王彦亭1 谢剑平2 张 虹1 赵明月2
(1.国家烟草专卖局 北京，100053
2.郑州烟草研究院 郑州，450000）
摘 要
吸烟与健康为全世界所关注，降低卷烟烟气有害成分释放量是烟草行业义不容辞的责任。中国是烟草大国，但降焦步伐明显滞后于西方发达国家，因此国家烟草专卖局将降焦减害作为应对WTO和WHO挑战，促使由“烟草大国”向“烟草强国”转变的重大战略任务。“降低卷烟烟气中有害成分的技术研究”项目开展了卷烟烟气中苯并[α]芘测定方法研究、卷烟烟气中亚硝胺测定方法研究、降低卷烟烟气中自由基含量的技术研究、应用纳米催化材料降低卷烟烟气中CO技术研究、降低卷烟侧流烟气的技术研究、应用神农萃取液降低卷烟危害的技术研究等多项研究。本文介绍了通过3年的研究工作，项目研究取得的重要结果和成果的应用情况。该项目的完成及各项成果的推广应用将显著降低我国卷烟烟气中的有害成分，提高卷烟的吸食安
全性，增强国产卷烟在国内外市场上的竞争力。
关键词：卷烟烟气 烟草特有亚硝胺 苯并[α]芘 自由基 CO 焦油 侧流烟气
吸烟与健康是烟草行业在前进过程中面临的主要挑战之一。烟草行业从70年代就开始重视吸烟与健康问题，80年代以后更是把降低焦油等有害成分作为主要研究课题，进行了多方面的技术攻关，获得了重大进展。现在我国卷烟平均焦油释放量已从过去的30mg/支以上降到16mg/支以下。但是，卷烟的降焦工作是一项十分艰巨的工作，尤其是我国卷烟消费者习惯吸食烤烟型卷烟，降焦工作的难度更显突出。因此，降低卷烟烟气中某些有害成分的研究受到越来越多的关注。近年来，行业内外有关科研单位、烟草公司和企业已逐步投入人力和物力开展降低卷烟烟气中某些有害成分的研究。
目前，降低卷烟烟气中有害成分一般都是通过降低卷烟的焦油释放量来实现的。通常降低卷烟焦油释放量的方法有接装滤嘴和应用滤嘴通风稀释技术、使用高透气度和静燃速度快的卷烟纸、掺用烟草薄片、掺用膨胀烟丝和膨胀梗丝等。通过采用接装滤嘴可以选择性地降低卷烟烟气中的酚类成分，一般可达80%～90%。滤嘴通风稀释技术则可以有效地降低卷烟烟气中的CO。对于卷烟烟气中的有害成分如稠环芳烃类、亚硝胺类、氮氧化物和自由
基等物质，上述的方法均不能有效地进行选择性滤除。
电解抛光
我国烟草行业开展的降焦工程，通过大力推广应用各项降焦技术，已使我国卷烟的平均焦油释放量有大幅度降低，而卷烟烟气中的有害成分也随之相应降低。但是当卷烟的焦油释放量降低到一定的水平后，卷烟的香味会受到很大的影响，这是制约我们采用降焦技术的重要因素之一。如果能够选择性地降低卷烟烟气中的有害成分，而卷烟烟气中的香味成分又能够损失较小，必将大大地提高卷烟的吸食安全性，这是烟草行业解决“吸烟与健康”问题的一条重要途径。
2000年，国家烟草专卖局组织有关单位向国家经济贸易委员会提出了开展降低卷烟烟气中主要有害成分的技术研究和产品开发的项目申请，同年7月国家经济贸易委员会下达了技术创新项目《降低卷烟烟气中有害成分的技术研究》（国经贸技术[2000]490号），国家烟草专卖局科教司下达了“关于转发国家经贸委《关于下达<2000年国家技术创新重点专项计划的通知>的通知》”（国烟科技[2000]第69号），并将《降低卷烟烟气中有害成分的技术研究》列为国家烟草专卖局重点项目并给予资助，组织行业内外科研院所和大专院校及卷烟企业等有关单位联合攻关，进行重点技术的研究，旨在研究并提供一套全面降低我国卷
