卷煙材料對焦油及危害性指數影響研究

劉光偉 郭磊 李山 張進文

摘要：為研究不同卷煙材料及其不同設計參數對卷煙焦油及危害性成分釋放量的影響規律，共對6種卷煙材料及各5個水平參數的設計進行了研究分析。結果表明，卷煙紙透氣度對降焦減害具有較大作用，與焦油、H、CO、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負相關;卷煙紙克重對降焦減害顯著不明顯，與B[a]P、苯酚具呈顯著線性負相關;卷煙紙助燃劑含量對降焦減害具有一定效果，與焦油、H呈線性負相關;卷煙紙含麻比例含量增大，卷煙焦油釋放量及危害性指數整體呈遞增趨勢，卷煙紙含麻比例與焦油無顯著相關關系，與H呈線性正相關;濾嘴通風率對降焦減害具有較大作用，濾嘴通風率與焦油、H、CO、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負相關，與NNK、巴豆醛釋放量之間有一定負相關關系;濾嘴長度對于降焦減害具有較大作用，濾嘴長度與焦油、H、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負相關。

關鍵詞：卷煙材料;危害性指數;焦油

卷煙材料及其參數的設計和不同的組合對卷煙品質及焦油和危害性成分的變化都有不同程度的影響。20世紀末，加拿大以法律法規的形式強制煙草生產企業定期檢測卷煙主流煙氣中46種有害成分[1]的含量。2006年1月8日《煙草控制框架公約》[2]在我國正式生效，煙草行業面臨“吸煙與健康問題”的壓力進一步加強。謝劍平[3]等經過研究，確定了表征卷煙危害性的7個定性有害成分指標，即：CO、HCN、NNK、NH3、苯并[a]芘、苯酚、巴豆醛，并給出了危害性指數的計算方法。因此卷煙降焦減害一直是煙草行業研究的重要課題，并投入了較多的人力物力[4]。

本文系統研究卷煙主要材料（三紙一棒）及其參數的不同設計對焦油及危害性成分釋放量的影響規律，從而全面考察卷煙材料（三紙一棒）設計參數對焦油及危害性成分釋放量的影響，以期為卷煙設計者選擇卷煙材料不同的參數組合提供一種較為合理、有效、便捷的綜合評價的參考依據。

1 樣品的設計與制備

以公司重點產品且具有一定的市場影響力卷煙產品設計標準為基準，葉組配方、香精香料、卷制參數保持一致，設計制作不同材料參數樣品卷煙。煙用材料某一因素變化時，其他參數保持一致。各樣品參數設計及實測結果具體見表1。

由表1可以看出，樣品實測值與設計值較為接近，且同一因素不同水平之間存在一定梯度，樣品滿足設計要求。

2 測定方法與指標

卷煙主流煙氣焦油，七種危害性成分CO、HCN、NNK、NH3、苯并[a]芘、苯酚、巴豆醛的釋放量測定方法如下：

1）GB/T 23356-2009 卷煙煙氣氣相中一氧化碳的測定? 非散射紅外法

2）YC/T 157-2001 卷煙? 總粒相物中水分的測定方法? 氣相色譜法

3）GB/T 19609-2004 卷煙? 用常規分析用吸煙機測定總粒相物和焦油

4）YC/T 253-2008卷煙主流煙氣中氰化氫的測定連續流動法

5）NH3采用加拿大衛生部方法（離子色譜法）

6）YC/T 255-2008卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的測定，采用高效液相色譜法

7）GB/T23228-2008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

8）GB/T 21130-2007卷煙 煙氣總粒相物中苯并[a]芘的測定

9）YC/T 254-2008卷煙主流煙氣中主要羰基化合物的測定高效液相色譜法

危害性指數：

H=（CO/14.2+NNK/5.5+苯并[a]芘/10.9+巴豆醛/18.6+苯酚/17.4+ NH3/8.1+HCN/146.3）*10/7

3 結果與分析

3.1 卷煙紙透氣度

不同卷煙紙透氣度樣品焦油及危害性指數具體測定結果及影響規律見圖1和表2。由圖1可以看出隨著卷煙紙透氣度增加，卷煙焦油釋放量及危害性指數呈降低趨勢。最大透氣度與最小透氣度樣品焦油極差值為2.0mg/支，危害性指數極差值為1.8。研究表明，增加卷煙紙透氣度對于降焦減害具有較大貢獻。

