卷煙減害降焦技術的現狀分析

張輝

重慶中煙工業有限責任公司重慶卷煙廠 重慶 400061

在吸煙與健康問題日益受到各國政府的高度重視，吸煙的安全性問題日益受到人們的重視，煙民對自身的健康日益關注，煙草行業受到社會壓力越來越大的背景下，卷煙的減害降焦成為各煙草企業的當務之急。煙草行業提升軟實力，必須以持續降焦減害踐行責任煙草，提升控煙履約形象，國家局啟動卷煙減害技術重大專項，全面、系統地推進中式卷煙減害降焦工作。卷煙減害技術重大專項是《煙草行業中長期科技發展規劃綱要（2006—2020 年）》確定的行業九個科技重大專項之一，這也體現出中國煙草對卷煙減害降焦工作的高度重視，對持續有效地推進卷煙減害降焦工作的態度和決心。根據國家局統計結果表面，經過不懈努力，全國卷煙焦油實測加權平均值數據從2000 年的16.1mg/支下降到了2019 年的9.9mg/ 支，危害性指數從2008 年的10 下降到2019 年的8，下圖。

1 卷煙焦油及其危害

卷煙煙氣粒相物中除水分和煙堿以外所剩下的部分，稱之為焦油，是卷煙煙絲中的有機物質在缺氧條件下不完全燃燒產生的，它是由多種烴類氧化物、硫化物和氮化物等組成的復雜化合物。目前，專家普遍認為，卷煙煙氣中的有害成分主要集中在焦油中，焦油是香煙中危害人體健康、導致人體癌變的主要物質，煙氣焦油中99.4% 的物質是有害的，0.2% 是致癌的引發劑，0.4% 是癌的協同劑，降低焦油在煙氣中的含量已成為了當前卷煙生產的頭等大事，而降低焦油含量確實能夠有效的降低卷煙的對人體的危害性。

2 卷煙減害降焦的措施

當前各煙草機構在研究卷煙減害降焦方面主要通過煙葉原料研究，在線工藝工藝配方的調整研究，卷煙過濾嘴的研究以及在煙機設備方面的研究等。

2.1 農業技術減害降焦法

培育焦油和其他有害物質生成量少的優質高抗煙草新品種一直是煙草農業技術研究的重要目標之一，通過各種方法育種低焦油煙葉品種，能夠取得一定的減害降焦效果。培育低焦油煙葉新品種目前主要有兩條途徑[1]：一是利用低焦油遺傳資源培育低焦油、低煙堿品種；二是培育富鉀品種。中國農科院煙草所[2]經過3 年時間鑒定了400份煙草種子資源的鉀積累效率，已找出富鉀的育種材料，培育富鉀煙草的實質是發揮煙草品種攝鉀能力強的遺傳特性，充分利用土壤肥料中的鉀素，從而生產出鉀含量高的煙葉，降低卷煙焦油產生量。新發現的能吸收利用土壤礦物鉀且煙葉含鉀量在7% 以上的種子具有較強的富鉀特征。

2.2 煙草加工技術減害降焦法

煙草加工技術對降低卷煙的焦油和其它有害成分有重要的作用，其一對煙葉的處理，彭玉富等[3]從改變環境溫濕度、輻照、加速氧化、外加微生物和生物酶法等方面綜述了煙葉發酵技術。顏克亮等[4]總結了提升煙葉品質及降低有害物質的煙葉醇化技術，提出了煙葉醇化技術的發展趨勢及研究方向。其二是利用各種煙草加工設備對煙葉、煙絲和梗絲的加工，有效地降低了卷煙燃吸時有害物質的產生量，其三對煙草制絲過程工藝參數的優化組合，不但提高了制絲質量，也極大地降低了卷煙中的焦油量。

2.3 物理技術減害降焦法

2.3.1 采用高透氣度等種類的卷煙紙技術

煙支燃燒過程中，提高卷煙紙的透氣度可以使更多的空氣進入濾嘴內并對主流煙氣進行稀釋，從而降低人體吸入的焦油量。有實驗證明，卷煙煙氣中的總粒相物和焦油量隨著卷煙紙自然透氣度增加而降低，但卷煙紙在透氣度達到70CU 以上時，變化趨于平緩，煙氣中的煙堿量和CO 量隨著卷煙紙自然透氣度增加基本上呈線性降低，因此，適當提高卷煙紙張透氣度可有效降低煙支的焦油量[5]。孫賢軍等[6]研制了一種含電氣石復合功能涂料的成形紙，結果表明，含電氣石復合功能涂料成形紙可降低卷煙焦油、CO、NOx、亞硝胺、羰基化合物、氫氰酸、苯并芘類物質分別為12.6%、15.0%、25.2%、12.5%、12.2%、30.4%、19.4%。

2.3.2 設計和選用相關濾嘴技術

濾嘴是煙支非常重要的組成部分，目的在于截留卷煙的焦油和煙堿的含量，在卷煙減害降焦中起到決定性的重要作用。目前的濾嘴過濾方法主要有三種：即吸附劑法、化學反應方法和溶解法。各研究組織都在積極研究新型濾嘴，謝笑天等[7]制備了對煙氣焦油具有過濾和吸附性能的納米粉末，涂布到醋酸纖維絲束上，可降低煙氣焦油量，降焦效果達到4.4mg ／支。郭武生[8]將自合成的多種規格的介孔及其復合材料作為去除卷煙有害物質添加劑裝入卷煙濾嘴，通過卷煙企業檢測，發現煙堿、焦油、CO、低分子醛酮類化合物等有害物質明顯減少。2020 年 “功能性多孔醋纖微粒的研制及應用” 項目通過國家局科技司組織的驗收。

