我國(guó)不同產(chǎn)區(qū)烤煙煙葉主流煙氣主要有害成分分析

*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.云南省煙草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000；3.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，濟(jì)南 250013；4.山東淄博煙草有限公司，山東 淄博 255095）

我國(guó)不同產(chǎn)區(qū)烤煙煙葉主流煙氣主要有害成分分析

閆寧1，劉加紅2，杜詠梅1，馬強(qiáng)3，周德海4，張懷寶1*，張忠鋒1，候小東1，付秋娟1，冀海波3

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.云南省煙草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000；3.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，濟(jì)南 250013；4.山東淄博煙草有限公司，山東 淄博 255095）

為明確我國(guó)不同產(chǎn)區(qū)烤煙煙葉主流煙氣主要有害成分特征，選取17個(gè)烤煙生產(chǎn)省（直轄市）36個(gè)代表產(chǎn)地烤煙樣品266份，研究了主流煙氣有害成分在產(chǎn)區(qū)、部位之間的差異以及同一品種在產(chǎn)地、部位和年份間的變異情況。結(jié)果表明，我國(guó)烤煙主流煙氣有害成分均存在一定變異，其中NNK、氨、苯酚變異系數(shù)較大，苯并[a]芘、氰化氫中等，焦油、巴豆醛較小；不同種植區(qū)烤煙煙葉主流煙氣焦油、巴豆醛、NNK、氨、氰化氫、苯酚釋放量差異顯著，一氧化碳、苯并[a]芘差異不顯著；不同部位烤煙煙葉主流煙氣焦油、苯酚、巴豆醛、氨、NNK釋放量差異顯著，一氧化碳、苯并[a]芘、氰化氫差異不顯著；烤煙煙葉氰化氫、NNK釋放量在產(chǎn)地間變異最大，苯酚釋放量在部位間變異最大，苯并[a]芘釋放量在部位、產(chǎn)地間變異大于年份間變異，焦油、一氧化碳、巴豆醛釋放量在部位、產(chǎn)地、年份間變異均較小。

烤煙；主流煙氣；有害成分

煙草行業(yè)一直是在吸煙與健康的挑戰(zhàn)中發(fā)展的，而吸煙與健康研究的焦點(diǎn)是煙草和煙氣中存在危害或潛在危害人類健康的有害成分[1]。降低煙草及煙氣有害成分含量、提高卷煙安全性，是煙草行業(yè)必須承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任[2-3]。目前已鑒定的煙氣有害成分有149種，不同國(guó)家或機(jī)構(gòu)對(duì)煙氣有害成分名單關(guān)注對(duì)象或范圍不同，國(guó)際上普遍認(rèn)可的是Hoffmann提出的“Hoffmann名單”[1,4]。謝劍平等[5]通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外卷煙樣品中的 28項(xiàng)主流煙氣有害成分與其生物毒性的關(guān)系研究，確定了以一氧化碳、氰化氫、4-甲基亞硝胺-1-吡啶-1-丁酮（NNK）、氨、苯并[a]芘、苯酚、巴豆醛7項(xiàng)指標(biāo)來(lái)表征卷煙煙氣危害性。因此，選擇性降低卷煙煙氣中這7種有害成分釋放量，是我國(guó)煙草行業(yè)減害工作重點(diǎn)。

由于煙草工業(yè)降焦減害存在難以克服的矛盾，中式低危害卷煙對(duì)烤煙煙葉原料安全性提出了更高的要求[6]。煙氣有害成分是煙草化學(xué)成分在燃燒過(guò)程中熱解、合成或直接傳輸至煙氣中形成的[7-8]。煙葉原料特性決定了卷煙燃燒后煙氣成分的組成和含量，是影響卷煙安全性的關(guān)鍵因素[9-16]。目前，尚未見關(guān)于全國(guó)不同產(chǎn)區(qū)烤煙煙葉煙氣有害成分釋放量的系統(tǒng)研究報(bào)道，通過(guò)煙葉原料選配控制煙氣有害成分釋放量的技術(shù)措施還缺乏理論依據(jù)。為明確我國(guó)不同產(chǎn)區(qū)烤煙煙葉主流煙氣主要有害成分特征，選取17個(gè)烤煙生產(chǎn)?。ㄖ陛犑校?6個(gè)代表產(chǎn)地烤煙樣品266份，系統(tǒng)分析了主流煙氣有害成分在產(chǎn)區(qū)、部位之間的差異，比較了同一品種在產(chǎn)地、部位、年份間的變異情況，為卷煙工業(yè)企業(yè)根據(jù)不同有害成分在烤煙不同產(chǎn)區(qū)和部位含量差異及變異情況選配原料提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 煙葉樣品選擇

