赵威，庞天河，刘艳芳，贾海江，刘余里，董国社

摘要对我国卷烟制品的降焦历程、国内外卷烟制品所采用的降焦减害技术和国内目前研究进展进行了综述。
关键词卷烟；降焦；减害；安全性；综述
中图分类号 S572  文献标识码A  文章编号0517-6611(2006)22-5897-04

 从20 世纪50年代初，英国皇家医学会首次报道吸烟危害健康的官方报道至今，吸烟与健康问题一直受到各国政府、烟草行业及医学界的高度重视。近年来，在世界卫生组织（WHO)、许多国家政府以及各种反烟团体的积极推动下，全球性的反吸烟运动日益高涨，烟草行业受到的社会压力也越来越大。WHO 制定的《烟草控制框架公约》中不仅规定了各国政府要采取和实行有效的立法、行政和其他措施防止和减少烟草消费、烟碱成瘾和接触烟草烟气等，而且还要求对烟草制品成分进行限制。在此背景下，国际卷烟市场也出现了加速向更低焦油、低烟碱和低有害成分卷烟发展的趋势，并对烟气有害成分进行分析研究，尽量减少有害成分，生产出低害安全保健的卷烟制品。因此，国外低焦油卷烟将威胁我国的卷烟制品，直接影响我国的卷烟市场。
国外研究认为，今后数年内全世界（包括中国）低焦油卷烟每年将以4%的速度增长，到21 世纪初低焦油混合型卷烟将基本形成主导的市场占有比例，低焦油卷烟和超淡味卷烟产品也将成为消费热点。因此，必须加强降低卷烟焦油量方面的研究与应用，以缩小我国在这方面与国外产品的差距。为此，笔者针对近年来降焦减害方面的研究进行综述。


1  焦油成分与来源
1.1  脂肪烃 低分子量的脂肪烃大多以气态形式存在于烟气中，烟气粒相物中脂肪烃的分子量要高一些，主要来源是烟叶中C25到C34的蜡质。
1.2  芳香烃 烟气中的芳香烃以稠环芳烃居多，它们在烟叶中含量少，大部分是由纤维素、高级烷烃等烟叶成分在燃烧过程中产生的，是烟气中的主要有害成分。
1.3  萜类化合物  烟叶中存在不少萜类化合物，如西柏烷类、胡萝卜素类和赖百当类都属于萜烯衍生物，由于这些物质分子量较大，直接转入烟气的量很少，主要以其降解物及衍生物的形式存在于烟气中。
1.4  羰基化合物  烟气中的羰基化合物如紫罗兰酮、大马酮、茄尼酮、柠檬醛、香草醛等，是形成烟气香味、香气的重要成分。
1.5  酚类化合物  主要有绿原酸、儿茶酚、间苯二酚等，有的为烟叶中原有的，有的则是燃烧形成的。在这些酚类化合物中以儿茶酚的含量最高。酚类化合物对卷烟香气有一定
的增强作用，但引起人们更多关注的是其对人的呼吸道和其他器官有不良的刺激作用。此外儿茶酚等还有一定的致癌作用，是烟气中的有害物质。酚类化合物的主要来源是烟叶中的碳水化合物。
1.6 有机酸  主要有甲酸、乙酸、丁酸、正戊酸、异戊酸、!H甲基戊酸、正己酸、异己酸等。非挥发酸主要有棕榈酸、亚麻酸、亚油酸、油酸和硬脂酸等。同时还有少量的游离氨基酸，如丙氨酸、脯氨酸、甘氨酸等。
1.7 氮杂环化合物 氮杂环化合物主要存在于烟气粒相物中的碱性部分，而碱性物中最主要的成分就是烟碱。此外，烟气中还有吡啶、吡咯、吡嗪、吲哚、咔唑等氮杂环化合物，它们是烟气中的重要香气物质。
1.8 N-亚硝胺  烟气中的N-亚硝胺种类很多，主要有亚硝基二甲基胺、亚硝基甲基乙基胺和亚硝基吡咯烷等。一般认为亚硝胺具有诱发肺癌的作用。
1.9 金属元素  烟草中的金属元素，燃烧后绝大部分残留在灰分中，但也有极少量（0.01%~4%）进入烟气，一种是游离态金属和金属无机盐，另一种是有机金属。另外，卷烟纸也是烟气中金属元素的来源。

