卷煙主流煙氣中3種有害物質釋放量與有機酸含量相關性研究

尚夢琦，曲亞玲，林 琳，方 一，于 航，黃光莉，陶 里

(北京煙草質量監督檢測站，北京 100029)

在煙草發育階段的新陳代謝活動中，有機酸類物質的作用尤為關鍵。煙草進行糖代謝會生成有機酸，同時煙草生成氨基酸的過程中也會用到有機酸。許多有機酸及其衍生物是煙草香味的主要成分，直接影響煙草產品的質量與安全[1-2]。研究表明，煙草中的有機酸對卷煙燃燒所產生煙氣的酸堿性、香氣以及有害物質釋放量都有一定的影響。通過改變煙葉栽培模式、煙葉配方、加料等方式調節卷煙的有機酸含量，可改善卷煙煙氣的吸味以及降低有害物質釋放量[3-6]。

目前的研究大多是考察單一有機酸鹽對卷煙有害物釋放量的影響，且加入的有機酸鉀鈉鹽是卷煙的助燃劑，會使卷煙抽吸更快，消費者體驗差[7]。而該試驗同時加入多種有機酸，考察多種有機酸對卷煙有害物釋放量的影響，旨在為降低卷煙煙氣有害物質的危害提供理論依據，進而為卷煙減害提供參考。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1樣品。卷煙樣品采用云南紅塔煙草有限責任公司生產的玉溪(硬)。

1.1.2儀器。SM450吸煙機(英國斯茹林公司)；恒溫恒濕箱(澳大利亞CLAYSON公司)；沙多利斯天平(德國賽多利斯公司)；煙絲粉碎機(天津市泰斯特儀器公司)；移液槍(德國EPPENDORF公司)；氣相色譜/質譜儀(美國PERKINELMER公司)；連續流動分析儀(德國SEAL公司)；離子色譜儀(美國THERMOFISHER公司)；高效液相色譜儀(美國WATERS公司)。

1.2儀器工作條件

1.2.1氣相色譜/質譜儀分析條件。DB-5MS 30 m×0.25 mm×0.25 μm色譜柱；進樣口280 ℃；FID檢測器溫度 280 ℃；載氣為氦氣(99.999%)；柱流量2.0 mL/min 恒流；進樣量1 μL；分流比5∶1；程序升溫：45 ℃保持2 min，再以6 ℃/min速率升高到280 ℃，此溫度保持20 min。

1.2.2連續流動分析儀分析條件。連續流動分析儀配置見圖1。進樣速率40個/min；樣品清洗比1∶1。

1.2.3離子色譜儀分析條件。流動相A為0.05 mol/L甲烷磺酸水溶液；流動相B為水；流速1.2 mL/min；流動相梯度見表1；進樣量25 μL；柱溫30 ℃；抑制器電流90 mA。

1.2.4高效液相色譜儀分析條件。流動相A為1%乙酸水溶液；流動相B為乙酸∶乙腈∶水(1∶30∶69，V/V/V)；柱溫30 ℃；柱流量1 mL/min；進樣體積10 μL；梯度：0 min為流動相A 80%，流動相B 20%；40 min為流動相A 0%，流動相B 100%；熒光檢測器條件見表2。

圖1 連續流動分析儀配置Fig.1 The configuration of Continuous Flowing Analyzer

表1 離子色譜條件Table 1 The condition of ion chromatography %

表2 熒光檢測器條件Table 2 The condition of fluorescence detector nm

1.3方法卷煙中有機酸測定方法依據YC/T 288—2009 《煙草及煙草制品 多元酸(草酸、蘋果酸和檸檬酸)的測定 氣相色譜法》[8]；主流煙氣中氫氰酸測定方法采用YC/T 253—2008 《卷煙 主流煙氣中氰化氫的測定 連續流動法》[9]；氨測定方法依據YC/T 377—2010 《卷煙 主流煙氣中氨的測定 離子色譜法》[10]；苯酚測定方法依據YC/T 255—2008 《卷煙 主流煙氣中主要酚類化合物的測定 高效液相色譜法》[11]。