2013—2014年分別在我國(guó)主要煙草種植區(qū)選取17個(gè)烤煙生產(chǎn)?。ㄖ陛犑校?6個(gè)代表產(chǎn)地，分別為：北方煙區(qū)5個(gè)代表產(chǎn)地，長(zhǎng)江中上游煙區(qū)4個(gè)代表產(chǎn)地，東南煙區(qū)9個(gè)代表產(chǎn)地，黃淮煙區(qū)4個(gè)代表產(chǎn)地，西南煙區(qū)14個(gè)代表產(chǎn)地。每年每產(chǎn)地選取1套B2F、C3F、C3L、X2F等級(jí)代表樣品，2013、2014年分別選取樣品136份、130份，共選取樣品266份，每份樣品10 kg。

1.2 卷煙樣品制備

代表樣品經(jīng)外觀鑒定專家鑒定平衡后，去筋，切絲（0.9±0.1） mm，卷制成卷煙（煙支長(zhǎng)84 mm，醋酸纖維嘴長(zhǎng)24 mm，外包紙長(zhǎng)30 mm，圓周 24 mm）。卷制過(guò)程中，根據(jù)不同樣品煙絲填充值調(diào)整其煙支質(zhì)量。

1.3 檢測(cè)指標(biāo)及方法

主流煙氣焦油、一氧化碳、苯并[a]芘、巴豆醛、苯酚、NNK、氰化氫、氨釋放量分別依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定：GB/T 19609—2004、GB/T 23356—2009、GB/T 21130—2007、YC/T 254—2008、YC/T 255—2008、GB/T 23228—2008、YC/T 403—2011、YC /T 377—2010[17]。代表樣品煙氣有害成分釋放量以單位質(zhì)量燃吸煙絲主流煙氣有害成分釋放量計(jì)算。燃吸煙絲質(zhì)量的計(jì)算公式為：燃吸煙絲質(zhì)量（g）=（煙支質(zhì)量－濾嘴質(zhì)量－卷煙紙質(zhì)量）×燃燒煙支長(zhǎng)度÷（煙支總長(zhǎng)度－濾嘴長(zhǎng)度）。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

對(duì)代表樣品的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、變異系數(shù)、偏度系數(shù)和峰度系數(shù)等基本數(shù)據(jù)特征進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行方差分析。計(jì)算過(guò)程使用DPS 9.05數(shù)據(jù)處理軟件。

2 結(jié) 果

2.1 烤煙主流煙氣主要有害成分釋放量基本數(shù)據(jù)特征

從表1可以看出，我國(guó)烤煙煙氣焦油及7項(xiàng)有害成分均存在一定變異，主流煙氣主要有害成分釋放量指標(biāo)變異系數(shù)排序?yàn)椋篘NK（64.7%）＞氨（38.14%）＞苯酚（36.6%）＞苯并[a]芘（28.3%）＞氰化氫（27.01%）＞焦油（18.5%）＞巴豆醛（16.26%）＞一氧化碳（15.5%）。由此可見，代表煙葉樣品主流煙氣NNK、氨、苯酚變異系數(shù)較大，通過(guò)煙葉原料選配較好調(diào)控；苯并[a]芘、氰化氫變異系數(shù)中等，通過(guò)煙葉原料選配可以調(diào)控；焦油、巴豆醛、一氧化碳變異系數(shù)相對(duì)較小，通過(guò)煙葉原料選配調(diào)控幅度相對(duì)較小。

