我國不同產區烤煙煙葉主流煙氣主要有害成分分析

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（1.中國農業科學院煙草研究所，青島 266101；2.云南省煙草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000；3.山東中煙工業有限責任公司，濟南 250013；4.山東淄博煙草有限公司，山東 淄博 255095）

我國不同產區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.中國農業科學院煙草研究所，青島 266101；2.云南省煙草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000；3.山東中煙工業有限責任公司，濟南 250013；4.山東淄博煙草有限公司，山東 淄博 255095）

為明確我國不同產區烤煙煙葉主流煙氣主要有害成分特征，選取17個烤煙生產省（直轄市）36個代表產地烤煙樣品266份，研究了主流煙氣有害成分在產區、部位之間的差異以及同一品種在產地、部位和年份間的變異情況。結果表明，我國烤煙主流煙氣有害成分均存在一定變異，其中NNK、氨、苯酚變異系數較大，苯并[a]芘、氰化氫中等，焦油、巴豆醛較小；不同種植區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、產地、年份間變異均較小。

烤煙；主流煙氣；有害成分

煙草行業一直是在吸煙與健康的挑戰中發展的，而吸煙與健康研究的焦點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，是煙草行業必須承擔的社會責任[2-3]。目前已鑒定的煙氣有害成分有149種，不同國家或機構對煙氣有害成分名單關注對象或范圍不同，國際上普遍認可的是Hoffmann提出的“Hoffmann名單”[1,4]。謝劍平等[5]通過對國內外卷煙樣品中的 28項主流煙氣有害成分與其生物毒性的關系研究，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項指標來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，是我國煙草行業減害工作重點。

由于煙草工業降焦減害存在難以克服的矛盾，中式低危害卷煙對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成分在燃燒過程中熱解、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鍵因素[9-16]。目前，尚未見關于全國不同產區烤煙煙葉煙氣有害成分釋放量的系統研究報道，通過煙葉原料選配控制煙氣有害成分釋放量的技術措施還缺乏理論依據。為明確我國不同產區烤煙煙葉主流煙氣主要有害成分特征，選取17個烤煙生產省（直轄市）36個代表產地烤煙樣品266份，系統分析了主流煙氣有害成分在產區、部位之間的差異，比較了同一品種在產地、部位、年份間的變異情況，為卷煙工業企業根據不同有害成分在烤煙不同產區和部位含量差異及變異情況選配原料提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 煙葉樣品選擇

2013—2014年分別在我國主要煙草種植區選取17個烤煙生產省（直轄市）36個代表產地，分別為：北方煙區5個代表產地，長江中上游煙區4個代表產地，東南煙區9個代表產地，黃淮煙區4個代表產地，西南煙區14個代表產地。每年每產地選取1套B2F、C3F、C3L、X2F等級代表樣品，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84 mm，醋酸纖維嘴長24 mm，外包紙長30 mm，圓周 24 mm）。卷制過程中，根據不同樣品煙絲填充值調整其煙支質量。

1.3 檢測指標及方法

主流煙氣焦油、一氧化碳、苯并[a]芘、巴豆醛、苯酚、NNK、氰化氫、氨釋放量分別依據以下標準測定：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量燃吸煙絲主流煙氣有害成分釋放量計算。燃吸煙絲質量的計算公式為：燃吸煙絲質量（g）=（煙支質量－濾嘴質量－卷煙紙質量）×燃燒煙支長度÷（煙支總長度－濾嘴長度）。

1.4 數據分析方法

對代表樣品的平均值、標準偏差、變異系數、偏度系數和峰度系數等基本數據特征進行計算，并進行方差分析。計算過程使用DPS 9.05數據處理軟件。

2 結 果

2.1 烤煙主流煙氣主要有害成分釋放量基本數據特征

從表1可以看出，我國烤煙煙氣焦油及7項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變異系數排序為：NNK（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、苯酚變異系數較大，通過煙葉原料選配較好調控；苯并[a]芘、氰化氫變異系數中等，通過煙葉原料選配可以調控；焦油、巴豆醛、一氧化碳變異系數相對較小，通過煙葉原料選配調控幅度相對較小。

2.2 不同種植區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，東南煙區和西南煙區煙氣焦油釋放量變異相對較大，北方煙區煙氣焦油釋放量較低；北方煙區煙氣一氧化碳釋放量平均值較低；不同種植區煙氣苯并[a]芘釋放量變異均較大，東南煙區和長江中上游煙區煙氣苯并[a]芘釋放量相對較低；不同種植區煙氣苯酚釋放量均存在較大變異，長江中上游煙區、北方煙區煙氣苯酚釋放量相對較低；不同種植區煙氣巴豆醛釋放量變異較小，北方煙區、西南煙區煙氣巴豆醛釋放量相對較低；不同種植區煙氣NNK釋放量均存在較大變異，北方煙區、長江中上游煙區煙氣NNK釋放量相對較低；不同種植區煙氣苯酚釋放量均存在較大變異，東南煙區、長江中上游煙區煙氣氨釋放量相對較低；不同種植區煙氣氰化氫釋放量變異系數差異不大，北方煙區、西南煙區煙氣氨釋放量相對較低。