2 目前我国卷烟的焦油量水平
    我国对烟气中的焦油量有以下规定：<12mg/支为低;12~16mg/支为中低;16~19mg/ 支为中；19~23mg/支为中高；>23mg/支为高；并要求在卷烟商标上标明焦油量。我国卷烟的焦油量绝大多数集中在中焦油和中低焦油档次，少数为中高焦油；低焦油卷烟极少，在许多省仍然是空白。
    从2002年卷烟检测数据看，124 家卷烟企业的1641个牌次的818个卷烟牌号的加权平均焦油量为14.6mg/ 支，烤烟型、混合型和外香型卷烟焦油量的加权平均值分别为14.6、12.8和15.4mg/支，低于15mg/支焦油量的卷烟产品特别是名优烟的比例大幅度提高，达72.7%.36种行业名优卷烟398 个牌次160 个牌号的平均焦油量为14.4mg/支。最新统计表明：目前焦油量<12mg/支的卷烟牌号有18个：红双喜（上海，系列）、将军、一品梅（特制）、牡丹（上海）、兰州（系列）、白沙，中南海（系列）、高乐、金鹿、骆驼、希尔顿、力士（特纯）和华樱，这些卷烟的焦油量已提前3年达到了国家烟草专卖局规定的2005年目标（ (12mg/支）；‚12.0~15.0mg/支的卷烟牌次所占比例超过50%，占名优卷烟的比例高达60%; ƒ15.1~16.0mg/(支和16.1~18.0mg/支这两部分卷烟所占的比例也较大，共约为36%，也是影响2005年达到降焦目标的重要因素，必须加大降焦力度。

3. 国外卷烟制品生产中所采用的成熟降焦技术
    几十年来，外国烟草公司相继投入大量的人力、物力和财力，对降低卷烟焦油量的技术、理论方法以及实践应用等方面进行了广泛深入的研究，取得了大量的科研成果，并成功应用于生产，向市场推出了许多低焦油含量的烟草制品。
3.1 农艺措施降焦技术
3.1.1 烟草品种。烟叶燃吸过程中焦油的释出量与烟叶品种有很大关系，而卷烟燃吸时的烟气焦油量又与烟叶燃吸过程中焦油的释出量直接相关，所以通过各种育种途径选低焦油烟叶品种，能够取得一定的降焦效果。美国、加拿大和法国自1896年就开始了应用基因工程技术改进烟叶质量的研究，其研究目标是减少有害成分和提高烟草对细菌、病毒的抗性以减少农药使用量。目前，某些烟叶品种的硝酸盐含量已减少30%-50%，镉含量也减少了50%.
3.1.2 栽培与调制。烟草栽培与调制技术对卷烟烟气中的有害成分也有重要影响，尤其是调制技术对烟叶中的烟草特有亚硝胺（TSNAs）含量影响最大。美国雷诺士公司开发出了用热交换器代替直接使用烤炉烘烤烟叶的技术，显著降低了烤烟中TSNAs 的含量。研究结果显示，烤房中改用热交换器，可使烤烟中TSNAs的平均含量至少下降80%。
3.2 烟草加工技术
3.2.1 离线膨胀技术。目前世界烟草界已推广了不同类型的CO烟丝膨胀设备，同时，为了取代氟里昂（CFC）烟丝膨胀技术和设备，还加强了对膨胀介质的研究，研制出了利用异戊烷作为介质的新型烟丝膨胀工艺与设备。该技术的膨胀率超过CO2和CFC 膨胀技术。
3.2.2 在线除害技术。美国有关文献介绍了一种在烟草制品加工过程中可连续分析和去除有害物质的方法系统。其工艺过程是，先用一种溶剂对烟草进行处理，而后采用免疫抗体紫外线技术对溶剂洗提出的害物质进行连续不断地监测，并采用相应的处理技术有效去除其中的有害
物质。
3.2.3 在线膨胀技术。英国迪更森工程公司（Dikinson Engineering）研制出了一种新型的卷烟全配方膨胀与干燥系统（HXD系统），该系统可对制丝生产线上的全配方叶丝进行在线处理，从而提高叶丝的填充值。

