降低烟草特有亚硝胺含量的微波处理方法综述
魏玉玲1，宋普球2，缪明明1
(1.云南烟草科学研究院工业研究所，昆明市高新技术开发区科医路41号
650106；
2.云南省工业微生物发酵工程重点实验室，昆明市翠湖北路52号 650091)
关键词 烟草特有亚硝胺；TSNA；微波；辐射
摘 要 简要地综述了在烟草调制和存放过程中烟草特有亚硝胺(TSNA)的形成，以及采用微波辐射降低TSNA的原理、方法、效果和应用前景。
Review of Reduction of TSANs in Tobacco by Microwave Radiation
WEI YU-LING(1), SONG PU-QIU(2), and MIAO MING-MING(1)
1.Tobacco Industry Institute in Yunnan Academy of Tobacco Science, Kunming 650106, China
2.Major Laboratory of Yunnan Province Industry Microorganism Fermentation Engineering, Kunming 650091,China
Keywords: Tobacco-specific nitrosamines ; TSNAs; Microwave; Radiation
Abstract: The formation of TSNAs in tobacco during curing and storage and principle, methods, results, and commercial use for reducing the content of TSNAs in tobacco by microwave radiation were briefly reviewed.
在烟草和烟气中存在有4类N′-亚硝胺化合物：挥发性N′-亚硝胺化合物(VNA)、不挥发性N′-亚硝胺化合物(NVNA)、由烟草中残留的农业化学品形成的N′-亚硝胺化合物及烟草特有N′-亚硝胺化合物(TSNA)。20世纪70年代初，Hoffmann和Hecht等人[1]首次在烟草制品中发现了N′-亚硝基降烟碱(NNN)，这种物质在食品和饮料中的质量分数几乎很少超过0.1×10-6，而在烟草中可达1.9～88.6×10-6。除NNN外，TSNA还包括4-(N-甲基亚硝基)-(1-3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、N′-亚硝基假木贼碱(NAB)和N′-亚硝基新烟草碱(NAT)等。
欲获得低TSNA含量的卷烟，可从烟草的种植、调制、储存及卷烟产品研制等各环节加以控制[2]。最新研究[3]表明，在烟叶的调制过程中，采用微波辐射可明显抑制TSNA的形成。本文主要介绍降低烟草中TSNA含量的微波调制方法。
1 基本原理
现在人们普遍认为，新鲜烟叶中几乎不含亚硝酸盐或TSNA，这些化合物主要是在烟叶的调制和储存过程中形成。研究表明，烟叶自变黄期结束到完全褐变这一时期(晾晒烟采收2～3周后或烤烟采收1周后)，TSNA的累积较多。这一时期，烟叶水分丧失较多，细胞的完整性遭到破坏，营养物质自细胞内流到细胞间，较高的湿度、适宜的温度及缺氧等条件为微生物的生长和繁殖提供了便利，而微生物的活动可使烟叶中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐与生物碱(如烟碱等)反应形成TSNA。在烟叶尚未褐变、正处于变黄期、细胞还保持其完整性时采用微波辐射，可有效杀除在烟叶调制过程中产生亚硝胺的有害细菌，从而抑制TSNA的形成和累积，使其含量明显降至新鲜烟叶所含的水平，同时还能保留其原有的香气和吸味。
2 微波调制方法
微波一般是指位于远红外区和射频频谱之间的电磁波。微波的波长约1mm～30cm，频率约1000～300000MHz，其加热方式与传统加热方式有本质的差别。微波穿透性很强，可很快使物质表面几厘米以下受热，且所需加热时间短。
只要能保证烟草受到有效辐射，原则上可使用任何微波设备。但微波使用设备应与微波发生器相匹配，以确保能量的较好传输；微波炉腔内还应安装搅拌装置及传输带，以确保烟叶受到均匀辐射；另外也要防止微波泄露。
微波条件包括微波频率、功率、辐射时间等。微波频率常为900～2500MHz(915～2450MHz效果最好)；功率有600W～300kW、600～1000W(厨房用微波炉)、2～75kW、5～50kW(商用多功能微波炉)几种；微波辐射时间仅需10s～5min，甚至只需1s。一般来说，微波炉的功率越高，辐射所需时间越短。若功率为800～1000W，加热1～2.5min较好；若功率为2～75kW，只需5～60s；常用功率为50kW，加热时间仅需10～30s(烟叶以单片形式受辐射)。当然，在利用微波调制烟叶前，应测知微波炉的最佳场强、功率及烟叶总含水率等各种参数，以确保烟叶经过一定时间的微波辐射后，不需炭火烘烤就可使含水率降至10%，这样的烟叶更加适合人们的消费。
