低焦油

　　摘　要　为了提高卷烟的安全性，本文研制开发了一种低焦油、低自由基、硒含量较高的烤烟型卷烟。在研制过程中，利用一系列工艺技术，如选择能够促进有机化合物裂解、减少干馏物形成的催化剂添加到卷烟烟丝中来降低焦油释放量；选择能够提高燃烧锥温度和燃烧速率的助燃剂；添加高效能的自由基捕获剂来捕获卷烟燃烧过程中产生的自由基；在叶组配方中使用一定量的富硒烟叶等。同时，在产品的设计中采用了高透气度盘纸、烟丝膨胀技术和有添加剂的卷烟滤嘴等卷烟降焦技术。研究结果表明：研制的卷烟焦油量在12mg/支以下，自由基总量降低了40%，微量元素硒成功地导入到主流烟气中，研制的卷烟主流烟气硒含量比普通卷烟的硒含量增加了140%。

　　吸烟与健康问题一直是世界范围内普遍关注的问题，从20世纪50年代人们便在提高卷烟的安全性方面进行了不懈的努力和许多有益的尝试。众所周知，许多疾病的产生，特别是一些癌如肺癌，均直接与烟气焦油和烟气自由基有关。卷烟燃烧后产生的自由基，其活性很高，进入人体后能引起细胞损伤，同时还可直接与DNA结合使细胞转化^[1-5]。有研究表明人体内硒的摄入量与癌症的发病率成负相关^[5]；硒在人体内能保护蛋白质和DNA大分子结构和功能免受自由基的损伤，起到降低基因突变性、修复DNA的作用，而且硒能降低焦油的毒性，抑制肿瘤产生^[6]。Bogden^[7]等人发现肺癌低发区烟叶中硒含量是肺癌高发地区的3倍。抽吸富硒卷烟可使人体血硒水平较抽吸普通卷烟人体血硒水平提高10%^[6，8，9]，这些研究结果表明主流烟气中的硒可以进入人体参与血液循环。我们在降低卷烟焦油释放量、降低卷烟烟气自由基含量和提高卷烟主流烟气中硒元素含量等方面做了一些研究和探索，研制开发了一种低焦油、低自由基、硒含量较高的烤烟型卷烟。

　　将一定量的可以降低焦油的添加剂Y1加入三醋酸甘油酯中搅拌，使混和均匀，形成新型嘴棒降焦增塑剂。将新型增塑剂按7%～9%的比例加入醋纤丝束中，成型。同时在相同条件下制作对照嘴棒。

　　将助燃剂90-1、90-2等、催化剂ZA等按一定比例配制成料液，在二润时均匀喷射到烟叶中。

　　将自由基清除剂维生素E、维生素A、半胱氨酸、甘露醇和硒化物等分别配制成成品，在二润时均匀喷射到烟叶中。

　　将切好的烟丝通过液体CO₂浸渍，在COMAS烟丝膨化装置中于300℃的温度下进行膨化。膨化好的烟丝，保存，待用。

　　各批次对照卷烟与试验卷烟均在相同的条件下按工艺规程进行卷接包装，取样待测。

　　卷烟平衡：将卷烟样品放置于温度（22±1）℃，相对湿度（60±2）%的环境中，平衡48h后，挑选平均重量±0.02g和平均吸阻±49kPa范围内的烟支为测试烟支。

　　卷烟抽吸：每口抽吸容量为35mL，抽吸待续时间为2s，抽吸频率为每60s抽一口。每支烟吸完后，空吸一口，取下烟蒂。

　　吸烟结束后，将剑桥滤片取出，装入石英样品管内，委托中南工业大学检测中心进行测定。测定条件：BRUKER ER 200DESR谱仪；微波频率9.78GHZ；微波功率6.5MW；中心磁场349.78MT；扫描宽度6.0MT；调制频率100kHZ；调制幅度0.2MT。

　　收集烟叶及主流烟气中的硒，以EDTA为隐蔽剂，以DNA为显色剂，环已烷为萃取剂，利用萤光光度法测定其含量。

　　按GB5606.5-1996方法测定卷烟焦油量、卷烟的烟碱、水分等。

　　对添加有自由基捕获剂的试验卷烟和空白对照卷烟的主流烟气自由基含量进行了测定，测定结果列于表1中。

　　由表1可以看出，试验卷烟比对照卷烟的ESR峰高降低了40%左右。说明研制的自由基捕获剂可以有效地捕获卷烟燃烧过程中产生的自由基。

　　选择物理参数（表2）几乎相同的对照滤嘴和降焦滤嘴（处理）分别接装在同规格、同配方的无嘴卷烟上，按GB5606.5-1996要求测定卷烟的焦油、卷烟的烟碱、水分等，结果见表2。