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

表2 不同煙草種植區煙葉樣品主流煙氣主要有害成分基本數據特征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地、部位、年份間變異大小排序為：產地＞部位＞年份；苯并[a]芘釋放量在部位、產地間變異大于年份間變異，K326苯并[a]芘釋放量在產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地間變異；巴豆醛釋放量在部位、產地、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，在產地與年份間的變異差異不大；NNK釋放量在產地、部位、年份間均存在較大變異，其中產地間變異最大；K326氨釋放量在部位間的變異最大，云煙 87氨釋放量在產地間的變異最大；氰化氫釋放量在產地間的變異最大，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地、部位、年份間的變異系數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地、部位、年份間的變異系數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，我國烤煙煙氣焦油及7項有害成分釋放量均存在一定變異，其變異系數排序為：NNK＞氨＞苯酚＞苯并[a]芘＞氰化氫＞焦油＞巴豆醛＞一氧化碳。不同種植區煙葉主流煙氣焦油、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；長江中上游煙區烤煙焦油、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系不大。在煙葉部位與主流煙氣有害成分關系研究中，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量較少。本研究選擇了17個烤煙生產省（直轄市）36個代表產地烤煙樣品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區組方差分析進行統計，更具代表性。

本研究中，烤煙主流煙氣氰化氫、NNK釋放量在產地間的變異最大，苯酚釋放量在部位間的變異最大，苯并[a]芘釋放量在部位、產地間變異大于年份間變異。眾多研究證實[8-16]，煙氣有害成分釋放量與煙葉化學成分關系密切，不同產地、不同部位煙葉組織結構和化學成分差異較大[17-21]，這導致煙氣氰化氫、NNK、苯酚、苯并[a]芘釋放量在產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、產地、年份間的變異均較小。

4 結 論

本研究發現，我國烤煙主流煙氣主要有害成分均存在一定變異，其中NNK、氨、苯酚變異系數較大，苯并[a]芘、氰化氫中等，焦油、巴豆醛較小；不同種植區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、產地、年份間的變異均較小。

[1] FOWLES J, DYBING E. Application of toxicological risk assessment principles to the chemical constituents of cigarette smoke [J]. Tob Control, 2003, 12(4): 424-430.

[2] 朱尊權. 煙葉的可用性與卷煙的安全性[J]. 煙草科技，2000（8）：3-6.

[3] 杜詠梅，肖協忠，王允白. 煙氣焦油與卷煙安全性[J].中國煙草科學，2000，21（2）：31-34.

[4] 尚平平，李翔，謝復煒，等. 煙草煙氣中有害成分定量危險評定的研究進展[J]. 中國煙草學報，2013，19（2）：106-114.

[5] 謝劍平，劉惠民，朱茂祥，等. 卷煙煙氣危害性指數研究[J]. 煙草科技，2009（2）：5-15.

[6] 朱尊權. 卷煙減害與自主創新[J]. 中國煙草學報，2006，12（1）：3-7.

[7] BAKER R R, DA SILVA J R P, SMITH G. The effect of tobacco ingredients on smoke chemistry. Part I: Flavourings and additives [J]. Food Chem Toxicol, 2004, 42: 3-37.

[8] BAKER R R, MASSEY E D, SMITH G. An overview of the effects of tobacco ingredients on smoke chemistry and toxicity[J]. Food Chem Toxicol, 2004, 42: 53-83.

[9] 竇玉青，陳剛，劉光亮，等. 初烤煙葉外觀質量與其煙氣組分的關系[J]. 中國煙草科學，2010，31（3）：54-58.

[10] 郭東鋒，姚忠達，汪季濤，等. 烤煙煙葉常規化學成分與主流煙氣成分的關系[J]. 煙草科技，2013（2）：46-51，82.

[11] 黃朝章，蔡國華，趙藝強，等. 單料煙主流煙氣HCN與煙葉常規化學成分的相關性[J]. 煙草科技，2013（2）：62-64.

[12] 蒯雁，杜詠梅，張懷寶，等. 烤煙主流煙氣中氫氰酸釋放量的差異性及主要影響因素分析[J]. 中國煙草科學，2014，35（3）：85-89.

[13] 李哲，陳愛國，金紅成，等. 不同氮肥形態下烤煙葉片組織結構的差異及對焦油釋放量的影響研究[J]. 中國煙草學報，2014，20（2）：70-74.

[14] 耿召良，張婕，葛永輝，等. 烤煙主流煙氣內源有害成分與煙葉化學成分相關性[J]. 應用生態學報，2015，26（5）：1447-1453.

[15] 顏克亮，周博，朱東來，等. 煙葉常規化學成分與7項有害成分釋放量的相關性分析[J]. 西南農業學報，2015，28（3）：1306-1310.

[16] 付秋娟，劉加紅，張懷寶，等. 初烤煙葉外觀質量與其主流煙氣有害成分釋放量關系研究[J]. 中國煙草科學，2015，36（6）：94-99.

[17] 杜詠梅，張懷寶，張忠鋒，等. 我國烤煙茄尼醇含量及其與煙草和煙氣主要化學成分的相關性[J]. 中國煙草科學，2014，35（6）：54-58.

[18] 張霞，劉巍，張濤，等. 煙葉原料對卷煙主流煙氣7項有害成分釋放量的影響研究[J]. 中國煙草學報，2013，19（6）：1-8.

[19] 彭斌，趙樂，孫學輝，等. 煙葉部位對卷煙主流煙氣7種有害成分釋放量的影響[J]. 煙草科技，2012（11）：42-44.

[20] 陳敏，郭吉兆，鄭賽晶，等. 煙葉部位、產地與卷煙主流煙氣 7種有害成分釋放量關系研究[J]. 中國煙草學報，2012，18（5）：16-22.

[21] 鄧小華，周冀衡，周清明，等. 湖南烤煙焦油量在生態區域和葉片部位間的差異分析[J]. 煙草科技，2009（11）：47-51.

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

中國農業科學院科技創新工程（ASTIP-TRIC05）；中國煙草總公司科技重點項目“烤煙煙葉原料安全性評價體系研究”（110200902063）；云南省煙草公司項目“提高中華品牌曲靖煙葉原料需求匹配度關鍵技術研究”（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