23烟烟气中有害成分的技术。研究工作由国家烟草专卖局科技教育司和郑州烟草研究院共同牵头，国家烟草专卖局科技教育司、郑州烟草研究院、北京卷烟厂、中国科学院兰州化学物理研究所、吉林省大方经贸有限公司、长沙卷烟厂、广东神农烟科技术有限公司、上海烟草（集团）公司和军事医学科学研究院等单位共同承担。整套技术研究在进行过程中划分为7个子项目。通过3年的各项技术研究，取得了多项创新成果。在卷烟烟气中苯并[α]芘的测定方法研究、卷烟烟气中亚硝胺的测定方法研究、降低卷烟烟气中自由基的技术研究、降低卷烟侧流烟气的技术研究、应用神农萃取液降低卷烟危害的技术研究方面取得重要进展，建立了重复性好、回收率高、具有国际先进水平的卷烟烟气中烟草特有亚硝胺、苯并[α]芘和自由基的测定方法，对国内外名牌卷烟中的烟草特有亚硝胺、苯并[α]芘和自由基进行了测定，对神农萃取液应用于卷烟中进行了系统的安全性毒理评价；研制开发了显著降低卷烟烟气有害成分的卷烟产品，如低侧流“白沙”牌卷烟，低烟草特有亚硝胺、苯并[α]芘和自由基的绿“双喜”牌卷烟，低自由基“中南海”牌卷烟和低焦油、低CO的“白沙”（和）牌卷烟；在应用纳米催化材料降低卷烟烟气中CO的技术研究和利用新型NaY分子筛降低卷烟烟气有害成分的技术研究方面取得重大突破性进展。采用含纳米贵金属催化材料的复合滤嘴对卷烟烟气中的CO消除最高可达到45%左右，其技术达到国际领先水平；采用改性Y
型分子筛的复合滤嘴对卷烟烟气中的苯系物、苯并[α]芘和烟草特有亚硝胺达到25%以上，其技术达到国际先进水平；长沙卷烟厂研制了低侧流烤烟型卷烟“白沙”（低侧流），可降低侧流烟气60%；北京卷烟厂研制了低自由基混合型卷烟“中南海”（5mg），自由基同比降低40%以上；广东神农烟科技术有限公司研制的神农萃取液，能显著降低卷烟危害；长沙卷烟厂应用含纳米贵金属催化材料研制了低焦油和低CO烤烟型“和”牌卷烟，CO释放量为9.1mg/支；上海烟草（集团）公司采用综合的降焦减害技术已使卷烟烟气中的苯并[α]芘、烟草特有亚硝胺和自由基同比降低20%左右，目前这些卷烟产品已经上市，并受到广大消费者的好评。
1 研究的主要内容
整个研究过程按两条思路进行。一是建立卷烟烟气中有害成分的分析测试技术，即建立卷烟烟气中苯并[α]芘、烟草特有亚硝胺和自由基的测定方法，为研究降低这些有害成分的技术奠定必要的基础；二是采用新技术和新材料研究降低卷烟烟气中上述有害成分及CO、焦油、酚类物质、挥发醛类物质、侧流烟气等的技术。研究内容分解到行业内外科研院所和企业进行攻关。在“卷烟烟气中苯并[α]芘的测定方法研究”中，由郑州烟草研究院负责系统二氧化碳制冷
研究卷烟烟气中苯并[α]芘的测定方法；对国内卷烟（重点是名优卷烟及市场份额较大的卷烟）及国外（主要是欧美国家及日本）名牌卷烟中的苯并[α]芘进行测定，分析比较我国卷烟产品与国外产品卷烟烟气中苯并[α]芘含量的差别；在“卷烟烟气中亚硝胺的测定方法研究”中，由郑州烟草研究院和上海烟草（集团）公司共同负责系统研究卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的测定方法；对国内卷烟（重点是名优卷烟及市场份额较大的卷烟）及国外（主要是欧美国家及日本）名牌卷烟中4种烟草特有亚硝胺进行测定，了解国内卷烟中烟草特有亚硝胺的最高