“中式卷烟”科技发展之我见
上海爱普香料公司 陈 洪* 杜 毅
中式卷烟经过近百年的发展逐渐形成了自己的品质风格，在“科教兴烟”战略指导下，中式卷烟的科技含量不断提高，在烟草种植、降焦减害等方面都取得不小的成绩。然而中式卷烟品质的提高以及中式卷烟品牌的形成牵扯到方方面面（栽培技术、品种选育、烘烤技术、分级标准和政策配套等），是一个巨大的系统工程。本文就烟草化学研究的现状和改进措施谈一点粗浅的看法，仅供参考。
一、 加强整体性研究，建立烟草科学的理论体系
中式卷烟，根据中国烟草专卖局提出的定义，概括为三句话：能够满足中国广大卷烟消费者的需求，具有独特香气风格和口味特征，拥有自主核心技术的卷烟。第一句话指的是市场，是目标；第二句话指的是产品特征，是达到“目标”的产品品质要求；第三句话指的是加工工艺，是保证产品特征的技术措施。作为烟草科技工作者，工作重点是第二句、第三句话。
然而，
当我们问中式卷烟的产品特征是什么？用什么样的技术手段能够保证这些产品特征的实现和稳定？答案似乎又很模糊，很难用一种科学的、简洁的语言加以描述。
事实上，卷烟的“香气风格和口味特征”是卷烟的整体行为，无法用几个特定的参数定量的描述。我们把整体才具有，而各个部分及其总和不具有的特征，称为整体涌现性。“独特香气风格和口味特征”就是要研究中式卷烟的整体涌现性，它是烟草组分相互作用、相互补充、相互制约而激发出来的，是各组分之间交互作用的结构效应。
卷烟的“香气风格和口味特征”是一个复杂系统。为什么一个复杂系统不能看成许多小单元的线性组合呢？”耗散结构”理论告诉我们：一个远离平衡态的复杂系统，各粒子之间的相互作用具有非线性的特点，该系统可以处于大量粒子协同动作的相干状态，因此进行复杂性和整体性的研究就显得十分必要了。
目前鉴定出的烟草中的3,000多种化学成分，在烟草燃烧过程中，产生了含30,000种化学成分的烟气，它们是“香气风格和口味特征”的物质基础，它们中的任何一部分都无法替代整体的功能，因此我们应该重视这种整体涌现性——
即使用“系统”的思想方法来研究烟草。这种方法研究事物发展的整体性、相互联系和演化发展的过程，因此特别适合烟草研究。现代科学的研究成果表明，复杂系统的奥秘和规律来源于整体的涌现性。目前，系统思想定量化，成为一套具有数学理论、能够定量处理系统各组分、相互联系的科学方法。二十世纪中期出现的计算机为定量化系统思想的实际应用提供了强有力的计算工具。当然,
局部研究、分解研究也是必要的，它们的结果构成了整体研究的元素。
科学发展的实践表明：研究这种的复杂系统要注意定性描述和定量描述的结合，局部描述和整体描述的结合，理论方法和经验方法结合，确定性描述与不确定性描述结合，系统分解和系统综合相结合。科学实践也表明，任何系统，如果存在某种从部分描述过渡到整体描述的方法，就标志着建立了该系统的基础理论。以上提到的几种结合，可能有助于建立烟草科学的理论体系。
在以往的烟草研究中，我们可能过分的强调了“分解”的方法。这种方法使我们对烟草的认识越来越精细，但对整体的认识却越来越模糊。当前，自然科学、社会科学的研究已从十八、十九世纪的分解研究方法中脱离出来，逐渐向综合研究的方向发展，横向学科大量涌现。因此，普里高津(“耗散结构”创始人，1977年诺贝尔化学奖获得者)
说：“科学的兴趣正从简单性向复杂性转变，…….，这个转变引导我们把重点放到新概念和新方法上。”
二、 模型和数学在烟草研究中的作用
从整体性和复杂性方面研究事物，就必须重视模型的作用和事件的效果。
什么是模型？给研究对象必要的简化，用适当的表现形式或规则把它的主要特征描述出来得到的模仿品，称为模型，研究对象称为原型。从科学发展史看，正确模型的建立是学科成熟的表现。牛顿力学的“质点模型”，化学中的“化合键模型”、“理想气体模型”，生物中的“DNA双螺旋模型”等等都对本学科（或研究对象）起了极大的推动作用。模型的首要功能是提供一个框架，能够恰当地整理和组织观察（或实验）数据、资料，对原型的行为特性和变化规律作出解释（即解释模型）。基于对系统现在的组分、结构和功能的未来特性作出预测，是预测模型。中式卷烟作为研究对象，必须建立适当的模型，以便把已有的丰富的数据进行整理、归纳并寻找出规律性。
数学模型在烟草研究中的应用应该加强。目前尚没有创造出具有实用价值的可以区分各地烟草化学成分差异和香气特征的数量模型。原则上讲，现代数学所提供的一切表达形式（包括几何图形、代数结构、拓扑结构、分析表达式等）均可作为一个系统的数学模型。
由庞加莱 （H. Poincare’）开创的定性数学是描述系统定性性质的强有力工具。
模糊数学（Fuzzy
math）对研究系统的模糊变量（例如烟气中的致香成分等）将有极大帮助。因为模糊数学不使用二维逻辑（是、否），而使用多维逻辑（即格值逻辑）作为判别标准，这正是香气研究所需要的。
模式辨认（Pattern
