卷煙減害降焦技術(shù)研究進(jìn)展

卷煙減害降焦關(guān)鍵技術(shù)周駿博士、研究員國(guó)家局減害降焦重大專項(xiàng)首席專家煙草控制框架公約從2003年5月第56屆世界衛(wèi)生大會(huì)通過《煙草控制框架公約》到2004年6月29日,已有168個(gè)國(guó)家簽署公約。我國(guó)政府于2003年11月10日簽署了公約,到2004年11月30日,已有40個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)公約,因此,世界衛(wèi)生組織宣布公約于2005年2月28日生效。多數(shù)國(guó)家政府對(duì)《公約》均表示認(rèn)同,認(rèn)為關(guān)注民眾的健康是“以人為本”發(fā)展目標(biāo)的基本組成部分;控制煙草消費(fèi)是保護(hù)人類健康的重點(diǎn)之一。卷煙煙氣有害成分對(duì)卷煙主流煙氣中已確認(rèn)的4850多種煙氣成分的分析表明,99.4%的成分對(duì)人體無害,0.6%的成分被不同的研究報(bào)告列為有害成分,而在這0.6%的有害成分中,有0.2%是致癌或有可能致癌的成分。國(guó)際上比較統(tǒng)一認(rèn)可的有害成分是霍夫曼(D.Hoffmann)清單列出了煙氣中的44種有害成分。有害成分研究卷煙煙氣中的有害成分大部分存在于焦油中，煙草燃燒產(chǎn)生煙氣，煙氣冷凝后形成焦油，由于焦油成分的復(fù)雜性，不可能一一將各種有害成分都分離出來，因此世界各國(guó)一致把卷煙煙氣中的焦油量作為衡量卷煙危害性的指標(biāo)，測(cè)定方法國(guó)際上也是統(tǒng)一的。還有許多不包括在焦油內(nèi)的氣相有害物，如：CO、氫氰酸、揮發(fā)性醛類物質(zhì)、氮氧化物和氨等氣相成分。歐盟2004年要求卷煙控制的指標(biāo)為焦油、煙堿和CO三項(xiàng)，這三項(xiàng)中煙堿和C0兩項(xiàng)都不屬于焦油的范圍。WHO最高優(yōu)先級(jí)成分名單《國(guó)家煙草專賣局關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)卷煙減害降焦工作的意見》卷煙危害性評(píng)價(jià)指數(shù)的全國(guó)加權(quán)平均值在2008年的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)逐年降低；到2012年，降至9.5以下，卷煙危害性評(píng)價(jià)指數(shù)不高于8.0的低危害卷煙的銷量從2008年的約50萬箱增加到200萬箱以上；到2015年，降至9.0以下，卷煙危害性評(píng)價(jià)指數(shù)不高于8.0的低危害卷煙的銷量增加到800萬箱以上。降焦方面：2011年1月1日起，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)卷煙盒標(biāo)焦油不超過12毫克/支；到2012年，盒標(biāo)焦油量不高于8毫克/支的低焦油卷煙的銷量從2008年的約50萬箱增加到200萬箱以上，盒標(biāo)焦油量不高于5毫克/支的低焦油卷煙的銷量從2008年的約5.5萬箱增加到50萬箱以上

；2015年1月1日起，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)卷煙盒標(biāo)焦油不超過10毫克/支；盒標(biāo)焦油量不高于8毫克/支的低焦油卷煙的銷量增加到800萬箱以上，盒標(biāo)焦油量不高于5毫克/支的低焦油卷煙的銷量增加到200萬箱以上。