試驗所測數據運用DPS和SPSS13.0數據統計分析軟件[14-15]進行回歸分析。由表2可以看出，卷煙紙透氣度與焦油、H、CO、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負相關，P值均小于0.05;與巴豆醛釋放量之間無顯著相關關系，P值為0.729。由方程可算出，卷煙紙透氣度每增加5 CU，焦油、H、CO、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN分別可降低0.169 5 mg/支、0.153 5、0.272 5 mg/支、0.015 5 ng/支、0.201 0 ng/支、0.175 0μg/支、0.219 5μg/支、3.729 0μg/支。卷煙紙透氣度增加對降低巴豆醛釋放量顯著性不明顯。

3.2 卷煙紙克重

不同卷煙紙克重樣品焦油及危害性指數具體測定結果及影響規律見圖2和表3。由圖2可以看出，不同克重樣品，卷煙焦油釋放量及危害性指數差異不大。不同克重樣品之間焦油極差值為0.5 mg/支，危害性指數極差值為0.4。研究表明，卷煙紙克重對于降焦減害無顯著作用。

由表3可以看出，卷煙紙克重與焦油、H、CO、NNK、氨、巴豆醛、HCN無顯著相關關系，P值均大于0.05。卷煙紙克重雖與危害性指數整體相關顯著性不明顯，但與B[a]P、苯酚具有顯著線性負相關關系，P值均小于0.05，卷煙紙克重每增加2g/m2，B[a]P、巴豆醛釋放量分別可降低0.273 8ng/支、0.648 2 μg/支。

3.3 卷煙紙助燃劑

不同卷煙紙助燃劑含量樣品焦油及危害性指數具體測定結果及影響規律見圖3和表4。由圖3可以看出，樣品助燃劑含量增大，卷煙焦油釋放量及危害性指數呈降低趨勢。不同克重樣品之間焦油極差值為1.7mg/支，降低趨勢較為明顯，危害性指數極差值為0.7。研究表明，增加卷煙紙助燃劑含量對降焦減害具有一定效果。

由表4可以看出，卷煙紙助燃劑含量與焦油、H呈線性負相關關系，助燃劑含量每增加0.5%，焦油、H分別可降低0.505 6mg/支、0.220 9。其中H降低主要是由于卷煙紙助燃劑含量增加，可降低卷煙煙氣中CO、NNK、B[a]P、氨、HCN的緣故，助燃劑含量每增加0.5%，該5種成分分別可降低0.226 2mg/支、0.133 1ng/支、0.603 4ng/支、0.280 9μg/支、3.040 1μg/支。但卷煙紙助燃劑含量增加，對于降低煙氣中苯酚、巴豆醛釋放量顯著性不明顯。

3.4 卷煙紙含麻比例

不同含麻比例卷煙紙樣品焦油及危害性指數具體測定結果及影響規律見圖4和表5。由圖4可以看出，樣品含麻比例含量增大，卷煙焦油釋放量及危害性指數整體呈遞增趨勢。不同含麻比例樣品之間焦油極差值為1.0mg/支，危害性指數極差值為0.2。

由表5可以看出，卷煙紙含麻比例與焦油無顯著相關關系，與H呈線性正相關關系，含麻比例每增加5%，H增加0.01。卷煙含麻比例與H線性相關關系，主要是由于增加含麻比例可增加CO、氨釋放量，對NNK、B[a]P、苯酚、巴豆醛、HCN等釋放量顯著不明顯。

3.5 濾嘴通風率

不同濾嘴通風樣品焦油及危害性指數具體測定結果及影響規律見圖5和表6。由圖5可以看出隨著濾嘴通風度增加，卷煙焦油釋放量及危害性指數呈降低趨勢。最大通風率與最小通風率樣品焦油極差值為3.0mg/支，危害性指數極差值為2.7。研究表明，增加濾嘴通風率對于降焦減害具有較大貢獻。

