中國(guó)主產(chǎn)煙區(qū)不同焦油量中部煙葉化學(xué)成分差異及其與煙氣質(zhì)量的關(guān)系

摘要：以中國(guó)主產(chǎn)煙區(qū)53份C3F等級(jí)中部煙葉為樣品，對(duì)其焦油含量、化學(xué)成分、煙氣質(zhì)量之間的關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果表明，低、中、高焦油量煙葉的樣品數(shù)分別為27、18、8個(gè)，低、中、高焦油量煙葉樣品的焦油量均值分別為10.41、11.82、13.29 mg/支。對(duì)高、中、低焦油量煙葉的化學(xué)成分含量進(jìn)行比較，高焦油量煙葉中還原糖含量、總糖含量較高，中焦油量煙葉中總植物堿含量、總氮含量較高，低焦油量煙葉中K含量、氯含量較高。對(duì)于煙氣質(zhì)量而言，隨著煙葉焦油量的升高，抽吸口數(shù)、總粒相物、一氧化碳釋放量和煙堿含量均呈升高趨勢(shì)，而水分含量呈先降低后升高的趨勢(shì)。低焦油量煙葉中總粒相物與總植物堿、總氮呈顯著正相關(guān)，水分與總植物堿呈顯著正相關(guān)，焦油與總氮呈顯著正相關(guān)；中焦油量煙葉中一氧化碳、煙堿與K呈極顯著負(fù)相關(guān)，水分與總植物堿呈極顯著正相關(guān)，水分與總糖呈顯著負(fù)相關(guān)；高焦油量煙葉中水分與總植物堿呈顯著正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：中部煙葉；主產(chǎn)煙區(qū)；焦油量；化學(xué)成分；煙氣質(zhì)量；中國(guó)

中圖分類(lèi)號(hào)：TS411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2024）10-0160-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.10.029 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（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 con_{2db8915a24de78ce070b3369cbf39c1f13e5d127ba69dd3315d25bcad3f12f2c}tents 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

卷煙焦油是卷煙有機(jī)物質(zhì)在不完全燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的一種復(fù)雜的混合物，是卷煙煙氣的粒相物除去水分和煙堿所剩下的物質(zhì)，由多種烴類(lèi)及烴的氧化物、硫化物和氮化物組成［1］。焦油量是煙葉安全性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，煙氣的焦油生成量越低，卷煙的安全性越好。煙葉原料作為卷煙質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，是卷煙焦油釋放量的決定因素，對(duì)煙氣質(zhì)量也有一定的影響。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)焦油量的熱點(diǎn)研究集中在焦油量與外觀質(zhì)量［2］、理化特性［3］、感官質(zhì)量［4，5］、化學(xué)成分［6-8］的關(guān)系上，而針對(duì)不同焦油含量煙葉煙氣質(zhì)量分析的研究較少。隨著人們對(duì)吸煙與健康問(wèn)題的日益關(guān)注以及科研工作者對(duì)吸煙與健康問(wèn)題研究的不斷深入，國(guó)內(nèi)外對(duì)低焦油卷煙的呼聲越來(lái)越高［9］，煙草行業(yè)開(kāi)發(fā)低焦油煙草制品已成為世界煙草發(fā)展的必然方向。中國(guó)烤煙型卷煙占比較大、焦油含量較高，面臨的低焦油煙草研發(fā)任務(wù)更為迫切，國(guó)家煙草專(zhuān)賣(mài)局根據(jù)行業(yè)“卷煙上水平”的戰(zhàn)略任務(wù)，緊扣品牌發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)優(yōu)質(zhì)原料安全性的需求，積極推進(jìn)卷煙“減害降焦”。工業(yè)措施在降低卷煙焦油含量的同時(shí)造成煙氣香氣物質(zhì)大量損失，因而對(duì)煙葉原料的焦油含量提出了更高要求。卷煙產(chǎn)品中最能反映卷煙質(zhì)量水平的是卷煙的煙氣質(zhì)量指標(biāo)，而煙葉原料是決定焦油、一氧化碳、煙堿等煙氣組分產(chǎn)生量的主要因素［10］，煙葉的化學(xué)成分是決定煙葉品質(zhì)的內(nèi)在因素。本研究以中國(guó)不同省（市）的中部煙葉為研究對(duì)象，分析不同焦油含量煙葉的常規(guī)化學(xué)成分差異及其與煙氣質(zhì)量的關(guān)系，以期為卷煙工業(yè)原料的選購(gòu)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料選取云南省、貴州省、湖南省、河南省、四川省、福建省、山東省、陜西省、吉林省、重慶市的53份C3F等級(jí)中部煙葉。