3 应用效果
用微波辐射调制的烟叶与用其它方法调制的烟叶相比，至少有一种TSNA的含量[4]有所降低。较理想的结果是，经微波处理的非新鲜烟叶的TSNA(NNN，NNK，NAB及NAT)含量低于0.2μg/g，甚至低于0.1μg/g；NNN含量低于0.15μg/g，甚至低于0.05μg/g；NNK含量低于0.002μg/g，甚至低于0.0005μg/g。因为影响TSNA形成的因素很多，这些数据并非是绝对的。
用经过微波处理后的黄色烟叶生产的卷烟与未经过微波处理的或经其它降低TSNA方法处理过的黄色烟叶制成的卷烟相比，前者TSNA的含量(至少其中一种TSNA的含量)要比后者的低75%～99%。上述结论可通过检测[4]对应的卷烟产品得出。
在TSNA开始大量累积之前，用微波处理烟叶效果最好；也可在TSNA形成过程中或TSNA开始大量累积时，用微波辐射烟叶，以抑制TSNA的进一步累积；若烟叶调制结束后才使用微波辐射，其效果不理想，除非预先将调制好的烟叶加水浸润，再用微波辐射；其它形式的烟草(如再造烟叶)，也要在微波辐射前喷洒一定量的水，使其总含水率约达到10%～20%。这样处理后的烟草中，TSNA的含量(单独某种或总量)要比未经处理的棕色烟草至少低25%～50%。
经微波辐射后，烟叶中的含水率会降低，有时会低于烟叶总质量的10%，甚至低于5%，所以在将烟叶制成卷烟等产品之前，可重新加入一定量的水，使其与棕色烟或烤烟的含水率(如弗吉尼亚烤烟的含水率为11%～15%)近似相等。
带梗烟叶用微波辐射之前，需用物理方法挤压除去大量水分，以确保均匀干燥，缩短辐射时间。尤其当指定梗丝为卷烟叶组配方之一时，用这种方法无疑是行之有效的。如果没有这样的要求，可预先将烟梗剔除，再用微波处理。
用微波技术调制的烟叶可部分或全部替代用普通方法烤制的烟叶，用以制造各种烟草制品，甚至烟用香精香料和食品添加剂。对于用来抽吸的烟草制品而言，微波处理技术不仅可以降低TSNA的含量，而且不影响烟草的香气和吸味，并能保证正常的烟碱含量；对于嚼烟、鼻烟和食品添加剂等烟制品而言，微波处理技术可使其具有浓厚而令人愉悦的香味。
4 应用前景
1998年美国弗吉尼亚彼得斯堡的星科公司为一项微波处理烟草的技术申请了专利[5]。据报道[6]，星科公司研究的这项技术不仅可用来处理弗吉尼亚烤烟，还可用来处理白肋烟。该公司计划于2001年在肯塔基州的白肋烟种植场修建100座微波调制仓，用以调制68t低TSNA含量的白肋烟。另外，星科公司2001年还计划在6个州建1000个这样的调制仓，用以调制9072t低TSNA含量的烤烟。仅Brown & Williamson公司2001年就向星科公司订购了超过6800t的低TSNA烤烟。星科公司还计划在今后两年内，利用微波技术降低其所有品牌中TSNA的含量。星科公司的产品促销计划如果成功，其它烟草公司可能也会效仿他们，并对自己拥有的专利技术进行更为仔细的审查。
参考文献
[1] Hoffmann, D. N′-Nitrosonornicotine in
tobacco[J].Science,1974,186(4610):265-267.
[2] 魏玉玲，胡旺云，蔡荣.烟草特有N′-亚硝胺化合物(TSNA)的形成及其降低方法[J].烟草科学研究，2000，(4)：76-78.
[3] Williams,
J.R.Method of treating tobacco to reduce nitrosamine content, and products
produced thereby. 美国专利：6311695，2001-11-06.
[4] Harold R.Burton, Naewanna
K.Dye, Lowell P.Bush.Distribution of tobacco constituents in tobacco leaf
tissue. I tobacco-special nitrosamines, nitrite, and alkaloida[J].J.Agric. Food
Chem.,1992,40(6):1050-1055.
[5] O′Donnell Jr., Francis E., Williams, et
al.Tobacco and related products[P].美国专利：5803081，1998-09-08.
[6] Fisher,
B.Curing the TSNA problem[J].Tobacco Reporter, 2000,(8)：52-56.
《烟草科技》，2002年，第3期，18-19页