卷煙材料對(duì)焦油及危害性指數(shù)影響研究*

劉光偉，郭 磊，李 山，張進(jìn)文

（甘肅煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅蘭州 730050）

卷煙材料及其參數(shù)的設(shè)計(jì)和不同的組合對(duì)卷煙品質(zhì)及焦油和危害性成分的變化都有不同程度的影響。20世紀(jì)末，加拿大以法律法規(guī)的形式強(qiáng)制煙草生產(chǎn)企業(yè)定期檢測(cè)卷煙主流煙氣中46種有害成分[1]的含量。2006年1月8日《煙草控制框架公約》[2]在我國(guó)正式生效，煙草行業(yè)面臨“吸煙與健康問(wèn)題”的壓力進(jìn)一步加強(qiáng)。謝劍平[3]等經(jīng)過(guò)研究，確定了表征卷煙危害性的7個(gè)定性有害成分指標(biāo)，即：CO、HCN、NNK、NH3、苯并[a]芘、苯酚、巴豆醛，并給出了危害性指數(shù)的計(jì)算方法。因此卷煙降焦減害一直是煙草行業(yè)研究的重要課題，并投入了較多的人力物力[4]。

本文系統(tǒng)研究卷煙主要材料（三紙一棒）及其參數(shù)的不同設(shè)計(jì)對(duì)焦油及危害性成分釋放量的影響規(guī)律，從而全面考察卷煙材料（三紙一棒）設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)焦油及危害性成分釋放量的影響，以期為卷煙設(shè)計(jì)者選擇卷煙材料不同的參數(shù)組合提供一種較為合理、有效、便捷的綜合評(píng)價(jià)的參考依據(jù)。

1 樣品的設(shè)計(jì)與制備

以公司重點(diǎn)產(chǎn)品且具有一定的市場(chǎng)影響力卷煙產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，葉組配方、香精香料、卷制參數(shù)保持一致，設(shè)計(jì)制作不同材料參數(shù)樣品卷煙。煙用材料某一因素變化時(shí)，其他參數(shù)保持一致。各樣品參數(shù)設(shè)計(jì)及實(shí)測(cè)結(jié)果具體見(jiàn)表1。

表1 樣品設(shè)計(jì)及測(cè)定

由表1可以看出，樣品實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值較為接近，且同一因素不同水平之間存在一定梯度，樣品滿足設(shè)計(jì)要求。

2 測(cè)定方法與指標(biāo)

卷煙主流煙氣焦油，七種危害性成分CO、HCN、NNK、NH3、苯并[a]芘、苯酚、巴豆醛的釋放量測(cè)定方法如下：

1）GB/T 23356-2009 卷煙煙氣氣相中一氧化碳的測(cè)定 非散射紅外法

2）YC/T 157-2001 卷煙 總粒相物中水分的測(cè)定方法 氣相色譜法

3）GB/T 19609-2004 卷煙 用常規(guī)分析用吸煙機(jī)測(cè)定總粒相物和焦油

4）YC/T 253-2008卷煙主流煙氣中氰化氫的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法

5）NH3采用加拿大衛(wèi)生部方法（離子色譜法）6）YC/T 255-2008卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的測(cè)定，采用高效液相色譜法

7）GB/T23228-2008卷煙 主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測(cè)定 氣相色譜－熱能分析聯(lián)用法

8）GB/T 21130-2007卷煙 煙氣總粒相物中苯并[a]芘的測(cè)定

9）YC/T 254-2008卷煙主流煙氣中主要羰基化合物的測(cè)定 高效液相色譜法

危害性指數(shù)：

H=（CO/14.2+NNK/5.5+苯并[a]芘/10.9+巴豆醛/18.6+苯酚/17.4+ NH3/8.1+HCN/146.3）*10/7

3 結(jié)果與分析

3.1 卷煙紙透氣度

不同卷煙紙透氣度樣品焦油及危害性指數(shù)具體測(cè)定結(jié)果及影響規(guī)律見(jiàn)圖1和表2。由圖1可以看出隨著卷煙紙透氣度增加，卷煙焦油釋放量及危害性指數(shù)呈降低趨勢(shì)。最大透氣度與最小透氣度樣品焦油極差值為2.0mg/支，危害性指數(shù)極差值為1.8。研究表明，增加卷煙紙透氣度對(duì)于降焦減害具有較大貢獻(xiàn)。