由表6可以看出，濾嘴通風率與焦油、H、CO、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負相關，P值均小于0.01;與NNK、巴豆醛釋放量之間有一定負相關關系。利用這些方程可計算出，濾嘴通風率每增加5%，焦油可降低0.373 0 mg/支，危害性指數可降低0.339 5，CO可降低0.688 0 mg/支，B[a]P可降低0.310 0 ng/支，氨可降低0.305 5 μg/支、苯酚可降低-0.412 0 μg/支，HCN可降低8.491 5μg/支。

3.6 濾棒長度

不同濾棒長度樣品焦油及危害性指數具體測定結果及影響規律見圖6和表7。由圖6可以看出隨著濾棒長度增加，卷煙焦油釋放量及危害性指數呈降低趨勢。最大濾棒長度與最小濾棒長度樣品焦油極差值為2.8mg/支，危害性指數極差值為1.8。研究表明，增加濾嘴長度對于降焦減害具有較大貢獻。

由表7可以看出，濾嘴長度與焦油、H、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負相關，P值均小于0.01;與CO、巴豆醛釋放量之間無顯著相關關系，P值分別為0.279、0.179。利用這些方程可計算出，濾嘴長度每增加5 mm，焦油、H、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN分別可降低1.375 0 mg/支、0.924 0、0.588 0 ng/支、0.316 5 ng/支、0.986 5 μg/支、3.491 5 μg/支、20.353 0 μg/支。濾嘴長度增加雖可降低CO、巴豆醛釋放量，但顯著性不明顯。

4 結論

通過以上研究分析，明確了各卷煙材料及其不同參數對焦油、有害成分釋放量的影響規律：

（1）卷煙紙透氣度：卷煙紙透氣度與焦油、H、CO、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負相關;增加卷煙紙透氣度對降焦減害具有較大貢獻。

（2）卷煙紙克重：卷煙紙克重與B[a]P、苯酚具呈顯著線性負相關;不同克重卷煙紙對焦油釋放量及危害性指數差異不大，影響不顯著。

（3）卷煙紙助燃劑：卷煙紙助燃劑含量與焦油、H呈線性負相關;卷煙紙助燃劑含量對降焦減害具有一定效果。

（4）卷煙紙含麻比例：卷煙紙含麻比例與焦油無顯著相關關系，與H呈線性正相關;卷煙紙含麻比例含量增大，卷煙焦油釋放量及危害性指數整體呈遞增趨勢。

（5）濾嘴通風率：濾嘴通風率與焦油、H、CO、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負相關，與NNK、巴豆醛釋放量之間有一定負相關關系;增加濾嘴通風率對降焦減害具有較大貢獻。

（6）濾嘴長度：濾嘴長度與焦油、H、NNK、B[a]P、氨、苯酚、HCN呈顯著線性負相關;增加濾嘴長度對于降焦減害具有較大貢獻。

參考文獻

[1] http：//www.hc-sc.gc.ca/hl-vs/tobac-tabac/legislation/reg/indust/index_f.html.

[2] 世界衛生組織煙草控制框架公約編.世界衛生組織煙草控制框架公約[M].世界衛生組織，2009.

[3] Xie Jianping，Development of a novel hazard index of mainstream cigarette smoke and its application on risk evaluation of cigarette products，CORESTA 2008，（6）：23-26.

[4] 劉華.卷煙材料與焦油量關系的回歸設計與分析[J].煙草科技，2008，（5）：9-11.

[5] AYERS C W.Determination of ammonia in tobacco and smoke[J].s.n.，1969，16（7）：1085-1088.

[6] 唐啟義，馮明光.DPS數據處理系統（實驗設計、統計分析及數據挖掘）[M].北京：科學出版社.2007：1027-1055.

[7] 余建英，何旭宏，數據統計分析與SPSS應用[M].北京：人民郵電出社.2003：165-173.