煙草內(nèi)源性有害成分主要種類、影響及減少措施

趙明香 黃澤坤 張俊 李得琨 李明星

摘要：煙草內(nèi)源性有害成分大多來源于煙葉燃燒的熱裂解過程，能降低煙葉品質(zhì)和卷煙安全性。為減少煙草內(nèi)源性有害成分、降低卷煙有毒物質(zhì)濃度，為提高煙葉安全性等技術(shù)研究提供參考。本文從煙草內(nèi)源性有害成分的來源、主要種類及影響、提取方式及減少措施等方面對煙草內(nèi)源性有害成分研究進(jìn)展進(jìn)行了概述，并對下一步研究進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：煙草；內(nèi)源性有害成分；減少措施

隨著社會的發(fā)展進(jìn)步，公眾對健康問題也越來越關(guān)注，卷煙存在的危害也成為了煙草行業(yè)的研究熱點，這也促使大家對吸煙以及健康問題、煙氣和煙草化學(xué)成分分析等方面展開了深入的研究。煙草是比較特殊的經(jīng)濟(jì)作物，其安全品質(zhì)對人類的身體健康具有重大影響。目前，已報道的卷煙主流煙氣中的一氧化碳、苯并芘、巴豆醛、苯酚、氫氰酸、氨等7種物質(zhì)可以作為代表卷煙危害中的的代表成分。2012年，美國食品和藥品管理部門（FDA）公布的HPHCs名單中涵蓋煙草及煙氣中93種有害及潛在有害化學(xué)成分，包含了我國7種具有代表煙氣的有害成分。研究表明卷煙危害性指數(shù)與煙草有害性及煙葉年份具有一定的相關(guān)性。目前，煙草業(yè)減害研究涉及煙草或煙霧的多種有害成分，主要集中在卷煙設(shè)計及加工措施和輔助材料等方面。在保持卷煙香吃味的同時降低有害成分濃度從而降低卷煙吸食對人民身體健康的危害仍是目前面臨的難題。文章從煙草內(nèi)源性有害成分的來源、主要種類、影響及減少措施等方面進(jìn)行概述，以期為提高煙葉安全性、滿足卷煙安全性的要求提供參考。

卷煙在吸過程中會通過煙草燃燒、裂解和蒸餾而產(chǎn)生卷煙煙氣，它是一種極其復(fù)雜的混合物，對人體健康有害的就有焦油、煙氣自由基、農(nóng)藥殘留和其他有毒的致突變物質(zhì)。

按來源分，煙葉有害物質(zhì)一類來自煙葉自身的化學(xué)成分及中間產(chǎn)物。如對心臟有刺激作用的煙堿，具有纖毛毒性、致癌、誘癌作用的煙葉纖維素、蛋白質(zhì)、中間產(chǎn)物稠環(huán)芳烴、揮發(fā)性醛類、酚類、氰化氫等。這些物質(zhì)不僅僅是有害化學(xué)成分的來源，也是煙葉香吃味的重要組成，不能一味降低。另一類為來源于大自然和生產(chǎn)操作過程，如土壤、灌溉水的重金屬等，且大氣和土壤中的污染物質(zhì)在一定程度上對煙草的質(zhì)量及生產(chǎn)造成影響，從而增加焦油的含量和成分。

2.1 一氧化碳

一氧化碳能與血紅蛋白結(jié)合，從而減少血細(xì)胞攜帶氧的總量，致使組織缺氧。結(jié)果表明，煙道氣中的一氧化碳部分由熱解產(chǎn)生，部分由煙草的不完全燃燒產(chǎn)生，部分由二氧化碳的還原產(chǎn)生。

