国内外烤烟烟气焦油、7种代表性有害成分及烟碱释放量对比分析研究

杨松，孙培健，孙学辉，王宜鹏，贾云祯，聂聪，张晓兵，刘惠民

中国烟草总公司郑州烟草研究院，烟草行业烟草化学重点实验室，河南省郑州市高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

国内外烤烟烟气焦油、7种代表性有害成分及烟碱释放量对比分析研究

杨松，孙培健，孙学辉，王宜鹏，贾云祯，聂聪，张晓兵，刘惠民

中国烟草总公司郑州烟草研究院，烟草行业烟草化学重点实验室，河南省郑州市高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

选取国内代表性烟叶产区的C3F等级烟叶样品，以及国内卷烟工业企业用量较多的、与C3F等级接近的巴西、美国、津巴布韦、赞比亚和马拉维等5个我国主要烤烟进口国烟叶样品，卷制成单料烟。考察选取的进口烟叶与国产烟叶样品烟气焦油、卷烟危害性评价指数、7种代表性有害成分和烟碱释放量差异，分析了5个进口国家烤烟烟叶有害成分释放量特点。结果表明：国产C3F等级烟叶烟气的单位燃烧烟丝重量NNK和苯酚释放量均值为最低，卷烟危害性评价指数最低。

烤烟；烟气；焦油；危害性评价指数；7种代表性有害成分；烟碱

“卷烟危害性指标体系研究”项目[1]确定了卷烟主流烟气代表性有害成分为：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）、苯酚、巴豆醛。如何控制和降低这7种代表性有害成分（7种成分）释放量，降低卷烟烟气危害性，是我国烟草行业持续关注的问题之一。配方设计是整个卷烟设计的核心部分，针对烟叶原料和叶组配方设计对烟气7种成分释放量的影响开展了较多研究。在烟叶原料方面，张霞等[2]考察了烟叶原料对卷烟主流烟气中7项有害成分的影响，结果表明，对7项烟气有害成分释放量指标有显著性影响的重要因素依次是产地、烟叶部位和品种。吴清辉[3]、蔡国华等[4]分别对国产烟叶和进口烟叶苯酚、巴豆醛释放量进行了比较。彭斌等[5]比较了2007年不同部位K326烟叶7种成分的释放量差异。陈敏等[6]分析了国内5个产地的烤烟型单料烟上、中、下部烟叶7种成分的释放量差异。但目前尚无国内外烤烟烟叶烟气焦油、卷烟危害性评价指数、7种成分及烟碱释放量的系统对比分析研究。因此，本文通过系统研究国内外烟叶焦油、卷烟危害性评价指数、7种成分及烟碱释放量，旨在为低焦低害卷烟产品配方设计提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 国内烟叶

根据“特色优质烟叶开发重大专项”，从典型香型、亚型、一般、低害和新增产区，共5类取样点进行取样，其中32个典型香型产区有1个主取样点和4个辅助取样点，其余259个产区有1个取样点，取样数量共403个，具体见表1。分布在云南、贵州、四川、湖南、河南、福建、重庆、湖北、黑龙江、山东、陕西、广东、江西、广西、辽宁、安徽、吉林、内蒙古、甘肃等19个省（直辖市）、85个市及291个县（区），涉及省份烟叶总产量占2013年国产烤烟产量99.5%，取样等级均为C3F。

1.1.2 国外烟叶

我国主要从津巴布韦、巴西、美国、赞比亚和马拉维等5个国家进口烤烟，全部为混打的中部或上部商业等级。根据2012年进口烤烟实际，考虑与上述国产烤烟C3F等级近似的商业等级以便于比较，同时考虑商业等级的进口量和国内中烟公司用户数量，进行取样。共抽取国外烟叶样品35个，其中巴西烟叶样品10个，美国烟叶样品10个，津巴布韦烟叶样品9个，赞比亚烟叶样品4个，马拉维烟叶样品2个。所取进口烟叶样品均为片烟。