样品	重量 (g)	压降 (Pa)	添加剂含量(%)	总粒相物(mg/支)	烟碱 (mg/支)	焦油 (mg/支)	口数 (口/支)	烟支平均重(g)	烟支平均吸阻(Pa)	焦油降低率(mg/支)
对照1	0.786	358	0.00	21.83	0.95	18.48	9.0	0.975	1160	9.10
处理1	0.7488	334	3.16	19.85	0.87	16.80	8.5	0.975	1160
对照2	0.771	339	0.00	21.25	0.90	18.01	8.9	0.975	1160	6.70
处理2	0.768	334	2.81	19.79	0.81	16.80	8.8	0.975	1160
对照3	0.770	355	0.00	18.89	0.82	15.99	9.7	0.980	1146	7.80
处理3	0.771	344	2.48	17.42	0.76	14.75	8.7	0.980	1146
对照4	0.788	353	0.00	20.89	0.76	17.83	8.7	0.970	1070	13.50
处理4	0.792	349	3.28	18.09	0.67	15.43	8.2	0.970	1070
对照5	0.771	339	0.00	17.68	0.76	14.98	8.7	0.970	1117	8.70
处理5	0.775	348	3.09	16.12	0.73	13.68	8.4	0.970	1117
对照6	0.771	339	0.00	19.83	0.88	16.77	8.6	0.975	1098	8.40
处理6	0.775	348	3.09	17.88	0.80	15.11	8.2	0.975	1098
平均										8.63

　　由表2可以看出，处理卷烟比对照卷烟总粒相物降低了1.46～2.80mg/支，焦油量降低了1.21～2.40mg/支，口数基本不变，烟碱降低了0.1mg/支左右。该混合添加剂能平均降低焦油达1.54mg/支，其规律为卷烟焦油量的降低随嘴棒中添加剂含量的增加而提高，说明研制的混合添加剂对焦油的吸附效果明显。

　　我们对在烟丝中添加助燃剂和催化剂制作的试验卷烟进行了焦油测定，结果列于表3中。

　　由表3可以看出随着添加剂用量的增加，焦油降低百分比也随着增加。当烟丝添加剂用量从1.5%提高到4%时，降低焦油的百分比也从6.0%提高到14%。该方法可避免人为对烟气的稀释，能真正减少人体对焦油的净摄入量。

　　我们使用全膨化烟丝的膨化工艺和加香加料技术，分别对10组使用不同比例的膨化后烟丝的卷烟焦油量进行了测定，测定结果见表4。

掺用膨化后烟丝比例	总粒相物(mg/支)	烟碱 (mg/支)	焦油 (mg/支)	口数 (口/支)	烟支平均重 (g)	烟支平均吸阻(Pa)
无膨化后烟丝	21.95	1.18	18.36	9.3	0.98	1098
4%膨化后烟丝	21.19	1.10	17.76	9.3	0.97	1147
10%膨化后烟丝	20.52	1.15	17.11	9.1	0.96	1205
15%膨化后烟丝	19.80	1.00	16.62	8.8	0.94	1288
20%膨化后烟丝	18.98	1.05	15.84	8.7	0.93	1016

　　由表4可以看出，膨化后的烟丝按比例搀兑到配方烟叶中，其降低焦油的能力随膨化烟丝用量的增大而增大；在叶组配方中使用10%～20%的膨化烟丝可以有效的提高烟丝的填充值、降低烟支单重，并且可控制卷烟释放焦油量降低1.0～2.5mg/支。

　　我们对云南、贵州、四川、东北及湖南等地区的烟叶硒含量进行了测定（表5），发现云贵地区的烟叶硒含量相对较高，而四川、湖南及东北等地区的硒含量较低。我们经过研究，设计出了能有效提高主流烟气中硒含量的叶组配方，对照卷烟和试验卷烟的主流烟气中硒含量测定结果见表6。