CO、HCN、NNK、NH3、苯并[a]芘、苯酚、巴豆醛7種有害成分與WHO擬管制與披露的煙氣成分基本吻合，降低7種有害成分釋放量，有助于推進(jìn)履行《公約》工作的開展。減害和降焦“降焦”是雙刃劍，降焦不僅使卷煙煙氣中的有害成分相應(yīng)減少，而卷煙的香味、生理強(qiáng)度等也相應(yīng)降低?！敖到箿p害”是將降焦放在第一位，容易理解為只有通過降焦才能達(dá)到減害目的，而實(shí)際上減害應(yīng)該是第一位，減害是我們的目的，降焦只是手段之一。隨著技術(shù)的發(fā)展，“降焦減害”的方針也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，應(yīng)把“減害”列在首位，“降焦減害”的提法容易束縛人們技術(shù)創(chuàng)新的思路，因此國(guó)家局現(xiàn)在的提法是“減害降焦”。卷煙煙氣中的煙草特有N-亞硝胺（TSNA）其中1級(jí)致癌物有N-亞硝基去甲基煙堿（NNN）和4-（甲基亞硝胺）-1-（3-吡啶基）-1-丁酮（NNK），2級(jí)致癌物有N-亞硝基假木賊堿（NAB）和N-亞硝基新煙堿（NAT）僅存在于煙草及其制品和卷煙煙氣中7種有害成分中就包括NNK，而且是其中唯一的在煙葉和卷煙煙氣中都存在的有害成分TSNAs在晾曬煙中的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于烤煙明火烤制的烤煙中TSNAs的含量要顯著高于暗火烤制的烤煙煙草特有N-亞硝胺的形成機(jī)理

.TSNA的合成前體物是生物堿和亞硝酸，大部分的TSNA是仲胺類生物堿和亞硝酸反應(yīng)生成的，在適宜反應(yīng)條件下，每生成1分子TSNA需要1分子生物堿和2分子亞硝酸。

TSNAs在鮮煙葉中很少或幾乎不產(chǎn)生，其形成與積累是在采收后產(chǎn)生的，而且大部分是產(chǎn)生于調(diào)制期間。煙葉中4種主要TSNAs的形成途徑(簡(jiǎn)略圖)煙葉貯藏階段TSNAs的形成機(jī)理煙葉調(diào)制結(jié)束后的貯藏階段是TSNAs形成的重要時(shí)期，但形成機(jī)理目前尚不確定。隨著溫度的增加（高于27℃），貯藏?zé)熑~TSNAs含量大幅增高。煙葉含水量對(duì)TSNAs含量無顯著影響。

卷煙煙氣中的TSNAs的形成機(jī)理卷煙煙氣中的TSNAs來源主要是兩個(gè)方面，一是由煙絲中TSNAs在燃燒過程中部分轉(zhuǎn)移到煙氣中，另一是煙絲中的煙堿及其衍生物與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成。降低煙葉TSNAs含量的方法選育低TSNAs含量的煙草品種降低TSNAs的栽培技術(shù)降低TSNAs的調(diào)制技術(shù)利用生物及化學(xué)制劑技術(shù)降低煙葉TSNAs應(yīng)用生物制劑在煙葉打葉復(fù)烤過程中降低TSNAs的技術(shù)應(yīng)用功能型再造煙葉降低TSNAs的技術(shù)

再造煙葉主流煙氣中TSNAs的釋放量與其再造煙葉中的硝酸鹽含量正相關(guān)；煙梗原料中較高的硝酸鹽含量是造成混合型再造煙葉產(chǎn)品中TSNAs釋放量增加的一個(gè)主要因素；通過對(duì)再造煙葉梗和葉提取液進(jìn)行低溫結(jié)晶的方法可以有效降低硝酸鹽含量從而有效降低再造煙葉煙氣中TSNAs釋放量。通過在抄造過程中添加對(duì)卷煙煙氣中TSNAs有吸附作用的納米材料，可以顯著降低再造煙葉煙氣中TSNAs釋放量。利用吸附材料降低卷煙煙氣中TSNAs的技術(shù)應(yīng)用納米粉體材料降低卷煙煙氣中TSNAs的技術(shù)采用合成的納米材料加入三醋酸甘油酯的方式制作卷煙復(fù)合濾嘴，有效降低卷煙主流煙氣中煙草特有N-亞硝胺和稠環(huán)芳烴等有害物質(zhì)的釋放量，生產(chǎn)的納米3mg中南海卷煙與對(duì)照樣相比，卷煙煙氣中4種煙草特有N-亞硝胺的總量選擇性降低率為53.49%，3種稠環(huán)芳烴的總量選擇性降低率為67.20%，芳香胺類總量的選擇性降低率為52.50%，羰基化合物的選擇性降低率為39.20%，酚類化合物的選擇性降低率為34.60%,煙氣氣相自由基的選擇性降低率為31.2%。

利用吸附材料降低卷煙煙氣中TSNAs的技術(shù)應(yīng)用介孔復(fù)合體材料降低卷煙煙氣中TSNAs的技術(shù)