表1 国内烟叶样品Tab. 1 Samples of domestic fl ue-cured tobacco

表2 国外烟叶样品Tab. 2 Samples of foreign fl ue-cured tobacco

1.2 卷烟样品制备

国产烟叶样品为把烟，制丝前需先进行回潮补水、人工去梗和人工切片，切片时控制片烟宽度为3 cm；处理好的国产片烟在切丝前水分控制在18%～20%(wt)，不足时人工补水，切丝宽度1 mm；为了避免较高的烘丝强度破坏烟丝的物理结构和化学成分的变化，烘丝机筒壁温度和热风温度控制在60 ℃，排潮风门开度50%，烘丝后水分控制在12%～13%。最终烟丝整丝率（中长丝）80%左右，长丝40%～50%，中丝30%～40%。制好的烟丝密封保存。进口烟叶样品为片烟，与国产烟叶样品处理参数一致，在控制合适的水分后切丝和烘丝。

所有的烟丝样品在同一台卷烟机进行卷烟制备。控制各卷烟样品硬度与正常卷烟相当。卷烟制备用辅材规格为，丝束：3.0Y/32000，滤棒：100 mm×24.1 mm，吸阻2700 Pa，卷烟纸：26.5 mm×29 g/m2，透气度60 CU，接装纸：宽度60 mm，透气度0 CU。

1.3 卷烟烟气成分分析

对进行分析的所有卷烟样品进行分选，分选标准为：平均质量±20 mg，平均吸阻±49 Pa，平均质量和平均吸阻分别为各个卷烟样品自身的平均值。参考标准[7-14]方法测定卷烟焦油、CO、HCN、氨、苯酚、巴豆醛、B[a]P、NNK及烟碱释放量。

2 结果与分析

2.1 卷烟物理参数分析

不同国家烟叶样品卷烟物理指标的统计见表3。由表3可知，不同国家烟叶样品卷烟烟丝重量、燃烧烟丝重量、吸阻和硬度变异系数较小，烟支圆周、烟支长度、滤嘴长度和接装纸长度基本保持一致，说明所有样品卷烟物理指标差异不大，样品一致性好，可比性强。

据报道，在辅材相同情况下，卷烟主流烟气焦油和7种成分释放量与填充的叶丝重量呈简单线性相关关系，且抽吸消耗叶丝与阴燃消耗叶丝的比例较为恒定[15]，采用单位燃烧烟丝重量释放量可更好的比较不同烟丝之间有害成分释放量的差异。因此，本文中采用单位燃烧烟丝重量焦油、7种成分、烟碱释放量及H*（即卷烟危害性评价指数/燃烧烟丝重量）进行对比分析，燃烧烟丝重量占填充烟丝重量的86.5%。

表3 不同国家烟叶样品卷烟物理指标Tab. 3 Physical index of cigarette samples of different countries' tobacco

2.2 焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数

全国403个C3F等级烟叶焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数描述统计结果见表4。国内烟叶NNK释放量差异最大（变异系数：40%），口数变异系数小于10%，表明不同产地烟叶燃烧性差异较小。全国浓、清、中间香型烟叶焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数统计方差分析结果见表5。

表4 全国403个取样点C3F等级烟叶焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数统计Tab. 4 Deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of Chinese C3F grade tobacco from 403 sampling points nationwide

表5 浓、清、中间香型烟叶焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数统计Tab. 5 Deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of strong, light and middle- fl avor tobacco

2.3 不同国家样品卷烟焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数对比

不同国家烟叶主流烟气焦油、H*、7种成分及烟碱释放量方差分析结果见表6。

2.3.1 巴西

将国产所有C3F等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数均值作为1，巴西所有近似C3F等级商业等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数均值进行归一化处理，结果如图1所示。