1.2 方法

1.2.1 煙葉化學(xué)成分檢測(cè) 參照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》［11］測(cè)定焦油釋放量，參照YC/T 160—2002《煙草及煙草制品總植物堿的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法》［12］測(cè)定總植物堿含量，參照YC/T159—2002《煙草及煙草制品水溶性糖的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法》［13］測(cè)定總糖、還原糖的含量，參照YC/T 161—2002《煙草及煙草制品總氮測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法》［14］測(cè)定總氮含量，參照YC/T 162—2011《煙草及煙草制品氯的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法》［15］測(cè)定氯含量；參照YC/T 217—2007《煙草及煙草制品鉀的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法》［16］測(cè)定鉀含量。

1.2.2 卷煙煙氣質(zhì)量檢測(cè) 參照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》［11］測(cè)定煙支主流煙氣總粒相物和焦油含量，參照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》［17］測(cè)定煙支主流煙氣一氧化碳釋放量，參照GB/T 23355—2009《卷煙總粒相物中煙堿的測(cè)定氣相色譜法》［18］測(cè)定煙支主流煙氣煙堿含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 27.0軟件將焦油含量數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析，將煙葉化學(xué)成分、煙氣質(zhì)量進(jìn)行多重比較，將煙葉化學(xué)成分和煙氣質(zhì)量進(jìn)行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉焦油含量的聚類(lèi)分析

C3F等級(jí)煙葉焦油含量聚類(lèi)分析如表1所示，在送檢的53個(gè)煙葉樣品中，低焦油量煙葉有27個(gè)，均值為10.41 mg/支，中焦油量煙葉有18個(gè)，均值為11.82 mg/支，高焦油量煙葉有8個(gè)，均值為13.29 mg/支。對(duì)比3種焦油量變異系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，低焦油量煙葉分布較分散。

C3F等級(jí)煙葉地區(qū)聚類(lèi)分析結(jié)果（表2）表明，低焦油量煙葉樣本數(shù)為27個(gè)，分布在云南省、河南省、四川省、重慶市、湖南省、福建省、貴州省和山東省，包括云南省麗江市、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、云南省臨滄市；河南省三門(mén)峽市澠池縣；四川省涼山彝族自治州；重慶市；湖南省永州市、湖南省郴州市；福建省三明市；貴州省畢節(jié)市、貴州省遵義市、貴州省黔西南布依族苗族自治州興義縣清威基地；山東省臨沂市。

中焦油量煙葉樣本數(shù)為18個(gè)，分布在云南省、福建省、貴州省、四川省、山東省、陜西省和湖南省，包括云南省麗江市、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；貴州省畢節(jié)市、貴州省遵義市、貴州省黔東南布依族苗族自治州；四川省涼山彝族自治州；山東省臨沂市；陜西省商洛市；湖南省永州市。

高焦油量煙葉樣本數(shù)為8個(gè)，分布在貴州省、福建省、山東省、河南省和吉林省，包括貴州省畢節(jié)市、貴州省黔東南布依族苗族自治州；福建省南平市；山東省臨沂市；河南省三門(mén)峽市、河南省洛陽(yáng)市；吉林省白城市。