在有機酸含量對煙氣中3種有害物質釋放量的影響試驗中，選擇草酸(A)、蘋果酸(B)、檸檬酸(C)作為研究對象，每種有機酸選擇3個添加量，添加水平見表3。

表3 有機酸添加量水平Table 3 The level of organic acid addition mg/mL

以上述添加水平，建立3因素3水平正交試驗設計方案(表4)。 按照正交試驗方案制備卷煙，測定卷煙中3種有害成分含量。

表4 3因素3水平試驗設計

2 結果與分析

2.1有機酸含量與氫氰酸的相關性按試驗方案抽吸卷煙，并測定卷煙主流煙氣中氫氰酸的含量，加入有機酸后，主流煙氣中氫氰酸的含量較空白值有所升高，用SPSS軟件對上述條件進行方差分析。結果表明，所加入的3種有機酸

中，蘋果酸對卷煙主流煙氣中氫氰酸的釋放量影響顯著，而草酸和檸檬酸對氫氰酸的釋放量影響不顯著。

2.2有機酸含量與氨的相關性加入有機酸后，卷煙單位質量氨含量較空白值有所降低，對數據進行方差分析，結果表明所加入的3種有機酸對卷煙主流煙氣中氨的釋放量影響均不顯著。

2.3有機酸含量與苯酚的相關性對苯酚數據進行方差分析，結果表明所加入的3種有機酸均對卷煙主流煙氣中苯酚的釋放量有影響，其中添加蘋果酸的影響達到極顯著水平，而添加草酸和檸檬酸對苯酚釋放量的影響較蘋果酸小。

3 結論

有機酸是評估煙草質量的重要指標之一，對煙草吸味等特性的影響極其顯著。該試驗結果表明：蘋果酸對卷煙主流煙氣中氫氰酸釋放量呈顯著影響，而草酸和檸檬酸對氫氰酸的釋放量影響不顯著；3種有機酸對卷煙主流煙氣中氨的釋放量影響均不顯著；3種有機酸對卷煙主流煙氣中苯酚的釋放量有影響，其中添加蘋果酸的影響達到極顯著水平，而添加草酸和檸檬酸對苯酚釋放量的影響較蘋果酸小。

[1] 閆克玉.煙草化學[M].鄭州：鄭州大學出版社，2002.

[2] 王瑞新.煙草化學[M].北京：中國農業出版社，2003.

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[4] 劉世亮，杜君，化黨領，等.不同有機酸對烤煙品質和產值的影響[J].作物學報，2008，34(5)：851-848.

[5] 楊振民.有機酸及不同碳氮比的有機物料對烤煙生長與品質的影響研究[D].鄭州：河南農業大學，2005.

[6] 宗永立，張曉兵，屈展，等.白肋煙加料技術研究[J].煙草科技，2003(10)：3-8.

[7] 賴燕華，汪軍霞.有機酸對卷煙感官風格和品質的影響研究[J].分析測試學報，2015，34(6)：697-700.

[8] 中國煙草總公司鄭州煙草研究院.煙草及煙草制品 多元酸(草酸、蘋果酸和檸檬酸)的測定 氣相色譜法：YC/T 288—2009[S].北京：中國標準出版社，2009.

[9] 國家煙草專賣局.卷煙 主流煙氣中氰化氫的測定 連續流動法：YC/T 253—2008[S].北京：中國標準出版社，2008.

[10] 國家煙草專賣局.卷煙 主流煙氣中氨的測定 離子色譜法：YC/T 377—2010[S].北京：中國標準出版社，2010.

[11] 國家煙草專賣局.卷煙 主流煙氣中主要酚類化合物的測定 高效液相色譜法：YC/T 255—2008[S].北京：中國標準出版社，2008.