摘要:以中国主产烟区53份C3F等级中部烟叶为样品,对其焦油含量、化学成分、烟气质量之间的关系进行分析。结果表明,低、中、高焦油量烟叶的样品数分别为27、18、8个,低、中、高焦油量烟叶样品的焦油量均值分别为10.41、11.82、13.29 mg/支。对高、中、低焦油量烟叶的化学成分含量进行比较,高焦油量烟叶中还原糖含量、总糖含量较高,中焦油量烟叶中总植物碱含量、总氮含量较高,低焦油量烟叶中K含量、氯含量较高。对于烟气质量而言,随着烟叶焦油量的升高,抽吸口数、总粒相物、一氧化碳释放量和烟碱含量均呈升高趋势,而水分含量呈先降低后升高的趋势。低焦油量烟叶中总粒相物与总植物碱、总氮呈显著正相关,水分与总植物碱呈显著正相关,焦油与总氮呈显著正相关;中焦油量烟叶中一氧化碳、烟碱与K呈极显著负相关,水分与总植物碱呈极显著正相关,水分与总糖呈显著负相关;高焦油量烟叶中水分与总植物碱呈显著正相关。
关键词:中部烟叶;主产烟区;焦油量;化学成分;烟气质量;中国
中图分类号:TS411 文献标识码:A
文章编号:0439-8114(2024)10-0160-05
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.10.029 开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Abstract: Using 53 C3F grade middle tobacco leaves from major tobacco producing areas in China as samples, the relationship among tar contents, chemical composition, and smoke quality was analyzed. The results showed that there were 27, 18, and 8 samples of low, medium, and high tar tobacco, respectively. The average tar contents of low, medium, and high tar tobacco samples were 10.41, 11.82, and 13.29 mg/cig, respectively. Comparing the chemical composition of high, medium, and low tar tobacco leaves, high tar tobacco leaves had higher levels of reducing sugar and total sugar content, medium tar tobacco leaves had higher levels of total alkaloids and total nitrogen content, and low tar tobacco leaves had higher levels of K and chlorine content. For smoke quality, as the tar con2db8915a24de78ce070b3369cbf39c1f13e5d127ba69dd3315d25bcad3f12f2ctents of tobacco leaves increased, the buff number, total particulate matter, carbon monoxide release, and nicotine content all showed an increasing trend, while the moisture content showed a trend of first decreasing and then increasing. The total particulate matter in low tar tobacco leaves was significantly positively correlated with total plant alkaloids and total nitrogen, while moisture and total plant alkaloids were significantly positively correlated. Tar and total nitrogen were significantly positively correlated;there was a highly significant negative correlation between carbon monoxide, nicotine, and K in tobacco leaves with medium tar content, a highly significant positive correlation between moisture and total plant alkaloids, and a significant negative correlation between moisture and total sugar;there was a significant positive correlation between moisture and total plant alkaloids in high tar tobacco leaves.