巴西烟叶烟气焦油、H*、烟碱及7种成分中除CO和巴豆醛外的5种成分均高于国产烤烟均值，尤其是NNK、苯酚、烟碱、H*、HCN和氨等6项指标高出国产烤烟均值的114%、75%、44%、30%、21%和20%，CO、巴豆醛略低于国产烤烟均值，口数基本持平。

方差分析的结果（见表6）表明，巴西烟叶烟气的焦油、H*、HCN、NNK、氨、B[a]P、苯酚和烟碱释放量与国产烟叶差异有统计学意义（P＜0.05），两国烟叶的巴豆醛和口数差异无统计学意义。

图1 巴西烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数蛛网图（图中红色线为国产烤烟均值）Fig. 1 The spider diagram of the deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of Brazil tobacco

巴西近似C3F等级商业等级共10个，各商业等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数见表7。

表6 不同国家烟叶样品焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及抽吸口数均值Tab. 6 Deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of six countries' tobacco

表7 巴西各商业等级烟叶焦油、H*、7种成分及烟碱释放量Tab. 7 Deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of Brazil' s commercial grade tobacco

续表7

2.3.2 津巴布韦

津巴布韦所有近似C3F等级商业等级烟叶和国产所有C3F等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数均值蛛网图见图2。

图2 津巴布韦烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数蛛网图Fig. 2 The spider diagram of the deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of Zimbabwe tobacco

将津巴布韦所有商业等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数均值与国产烤烟均值进行比较，可以看出津巴布韦烟叶烟气H*、烟碱及7种成分除CO、氨和巴豆醛外的5种成分均高于国产烤烟均值，尤其是NNK、苯酚和H*等3项指标显著高于国产烤烟均值211%、35%和27%，氨和口数低于国产烤烟均值13%和11%，焦油和CO与国产烤烟均值基本持平。

方差分析的结果表明（见表6），津巴布韦烟叶烟气的H*、NNK、苯酚释放量和口数与国产烟叶差异有统计学意义（P＜0.05），两国烟叶烟气的焦油、CO、HCN、氨、B[a]P、巴豆醛和烟碱释放量差异无统计学意义。

津巴布韦近似C3F等级商业等级共9个，各商业等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数见表8。

2.3.3 美国

美国所有近似C3F等级商业等级烟叶和国产所有C3F等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数均值蛛网图见图3。

图3 美国烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数蛛网图Fig. 3 The spider diagram of the deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of American tobacco

表8 津巴布韦各商业等级烟叶焦油、H*、7种成分及烟碱释放量Tab. 8 Deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of Zimbabwe' s commercial grade tobacco

将美国所有商业等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数均值与国产烤烟均值进行比较，可以看出美国烟叶烟气焦油、H*、烟碱及HCN、NNK、氨、苯酚等4成分均高于国产烤烟均值，其中NNK高于国产烤烟均值125%，氨、HCN、苯酚、烟碱、H*等5项指标高于国产烤烟均值25%以上，CO、巴豆醛和口数与国产烤烟均值基本持平。

方差分析的结果表明（见表6），美国烟叶烟气的焦油、H*、HCN、NNK、氨、苯酚和烟碱释放量与国产烟叶差异有统计学意义（P＜0.05），两国烟叶烟气的CO、B[a]P、巴豆醛释放量和口数差异无统计学意义。

美国近似C3F等级商业等级共10个，各商业等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数见表9。

表9 美国各商业等级烟叶焦油、H*、7种成分及烟碱释放量Tab. 9 Deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of American commercial grade tobacco

续表9

2.3.4 赞比亚

赞比亚所有近似C3F等级商业等级烟叶和国产所有C3F等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数均值蛛网图见图4。

图4 赞比亚烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数蛛网图Fig. 4 The spider diagram of the deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of Zambia tobacco

将赞比亚所有商业等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数均值与国产烤烟均值进行比较，可以看出赞比亚烟叶烟气焦油、烟碱、口数及CO、HCN、氨等3成分低于国产烤烟均值，尤其氨低于国产烤烟均值30%，H*及NNK、B[a]P、苯酚等3种成分高于国产烤烟均值，尤其是NNK高于国产烤烟均值88%，巴豆醛与国产烤烟均值基本持平。