2.2 不同焦油量煙葉樣品的化學(xué)成分分析

對(duì)高、中、低焦油量煙葉的化學(xué)成分含量（表3）進(jìn)行比較，高焦油量煙葉的還原糖含量、總糖含量較高，中焦油量煙葉中總植物堿含量、總氮含量較高，低焦油量煙葉中K含量、氯含量較高。對(duì)比變異系數(shù)（表4）可以發(fā)現(xiàn)，煙葉中總植物堿含量、K含量、氯含量的變異系數(shù)均較高，數(shù)據(jù)較分散。

2.3 不同焦油量煙葉樣品的煙氣質(zhì)量分析

由表5可知，隨著煙葉焦油量的升高，抽吸口數(shù)、總粒相物、一氧化碳釋放量和煙堿含量均呈升高趨勢(shì)，而水分含量呈先降低后升高的趨勢(shì)。對(duì)比變異系數(shù)（表6）可以發(fā)現(xiàn)，不同焦油量煙葉中煙堿含量、水分含量的變異系數(shù)均較高，數(shù)據(jù)較分散，總粒相物變異系數(shù)較低，數(shù)據(jù)較集中。

2.4 煙葉常規(guī)化學(xué)成分與煙氣質(zhì)量的相關(guān)性分析

由表7可知，低焦油量煙葉中總粒相物與總植物堿、總氮呈顯著正相關(guān)，水分與總植物堿呈顯著正相關(guān)，焦油與總氮呈顯著正相關(guān)。中焦油量煙葉中一氧化碳、煙堿與K呈極顯著負(fù)相關(guān)，水分與總植物堿呈極顯著正相關(guān)，水分與總糖呈顯著負(fù)相關(guān)。高焦油量煙葉中水分與總植物堿呈顯著正相關(guān)。

3 討論

煙葉原料是卷煙質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，是卷煙有害成分的決定因素。研究影響煙葉原料安全性的各種因素，有利于農(nóng)業(yè)措施降焦減害和提高卷煙的安全性。煙葉焦油釋放量是目前評(píng)價(jià)煙葉原料安全性的主要指標(biāo)［19］。煙葉中重要的化學(xué)成分焦油與煙葉的外觀質(zhì)量、化學(xué)成分、感官質(zhì)量之間存在密切關(guān)系。本研究對(duì)中國(guó)主產(chǎn)煙區(qū)中部葉焦油含量進(jìn)行聚類(lèi)分析，分為低、中、高3個(gè)類(lèi)群，并對(duì)3個(gè)類(lèi)群煙葉的主要化學(xué)成分和煙氣質(zhì)量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)3個(gè)類(lèi)群煙葉的化學(xué)成分和煙氣質(zhì)量存在明顯差異，高焦油量煙葉的多項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)較其他焦油量的煙葉高。

煙草作為一種經(jīng)濟(jì)型作物， 其化學(xué)成分種類(lèi)繁多， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜［20］。焦油是有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過(guò)不充分燃燒的產(chǎn)物，鉀含量與燃燒性呈正相關(guān)，而氯含量與燃燒性呈負(fù)相關(guān)，即焦油含量與鉀含量變化趨勢(shì)相反而與氯含量變化趨勢(shì)一致［1］。本研究中鉀、氯含量與焦油含量變化趨勢(shì)相反。湯朝起等［21］認(rèn)為氯含量與焦油含量無(wú)顯著相關(guān)性，李國(guó)棟等［22］認(rèn)為中部葉和上部葉中氯含量與焦油含量無(wú)顯著相關(guān)性，全部煙葉中氯含量與焦油含量表現(xiàn)出顯著正相關(guān)。

