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。     

“三丝”掺兑量对卷烟主流烟气有害成分释放量的影响

为考察膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶(简称“三丝”)掺兑量对主流烟气有害成分释放量的影响规律,在控制烟支硬度一致的条件下,制备了15种不同“三丝”掺兑量的卷烟,对其烟丝重量、吸阻、抽吸口数及主流烟气中焦油、烟碱、CO、氢氰酸、NNK、氨、BaP、苯酚、巴豆醛的释放量进行了测定,并建立了“三丝”掺兑量与上述有害成分释放量的回归方程.结果表明:①膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶掺兑量增加10％,烟丝重量分别减少约1.8％,31％和1.3％,卷烟抽吸口数均减少约0.4口;膨胀梗丝或膨胀烟丝掺兑量增加10％,卷烟吸阻均增加约3.0％;②随着膨胀梗丝掺兑量增加,CO和巴豆醛释放量增加,其它7项有害成分释放量降低;随着膨胀烟丝掺兑量增加,巴豆醛释放量增加,焦油、烟碱、CO、BaP、氨和苯酚释放量降低;随着再造烟叶掺兑量增加,巴豆醛释放量增加,焦油、烟碱、氢氰酸、BaP、氨和苯酚释放量降低;③通过增加膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶掺兑量,可以选择性降低卷烟主流烟气中的BaP、氨和苯酚.     

我国不同产区烤烟烟叶主流烟气主要有害成分分析

为明确我国不同产区烤烟烟叶主流烟气主要有害成分特征,选取17个烤烟生产省(直辖市)36个代表产地烤烟样品266份,研究了主流烟气有害成分在产区、部位之间的差异以及同一品种在产地、部位和年份间的变异情况。结果表明,我国烤烟主流烟气有害成分均存在一定变异,其中NNK、氨、苯酚变异系数较大,苯并[a]芘、氰化氢中等,焦油、巴豆醛较小;不同种植区烤烟烟叶主流烟气焦油、巴豆醛、NNK、氨、氰化氢、苯酚释放量差异显著,一氧化碳、苯并[a]芘差异不显著;不同部位烤烟烟叶主流烟气焦油、苯酚、巴豆醛、氨、NNK释放量差异显著,一氧化碳、苯并[a]芘、氰化氢差异不显著;烤烟烟叶氰化氢、NNK释放量在产地间变异最大,苯酚释放量在部位间变异最大,苯并[a]芘释放量在部位、产地间变异大于年份间变异,焦油、一氧化碳、巴豆醛释放量在部位、产地、年份间变异均较小。     

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。     

初烤烟叶外观质量与其主流烟气有害成分释放量关系研究

为明确初烤烟叶主要外观质量与其主流烟气有害成分释放量的关系,收集我国代表产地初烤烟叶样品218份,应用方差分析,研究了不同成熟度、颜色、身份、油分、叶片结构、色度特征的初烤烟叶主流烟气烟碱、焦油及7项有害成分(一氧化碳、苯并芘、苯酚、氰化氢、NNK、氨、巴豆醛)释放量的差异。结果表明,烟叶颜色、身份、叶片结构对主流烟气有害成分释放量的影响较大,成熟度、油分、色度对主流烟气有害成分释放量的影响较小;橘黄烟叶主流烟气焦油、烟碱、苯酚、氨、氰化氢释放量显著或极显著大于柠檬黄烟叶;身份较厚的烟叶主流烟气烟碱、苯酚释放量显著较高;随叶片结构趋于疏松,其主流烟气焦油、烟碱、苯酚释放量呈显著降低趋势,巴豆醛释放量呈显著升高趋势。     

两种抽吸模式下卷烟主流烟气成分释放量的差异

为应对烟草制品成分管制新的要求,以典型的不同焦油量(1.0~13.3 mg/支)的9种烤烟型和11种混合型卷烟样品为研究对象,从单支卷烟、单位烟碱和单位焦油的角度分析考察了ISO和加拿大深度抽吸(HCI)两种模式下卷烟主流烟气成分(TPM、焦油、烟碱、CO、TSNAs、B[a]P、羰基化合物、苯酚、HCN、氨和VOCs)释放量的差异。结果表明:1对于单支卷烟烟气成分释放量而言,HCI抽吸模式显著高于ISO抽吸模式,与中高焦油量(6.0 mg/支)卷烟样品相比,低焦油(≤6.0 mg/支)卷烟样品的烟气成分释放量在两种抽吸模式下的差异更大。2以单位烟碱计,NNN、NNK、B[a]P和1,3-丁二烯在两种抽吸模式下的释放量基本一致。低焦油样品在HCI抽吸模式下CO、甲醛、巴豆醛和HCN的单位烟碱释放量显著高于ISO抽吸模式,而对于中高焦油量卷烟样品,两种抽吸模式下4种成分的单位烟碱释放量相当。3以单位焦油计,对于NNN、NNK、B[a]P和苯酚,HCI抽吸模式下各成分的单位焦油释放量略低于ISO抽吸模式。对于CO、甲醛、巴豆醛和HCN,低焦油样品在HCI抽吸模式下单位焦油释放量高于ISO抽吸模式。     