方差分析的结果表明（见表6），赞比亚烟叶烟气的NNK、B[a]P、苯酚释放量和口数与国产烟叶差异有统计学意义（P＜0.05），两国烟叶烟气的焦油、H*、CO、HCN、氨、巴豆醛和烟碱释放量差异无统计学意义。

赞比亚近似C3F等级商业等级共4个，各商业等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数见表10。

表10 赞比亚各商业等级烟叶焦油、H*、7种成分及烟碱释放量Tab. 10 Deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of Zambia' s commercial grade tobacco

2.3.5 马拉维

马拉维所有近似C3F等级商业等级烟叶和国产所有C3F等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数均值蛛网图见图5。

图5 马拉维烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数蛛网图Fig. 5 The spider diagram of the deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of Malawi tobacco

将马拉维所有商业等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数均值与国产烤烟均值进行比较，可以看出马拉维烟叶烟气烟碱、H*及7种成分中除CO和氨的5种成分均高于国产烤烟均值，尤其是NNK、苯酚、H*高于国产烤烟均值142%、39%和22%，氨和口数低于国产烤烟均值21%和8%，焦油和CO基本持平。

方差分析的结果表明（见表6），马拉维烟叶烟气的H*、NNK、苯酚释放量与国产烟叶差异有统计学意义（P＜0.05），两国烟叶烟气的焦油、CO、HCN、氨、B[a]P、巴豆醛、烟碱释放量和口数差异无统计学意义。

马拉维近似C3F等级商业等级共2个，各商业等级烟叶烟气焦油、H*、7种成分、烟碱释放量及口数见表11。

表11 马拉维各商业等级烟叶焦油、H*、7种成分及烟碱释放量Tab. 11 Deliveries of tar, seven components, nicotine, H* and puff number of Malawi' s commercial grade tobacco

3 结论

（1）国内烟叶烟气NNK释放量差异最大，氨、HCN和苯酚等3种成分释放量差异较大，焦油、H和B[a]P、巴豆醛、CO等4种成分释放量有一定差异；

（2）国产C3F等级烟叶与巴西、津巴布韦、美国、赞比亚、马拉维等5个我国主要烤烟进口国近似等级烟叶相比，烟气NNK和苯酚释放量均值为最低，H*最低；

（3）巴西10个近似C3F等级烤烟烟气焦油、H*、7种成分中除CO和巴豆醛外的5种成分及烟碱释放量均值高于国产C3F等级烤烟均值，尤其是NNK、苯酚、烟气烟碱、H*、HCN和氨等6项指标高出国产烤烟均值的114%、75%、44%、30%、21%和20%，CO、巴豆醛和抽吸口数均值略低于国产烤烟均值；方差分析的结果表明，巴西烟叶烟气的焦油、H*、HCN、NNK、氨、B[a]P、苯酚和烟碱释放量与国产烟叶差异有统计学意义（P＜0.05），其余指标差异无统计学意义；

（4）津巴布韦9个近似C3F等级烤烟烟气H*、烟碱及7种成分中除CO和氨外的5种成分释放量均值高于国产C3F等级烤烟均值，尤其是NNK、苯酚和H*等3项指标高于国产C3F等级烤烟均值211%、35%和27%，氨和抽吸口数均值略低于国产C3F等级烤烟均值，焦油和CO与国产C3F等级烤烟均值基本持平；方差分析的结果表明，津巴布韦烟叶烟气的H*、NNK、苯酚释放量和口数与国产烟叶差异有统计学意义（P＜0.05），其余指标差异无统计学意义；