、最低和平均含量水平；分析国外主要产品烟草特有亚硝胺的含量水平；分析比较我国卷烟产品与国外产品中烟草特有亚硝胺含量的差别，上海烟草（集团）公司负责研制开发低害卷烟产品；在“降低卷烟烟气中自由基的技术研究中，由北京卷烟厂和军事医学科学研究院共同负责系统研究卷烟烟气中自由基含量的测定方法；对国内卷烟（重点是名优卷烟及市场份额较大的卷烟）及国外（主要是欧美国家及日本）名牌卷烟中的自由基进行测定，分析比较我国卷烟产品与国外产品卷烟烟气中自由基含量的差别；通过开展自由基清除剂的选择、自由基清除机理的研究、自由基清除剂对卷烟烟气中自由基清除效果的试验、自由基清除剂使用的方法研究及有关生物毒性试验等，开展降低卷烟烟气中自由基含量的技术研究，研制低自由基卷烟产品；在“应用纳米催化材料降低卷烟烟气中CO的
技术研究“中，由中国科学院兰州化学物理研究所和郑州烟草研究院共同负责系统研究含纳米贵金属催化材料降低CO的技术，通过纳米颗粒的筛选与合成、含纳米贵金属催化剂的研制与性能评价、滤棒的成形及卷烟应用试验、卷烟焦油释放量和CO及其它有害成分的分析，建立利用载有含纳米贵金属催化材料的二元复合滤嘴降低卷烟烟气中CO的技术；在“利用改性Y型分子筛降低卷烟烟气有害成分的技术研究“中，由吉林省大方经贸有限公司和郑州烟草研究院共同负责系统研究改性Y型分子筛降低卷烟烟气有害成分的技术，通过Y型分子筛的筛选与改性、滤棒的成形及卷烟应用试验、卷烟焦油释放量、苯系物、亚硝胺、稠环芳烃、挥发醛类、酚类物质等有害成分的分析，建立利用载有改性Y型分子筛材料的二元复合滤嘴降低卷烟烟气中有害成分的技术；在“降低卷烟侧流烟气的技术研究”中，长沙卷烟厂负责系统地研究卷烟纸中填料种类和含量、助燃剂和烟灰烧结剂种类及用量、卷烟纸定量和透气度对侧流烟气释放量的影响，形成一整套降低卷烟侧流烟气的技术，开发出低侧流卷烟产品，郑州烟草研究院负责对研制的低侧流卷烟进行卷烟侧流烟气测定、主流烟气和侧流烟气对比分析；在“应用神农萃取液降低卷烟危害的技术研究”中，广东神农烟科技术有限公司负责研制神农萃取液，军事医学科学研究院负责用细胞生物学的方法系统地比较添加神农萃取液的“五叶神”卷烟与同品牌空白烟对外培养细胞的存活分数、膜结构与
功能、基因突变、氧化应激和细胞转化的影响，评价神农萃取液在降低卷烟危害、提高卷烟安全性方面的作用。
2 研究成果
2.1 卷烟烟气中苯并[α]芘测定方法研究
2.1.1 建立了一套重复性好、回收率高，具有国际先进水平的卷烟烟气中苯并[α]芘的测定方法。对液相谱法测定卷烟烟气中的苯并[α]芘与气－质联用法测定卷烟烟气中的苯并[α]芘在重复性、回收率、检测限、分析程序、测定结果等方面进行了分析比较，研究结果表明气－质联用法较液相谱法更适合于测定卷烟主流烟气中的稠环芳烃，具有操作简便快捷，回收率高，灵敏度高，重复性好，定量准确等特点。该方法是在综合考察国内外稠环芳烃测定方法的优缺点的基础上，进行大量的试验研究并加以改进形成的。在2002年7月北京举行的学术研讨会上，受到行业外稠环芳烃方面研究专家的高度评价。该方法也符合CORESTA组织关于苯并[α]芘测定方法的最新提议，即希望在测定卷烟烟气中苯并[α]芘方面应研究采用GC/MS(SIM)方法，取代使用已久的HPLC方法。本项目建立的方法符合CORESTA组织的要求，并可以尽快向CORESTA组织提出方法建议，使我国在国际标准方