Recognition）是研究烟草分类、烟草香气研究的强有力的工具。模式辨认的基本原理是“物以类聚”，即在n维空间里，每一个烟草特征（如烟碱含量）占据一块区域，若新样本与老样本在空间上不完全重叠，就可以区分开来。
“黑箱”模型是用数学形式表示输出对输入的响应关系，采用“黑箱”模型作为定量分析的工具也是不错的选择。
研究中式卷烟模型的第一步，可以先建立完全定性的模型，再过渡到半定性半定量的模型，最后得出完全定量的模型。中式卷烟模型的建立不但具有现实的经济效益，而且具有重要的科学价值，它将引起世界烟草业对中国的关注和重视，从而创造出广告和品牌效应。
三、 加强烟草的生物化学研究
烟草作为生物个体，其品质的变化表观上是化学成分的变化，本质上是烟草细胞的胞内酶和胞外酶的变化。
因为生理条件下（37℃，pH
7.4）细胞内的反应基本上是酶促反应。这些变化包括：由于环境条件的改变而使细胞代谢途径的改变；酶种类和数量的变化；酶活性的变化；酶底物浓度的变化；酶促反应速度的变化等等。这些方面的研究成果与烟草化学相比显得太少，其结果是使我们只看到的是烟草中的个别反应，而实际上细胞内的反应应该是许多反应链或反应网络，一个成分的变化，会使整个网络达到一个新的状态。只研究个别反应而不研究反应网络，造成了烟草处理时顾此失彼的烦恼。因此，烟草的生物学特征研究和生物化学研究应该加强。
从技术层面上讲，现代生物学的四大应用领域：发酵工程，酶工程，细胞工程，基因工程，其本质都是生物化学过程。生物化学的特点是考虑了化学过程中的协同作用。“解铃还需系铃人”，生物学上的问题用生物学方法处理最见成效。生物化学的应用主要表现在：使用生物材料和使用生物技术降低烟叶中有害物质含量。烟气的危害主要来源于烟草，对于烟草很多基础性问题目前尚没有确切答案,
生物化学是寻找答案的有力工具。
从生产、吸食层面讲，我们把烟草成分的变化与生长、加工、吸用的关系简化为以下过程：
生物技术的各种手段在整个流程中都大有可为，而目前这方面的研究和应用还比较薄弱。
四、 多学科、大兵团作战
前三项任务是艰巨的，需要数学家、化学家、生物学家等多学科的人才的合作和参与，也需要大批工程师对近年来发展出的高新技术，如：超微技术、超声技术、超临界CO2技术、酶技术、微波技术、膜技术、分子蒸馏技术、大孔树脂技术等在中式卷烟上的应用上找到突破口，建立起中式卷烟研究、生产的技术壁垒，形成有自主知识产权的技术群。这就是第三句话提出的“拥有自主核心技术”的目标。
如何吸引高水平的科学家、工程师的参与，如何培养高层次的科技人才和管理人才是当前中式卷烟发展的关键。
美国烟草业的研发方面有如下特点：
各大烟草公司除本身有很强的科研队伍，还与很多大学有紧密的联系，很多研究课题都是在大学或研究所完成的；
很注意基础研究和应用研究的关系、经济效益和社会效益的关系、传统方法和新思想新方法的关系;
在主要产烟区（如北卡州、肯塔基州等），各大学都设有烟草专业；
在职人员除每年接受专业培训外，每周都有技术交流和学术交流。有些交流看起来与烟草毫无关系（如请诺贝尔奖得主做学术报告）。在这种交流中，烟草科技人员的知识得到更新，新思路得到激发。
和国外比较,
中式卷烟的研究和生产处于一个相对封闭的环境中，如何学习、吸收其他学科的成果，如何打破行业界限，如何改变短期经济行为，如何改变“师徒相承”作坊式的知识传授模式，如何建立大科学、大生产的理念等都不是轻而易举的事，这些问题应是中式卷烟科技发展的瓶颈。
五、 开放、合作
像中药、中菜一样，“中式卷烟”的消费者主要是中国人而不是洋人，试图把“中式卷烟”一步打入国际市场是不现实的。与“饮食习惯”一样的“吸烟习惯”是多年培养出来的，并且具有“永久的记忆”。中菜在欧美的主要消费对象仍然是华人，洋人偶尔尝一尝，让他们常年食用很困难，因为他们的饮食习惯是从儿童时期养成的，很难改变。同样，吸食中式卷烟的中国人可能终生爱好中式卷烟。很多出国学习、定居的中国烟民，尽管在国外生活工作多年，吸食洋烟，但仍偏好中式卷烟。
改革开放以后，大量洋货包括洋烟涌入中国。洋人知道“传统习惯”的重要性，所以从培养“习惯”入手，不惜工本从“娃娃抓起”，其中“麦当劳”和“肯德基”最为成功。洋烟就没有这么成功，原因是不可能从“娃娃抓起”。洋烟的进入，必然也要研究中式卷烟的习惯。所谓的冲击仅仅是品牌的效应。改革开放初期，人们吸食洋烟作为一种“好奇”、“炫耀”，最后大多数人仍然回归到中式卷烟。这样看来，尽管洋烟瓜分了一部分中国市场，但中式卷烟仍有强大的生命力，中式卷烟象中餐一样没有生存危机。
科学技术成果的大量涌现，知识和信息传播方式的革命，计算机应用的普及，经济的全球化，大大促进了“中式卷烟”、“洋烟”的交流。在这种交流中，理想的目标是交融，吸收“洋烟”的有益部分，丰富“中式卷烟”的科技含量，创造“中式卷烟”的品牌，在交流中达到双赢局面，摒弃“不是你吃掉我，就是我吃掉你”的竞争观念，坚持开放的心态，展示合作的诚意。经济是全球化的经济，竞争是全球化的竞争，科技发展同样是一个全球化的平台。中式卷烟将在交流、合作中发展，并取得更好的效益。