样品号	硒含量(×10^-6)	样品号	硒含量(×10^-6)	样品号	硒含量(×10^-6)
云南C3F	0.770	东北C3L	0.088	四川C1F	0.307
贵州C1F	0.676	湖南C1F	0.261	四川C2F	0.153
贵州C2F	0.673	湖南B1L	0.406	四川C2L	0.412
贵州C3F	0.698	湖南X1F	0.231	湖南C2F	0.332
东北C1F	0.081	湖南C1L	0.072	湖南C3F	0.471
东北C2F	0.481	湖南C2L	0.145	湖南C3L	0.289

　　由表6可以看出，使用富硒烟叶后主流烟气中的平均硒含量由0.052μg/支增加到0.12μg/支，增幅为140%。

　　综合以上研究结果，我们在产品设计中综合运用了各种降焦技术、自由基捕获技术和提高主流烟气硒含量等技术手段，研制开发了低焦油、低自由基、富硒的烤烟型卷烟。烟气分析结果见表7。

卷烟	总粒相物 (mg/支)	焦油 (mg/支)	烟支平均重量 (g)	主流烟气中硒含量 (μg/支)	ESR峰高
对照卷烟	20.10	17.20	0.97	0.051	98
开发卷烟	14.30	11.90	0.97	0.120	61

　　由表7可以看出，综合降焦技术运用，可有效的将该卷烟焦油量控制在12mg/支以下，而且主流烟气中硒含量明显增加，烟气自由基降低了40%。

　　该卷烟由国家烟草专卖局组织了国家级卷烟内在品质评吸委会的10名专家进行了内在质量的评吸，专家们一致认为所研制的卷烟香气浓馥，醇和较丰满、谐调，基本无杂气、无刺激，余味纯净舒适。

1　金闻博,等.烟气胶体化学.合肥:安徽教育出版社,1990.
2　宋永铃,蔡唯佳.吸烟与微核.中华结核和呼吸杂志,1989,12(5):278.
3　赵保路.吸烟、自由基和心脏病.自然杂志,1989,12(8):160.
4　赵保路.吸烟、自由基和癌.自然杂志,1989,12(6):453.
5　严永朝.羟自由基.生命的化学,1991,11(6):38-39.
6　徐辉碧,黄开勋.微量元素硒锌用于汉宝卷烟的研究.烟草科技,1988(3):6-8.
7　Hoover R, Strasser P H. Progress Report to the Food and Drug Adminstration from the National Institute Concerning the National Cancer Institute Concerning the National Blader Cancer Study. National Cancer Institution,1979.
8　华中理工大学化学、湖北省烟草公司建始雪茄烟厂，等。天然富硒卷烟—“珍硒”牌香烟的研究与开发技术总结报告.1992.
9　唐家骏,等.硒化Kappa-卡拉胶对烟民生理损伤的修复作用.环境化学,1993 12(1):43-46.

Liu Jianfu　Yin Dafeng　Tan Xinliang　Zhao Xunyan
Changsha Cigarette Factory,Changsha 410014

　　Abstract　To improve the safety of smoking, we have developed a Virginia type cigarette of low tar, low free radicals and rich selenium. A variety of techniques were adopted in our research work. These techniques include adding catalysts which can speed up the decomposition of organic compounds and reduce the products of dry distillation, applying combustion-supporting agents to cut tobacco to raise the temperature of burning zone and accelerate the speed of combustion, combining rich selenium tobacco in cigarette formulation and capturing free radicals of cigarette smoke by adding radical captive agents. Other techniques, such as special tar-reducing filters, expanded tobacco, air permeability of cigarette paper, pressure drop of filter rod, were also applied. The tar of the developed cigarette was controlled under the level of 12 mg per cigarette through the physical and chemical methods mentioned above. The delivery of free radicals was reduced up to 40%. The amount of selenium, which is beneficial to human health, in mainstream smoke of cigarettes was detected and the results showed that selenium was obviously increased.

卷烟样品	ESR峰高(mm)
卷烟样品	1	2	3	4
对照卷烟	104	102	103	102
试验卷烟	66	64	59	62

添加剂用量 (%)	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0
焦油降低率(%)	6.0	9.7	11.5	13.3	13.5	13.6

卷烟样品	主流烟气中硒含量(μg/支)
卷烟样品	1	2	3
试验卷烟	0.120	0.110	0.130
对照卷烟	0.052	0.051	0.053

低焦油、低自由基、富硒烤烟型卷烟的研制