面以更积极的姿态、更有利的地位参与国际标准的制修订工作，显示我国对国际烟草业所做的贡献。在项目的研究中，同时确定了最佳的分析卷烟烟气中苯并[α]芘、苯并[α]蒽和屈条件。
2.1.2 对国内外名牌卷烟烟气中苯并[α]芘、苯并[α]蒽和屈进行了测定，获得了国内外卷烟烟气中苯并[α]芘、苯并[α]蒽和屈含量的最新数据。采用气－质联用法对79个牌号不同类型的国内外商品卷烟样品主流烟气中3种有代表性的稠环芳烃：苯并[α]芘、苯并[α]蒽和屈进行了系统的分析测定，其中国产烤烟型卷烟54种，混合型卷烟13种，进口烤烟型卷烟2种，混合型卷烟10种。分析结果表明：国内与国外混合型卷烟烟气中3种稠环芳烃的含量差异不大，国内烤烟型卷烟烟气中3种稠环芳烃的含量明显高于混合型卷烟，这主要是因为烤烟型卷烟的总粒相物和焦油较高的缘故。
账户管理
2.1.3 发现了卷烟烟气中苯并[α]芘、苯并[α]蒽和屈的相关关系。对79个牌号不同类型的国内外商品卷烟样品主流烟气中3种有代表性的稠环芳烃：苯并[α]芘、苯并[α]蒽和屈进行的分析测定结果表明：无论何种类型的卷烟，其烟气中苯并[α]芘、苯并[α]蒽和屈3者含量之间总是存在着明显的线性相关关系，即只要对卷烟烟气中的苯并[α]芘进行测定，便可预测卷烟烟气中苯并[α]蒽和屈的含量水平。
2.2 卷烟烟气中亚硝胺测定方法研究
2.2.1 建立了一套重复性好、回收率高，具有国际先进水平的卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的测定方法。对于现有的TSNAs的收集分析方法进行了全面评价和对比研究，对比了不同仪器设备、不同收集措施、不同预分离条件、不同谱分析条件和不同TEA条件对分析结果的影响。对采用配有氮磷检测器的气相谱法（GC-NPD）和气相谱－热能分析联用仪法（GC-TEA）测定卷烟烟气中的TSNAs进行了比较。最终建立了使用经抗坏血酸处理的玻璃纤维滤片收集卷烟烟气总粒相物，用二氯甲烷萃取粒相物中的TSNAs，浓缩萃取液，经碱性氧化铝层析柱纯化，通过GC-TEA定量检测TSNAs含量的分析方法。该方法是在综合考察国内外TSNAs测定方法优缺点的基础上，进行大量的试验研究并加以改进形成的。在2002年7月北京举行的学术研讨会上，受到行业外亚硝胺方面研究专家的高度评价。该检测方法设计合理，稳定性和重复性好、准确性和精确性高，具有较好的可操作性和推广性。本项目建立的方法符合CORESTA组织的要求，并可以尽快向CORESTA组织提出方法建议，使我国在国际标准方面以更积极的姿态、更有利的地位参与国际标准的制修订工作，显示我国对国际烟草业所做的贡献。
2.2.2 对国内外名牌卷烟烟气中4种烟草中特有的亚硝胺进行了测定，获得了国内外卷烟烟气中烟草特有亚硝胺含量的最新数据。对国内外不同类型98种卷烟样品主流烟气中的TSNAs进行了系统的分析测定。分析结果表明：混合型卷烟烟气中TSNAs的含量显著高于烤烟型卷烟烟气中TSNAs，国外混合型卷烟烟气中NNK的含量高于国内混合型卷烟。在卷烟配方中减少晾晒烟用量可以显著降低烟气中TSNAs的水平。这些研究结果为制定我国卷烟烟气中TSNAs含量的技术壁垒提供了可靠的技术基础。
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