通過優(yōu)選的條件合成的介孔復(fù)合體A和B均可以顯著降低主流煙氣中NNK的釋放量。將介孔復(fù)合體A、B以干煙絲重量的4.0%用量，用95%乙醇超聲分散，然后均勻地噴加到200g干煙絲中，制作卷煙，可以分別降低主流煙氣中NNK的釋放量21.7%、23.4%。選擇介孔復(fù)合體A和介孔復(fù)合體B在線添加到濾棒中，制成二元復(fù)合濾棒，添加量為30-40mg/支卷煙，可使卷煙主流煙氣中NNK的釋放量降低9.0%和12.5%。降低卷煙煙氣中TSNAs的配方技術(shù)選用TSNAs含量較低的原料TSNAs含量：白肋煙（馬里蘭煙）＞曬紅煙＞曬黃煙＞烤煙

（香料煙）白肋煙煙葉原料：下部

＞中部＞上部同配方的煙絲＞同配方的膨脹煙絲梗絲＞煙絲再造煙葉＞烤煙國(guó)外烤煙＞國(guó)產(chǎn)烤煙（通常情況）國(guó)外白肋煙（馬里蘭煙）＞國(guó)產(chǎn)白肋煙（馬里蘭煙）（國(guó)內(nèi)白肋煙、馬里蘭煙基地2012年以后生產(chǎn)的除外）降害工藝技術(shù)的應(yīng)用通過優(yōu)化白肋煙處理線、煙絲膨脹線的工藝，采用具有降低TSNAs功效的納米材料和其它制劑的施加等降害工藝技術(shù)的應(yīng)用有效降低卷煙煙氣中TSNAs的釋放量。通過改變卷煙輔材的參數(shù)降低TSNAs的技術(shù)增加卷煙濾棒壓降增加濾棒成型紙透氣度增加接裝紙透氣度增加卷煙紙透氣度以上方法均可以降低主流卷煙煙氣中TSNAs的釋放量，但都不具有選擇性。卷煙煙氣中的一氧化碳（CO）卷煙煙氣中的CO主要來源于卷煙的熱解、燃燒和煙氣中二氧化碳（CO2）于燃燒后的碳反應(yīng)?？梢陨删頍煙煔庵械腃O的前體物很多，如淀粉、纖維素、糖、羧酸、酯、氨基酸等。影響卷煙煙氣中CO釋放量的因素原料配方：（有機(jī)）鉀、膨脹煙絲的摻配比、梗顆粒的摻配比與CO釋放量負(fù)相關(guān)，但無選擇性；氯含量與CO釋放量正相關(guān)香精香料配方：助燃劑添加量與CO釋放量負(fù)相關(guān)卷煙紙：透氣度、陰燃速率、降低CO助劑添加量、粗纖維比例在一定的范圍內(nèi)與CO釋放量負(fù)相關(guān)濾嘴成型紙：透氣度與CO釋放量顯著負(fù)相關(guān)，但無選擇性接裝紙：透氣度與CO釋放量顯著負(fù)相關(guān)，但無選擇性，其中自然透氣的效果要顯著優(yōu)于靜電打孔和激光打孔降低卷煙煙氣中CO釋放量的技術(shù)配方技術(shù)：選擇（有機(jī)）鉀/比較高的原料，適當(dāng)增加梗絲、梗顆粒、膨脹煙絲的比例香精香料配方：適當(dāng)加入助燃劑卷煙紙：適當(dāng)增加透氣度、陰燃速率、降低CO助劑添加量、粗纖維比例濾嘴成型紙：適當(dāng)增加透氣度接裝紙：適當(dāng)增加透氣度，最好選用高自然透氣的接裝紙?jiān)诰頍煘V嘴和制絲生產(chǎn)過程中使用對(duì)CO有吸附或催化作用的材料干法造紙法再造煙葉的使用卷煙煙氣中的苯酚苯酚生成的前體物碳水化合物（纖維素、淀粉、糖）酚類化合物：多酚（如綠原酸）、木質(zhì)素氨基酸苯酚的生成途徑熱裂解煙氣中苯酚釋放量的影響因素原料配方：煙氣苯酚釋放量：上部煙>中部煙>下部煙三絲摻配：梗絲、膨脹煙絲、再造煙葉均可以降低煙氣苯酚釋放量，并且具有選擇性。