（5）美国10个近似C3F等级烤烟烟气焦油、H*和HCN、NNK、氨、苯酚等4种成分及烟碱释放量均值高于国产C3F等级烤烟均值，尤其是NNK高于国产烤烟均值125%，氨、HCN、苯酚、H*和烟气烟碱等5项指标高于国产C3F等级烤烟均值25%以上，CO、巴豆醛和抽吸口数均值与国产C3F等级烤烟均值基本持平；方差分析的结果表明，美国烟叶烟气的焦油、H*、HCN、NNK、氨、苯酚和烟碱释放量与国产烟叶差异有统计学意义（P＜0.05），其余指标差异无统计学意义；

（6）赞比亚4个近似C3F等级烤烟烟气焦油和CO、HCN、氨等3种有害成分及烟碱、抽吸口数均值低于国产C3F等级烤烟均值，H*及NNK、B[a]P、苯酚等3种成分释放量均值高于国产C3F等级烤烟均值，尤其是NNK高于国产C3F等级烤烟均值88%，巴豆醛释放量均值与国产C3F等级烤烟均值基本持平；方差分析的结果表明，赞比亚烟叶烟气的NNK、B[a]P、苯酚释放量和口数与国产烟叶差异有统计学意义（P＜0.05），其余指标差异无统计学意义；

（7）马拉维2个近似C3F等级烤烟烟气H*和7种成分中除CO和氨之外的5种有害成分及烟碱释放量均值高于国产C3F等级烤烟均值，尤其是NNK、苯酚、H*高于国产C3F等级烤烟均值142%、39%和22%，焦油和CO释放量均值与国产C3F等级烤烟均值基本持平。方差分析的结果表明，马拉维烟叶烟气的H*、NNK、苯酚释放量与国产烟叶差异有统计学意义（P＜0.05），其余指标差异无统计学意义。

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:YANG Song, SUN Peijian, SUN Xuehui, et al. Comparative analysis of tar, nicotine, and seven representative harmful components deliveries between fl ue-cured tobacco of domestic and foreign origins [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2017,23(3)

*Corresponding author.Email：liuhuimin63@x263.net

Comparative analysis of tar, nicotine, and seven representative harmful components deliveries between fl ue-cured tobacco of domestic and foreign origins

YANG Song, SUN Peijian, SUN Xuehui, WANG Yipeng, JIA Yunzhen, NIE Cong, ZHANG Xiaobing, LIU Huimin*
Key Laboratory of Tobacco Chemistry, Zhengzhou Tobacco Research Institute， China National Tobacco Corporation,Zhengzhou 450001, China

Domestic representative fl ue-cured tobacco of C3F grade were taken as samples. fl ue-cured tobacco similar to C3F grade from fi ve major importing countries, namely Brazil, USA, Zimbabwe, Zambia and Malawi, were used to make unblended cigarettes. Di ff erences of tar and nicotine delivery, and 7 harmful representative components per gram of cut tobacco between domestic and foreign fluecured tobacco were investigated. The characteristics of tar and nicotine delivery, and 7 harmful representative components from 5 major importing countries fl ue-cured tobacco were determined. Results showed that cut tobacco weight per unit of burning tobacco, and average delivery of NNK and ammonia in mainstream cigarette smoke of domestic C3F grade leaf tobacco were the lowest and hazard index was also at minimum compared with that in foreign fl ue-cured tobacco.

fl ue-cured tobacco; cigarette smoke; hazard index; seven harmful components; nicotine

杨松，孙培健，孙学辉，等. 国内外烤烟烟气焦油、7种代表性有害成分及烟碱释放量对比分析研究[J]. 中国烟草学报，2017,23（3）

卷烟减害技术重大专项项目“原辅材料降低卷烟危害性指数规律研究”（合同号：110201301020（JH-01））

杨 松（1980—），博士，高级工程师，主要从事降焦减害及烟草化学研究工作，Tel：0371-67672577，Email：ztriyangs@hotmail.com.cn

刘惠民（1963—），Tel：0371-67672698，Email：liuhuimin63@x263.net

2016-07-14；< class="emphasis_bold">网络出版日期：

日期：2017-02-27