细支卷烟主流烟气有害成分释放量的分析

为研究细支卷烟主流烟气中有害成分的释放量,应对烟草和烟草制品管制新要求,以不同盒标焦油量(1~7 mg/cig)的细支卷烟为对象,研究了在国际标准化组织(ISO)抽吸模式下和深度抽吸(HCI)模式下主流烟中15种有害成分(焦油、烟碱、CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚、巴豆醛、NNN、甲醛、乙醛、丙烯醛、1,3-丁二烯和苯)的释放量规律。结果显示:1对于单支卷烟,HCI抽吸模式下有害成分的释放量均不同程度地高于ISO抽吸模式下的释放量,且盒标焦油量越低,两种抽吸模式下检测结果的比值(HCI/ISO)越大;另外,ISO抽吸模式下,除NNN、NNK、1,3-丁二烯、苯外,其他各成分与焦油相关性较强,而HCI抽吸模式下,仅烟碱、CO、乙醛、丙烯醛、NNN 5种成分与焦油显著相关;2对于单位毫克烟碱释放量,在HCI抽吸模式下,CO、HCN、巴豆醛、氨、甲醛、乙醛、丙烯醛7种成分高于ISO抽吸模式,NNN、NNK、B[a]P、苯酚、1,3-丁二烯、苯6种成分低于ISO抽吸模式;在ISO抽吸模式下,CO、氨、巴豆醛、HCN、苯酚5种成分与焦油显著相关,而在HCI抽吸模式下,仅CO与焦油显著相关;3对于单位毫克焦油释放量,在HCI抽吸模式下,CO、HCN、甲醛、巴豆醛4种成分高于ISO抽吸模式,而其余9种成分均不同程度地低于ISO抽吸模式,且单位毫克焦油释放量比值(HCI/ISO)与单位毫克烟碱释放量比值(HCI/ISO)相比,整体上更低一些。     

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。     

爆珠破碎对主流烟气有害成分释放量和滤嘴截留的影响

为了研究爆珠破碎对卷烟烟气有害成分释放量的影响,以国内典型爆珠卷烟为样品,分析了爆珠破碎对主流烟气7种有害成分释放量和滤嘴截留效率的影响。结果表明:(1)在ISO抽吸条件下,相对于常规卷烟,爆珠卷烟除了苯并芘高于常规卷烟外,其他有害成分单支释放量与常规卷烟没有差异;(2)对于爆珠破碎后的单支卷烟有害成分释放量,巴豆醛单支释放量降低,差异显著;其他成分释放量没有明显差异;(3)对于主流烟气有害成分单位毫克烟碱释放量来说,爆珠是否破碎对氨、NNK和巴豆醛有显著影响,爆珠破碎后氨和NNK单位毫克烟碱释放量升高,巴豆醛单位毫克烟碱释放量降低;(4)爆珠是否破碎对滤嘴中NNK和苯酚有显著影响,爆珠破碎后滤嘴对苯酚的截留增加,对NNK的截留能力减弱。     

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。      

接装纸打孔参数对卷烟烟气焦油及7种有害成分释放量影响的PLS回归分析

为了研究接装纸打孔参数对卷烟烟气的影响,制备了不同打孔参数的接装纸,并测试了卷烟烟气焦油和有害成分的释放量,采用偏最小二乘回归(PLS)法分析了接装纸打孔参数对烟气焦油和7种有害成分(CO、HCN、NH_3、NNK、B[a]P、苯酚、巴豆醛)释放量的影响。结果表明:1随着不同打孔参数接装纸卷烟滤嘴通风率的增加,烟气中焦油和7种有害成分的释放量降低;2接装纸打孔面积对烟气焦油和7种有害成分释放量的影响最大;3打孔面积、孔数、孔排数、孔带宽度与烟气焦油和7种有害成分的释放量负相关;相同通风率时,孔径与烟气焦油及CO、HCN、NH_3、B[a]P、苯酚、巴豆醛的释放量正相关。     

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。     

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.     