Key words: middle tobacco leaves; major tobacco producing areas;tar contents; chemical composition; smoke quality; China
卷烟焦油是卷烟有机物质在不完全燃烧过程中产生的一种复杂的混合物,是卷烟烟气的粒相物除去水分和烟碱所剩下的物质,由多种烃类及烃的氧化物、硫化物和氮化物组成[1]。焦油量是烟叶安全性评价的重要指标,烟气的焦油生成量越低,卷烟的安全性越好。烟叶原料作为卷烟质量的物质基础,是卷烟焦油释放量的决定因素,对烟气质量也有一定的影响。目前,国内有关焦油量的热点研究集中在焦油量与外观质量[2]、理化特性[3]、感官质量[4,5]、化学成分[6-8]的关系上,而针对不同焦油含量烟叶烟气质量分析的研究较少。随着人们对吸烟与健康问题的日益关注以及科研工作者对吸烟与健康问题研究的不断深入,国内外对低焦油卷烟的呼声越来越高[9],烟草行业开发低焦油烟草制品已成为世界烟草发展的必然方向。中国烤烟型卷烟占比较大、焦油含量较高,面临的低焦油烟草研发任务更为迫切,国家烟草专卖局根据行业“卷烟上水平”的战略任务,紧扣品牌发展战略对优质原料安全性的需求,积极推进卷烟“减害降焦”。工业措施在降低卷烟焦油含量的同时造成烟气香气物质大量损失,因而对烟叶原料的焦油含量提出了更高要求。卷烟产品中最能反映卷烟质量水平的是卷烟的烟气质量指标,而烟叶原料是决定焦油、一氧化碳、烟碱等烟气组分产生量的主要因素[10],烟叶的化学成分是决定烟叶品质的内在因素。本研究以中国不同省(市)的中部烟叶为研究对象,分析不同焦油含量烟叶的常规化学成分差异及其与烟气质量的关系,以期为卷烟工业原料的选购提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验材料选取云南省、贵州省、湖南省、河南省、四川省、福建省、山东省、陕西省、吉林省、重庆市的53份C3F等级中部烟叶。
1.2 方法
1.2.1 烟叶化学成分检测 参照GB/T 19609—2004 《卷烟 用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油》[11]测定焦油释放量,参照YC/T 160—2002《烟草及烟草制品总植物碱的测定连续流动法》[12]测定总植物碱含量,参照YC/T159—2002《烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法》[13]测定总糖、还原糖的含量,参照YC/T 161—2002《烟草及烟草制品总氮测定连续流动法》[14]测定总氮含量,参照YC/T 162—2011《烟草及烟草制品氯的测定连续流动法》[15]测定氯含量;参照YC/T 217—2007《烟草及烟草制品钾的测定连续流动法》[16]测定钾含量。
1.2.2 卷烟烟气质量检测 参照GB/T 19609—2004《卷烟 用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油》[11]测定烟支主流烟气总粒相物和焦油含量,参照GB/T 23356—2009《卷烟烟气气相中一氧化碳的测定非散射红外法》[17]测定烟支主流烟气一氧化碳释放量,参照GB/T 23355—2009《卷烟总粒相物中烟碱的测定气相色谱法》[18]测定烟支主流烟气烟碱含量。
1.3 数据处理与统计分析
采用Excel软件进行数据整理,用SPSS 27.0软件将焦油含量数据进行聚类分析,将烟叶化学成分、烟气质量进行多重比较,将烟叶化学成分和烟气质量进行相关分析。
2 结果与分析
2.1 烟叶焦油含量的聚类分析
C3F等级烟叶焦油含量聚类分析如表1所示,在送检的53个烟叶样品中,低焦油量烟叶有27个,均值为10.41 mg/支,中焦油量烟叶有18个,均值为11.82 mg/支,高焦油量烟叶有8个,均值为13.29 mg/支。对比3种焦油量变异系数可以发现,低焦油量烟叶分布较分散。
C3F等级烟叶地区聚类分析结果(表2)表明,低焦油量烟叶样本数为27个,分布在云南省、河南省、四川省、重庆市、湖南省、福建省、贵州省和山东省,包括云南省丽江市、云南省昆明市、云南省楚雄彝族自治州、云南省保山市、云南省大理市、云南省普洱市、云南省临沧市;河南省三门峡市渑池县;四川省凉山彝族自治州;重庆市;湖南省永州市、湖南省郴州市;福建省三明市;贵州省毕节市、贵州省遵义市、贵州省黔西南布依族苗族自治州兴义县清威基地;山东省临沂市。
中焦油量烟叶样本数为18个,分布在云南省、福建省、贵州省、四川省、山东省、陕西省和湖南省,包括云南省丽江市、云南省普洱市、云南省楚雄彝族自治州、云南省保山市、云南省大理市、云南省曲靖市;福建省三明市;贵州省毕节市、贵州省遵义市、贵州省黔东南布依族苗族自治州;四川省凉山彝族自治州;山东省临沂市;陕西省商洛市;湖南省永州市。
高焦油量烟叶样本数为8个,分布在贵州省、福建省、山东省、河南省和吉林省,包括贵州省毕节市、贵州省黔东南布依族苗族自治州;福建省南平市;山东省临沂市;河南省三门峡市、河南省洛阳市;吉林省白城市。