三紙一棒：隨著成型紙、接裝紙的透氣度增加，煙氣苯酚釋放量降低。隨著卷煙紙克重、透氣度的增加，煙氣苯酚釋放量降低。隨著卷煙濾棒壓降、三醋酸甘油酯含量的增加，煙氣苯酚釋放量降低。煙氣中苯酚釋放量的降低技術(shù)原料配方：適當(dāng)增加中、下部煙使用量香精香料配方：適當(dāng)增加檸檬酸鉀、酒石酸鉀、帶有羥基、酯基、醚基的保潤(rùn)劑（如丙二醇、甘油、甘油單醋酸酯等）的使用量三絲摻配：適當(dāng)增加梗絲、膨脹煙絲、再造煙葉的摻配比例三紙一棒：選用高透成型紙、接裝紙，適當(dāng)增加卷煙濾棒壓降、三醋酸甘油酯含量。適當(dāng)選用較高克重、透氣度的卷煙紙。煙氣中苯酚釋放量的降低技術(shù)選用符合有關(guān)安全性要求的、帶有羥基的有較大比表面積的吸附材料，在制絲生產(chǎn)過程加入在制品選用符合有關(guān)安全性要求的、帶有羥基、酯基、醚基的有較大比表面積的吸附材料，在卷煙復(fù)合濾棒生產(chǎn)過程加入絲束卷煙煙氣中的氨卷煙煙氣中氨形成的前體物蛋白質(zhì)、氨基酸、硝酸鹽、銨鹽、生物堿、含氮雜環(huán)化合物卷煙煙氣中氨形成的途徑熱裂解反應(yīng)煙氣中氨釋放量的影響因素原料配方：煙氣氨釋放量：上部煙>中部煙>下部煙，白肋煙（馬里蘭煙）>曬煙>香料煙>烤煙，紅大>云87>K326三絲摻配：梗絲、膨脹煙絲、再造煙葉均可以降低煙氣氨釋放量，并且具有選擇性。三紙一棒：隨著成型紙、接裝紙的透氣度增加，煙氣氨釋放量降低。隨著卷煙紙克重、透氣度的增加，煙氣氨釋放量降低。隨著卷煙濾棒壓降的增加，煙氣氨釋放量降低。煙氣中氨釋放量的降低技術(shù)原料配方：適當(dāng)增加中、下部煙使用量，適當(dāng)選用云87和K326品種的煙葉香精香料配方：適當(dāng)增加檸檬酸鉀、酒石酸鉀的使用量三絲摻配：適當(dāng)增加梗絲、膨脹煙絲、再造煙葉的摻配比例三紙一棒：選用高透成型紙、接裝紙，適當(dāng)增加卷煙濾棒壓降。適當(dāng)選用克重、透氣度、鉀鹽含量、亞麻含量較高的卷煙紙。煙氣中氨釋放量的降低技術(shù)適當(dāng)改變烘絲、松散回潮、白肋煙烘焙、二氧化碳膨脹等工藝條件在復(fù)合濾棒生產(chǎn)過程中使用Glymo交聯(lián)修飾的介孔硅球、酸浸漬處理的活性炭、表面呈酸性的陽離子交換樹脂、原卟啉衍生物材料、鈦酸鹽納米材料等卷煙煙氣中的苯并[a]芘煙氣中苯并[a]芘的前體物甾醇類化合物、飽和脂肪烴、萜類化合物、纖維素、木質(zhì)素、果膠淀粉、糖類、羧酸、氨基酸-----所有含有碳?xì)滏I的化合物的不完全燃燒都會(huì)形成苯并[a]芘煙氣中苯并[a]芘的形成機(jī)理熱解情況下的自由基反應(yīng)煙氣中苯并[a]芘釋放量的影響因素原料配方：煙氣苯并[a]芘釋放量：上部煙和中部煙>下部煙三絲摻配：梗絲、膨脹煙絲、再造煙葉均可以降低煙氣苯并[a]芘釋放量，并且具有選擇性三紙一棒：隨著成型紙、接裝紙的透氣度增加，煙氣苯并[a]芘釋放量降低隨著卷煙紙克重、透氣度的增加，煙氣苯并[a]芘釋放量降低隨著卷煙濾棒壓降的增加，煙氣苯