2.2 苯

苯可引起疲勞、貧血、神經(jīng)衰弱等癥狀，嚴(yán)重者可導(dǎo)致精神障礙、肌肉痙攣等。

2.3 揮發(fā)性醛和酮

揮發(fā)性羰基化合物與氰化氫、氨，能抑制肺排泄物的清除，從而導(dǎo)致肺部疾病。

2.4 氯代烴

氯乙烯有微毒，濃度較高時容易生成肝臟內(nèi)血管瘤。

2.5 氧化氮類

一氧化氮能產(chǎn)生一氧化氮血紅蛋白，引起中毒。氧化氮和氮氧化物是吸煙時形成致癌煙草特有亞硝胺的前體，對呼吸道有害，與血紅蛋白相互作用可引起中毒。

2.6 氰化氫

卷煙煙氣中纖毛毒性最大的物質(zhì)是氰化氫，它能抑制各種呼吸酶的活性。

2.7 氨

若氨過多，會導(dǎo)致吸煙者的喉嚨收縮并引起咳嗽。如果濃度過高，會強(qiáng)烈刺激人體粘膜而中毒。

2.8 吸煙自由基

氣相自由基能攻擊細(xì)胞膜引起膜脂質(zhì)過氧化，使α1抗蛋白酶失活，從而使肺部損傷，同時它還具有很強(qiáng)的氧化性，會攻擊細(xì)胞。

2.9 煙草特有亞硝胺

煙草特有亞硝胺可導(dǎo)致DNA的損傷，在動物的肺部、鼻黏膜和肝臟等部位，主要發(fā)生DNA的烷基化反應(yīng)，造成DNA烷基化損傷；可與血紅蛋白結(jié)合，誘導(dǎo)基因突變。研究發(fā)現(xiàn)，在NNK誘導(dǎo)的動物肺癌中均出現(xiàn)了基因突變在NNK誘導(dǎo)的小鼠肺癌中發(fā)現(xiàn)有Kras基因的12位密碼子的轉(zhuǎn)變，其中GGT→TGT占12位密碼子突變的60%，GGT→GAT占20%，GGT→GTT占15%。

2.10 焦油

焦油能致癌，能誘發(fā)人體細(xì)胞突變，抑制人體免疫功能的發(fā)揮。還能加速血管硬化、喪失彈性，引發(fā)心腦血管疾病。

隨著人們對健康的重視，國內(nèi)外煙草研究機(jī)構(gòu)對煙草及煙草制品中TSNAs研究逐漸升熱，對煙草特有亞硝胺的分析檢測技術(shù)已研究較深入、較透徹，分析檢測方法也較成熟，一般可通過氣相色譜—氮磷檢測器法（GCNPD）、氣相色譜—熱能分析法（GC-TEA）、氣相色譜—質(zhì)譜法（GC-MS）、？液相色譜—質(zhì)譜法（LC-MS）來提取分析。而氫氰酸、氨、氮氧化物可通過離子色譜法、近紅外儀探測器提取并進(jìn)行分析，超高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS/MS）除可測出有害成分外，也可快速測出煙草中常用農(nóng)藥殘留量。

4.1 煙草內(nèi)源性主要有害成分在工業(yè)過程中的降低途徑

卷煙煙氣氣相中7種主要成分：一氧化碳、苯、揮發(fā)性醛和酮、氯代烴、氧化氮類、氰化氫、氨。

使用打孔濾嘴可有選擇的減少苯、揮發(fā)性醛類、氧化氮類和氰化氫的含量，煙草含水量、卷煙紙孔度、煙草配方等會影響主流煙氣中碳氧化物，采用帶有縱向氣槽濾嘴來稀釋煙氣可選擇性地減少主流煙氣中一氧化碳、氰化氫含量。降低煙氣對纖毛的毒性的途徑可使用能去除氯乙烯、某些揮發(fā)性醛和酮類的含碳濾嘴。

楊紅燕等認(rèn)為隨著成型紙透氣度、濾棒吸阻、接裝紙透氣度升高，釋放量有不同程度的降低。

吸煙自由基：減少吸煙自由基可使用現(xiàn)代卷煙高新技術(shù)，如在精選煙絲的前提下，優(yōu)化卷煙配方、煙絲在線膨脹、活性炭復(fù)合濾嘴、煙草薄片、激光打孔通風(fēng)稀釋，并添加中草藥LBM抑制氣相自由基、氣相自由基清除劑FRE、類胡蘿卜素。

煙草特有亞硝胺：調(diào)制過程改變著微生物活性和數(shù)量，因此可適當(dāng)改變調(diào)制方式以減少煙草特有亞硝胺，如在葉表面相對濕度小、微生物活性低時產(chǎn)生的亞硝酸鹽和煙草特有亞硝胺的量少。在硝酸鹽和生物堿生成煙草特有亞硝胺的系列反應(yīng)中亞硝化酶活性起決定性作用，可通過降低其活性的途徑來減少煙葉中的煙草特有亞硝胺含量。

常翔等采用均相沉淀方法，通過調(diào)控體系反應(yīng)條件控制合成了不同晶相和形貌的納米FeOOH材料發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eOOH能明顯選擇性降低卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺，對代表性化合物NNK的選擇性降低率最高可達(dá)25.03%。提高活性炭材料添加量、降低活性炭材料粒徑、采用氧化鋅對活性炭材料改性、提高口含煙原料含水率以及增加活性炭材料與煙末的接觸時間等方法可提高活性炭材料對口含煙中煙草特有亞硝胺的吸附率，較高的硅鋁比、合適的孔徑尺寸和質(zhì)子使得Hβ沸石具有出色的煙草特有亞硝胺吸附能力。張夢玥等人認(rèn)為采用真空包裝貯藏可有效隔絕氧氣，從而有效抑制貯藏過程中煙草特有亞硝胺的形成和積累。