2.2 不同種植區(qū)煙葉主流煙氣主要有害成分釋放量特征分析

從表2、3可以看出，不同種植區(qū)煙氣焦油、巴豆醛、NNK、氨、氰化氫、苯酚釋放量差異顯著（P＜0.05），一氧化碳、苯并[a]芘釋放量差異不顯著（P＞0.05）。其中，東南煙區(qū)和西南煙區(qū)煙氣焦油釋放量變異相對(duì)較大，北方煙區(qū)煙氣焦油釋放量較低；北方煙區(qū)煙氣一氧化碳釋放量平均值較低；不同種植區(qū)煙氣苯并[a]芘釋放量變異均較大，東南煙區(qū)和長(zhǎng)江中上游煙區(qū)煙氣苯并[a]芘釋放量相對(duì)較低；不同種植區(qū)煙氣苯酚釋放量均存在較大變異，長(zhǎng)江中上游煙區(qū)、北方煙區(qū)煙氣苯酚釋放量相對(duì)較低；不同種植區(qū)煙氣巴豆醛釋放量變異較小，北方煙區(qū)、西南煙區(qū)煙氣巴豆醛釋放量相對(duì)較低；不同種植區(qū)煙氣NNK釋放量均存在較大變異，北方煙區(qū)、長(zhǎng)江中上游煙區(qū)煙氣NNK釋放量相對(duì)較低；不同種植區(qū)煙氣苯酚釋放量均存在較大變異，東南煙區(qū)、長(zhǎng)江中上游煙區(qū)煙氣氨釋放量相對(duì)較低；不同種植區(qū)煙氣氰化氫釋放量變異系數(shù)差異不大，北方煙區(qū)、西南煙區(qū)煙氣氨釋放量相對(duì)較低。

表1 煙葉樣品主流煙氣主要有害成分釋放量基本數(shù)據(jù)特征Table 1 Basic data characteristics of main harmful components in mainstream smoke of representative tobacco leaves

表2 不同煙草種植區(qū)煙葉樣品主流煙氣主要有害成分基本數(shù)據(jù)特征Table 2 Basic data characteristics of main harmful components in mainstream smoke of representative tobacco leaves from different growing areas

表 3 不同煙草種植區(qū)煙葉樣品主流煙氣主要有害成分釋放量差異Table 3 Differences of main harmful components in mainstream smoke of representative tobacco leaves between different growing areas

2.3 不同部位煙葉主流煙氣主要有害成分釋放量差異

從圖1可以看出，不同部位煙葉一氧化碳、氰化氫、苯并[a]芘釋放量差異不顯著（P＞0.05），焦油、巴豆醛、苯酚、氨、NNK釋放量差異顯著（P＜0.05）。其中，中部煙葉巴豆醛釋放量最高，但中部、下部煙葉巴豆醛釋放量差異不顯著（P＞0.05）；不同部位煙葉焦油、苯酚、氨、NNK釋放量順序均為：上部＞中部＞下部，中部、下部煙葉苯酚、氨、NNK釋放量差異不顯著（P＞0.05），不同部位煙葉焦油釋放量差異顯著（P＜0.05）。

2.4 主流煙氣主要有害成分釋放量在產(chǎn)地、部位、年份間變異比較

從表 4、5可以看出，焦油釋放量在產(chǎn)地、部位、年份間的變異均較小，且差異不大；一氧化碳釋放量在產(chǎn)地、部位、年份間變異大小排序?yàn)椋寒a(chǎn)地＞部位＞年份；苯并[a]芘釋放量在部位、產(chǎn)地間變異大于年份間變異，K326苯并[a]芘釋放量在產(chǎn)地間變異大于部位間變異，而云煙 87則是在部位間變異大于產(chǎn)地間變異；巴豆醛釋放量在部位、產(chǎn)地、年份間變異均較小，且差異不大；苯酚釋放量在部位間變異最大，在產(chǎn)地與年份間的變異差異不大；NNK釋放量在產(chǎn)地、部位、年份間均存在較大變異，其中產(chǎn)地間變異最大；K326氨釋放量在部位間的變異最大，云煙 87氨釋放量在產(chǎn)地間的變異最大；氰化氫釋放量在產(chǎn)地間的變異最大，年份變異其次，部位間變異最小。