2.3.3 煙絲填充料的使用

在卷煙配方中增加三絲（膨脹梗絲、膨脹煙絲、薄片絲）用量，能夠提高煙絲的填充性，減少單支卷煙的煙絲用量，對于降低卷煙的焦油量可以起到明顯的效果。生產實踐表明，在卷煙配方中摻用10%的膨脹煙絲，可降低卷煙焦油量近20%。另有研究表明，在配方中摻用20% 的煙草薄片可使卷煙焦油量下降10% 左右[9]。

降低單箱煙葉的重量，單箱卷煙耗用煙葉從1982 年的57.1千克下降至2015 年的33.9 千克，減少了40.6%，提供不同規格的卷煙如細支，中支和短支等，而且提供不同梯次結構焦油含量的卷煙，使消費者有充分的選擇空間，都對降焦減害起到一定作用。

2.3.4 化學技術減害降焦法

就是利用化學作用的方法對卷煙進行降焦。李叢民等[10]測定了各種鉬酸鹽處理的卷煙的燃燒速度、焦油、BaP 和自由基的濃度，并用差熱分析和熱失重分析法探討了反應機理。結果表明，鉬酸鹽類添加劑對卷煙燃燒氧化反應具有較高的催化活性，對降低煙氣焦油中自由基和BaP 的濃度有顯著的效果，其活性大小順序為MnMoO4＞ CoMoO4＞K2MoO4＞ ZnMoO4。王曉葵等[11]的研究結果表明，煙支中加入1.0ml 脫乙酰度為90% 的殼聚糖溶液，主流煙氣中焦油降低15.5%，煙堿降低13.8%，內在品質有明顯提高。朱智志等[12]分別將納米材料Al2O3，TiO2 加入到卷煙煙絲中，結果表明，納米材料干法加入到煙絲上，降低了煙氣中焦油和CO含量。

2.3.5 生物技術降焦法

生物材料和生物技術在卷煙減害降焦方面具有一定的優勢（主要表現在可綜合減害及降害機理等方面）。國內在利用生物技術和生物材料降低卷煙焦油和其他有害成分方面已進行了大量的研究，并取得了許多實質性進展。如黑龍江煙草工業采用DNA 粒子與瓦楞復合技術制成高透成型的特殊濾棒，可有效截留煙氣中的有害成分，顯著提高卷煙吸食的安全性。戴亞[13]等人從動物鮮血中提取出血紅蛋白，并添加到濾嘴中，研究其對卷煙煙氣中亞硝胺含量的影響。結果表明，濾嘴可顯著降低卷煙煙氣中N- 亞硝胺含量（NA），降低率為50% 左右，而且對氣相NA 和粒相NA均有截留作用。

2.3.6 其它減害降焦技術

（1）中藥制劑降焦法。中草藥是中國特色產物，運用現代科技技術將煙草與中醫藥相結合，形成中國特色低焦油混合型卷煙，是 “中式卷煙” 最具中國特色的風格之一，而且添加中草藥能夠有效達到降焦減害的目的。目前多數廠家都采用中草藥提取精制后，結合卷煙加工工藝，主要在加香加料或嘴棒成型環節添加[14]。我國煙草科研人員已經研制出多種用于煙草的中草藥或中草藥制劑，如甘草、羅布麻、杜鵑油、葛根、姜黃素等，可有效降低煙草中的焦油量4-6mg/ 支。有研究者以何首烏等中草藥為原料，經加工提取制得醇溶液按5%添加量，噴霧于煙絲中，可使焦油量下降4-5mg/ 支[15]。國內外運用天然藥物對卷煙進行減害降焦的方法，包括動物、植物和礦物三大類[16]。

（2）微波輻射降焦法。微波是一種能量形式，在電介質中可以轉化為熱量。魏玉玲等[17]研究發現，與用其它方法調制的煙葉相比，用微波輻射的煙葉中至少有一種TSNAs 的含量有所降低。較理想的結果是，微波處理煙葉中的TSNAs 含量低于0.2μg/g，甚至低于0.1μg/g。高玲等[18]研究發現經1kW 的微波輻射90s，煙草中大約有25% -30%的亞硝胺被降解而主流煙氣中的亞硝胺去除率達到50% -60%。

另外，國內外有關人員還進行了用分子篩[19]、微孔活性炭[20]、介孔材料、紫外線、激光、超聲波等對煙草進行處理的技術，來降低卷煙煙氣中的有害成分，以期能夠達到卷煙減害降焦的目的。

3 結語

在國家局發展中式卷煙的指導方針下，我國卷煙減害降焦方面的研究已取得了一定的進展，今后應加強卷煙安全性的基礎研究，綜合研究影響卷煙安全性的各種因素和環節，應用現代科學技術真正降低卷煙有害成分，提高其安全性，為我國發展中式卷煙提供更多的技術支撐。研發構建中式卷煙綜合降焦技術體系和選擇性減害技術體系，實現了煙草吸入量、卷煙焦油量和其他有害成分含量“三個減少”。相信在不久的將來，我們開發的具有中國特色的低危害產品必將在國際煙草市場上展現獨特的優勢，我國煙草行業也將在競爭中占有一席之地。