卷煙制絲松散回潮工序與主流煙氣中TSNAs的關系分析

周麗娜　袁舒　楊波　魏毓　李富蓉　荔亮

摘要 為研究卷煙制絲環節的松散回潮工藝參數與卷煙主流煙氣中3種TSNAs（NNN、NAT、NAB）含量的關系，采用均勻設計方案，分別對松散回潮工序、微波松散工序的參數進行了組合試驗。結果表明，經過調整工藝參數，卷煙樣品煙氣中NNN、NAT和NAB的含量最高相對變幅在微波松散工序分別達到31.27%、16.28%和15.42%，在松散回潮工序分別達到28.56%、20.17%和49.28%。分別建立了松散回潮、微波松散工序NNN、NAT和NAB釋放量與工藝參數的多項式回歸方程，結果表明，松散回潮、微波松散工序對煙氣中NNN、NAT和NAB的釋放量并沒有顯著性的影響。

關鍵詞 卷煙工序；松散回潮；TSNAs；正交設計；回歸方程

中圖分類號 TS452 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）20-0230-02

Abstract In order to study the relationship between main technological parameters of tobacco processing and the content of three TSNAs （NNN，NAT and NAB） in mainstream smoke，uniform design has been adopted to conduct composite experiments on these production processes including loosening and conditioning as well as loosening with microwave.The test results were as follows.After adjusting technological parameters，respectively，the relative maximum rangeability of NNN，NAT and NAB content in cigarette sample smoke achieved 31.27%，16.28% and 15.42% in loosening with microwave，and 28.56%，20.17% and 49.28% in loosening and conditioning.The polynomial regression equation between NNN，NAT and NAB emission in loosening and conditioning as well as loosening with microwave and technological parameters had been established and the process had no significant effects on the emission of NNN，NAT and NAB in flue gas.

Key words tobacco processing；loosening and conditioning；TSNAs；uniform design；regression equation

TSNAs是煙草及煙草制品中特有的一類亞硝胺，主要有NNN、NAT和NAB 3種，其中NNN具有強致癌活性，被證實與肺部、口腔、食道、胰腺、肝臟等部位腫瘤的發生有關[1-2]。對于TSNAs的形成，煙草植物堿是煙草和煙氣中TSNAs形成的前提物，煙氣中TSNAs的一部分是從煙草中直接轉移的，其余部分是在吸煙過程中形成和輸送的，其含量與煙草中的硝酸鹽成正比[3-5]。

目前，對于降低此類有害成分的途徑主要是濾嘴吸附，即在卷煙過濾嘴生產過程中加入對此類物質有吸附能力的材料或在煙絲中添加某些中草藥萃取液，或者從配方設計出發選用低TSNAs的煙葉作為卷煙原料[6-7]，但關于卷煙加工制造過程的工藝參數對TSNAs釋放量的影響則少有關注。

制絲是決定卷煙質量的關鍵環節，經過復烤醇化后的箱裝片煙在進入生產線后，需要經過增溫增濕以達到解塊松散、舒展葉片的效果，這樣既有利于減少工藝造碎，更有利于后續加香加料、烘絲干燥等工藝的實施，目前除了使用潤葉桶松散潤葉外，還有真空回潮、微波松散等輔助工藝保障松散潤葉的效果。從生產經驗看，松散潤葉環節的工藝參數將直接影響整個制絲質量以及最終的卷煙品質[8-12]，而該工序的參數調整對卷煙主流煙氣中TSNAs釋放量的影響迄今還鮮見報道。

因此，本文就松散回潮和微波松散2個工序環節，對其工藝參數與主流煙氣中NNN、NAT和NAB釋放量的關系進行了探討。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為某牌號的烤煙型卷煙樣品。

1.2 試驗設計

均勻設計（uniform design）是中國數學家方開泰和王元將數論與多元統計相結合，在正交設計的基礎上創造出的一種新的適用于多因素、多水平試驗的新型設計方法。與正交設計相比較，均勻設計具有試驗次數少和均勻分散性好等特點[13]。

采用DPS統計軟件（DPS？誖v 12.01數據處理系統）[14]，依據均勻設計的因素和水平選擇原則，并結合實際生產條件，確定本試驗的因素、水平及工藝參數調整方案，具體見表1、2。

1.3 試驗方法

根據試驗方案，調整工藝參數，待設備運行平穩、流量穩定后，等時間間隔取樣3次（25 kg/次），取樣后立即將葉絲平攤在潔凈的地面上，自然冷卻至室溫后混合均勻，用四分法分取樣品約40 kg。所有樣品均自然平衡到水分為11.8%～12.5%，然后用同一機臺卷包。所試制卷煙的原輔材料、重量、圓周和長度等參數均嚴格與該牌號卷煙的工藝標準一致。對照煙KB-2為參數調整前按照正常工藝流程和加工標準生產的卷煙。

1.4 檢測方法

依據《卷煙 主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測定氣相色譜-熱能分析聯用法》（GB/T 23228—2008）對樣品的NNN、NAT、NAB進行檢測。

2 結果與分析

2.1 參數調整與NNN、NAT、NAB關系的直觀分析

從圖1、2可以看出，調整松散潤葉工序的工藝參數，試驗樣品的煙氣中3種TSNAs的含量均有不同程度的變化，調整松散回潮工藝參數，樣品煙氣中NNN、NAT和NAB含量最高相對變幅分別達到28.56%、20.17%和49.28%。調整微波松散工藝參數，樣品煙氣中NNN、NAT和NAB含量最高相對變幅分別達到31.27%、16.28%和15.42%。

