梗絲摻配比例對卷煙主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響

丁玲玲，湯旭東，劉 潔，袁 龍，佘世科，沈 亞

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230088）

吸煙與健康的關(guān)系一直得到社會各界的關(guān)注，隨著謝劍平等[1]研究發(fā)現(xiàn)CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚以及巴豆醛等具代表性的7 種卷煙煙氣有害成分，并建立了卷煙主流煙氣危害性評價指數(shù)，國內(nèi)很多學(xué)者就開展了“三紙一棒”、通風(fēng)、定長切絲、氣流烘絲參數(shù)等煙用材料、物理指標(biāo)、工藝參數(shù)與7 種有害成分的釋放量的相關(guān)研究[2-9]，隨著行業(yè)對主流煙氣中有害成分的關(guān)注，卷煙產(chǎn)品配方設(shè)計也開始重視煙氣有關(guān)成分的系統(tǒng)設(shè)計。梗絲摻配比是卷煙產(chǎn)品配方設(shè)計中的一項關(guān)鍵參數(shù)，其在提高卷煙原料利用率、降低煙氣焦油量、穩(wěn)定卷煙感官質(zhì)量方面均有一定的積極作用[10]，文章通過設(shè)計配方中不同的梗絲摻配比例，研究梗絲不同摻配比例對卷煙危害性成分釋放量的影響，為卷煙優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料、設(shè)備與儀器

試驗葉絲：安徽中煙正常生產(chǎn)的黃山A 牌名薄板干燥葉絲。試驗梗絲：正常生產(chǎn)的同批干燥梗絲。葉梗絲按照設(shè)計配比經(jīng)人工充分摻合均勻，不加香。

PROTOS70 卷煙機（德國豪尼公司）卷接。RM200A 吸煙機(德國Borgwaldt KC 公司)；7890A 氣相色譜儀（美國安捷倫公司）；1260液相色譜儀（美國安捷倫公司）；煙支物理綜合測試臺（英國斯茹林公司）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

按照葉絲、梗絲梯度外比的方法進(jìn)行摻配試驗設(shè)計，依據(jù)僅改變梗絲摻配比例、不加香、不摻配薄片、其他參數(shù)固定的原則制備10組卷煙樣品，試驗方案見表1。

表1 不同梗絲摻配比例試驗方案Tab.1 The test scheme of different mixing proportion of stalk silk

1.2.2 檢測

將表1 中的10 組試驗卷煙樣品按質(zhì)量（835±5）mg/支分選后，放置于溫度（22±1）℃和相對濕度（60±3）%條件下平衡48 h。參照國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[11-18]的方法對卷煙物理指標(biāo)、主流煙氣指標(biāo)、危害性成分進(jìn)行檢測，并根據(jù)國煙科〔2009〕211號文件規(guī)定計算卷煙危害性評價指數(shù)H值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同梗絲摻配比例對7 種危害性成分釋放量及評價指數(shù)H值的影響

不同梗絲摻配比例與苯酚、氨、HCN、NNK、B[a]P、巴豆醛、CO 7種有害成分的相關(guān)性見圖1～8，回歸分析見表2。

圖1 不同梗絲摻配比例與苯酚的相關(guān)性Fig.1 The correlation between phenol and different proportion of stalk silk

圖2 不同梗絲摻配比例與氨的相關(guān)性Fig.2 The correlation between ammonia and different stalk and mixing ratio

圖3 不同梗絲摻配比例與HCN的相關(guān)性Fig.3 The correlation between HCN and different stern silk mixing ratio

圖4 不同梗絲摻配比例與NNK的相關(guān)性Fig.4 The correlation between NNK and different stern silk mixing ratio

圖5 不同梗絲摻配比例與B[a]P的相關(guān)性Fig. 5 The correlation between different stalk proportions and B[a]P

圖6 不同梗絲摻配比例與巴豆醛的相關(guān)性Fig.6 The correlation between crotonaldehyde and different proportion

圖7 不同梗絲摻配比例與CO量的相關(guān)性Fig.7 The correlation between CO content and mixing ratio of different stalk silk

圖8 不同梗絲摻配比例對H值的影響Fig.8 The Influence of different stern and silk mixing ratio on H value

由圖1～8可以看出，苯酚、氨、HCN、H 值和梗絲摻配比例呈現(xiàn)明顯負(fù)相關(guān)線性關(guān)系；B[a]P、巴豆醛與梗絲摻配比例線性相關(guān)不明顯；NNK 指標(biāo)隨梗絲比例增加呈現(xiàn)先快速下降，在比例增加至30% 時指標(biāo)實測值呈現(xiàn)小幅上升趨勢。其中，梗絲摻配比例為25%時，H值指數(shù)下降趨勢趨于平緩。

由表2 可知，分析指標(biāo)中除NNK 指標(biāo)，其他指標(biāo)的分析方程的決定系數(shù)均大于0.7，表明不同梗絲摻配比例對卷煙有害成分釋放量均有一定的相關(guān)性。其中，苯酚、氫氰酸指標(biāo)方程的決定系數(shù)大于0.93，表明上述2 項指標(biāo)與梗絲摻配比例呈現(xiàn)顯著相關(guān)性；NNK 指標(biāo)方程的決定系數(shù)0.087，表明該指標(biāo)與梗絲摻配比例無相關(guān)性。利用上述回歸方程可推導(dǎo)出：梗絲摻配量每增加10%，卷煙主流煙氣苯酚釋放量降低10.6%，氨釋放量降低8.8%，H值釋放量降低4.4%。

表2 不同梗絲摻配比例與危害性成分的回歸分析結(jié)果Tab.2 The regression analysis results of harmful components and different mixing proportion of stalk silk

2.2 回歸方程的驗證

以正常生產(chǎn)的B 牌號卷煙混合30% 比例的梗絲，比較方程預(yù)測值與實測值間的誤差，考察回歸方程預(yù)測的準(zhǔn)確性，結(jié)果見表3。由表3 可知，除氨方程預(yù)測值與實測值誤差較大外，其余各方程誤差均較小，說明方程的可信度較高，可作為梗絲摻配比例設(shè)計預(yù)測模型。卷煙危害性指數(shù)H 值預(yù)測值與實測值誤差為4.9%。

表3 方程預(yù)測值與實測值的比較Tab.3 The comparison of predicted and measured values of the equation

3 結(jié)論

（1）在試驗范圍內(nèi)，梗絲摻配比例與主流煙氣中7種危害性成分釋放量及H 值有一定的相關(guān)性，適當(dāng)增加梗絲摻配比例可降低危害性成分釋放量。其中，對苯酚、氨、HCN 等指標(biāo)的降低更為明顯，對NNK的降低效果不明顯。梗絲摻配量每增加10%，卷煙主流煙氣苯酚釋放量降低10.6%，氨釋放量降低8.8%，H值釋放量降低4.4%。

（2）梗絲摻配比例為25% 時，H 值指數(shù)下降趨勢趨于平緩。繼續(xù)加大梗絲摻配比例，H 值下降空間有限，且感官品質(zhì)維護(hù)難度加大，從規(guī)模產(chǎn)品減害角度看，梗絲摻配比例以＜25%較為適宜。

（3）利用回歸方程預(yù)測值與實測值的比較，除氨指標(biāo)外，各方程的預(yù)測值與實測值誤差較小，在降焦減害試驗設(shè)計中，各方程可作為梗絲摻配比例設(shè)計的預(yù)測模型，進(jìn)一步指導(dǎo)和優(yōu)化卷煙配方降焦減害試驗設(shè)計。