焦油含量高對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，而煙堿含量和鉀含量會(huì)影響煙葉的焦油量，因此可以選擇煙堿含量低而鉀含量高的煙葉，從而降低煙葉的焦油量。但煙堿含量過(guò)低會(huì)影響抽吸的吃味，所以在降低煙堿、焦油含量的同時(shí)也要考慮抽吸品質(zhì)，將其控制在適宜的范圍內(nèi)。前人對(duì)煙葉焦油量與化學(xué)成分關(guān)系進(jìn)行了不同程度的研究，但是不同的學(xué)者研究出來(lái)的結(jié)果并不一致，厲昌坤等［23］、李國(guó)棟等［22］、于建軍等［24］認(rèn)為總糖、還原糖與焦油量呈負(fù)相關(guān)，而柳林青等［25］認(rèn)為總糖、還原糖與焦油量呈極顯著正相關(guān)；李國(guó)棟等［22］、于建軍等［24］認(rèn)為鉀與焦油量呈負(fù)相關(guān)，而閆克玉等［26］的研究結(jié)果表明鉀與焦油量呈正相關(guān)但不顯著。本研究中總植物堿、總氮的含量隨著焦油含量的升高先升高后降低，還原糖和總糖的含量隨焦油含量的升高先降低后升高，鉀和氯的含量隨煙葉焦油含量的升高而降低。

隨著煙葉焦油量的升高，抽吸口數(shù)、總粒相物、一氧化碳釋放量和煙堿含量均呈升高趨勢(shì)，而水分含量呈先降低后升高的趨勢(shì)。對(duì)比變異系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，不同焦油量煙葉中煙堿含量、水分含量的變異系數(shù)均較高，數(shù)據(jù)較分散，總粒相物變異系數(shù)較低，數(shù)據(jù)較集中。

煙葉的化學(xué)成分是影響煙氣質(zhì)量的內(nèi)在因素，低焦油量煙葉中總粒相物與總植物堿、總氮呈顯著正相關(guān)，焦油與總氮呈顯著正相關(guān)，水分與總植物堿呈顯著正相關(guān)。中焦油量煙葉中一氧化碳、煙堿與K呈極顯著負(fù)相關(guān)，可能是因?yàn)镵助燃使煙葉燃燒更充分，從而降低一氧化碳和煙堿的含量。此外，中焦油量煙葉中水分與總糖呈顯著負(fù)相關(guān)，低、中、高焦油含量的煙葉中水分與總植物堿均呈顯著正相關(guān)。湯朝起等［21］認(rèn)為水分和總糖沒(méi)有表現(xiàn)出顯著相關(guān)性，而水分和總植物堿呈顯著正相關(guān)，與本研究結(jié)果一致。

4 小結(jié)

在送檢的53個(gè)煙葉樣品中，低、中、高焦油量煙葉樣品數(shù)分別為27、18、8個(gè)，低、中、高焦油量的煙葉樣品焦油量均值分別為10.41、11.82、13.29 mg/支。對(duì)高、中、低焦油量煙葉的化學(xué)成分含量進(jìn)行比較，高焦油量煙葉的還原糖含量、總糖含量較高，中焦油量煙葉中總植物堿含量、總氮含量較高，低焦油量煙葉中K含量、氯含量較高。對(duì)于煙氣質(zhì)量而言，隨著煙葉焦油量的升高，抽吸口數(shù)、總粒相物、一氧化碳釋放量和煙堿含量均呈升高趨勢(shì)，而水分含量呈先降低后升高的趨勢(shì)。在煙葉化學(xué)成分和煙氣質(zhì)量關(guān)系的相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn)，低焦油量煙葉中總粒相物與總植物堿、總氮呈顯著正相關(guān)，水分與總植物堿呈顯著正相關(guān)，焦油與總氮呈顯著正相關(guān)。中焦油量煙葉中一氧化碳、煙堿與K呈極顯著負(fù)相關(guān)，水分與總植物堿呈極顯著正相關(guān)，水分與總糖呈顯著負(fù)相關(guān)。高焦油量煙葉中水分和總植物堿呈顯著正相關(guān)。

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收稿日期：2023-12-05

基金項(xiàng)目：江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（H202102）

作者簡(jiǎn)介：張 瑜（2000-），女，河南內(nèi)鄉(xiāng)人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)闊煵萜焚|(zhì)生態(tài)與質(zhì)量評(píng)價(jià)，（電話(huà)）17527730075（電子信箱）3366704806@qq.com；通信作者，張 莉（1979-），女，河南周口人，工程師，碩士，主要從事煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)和工業(yè)應(yīng)用研究，（電子信箱）156679805@qq.com。