2.2 不同焦油量烟叶样品的化学成分分析
对高、中、低焦油量烟叶的化学成分含量(表3)进行比较,高焦油量烟叶的还原糖含量、总糖含量较高,中焦油量烟叶中总植物碱含量、总氮含量较高,低焦油量烟叶中K含量、氯含量较高。对比变异系数(表4)可以发现,烟叶中总植物碱含量、K含量、氯含量的变异系数均较高,数据较分散。
2.3 不同焦油量烟叶样品的烟气质量分析
由表5可知,随着烟叶焦油量的升高,抽吸口数、总粒相物、一氧化碳释放量和烟碱含量均呈升高趋势,而水分含量呈先降低后升高的趋势。对比变异系数(表6)可以发现,不同焦油量烟叶中烟碱含量、水分含量的变异系数均较高,数据较分散,总粒相物变异系数较低,数据较集中。
2.4 烟叶常规化学成分与烟气质量的相关性分析
由表7可知,低焦油量烟叶中总粒相物与总植物碱、总氮呈显著正相关,水分与总植物碱呈显著正相关,焦油与总氮呈显著正相关。中焦油量烟叶中一氧化碳、烟碱与K呈极显著负相关,水分与总植物碱呈极显著正相关,水分与总糖呈显著负相关。高焦油量烟叶中水分与总植物碱呈显著正相关。
3 讨论
烟叶原料是卷烟质量的物质基础,是卷烟有害成分的决定因素。研究影响烟叶原料安全性的各种因素,有利于农业措施降焦减害和提高卷烟的安全性。烟叶焦油释放量是目前评价烟叶原料安全性的主要指标[19]。烟叶中重要的化学成分焦油与烟叶的外观质量、化学成分、感官质量之间存在密切关系。本研究对中国主产烟区中部叶焦油含量进行聚类分析,分为低、中、高3个类群,并对3个类群烟叶的主要化学成分和烟气质量进行分析,发现3个类群烟叶的化学成分和烟气质量存在明显差异,高焦油量烟叶的多项化学指标较其他焦油量的烟叶高。
烟草作为一种经济型作物, 其化学成分种类繁多, 结构复杂[20]。焦油是有机物质经过不充分燃烧的产物,钾含量与燃烧性呈正相关,而氯含量与燃烧性呈负相关,即焦油含量与钾含量变化趋势相反而与氯含量变化趋势一致[1]。本研究中钾、氯含量与焦油含量变化趋势相反。汤朝起等[21]认为氯含量与焦油含量无显著相关性,李国栋等[22]认为中部叶和上部叶中氯含量与焦油含量无显著相关性,全部烟叶中氯含量与焦油含量表现出显著正相关。
焦油含量高对人体健康产生危害,而烟碱含量和钾含量会影响烟叶的焦油量,因此可以选择烟碱含量低而钾含量高的烟叶,从而降低烟叶的焦油量。但烟碱含量过低会影响抽吸的吃味,所以在降低烟碱、焦油含量的同时也要考虑抽吸品质,将其控制在适宜的范围内。前人对烟叶焦油量与化学成分关系进行了不同程度的研究,但是不同的学者研究出来的结果并不一致,厉昌坤等[23]、李国栋等[22]、于建军等[24]认为总糖、还原糖与焦油量呈负相关,而柳林青等[25]认为总糖、还原糖与焦油量呈极显著正相关;李国栋等[22]、于建军等[24]认为钾与焦油量呈负相关,而闫克玉等[26]的研究结果表明钾与焦油量呈正相关但不显著。本研究中总植物碱、总氮的含量随着焦油含量的升高先升高后降低,还原糖和总糖的含量随焦油含量的升高先降低后升高,钾和氯的含量随烟叶焦油含量的升高而降低。
随着烟叶焦油量的升高,抽吸口数、总粒相物、一氧化碳释放量和烟碱含量均呈升高趋势,而水分含量呈先降低后升高的趋势。对比变异系数可以发现,不同焦油量烟叶中烟碱含量、水分含量的变异系数均较高,数据较分散,总粒相物变异系数较低,数据较集中。
烟叶的化学成分是影响烟气质量的内在因素,低焦油量烟叶中总粒相物与总植物碱、总氮呈显著正相关,焦油与总氮呈显著正相关,水分与总植物碱呈显著正相关。中焦油量烟叶中一氧化碳、烟碱与K呈极显著负相关,可能是因为K助燃使烟叶燃烧更充分,从而降低一氧化碳和烟碱的含量。此外,中焦油量烟叶中水分与总糖呈显著负相关,低、中、高焦油含量的烟叶中水分与总植物碱均呈显著正相关。汤朝起等[21]认为水分和总糖没有表现出显著相关性,而水分和总植物碱呈显著正相关,与本研究结果一致。
4 小结
在送检的53个烟叶样品中,低、中、高焦油量烟叶样品数分别为27、18、8个,低、中、高焦油量的烟叶样品焦油量均值分别为10.41、11.82、13.29 mg/支。对高、中、低焦油量烟叶的化学成分含量进行比较,高焦油量烟叶的还原糖含量、总糖含量较高,中焦油量烟叶中总植物碱含量、总氮含量较高,低焦油量烟叶中K含量、氯含量较高。对于烟气质量而言,随着烟叶焦油量的升高,抽吸口数、总粒相物、一氧化碳释放量和烟碱含量均呈升高趋势,而水分含量呈先降低后升高的趋势。在烟叶化学成分和烟气质量关系的相关性分析中发现,低焦油量烟叶中总粒相物与总植物碱、总氮呈显著正相关,水分与总植物碱呈显著正相关,焦油与总氮呈显著正相关。中焦油量烟叶中一氧化碳、烟碱与K呈极显著负相关,水分与总植物碱呈极显著正相关,水分与总糖呈显著负相关。高焦油量烟叶中水分和总植物碱呈显著正相关。
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收稿日期:2023-12-05
基金项目:江苏中烟工业有限责任公司科技项目(H202102)
作者简介:张 瑜(2000-),女,河南内乡人,在读硕士研究生,研究方向为烟草品质生态与质量评价,(电话)17527730075(电子信箱)3366704806@qq.com;通信作者,张 莉(1979-),女,河南周口人,工程师,硕士,主要从事烟叶质量评价和工业应用研究,(电子信箱)156679805@qq.com。