表4 K326品種主流煙氣主要有害成分釋放量在產(chǎn)地、部位、年份間的變異系數(shù)Table 4 Coefficient of variation of main harmful components in mainstream smoke of K326 variety between different regions, leaf positions and years %

表5 云煙87主流煙氣主要有害成分釋放量在產(chǎn)地、部位、年份間的變異系數(shù)Table 5 Coefficient of variation of main harmful components in mainstream smoke of Yunyan 87 variety between different regions, lef positions and years %

3 討 論

本研究中，我國(guó)烤煙煙氣焦油及7項(xiàng)有害成分釋放量均存在一定變異，其變異系數(shù)排序?yàn)椋篘NK＞氨＞苯酚＞苯并[a]芘＞氰化氫＞焦油＞巴豆醛＞一氧化碳。不同種植區(qū)煙葉主流煙氣焦油、巴豆醛、NNK、氨、氰化氫、苯酚釋放量差異顯著，但一氧化碳、苯并[a]芘釋放量差異不顯著。其中，北方煙區(qū)烤煙焦油、巴豆醛、苯酚、NNK、氰化氫釋放量較低，氨釋放量中等偏高；長(zhǎng)江中上游煙區(qū)烤煙焦油、巴豆醛、氰化氫釋放量中等，苯酚、NNK、氨釋放量較低；東南煙區(qū)烤煙巴豆醛釋放量較高，焦油、NNK釋放量中等偏高，苯酚、氰化氫釋放量中等，氨釋放量較低；黃淮煙區(qū)烤煙焦油、苯酚、NNK、氨、氰化氫釋放量較高，巴豆醛釋放量中等偏高；西南煙區(qū)烤煙焦油、苯酚、巴豆醛、NNK、氨釋放量均處于中等水平。因此，在卷煙配方中合理安排不同種植區(qū)煙葉比例，可以選擇性降低卷煙主流煙氣有害成分釋放量。

不同部位烤煙煙葉主流煙氣焦油、苯酚、巴豆醛、氨、NNK釋放量差異顯著，而一氧化碳、苯并[a]芘、氰化氫釋放量差異不顯著。本研究中，不同部位烤煙煙葉煙氣焦油、苯酚、氨、NNK釋放量順序均為：上部＞中部＞下部，中部煙葉巴豆醛釋放量最高，但煙氣一氧化碳、苯并[a]芘、氰化氫釋放量與煙葉部位關(guān)系不大。在煙葉部位與主流煙氣有害成分關(guān)系研究中，除張霞等[18]選取云南省237份煙葉樣品外，其他研究選擇的樣品數(shù)量較少。本研究選擇了17個(gè)烤煙生產(chǎn)?。ㄖ陛犑校?6個(gè)代表產(chǎn)地烤煙樣品266份，而且部位間主流煙氣有害成分釋放量的差異是用單因素隨機(jī)區(qū)組方差分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，更具代表性。

本研究中，烤煙主流煙氣氰化氫、NNK釋放量在產(chǎn)地間的變異最大，苯酚釋放量在部位間的變異最大，苯并[a]芘釋放量在部位、產(chǎn)地間變異大于年份間變異。眾多研究證實(shí)[8-16]，煙氣有害成分釋放量與煙葉化學(xué)成分關(guān)系密切，不同產(chǎn)地、不同部位煙葉組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分差異較大[17-21]，這導(dǎo)致煙氣氰化氫、NNK、苯酚、苯并[a]芘釋放量在產(chǎn)地間和部位間變異較大。相比之下，烤煙主流煙氣焦油、一氧化碳、巴豆醛釋放量在部位、產(chǎn)地、年份間的變異均較小。