焦油：朱大恒認(rèn)為目前面臨的主要難題是如何在降低煙氣有害成分的同時保證煙氣的香氣量、香氣濃度，從而保持其香氣品質(zhì)。一般來說，在國內(nèi)煙草生產(chǎn)中，主要通過調(diào)整煙葉布局、培育低焦油品種、優(yōu)化栽培措施、提高煙葉成熟度等措施來降低煙葉焦油產(chǎn)量，有研究曾降低焦油量到27毫克/克左右，卻滿足不了工業(yè)的需求。提高煙葉安全、降低卷煙吸食的危害，首先要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)降害、工業(yè)降焦，減少煙葉中外源有害化學(xué)成分，降低焦油生物活性，從而滿足卷煙安全性的要求。

4.2 煙草內(nèi)源性主要有害成分在農(nóng)業(yè)栽培過程中的降低途徑

煙草農(nóng)業(yè)方面的研究主要集中在不同農(nóng)業(yè)措施對煙葉化學(xué)成分、香氣成分的調(diào)控及生理生化等方面。

含氮化合物：選擇無污染或污染程度低的土壤可有效避讓土壤中的有害化學(xué)物質(zhì)，也要通過深翻減少吸收，種植超富集植物（如遏藍(lán)菜屬）可有效降低有害化學(xué)物質(zhì)的含量。限制肥料、灌溉水的質(zhì)量可減少來自肥料、灌溉水中的有害污染物質(zhì)；采用可降解地膜或植被覆蓋可降低地膜有機(jī)廢棄物污染；科學(xué)合理地使用低殘留低毒性農(nóng)藥，生物農(nóng)藥部分或全部替代農(nóng)藥，以及手工代替化學(xué)抑芽可解決農(nóng)藥殘留問題。適當(dāng)降低煙葉含氮化合物含量、增加煙葉鉀含量也會降低煙葉的危害性指數(shù)。

測土配方施肥不僅能有效了解煙草植株的需肥規(guī)律，還能控制N肥的盲目施入，使煙草內(nèi)源性有害成分減少，因此控制N肥施用量可減少煙葉中的含氮化合物，適時揭膜、封頂打杈以減少氮化物在煙株體內(nèi)的大量合成積累。另外，還可通過施加其他肥料如鉀肥能有效降低氮化物的積累合成。

煙草特有亞硝酸：農(nóng)業(yè)措施降低煙草特有亞硝胺方法主要有：第一，選育優(yōu)良品種。通過遺傳改良選育低草特有亞硝胺含量的品種。第二，通過栽培措施減少草特有亞硝胺。在烤后煙葉中的草特有亞硝胺隨N肥的施用量增加而增加，隨成熟度提高而增加，因此控制氮肥施用量可減少煙葉中的草特有亞硝胺。第三，噴施化學(xué)藥物以降低草特有亞硝胺。噴施馬來酰腈提高糖和鉀水平減低硝酸鹽和煙堿水平；維生素C和E是植物抗氧化劑，也是亞硝酸鹽抑制劑，因而是一種潛在的TSNAs抑制劑。第四，減少煙草生物堿類物質(zhì)的含量。研究發(fā)現(xiàn)，假單胞桿菌（Pseudomonas？spp.）和節(jié)桿菌（Arthrobacter？spp.）可以通過生物降解作用減少煙草內(nèi)煙堿含量，進(jìn)而降低煙草內(nèi)草特有亞硝胺的含量。

焦油：品種選育、生產(chǎn)技術(shù)、烘烤技術(shù)一般為實施農(nóng)業(yè)降焦的常用途徑，在今后工作中，煙草科技工作者應(yīng)提前作好研究，想出如何在降焦的同時降低焦油的生物活性，控制煙草及卷煙制品中的外源有害化學(xué)成分，從而提高煙葉安全性。

卷煙中的有害成分對人體健康有害，外源性有害物質(zhì)集中體現(xiàn)在農(nóng)藥殘留、土壤中重金屬富集，可通過使用生物源農(nóng)藥等方法降低其含量。內(nèi)源性有害物質(zhì)大多是在燃燒過程中裂解產(chǎn)生，最主要的減少措施是優(yōu)化卷煙配方，從卷煙材料上入手，可以添加藥物以降低危害、賦予卷煙藥草香或者使用新型梗材等。這樣不僅能降低危害，還能有效利用資源，減少浪費，其產(chǎn)品能夠符合消費者的生理和心理要求，是一個不錯的發(fā)展方向。目前，在栽培措施方面降低其他內(nèi)源有害成分的措施相當(dāng)少，希望煙草科研工作者能夠發(fā)現(xiàn)相關(guān)措施，讓“減害”得以實現(xiàn)，讓消費者寬心，希望煙草行業(yè)在未來寬廣市場中能夠無礙。

作者簡介：趙明香（1994-），女，碩士。主要從事煙草栽培及化學(xué)成分分析研究。