圖1 卷煙紙透氣度對(duì)焦油釋放量及H影響

表2 卷煙紙透氣度與焦油、H、有害成分線性回歸方程

試驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)運(yùn)用DPS和SPSS13.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件[14-15]進(jìn)行回歸分析。由表2可以看出，卷煙紙透氣度與焦油、H、CO、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負(fù)相關(guān)，P值均小于0.05；與巴豆醛釋放量之間無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，P值為0.729。由方程可算出，卷煙紙透氣度每增加5 CU，焦油、H、CO、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN分別可降低0.169 5 mg/支、0.153 5、0.272 5 mg/支、0.015 5 ng/支、0.201 0 ng/支、0.175 0μg/支、0.219 5μg/支、3.729 0μg/支。卷煙紙透氣度增加對(duì)降低巴豆醛釋放量顯著性不明顯。

3.2 卷煙紙克重

不同卷煙紙克重樣品焦油及危害性指數(shù)具體測(cè)定結(jié)果及影響規(guī)律見(jiàn)圖2和表3。由圖2可以看出，不同克重樣品，卷煙焦油釋放量及危害性指數(shù)差異不大。不同克重樣品之間焦油極差值為0.5 mg/支，危害性指數(shù)極差值為0.4。研究表明，卷煙紙克重對(duì)于降焦減害無(wú)顯著作用。

圖2 卷煙紙克重對(duì)焦油釋放量及H影響

表3 卷煙紙克重與焦油、H、有害成分線性回歸方程

由表3可以看出，卷煙紙克重與焦油、H、CO、NNK、氨、巴豆醛、HCN無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，P值均大于0.05。卷煙紙克重雖與危害性指數(shù)整體相關(guān)顯著性不明顯，但與B[a]P、苯酚具有顯著線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，P值均小于0.05，卷煙紙克重每增加2g/m2，B[a]P、巴豆醛釋放量分別可降低0.273 8ng/支、0.648 2 μg/支。

3.3 卷煙紙助燃劑

不同卷煙紙助燃劑含量樣品焦油及危害性指數(shù)具體測(cè)定結(jié)果及影響規(guī)律見(jiàn)圖3和表4。由圖3可以看出，樣品助燃劑含量增大，卷煙焦油釋放量及危害性指數(shù)呈降低趨勢(shì)。不同克重樣品之間焦油極差值為1.7mg/支，降低趨勢(shì)較為明顯，危害性指數(shù)極差值為0.7。研究表明，增加卷煙紙助燃劑含量對(duì)降焦減害具有一定效果。

圖3 卷煙紙助燃劑含量對(duì)焦油釋放量及H影響

表4 卷煙紙助燃劑含量與焦油、H、有害成分線性回歸方程

由表4可以看出，卷煙紙助燃劑含量與焦油、H呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，助燃劑含量每增加0.5%，焦油、H分別可降低0.505 6mg/支、0.220 9。其中H降低主要是由于卷煙紙助燃劑含量增加，可降低卷煙煙氣中CO、NNK、B[a]P、氨、HCN的緣故，助燃劑含量每增加0.5%，該5種成分分別可降低0.226 2mg/支、0.133 1ng/支、0.603 4ng/支、0.280 9μg/支、3.040 1μg/支。但卷煙紙助燃劑含量增加，對(duì)于降低煙氣中苯酚、巴豆醛釋放量顯著性不明顯。

3.4 卷煙紙含麻比例

不同含麻比例卷煙紙樣品焦油及危害性指數(shù)具體測(cè)定結(jié)果及影響規(guī)律見(jiàn)圖4和表5。由圖4可以看出，樣品含麻比例含量增大，卷煙焦油釋放量及危害性指數(shù)整體呈遞增趨勢(shì)。不同含麻比例樣品之間焦油極差值為1.0mg/支，危害性指數(shù)極差值為0.2。

圖4 卷煙紙含麻比例對(duì)焦油釋放量及H影響

表5 卷煙紙助燃劑含量與焦油、H、有害成分線性回歸方程

由表5可以看出，卷煙紙含麻比例與焦油無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，與H呈線性正相關(guān)關(guān)系，含麻比例每增加5%，H增加0.01。卷煙含麻比例與H線性相關(guān)關(guān)系，主要是由于增加含麻比例可增加CO、氨釋放量，對(duì)NNK、B[a]P、苯酚、巴豆醛、HCN等釋放量顯著不明顯。