2.2 調整參數與NNN、NAT及NAB釋放量關系的試驗優化

2.2.1 回歸模型建立及方程擬合性、顯著性檢驗。依據均勻試驗結果，分別建立了松散回潮和微波松散工序參數與NNN、NAT及NAB釋放量的多項式回歸方程，并對建立的方程進行顯著性和擬合性檢驗，結果見表3、4。

從表3可以看出，松散回潮工序NNN、NAT和NAB與工藝參數建立的回歸方程顯著水平都>0.05，表明在0.05水平上所建立的回歸方程不顯著，方程中的自變量與因變量沒有顯著的線性關系；調整決定系數表明，回歸方程中的自變量對NNN、NAT和NAB的解釋能力都較弱。

從表4可以看出，微波松散工序NNN、NAT和NAB與工藝參數建立的回歸方程顯著水平都>0.05，由此表明在0.05水平上所建立的回歸方程均不顯著，方程中的自變量與因變量沒有顯著的線性關系；調整決定系數都為0.000 0，表明回歸方程中的自變量對NNN、NAT和NAB沒有解釋能力。

2.2.2 因素分析。對進入回歸方程中的各自變量對因變量的影響進行因素分析，結果見表5、6。

從表5可以看出，松散回潮工序回風溫度對NNN、NAB和NAT的影響都不顯著。

從表6可以看出，微波功率對NNN和NAB的影響都不顯著；微波功率和加工時間的交互作用對NAT的作用不顯著。

3 結論與討論

試驗結果表明，調整微波松散工序和松散回潮工序的參數，對煙氣中TSNAs釋放量有較大的影響，樣品間差異較大，2個工序NNN釋放量的相對變幅分別達到31.27%和28.56%；NAT和NAB釋放量變化也較大，變幅為15.42%～49.28%。但是通過回歸方程的建立和因素分析，并未找到導致煙氣TSNAs發生變化的顯著性影響因素或關鍵參數。分析主要原因，可能是與后續加料儲葉、切絲烘絲等工序相比，微波松散工序和松散回潮工序濕熱作用的強度和時間都趨于溫和，物理性質的變化大于內在化學成分的變化，雖然樣品間相對變化幅度大，但絕對含量其實并不大，加之存在的樣本誤差和檢查誤差疊加導致了上述試驗結果。但從生產經驗看，松散潤葉的效果對后續加工質量以及最終卷煙的內在品質都有明顯的影響。因此，在后續的研究中還應該考慮加料儲葉、切絲烘絲等全過程主要工序的綜合影響[15-18]。

4 參考文獻

[1] TARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans[C]//LISTED N.Overall evaluations of carcinogenicity：an upd-ating of IARC monographs volumes 1 to 42.Larc Monogr Eval Carcinog Risks Hum Suppl，1987，7：1-440.

[2] 謝劍平.卷煙危害性評價原理與方法[M].北京：化工工業出版社，2009.

[3] ADAMS J D，LEE S J，VINCHKOSKI N，et al.On the formation of the to-bacco-specific carcinogen 4-（methylnitrosamino）-1-（3-pyridyl）-1-butanone during smoking[J].Cancer Lett，1983，17（3）：339-346.

[4] HECHT S S，CHEN C B，HIROTA N，et al.Tobacco specific nitrosam-ines：formation form nicotine in vitro and during curing of tobacco and carcinogenicity in Strain-Amice[J].Natl Cancer Inst，1978，60（4）：819-824.

[5] ZUBER J，D′ANDRES S，BOUDOUX R，et al.TSNA levels in the mains-tream smoke of simplified blend prototypes[J].Beitr？覿ge Zur Tabakforsch-ung，2014，20（5）：331-340.

[6] 惲之瑜，徐楊，朱建華，等.沸石在去除卷煙煙氣中亞硝胺的應用[J].應用化學，2002，19（3）：276-279.

[7] 王英，沈彬.選擇性去除香煙煙氣中亞硝胺的研究[J].環境化學，2000，19（3）：277-283.

[8] STAVRIDIS I S.Removal of noxious oxidants and carcinogenic volatile nitrosocompounds fromcigarette smoke using biological substances：US Patent，5909736[P].1999-06-08.

[9] EMAMI I.Cigarette filters containingfree radical scavengersto reduce carcinogenicity：France Patent，2772561[P].1999-06-25.

[10] 陳良元.卷煙生產工藝技術[M].鄭州：河南科學技術出版社，2002.

[11] 郝廷亮，周顯升，賈玉國，等.HXD烘絲過程中在制品化學成分變化的研究[J].中國煙草學報，2007，13（4）：6-15.

[12] 姚光明，鄧國棟，王慧.松散回潮回風溫度對云南煙葉加工物理質量和感官質量的影響[J].煙草科技，2009（12）：9-12.

[13] 曾昭鈞.均勻設計及其應用[M].北京：中國醫藥科技出版社，2005.

[14] 唐啟義，馮明光.DPS數據處理系統[M].北京：科學出版社，2007.

[15] 史宏志，劉國順，趙明欽，等.我國煙草及其制品中煙草特有亞硝胺含量及與前體物的關系[J].中國煙草學報，2002（1）：16-21.

[16] 盧紅兵，鐘科軍，毛友安，等.毛細管氣相色譜-氮磷檢測器法測定卷煙煙氣中TSNA的研究[J].湖南城市學院學報（自然科學版），2004（4）：55-60.

[17] 郭黎平，金永明，張怡春，等.卷煙煙氣中煙草特有的亞硝胺與揮發性N-亞硝胺的分析[J].中國預防醫學雜志，2003（3）：24-26.

[18] 朱瑞芝，任卓英，王凱，等.納米孔材料降低卷煙煙氣中多環芳烴和亞硝胺的研究進展[J].光譜實驗室，2010，27（3）：1027-1031.