4 結(jié) 論

本研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)烤煙主流煙氣主要有害成分均存在一定變異，其中NNK、氨、苯酚變異系數(shù)較大，苯并[a]芘、氰化氫中等，焦油、巴豆醛較?。徊煌N植區(qū)烤煙煙葉主流煙氣焦油、巴豆醛、NNK、氨、氰化氫、苯酚釋放量差異顯著，一氧化碳、苯并[a]芘釋放量差異不顯著；不同部位烤煙煙葉主流煙氣焦油、苯酚、巴豆醛、氨、NNK釋放量差異顯著，一氧化碳、苯并[a]芘、氰化氫差異不顯著；烤煙主流煙氣氰化氫、NNK釋放量在產(chǎn)地間的變異最大，苯酚釋放量在部位間的變異最大，苯并[a]芘釋放量在部位、產(chǎn)地間變異大于年份間變異，焦油、一氧化碳、巴豆醛釋放量在部位、產(chǎn)地、年份間的變異均較小。

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Analysis on Main Harmful Components in Mainstream Smoke of Flue-cured Tobacco Leaves from Different Areas in China

YAN Ning1, LIU Jiahong2, DU Yongmei1, MA Qiang3, ZHOU Dehai4, ZHANG Huaibao1*, ZHANG Zhongfeng1, HOU Xiaodong1, FU Qiujuan1, JI Haibo3
(1. Tobacco Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qingdao 266101, China; 2. Qujing Company of Tobacco Companies in Yunnan Province, Qujing 655000, Yunnan, China; 3. China Tobacco Shandong Industrial Corporation, Jinan 250013, China; 4. Shandong Zibo Tobacco Co., Ltd, Zibo, Shandong 255095, China)

In order to clarify the main harmful components in mainstream smoke of flue-cured tobacco leaves from different growing areas in China, we selected 266 flue-cured tobacco samples from 17 flue-cured tobacco-producing provinces (municipalities) and 36 representative areas, and studied the differences of the main harmful components in mainstream smoke of flue-cured tobacco leaves between different areas and leaf positions, and variations of the same variety between different growing areas, leaf positions and years. The results showed that there were some variations of the main harmful components in mainstream smoke of flue-cured tobacco in China, of which, the coefficients of variation of NNK, ammonia and phenol were larger, those of benzopyrene and hydrogen cyanide were medium, and those of tar and crotonaldehyde were smaller. The differences in contents of tar, crotonaldehyde, NNK, ammonia, hydrogen cyanide and phenol in mainstream smoke of flue-cured tobacco leaves between different growing areas were significant, while the differences in carbon monoxide and benzopyrene were not significant. The differences in contents of tar, phenol, croton aldehyde, ammonia and NNK of mainstream smoke of flue-cured tobacco leaves between different leaf positions were significant, while the differences in carbon monoxide, benzopyrene and hydrogen cyanide were not significant. The variations of contents of hydrogen cyanide and NNK of flue-cured tobacco leaves between different growing areas were the highest, and the variation of content of phenol between different leaf positions was the highest. The variation of benzopyrene content between different leaf positions and between growing areas were higher than those between different years, and the variations of the contents of tar, carbon monoxide and crotonaldehyde between different leaf positions, growing areas and years were smaller.

flue-cured tobacco; mainstream smoke; harmful components

TS41+1

1007-5119（2017）01-0085-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2017.01.015

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（ASTIP-TRIC05）；中國(guó)煙草總公司科技重點(diǎn)項(xiàng)目“烤煙煙葉原料安全性評(píng)價(jià)體系研究”（110200902063）；云南省煙草公司項(xiàng)目“提高中華品牌曲靖煙葉原料需求匹配度關(guān)鍵技術(shù)研究”（2013YN22）

閆 寧（1987-），男，博士，助理研究員，從事煙草功能成分與綜合利用研究。E-mail：yannning5110@163.com *通信作者，E-mail：zhanghuaibao@caas.cn

2016-04-11

2016-08-19