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。     

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。     

辅助材料设计参数对卷烟7种烟气有害成分释放量的影响

为考察辅助材料设计参数对卷烟7种烟气有害成分释放量的影响,采用单因素影响设计法制备了40种试验卷烟,考察了卷烟纸透气度、卷烟纸定量、滤棒吸阻、接装纸透气度、成型纸透气度和滤嘴通风度对这些卷烟主流烟气CO、氢氰酸、NNK、氨、苯并[a]芘、苯酚、巴豆醛释放量的影响。结果表明:①卷烟纸定量对苯酚和CO的释放量有显著的影响,随着卷烟纸定量的增加,苯酚释放量下降,CO量增加;②卷烟纸透气度与HCN,NH3,BaP,CO和苯酚释放量有显著的负相关关系,影响大小依次为HCN>NH3>BaP≈CO>苯酚;③滤棒吸阻与NNK,NH3,HCN,苯酚,BaP和CO释放量有显著的负相关关系,影响大小依次为苯酚>NH3>NNK>HCN>BaP>CO;④滤棒成型纸透气度和接装纸透气度对CO,NNK,NH3,HCN,巴豆醛,苯酚和BaP释放量均有一定的影响,但成型纸透气度的影响较小,接装纸透气度的影响较明显。随着接装纸透气度的增大,成型纸透气度对有害成分释放量的影响程度增大;⑤滤嘴通风度与CO,NH3,HCN,巴豆醛,苯酚和BaP有显著的负相关关系,其影响大小依次为HCN>CO>巴豆醛>NH3>苯酚>BaP。辅助材料设计参数对卷烟7种烟气有害成分有一定的影响。     

国内外不同品牌卷烟样品危害性指数比较

为开发低危害卷烟,测定了国内外30个不同品牌卷烟样品卷烟纸和接装纸的透气度、滤嘴长度、烟丝结构、烟气焦油及7种烟气有害成分,即CO,HCN,NH3,NNK,苯并[a]芘(BaP),苯酚,巴豆醛的释放量,计算其危害性指数,比较了不同类型卷烟烟气危害性指数的差异。结果表明:国产卷烟样品的危害性指数低于进口卷烟样品;混合型卷烟样品的危害性指数高于烤烟型卷烟样品;国产混合型卷烟样品的危害性指数略低于进口烤烟型卷烟样品;再造烟叶、晾晒烟叶的使用比例对卷烟危害性指数有较大影响。     

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。     

烟丝含水率对主流烟气CO等7种有害成分释放量的影响

为考察烟丝含水率对主流烟气CO等7种有害成分释放量的影响,采用3种饱和盐溶液制备了不同烟丝含水率的卷烟,分别收集3组卷烟的烟气总粒相物、测定主流烟气中CO等7种有害成分的释放量,并对卷烟的物理参数和固相燃烧温度进行了检测。结果表明:①烟丝含水率对7种有害成分的释放量影响不尽相同,随着烟丝含水率的升高,卷烟主流烟气中氨(NH3)、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚的释放量呈降低趋势,CO,苯并[a]芘(B[a]P)释放量呈升高趋势,氢氰酸(HCN)及巴豆醛的变化不明显;②烟丝含水率对卷烟的固相燃烧温度没有显著影响,但影响卷烟的燃烧速率(燃烧过程),进而影响了烟气成分的形成、转移和释放。     

卷烟纸特性对短支卷烟主流烟气7种有害成分释放量及H值的影响

考察了不同卷烟纸透气度、定量、助燃剂含量、助燃剂钾/钠比及灰分对短支卷烟主流烟气7种有害成分释放量及卷烟危害性指数(H)值的影响。结果表明,对短支卷烟而言,卷烟纸透气度与CO、HCN、苯酚释放量呈显著的负相关关系,与巴豆醛释放量无明显相关性,其变化对HCN释放量的影响最大;卷烟纸定量与CO释放量呈显著正相关关系,与苯酚释放量呈显著负相关,其变化对苯酚释放量的影响最大;卷烟纸助燃剂含量和钾/钠比与7种有害成分释放量均呈负相关关系,其变化分别对苯并[α]芘和HCN释放量的影响最大;卷烟纸灰分与苯酚、CO、氨、苯并[α]芘、HCN均呈一定负相关关系,与巴豆醛和NNK无明显相关性,其变化对苯酚和CO释放量的影响较大;危害性指数H值与卷烟纸的透气度、助燃剂含量、助燃剂钾/钠比均呈显著的负相关关系,与卷烟纸定量及灰分呈一定的负相关关系。通过对卷烟纸特性参数的优化,有助于降低短支卷烟主流烟气7种有害成分释放量及危害指数。