3.5 濾嘴通風(fēng)率

不同濾嘴通風(fēng)樣品焦油及危害性指數(shù)具體測(cè)定結(jié)果及影響規(guī)律見(jiàn)圖5和表6。由圖5可以看出隨著濾嘴通風(fēng)度增加，卷煙焦油釋放量及危害性指數(shù)呈降低趨勢(shì)。最大通風(fēng)率與最小通風(fēng)率樣品焦油極差值為3.0mg/支，危害性指數(shù)極差值為2.7。研究表明，增加濾嘴通風(fēng)率對(duì)于降焦減害具有較大貢獻(xiàn)。

圖5 濾嘴通風(fēng)率對(duì)焦油釋放量及H影響

表6 濾嘴通風(fēng)率與焦油、H、有害成分線性回歸方程

由表6可以看出，濾嘴通風(fēng)率與焦油、H、CO、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負(fù)相關(guān)，P值均小于0.01；與NNK、巴豆醛釋放量之間有一定負(fù)相關(guān)關(guān)系。利用這些方程可計(jì)算出，濾嘴通風(fēng)率每增加5%，焦油可降低0.373 0 mg/支，危害性指數(shù)可降低0.339 5，CO可降低0.688 0 mg/支，B[a]P可降低0.310 0 ng/支，氨可降低0.305 5 μg/支、苯酚可降低-0.412 0 μg/支，HCN可降低8.491 5μg/支。

3.6 濾棒長(zhǎng)度

不同濾棒長(zhǎng)度樣品焦油及危害性指數(shù)具體測(cè)定結(jié)果及影響規(guī)律見(jiàn)圖6和表7。由圖6可以看出隨著濾棒長(zhǎng)度增加，卷煙焦油釋放量及危害性指數(shù)呈降低趨勢(shì)。最大濾棒長(zhǎng)度與最小濾棒長(zhǎng)度樣品焦油極差值為2.8mg/支，危害性指數(shù)極差值為1.8。研究表明，增加濾嘴長(zhǎng)度對(duì)于降焦減害具有較大貢獻(xiàn)。

圖6 濾嘴長(zhǎng)度隊(duì)焦油釋放量及H影響

表7 濾嘴通風(fēng)率與焦油、H、有害成分線性回歸方程

由表7可以看出，濾嘴長(zhǎng)度與焦油、H、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負(fù)相關(guān)，P值均小于0.01；與CO、巴豆醛釋放量之間無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，P值分別為0.279、0.179。利用這些方程可計(jì)算出，濾嘴長(zhǎng)度每增加5 mm，焦油、H、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN分別可降低1.375 0 mg/支、0.924 0、0.588 0 ng/支、0.316 5 ng/支、0.986 5 μg/支、3.491 5 μg/支、20.353 0 μg/支。濾嘴長(zhǎng)度增加雖可降低CO、巴豆醛釋放量，但顯著性不明顯。

4 結(jié)論

通過(guò)以上研究分析，明確了各卷煙材料及其不同參數(shù)對(duì)焦油、有害成分釋放量的影響規(guī)律：

（1）卷煙紙透氣度：卷煙紙透氣度與焦油、H、CO、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負(fù)相關(guān)；增加卷煙紙透氣度對(duì)降焦減害具有較大貢獻(xiàn)。

（2）卷煙紙克重：卷煙紙克重與B[a]P、苯酚具呈顯著線性負(fù)相關(guān)；不同克重卷煙紙對(duì)焦油釋放量及危害性指數(shù)差異不大，影響不顯著。

（3）卷煙紙助燃劑：卷煙紙助燃劑含量與焦油、H呈線性負(fù)相關(guān)；卷煙紙助燃劑含量對(duì)降焦減害具有一定效果。

（4）卷煙紙含麻比例：卷煙紙含麻比例與焦油無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，與H呈線性正相關(guān)；卷煙紙含麻比例含量增大，卷煙焦油釋放量及危害性指數(shù)整體呈遞增趨勢(shì)。

（5）濾嘴通風(fēng)率：濾嘴通風(fēng)率與焦油、H、CO、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負(fù)相關(guān)，與NNK、巴豆醛釋放量之間有一定負(fù)相關(guān)關(guān)系；增加濾嘴通風(fēng)率對(duì)降焦減害具有較大貢獻(xiàn)。

（6）濾嘴長(zhǎng)度：濾嘴長(zhǎng)度與焦油、H、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負(fù)相關(guān)；增加濾嘴長(zhǎng)度對(duì)于降焦減害具有較大貢獻(xiàn)。