;红花大金元相对云烟97、云烟87、K326具有较低的总茄尼醇含量;烤烟茄尼醇含量与烟叶质量评价指标（石油醚提取物、环己烷提取物、总生物碱、丙二酸、还原糖等）及烟气安全性指标（焦油、一氧化碳、苯并芘、苯酚、氨气、氰化氢、NNK）呈极显著相关,茄尼醇含量高的烟叶,其主流烟气有害成分释放量显著较高。     

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。     

两种抽吸模式下卷烟烟气有害成分释放量与滤嘴通风率的关系

为了解不同抽吸模式下卷烟烟气有害成分释放量与滤嘴通风率的关系,考察了ISO和加拿大卫生部深度(HCI)两种抽吸模式下主流烟气中烟碱及乙醛、丙烯醛、苯、苯并[a]芘、1,3-丁二烯、一氧化碳(CO)、甲醛、N-亚硝基降烟碱(NNN)、4-(N-甲基-N-亚硝氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚、巴豆醛、氢氰酸(HCN)和氨等13种有害成分的释放量与滤嘴通风率的相关关系,并进一步探讨了单位烟碱有害成分释放量与滤嘴通风率的相关性。结果表明:①在ISO抽吸模式下,除NNN、NNK外,其他有害成分的释放量与滤嘴通风率负相关;甲醛和巴豆醛的单位烟碱释放量与滤嘴通风率负相关,乙醛、CO、苯并[a]芘和氨的单位烟碱释放量与滤嘴通风正相关。②在HCI抽吸模式下,甲醛、巴豆醛、苯并[a]芘、苯酚和烟碱的释放量与滤嘴通风率负相关,HCN释放量与滤嘴通风率正相关,其余有害成分的释放量与滤嘴通风无显著相关性;乙醛、丙烯醛、巴豆醛、CO、HCN和氨的单位烟碱释放量与滤嘴通风率正相关。