3.3 工艺技术
3.3.1设计和选用滤嘴。由于滤嘴可以有效截留主流烟气中的总粒相物，降低卷烟焦油量，而滤嘴对烟气焦油的截留效率又取决于滤嘴材料、滤嘴结构及滤嘴中添加的吸附剂等，所以设计和选用滤嘴是降焦普遍采用的技术。
3.3.2 应用滤嘴通风稀释技术。滤嘴通风稀释技术是国际上采用的最广泛和最有效的降焦技术，其原理是在水松纸上用激光、电火花或机械等方式打上小孔，从而在抽吸卷烟时使外来空气进入滤嘴内并对主流烟气进行稀释，使吸入人体的焦油量相对减少。欧美发达国家卷烟市场90%左右的卷烟和西欧市场90%左右的卷烟都采用了通风滤嘴。这一技术简单可靠，降焦效果非常明显。
3.3.3 采用高透气度的卷烟纸。采用高透气度的卷烟纸不仅可对烟支部分的烟气进行稀释，而且使烟支静燃速度加快，减少抽吸口数，达到降焦目的。
3.3.4 掺用烟草薄片。完全用烟草薄片制成的卷烟比普通烟丝制成的卷烟焦油释出量下降60%左右，所以掺用烟草薄片是降焦的一个有效措施。
3.3.5 掺用膨胀烟丝和膨胀梗丝。掺用膨胀烟丝和膨胀梗丝，能够提高烟丝的填充性，减少单支卷烟的烟丝用量，加快卷烟的燃烧速度，减少抽吸口数，从而降低卷烟的焦油量。
3.3.6 生产混合型卷烟。白肋烟、香料烟的组织较疏松，含糖量很低，燃烧性能较佳，填充能力较强。很多国家都在卷烟配方中加入一定量的白肋烟和香料等烟叶，生产混合型卷烟，以达到降焦目的。
3.3.7 发展加香加料技术，开发新型香料。随着卷烟焦油量的大幅度降低，将致使烟味偏淡且烟香不足，使消费者难以接受，因而加香加料对低焦油卷烟的设计尤为重要。
3.3.8 研究开发不燃烧烟丝的特种卷烟。一些发达国家相继研制出了多种不燃烧烟丝的卷烟，这种卷烟只加热烟丝且不产生烟气，其焦油和其他有害物质的生成量也很低。

4 国内目前研究进展
4.1 添加剂降焦 恽之瑜等研究了沸石作为卷烟添加剂以去除烟气中的亚硝胺。结果表明，将NaY 和NaZsM-5
等沸石作为添加剂均匀分散在烟丝中的效果较好。崔文艳在卷烟复合滤棒中加入一种净化试剂，可以在降低焦油的同时降低CO等有害物质，降低量约为3~5mg/支。王晓葵等提出，烟支中加入1.0ml脱乙酰度为90%的壳聚糖溶液，能使主流烟气中焦油降低15.5%，烟碱降低13.8%，内在品质明显提高。刘建福研究的自由基清除方法为：在烟丝中加入罗布麻浸膏清除粒相自由基；两滤嘴中加入自由基清除剂清除气相自由基，两者组合具有较好的协同清除效果，其中气相自由基清除率达26.85%。王英等发明了一种可降低卷烟烟气中亚硝胺含量的卷烟添加剂。该添加剂主要有多孔材料的海藻酸盐悬浮溶液组成，可喷在烟丝上，多孔材料可以是硅胶、多孔氧化铝、2F 型83 沸石或多孔硅铝酸盐等，该法可使卷烟烟气中的亚硝胺含量降低17%~65%。
4.2 吸附剂降焦谢笑天等制备了对烟气焦油具有过滤和吸附性能的纳米粉末，涂布到醋酸纤维丝束上，可降低烟气焦油量。同时新型纳米级过滤、吸附材料附着在滤嘴丝束上时，可增加丝束纤维表面积，提高滤嘴的过滤效率。
4.3 卷烟方法降焦 史超发明了一种可保香、助燃、选择性降焦的卷烟生产方法。其原理是在烟丝中加入一种或几种钾盐，可有效改善卷烟的燃烧性能，降低焦油及其他有害物质的释放量，同时，也可保证卷烟具有较好的香吸味。刘建福等研制开发出一种低焦油、低自由基、高硒含量的烤烟型卷烟。
4.4 其他方法降焦 李丛民等测定了各种钼酸盐处理卷烟的燃烧速度、焦油、BaP和自由基的浓度，并用差热分析和热失重分析法探讨了反应机理。结果表明，钼酸盐处理对降低烟气焦油中自由基和BaP 浓度有显著效果，其活性大小顺序为MnMoO4> CoMoO4> K2MoO4> ZnMoO4。

5 适用我国的降焦技术及措施
    目前在国际上颇具竞争力的是低焦油卷烟，而我国作为世界上最大的卷烟生产国，在稳定产品质量和降低消耗的前提下，改造和开发一批低焦油卷烟产品，是卷烟工业的重要课题。结合我国国情，可以采取以下措施：
5.1 烟叶原料
5.1.1 遗传育种。选育产生焦油量少而香味浓的烟草品种。例如采用烤烟与低糖分、燃烧性好的晾晒烟进行杂交来培育低焦油烤烟新品种。
5.1.2 烟田管理。采取适当的栽培措施，尽量减少淀粉和烟碱含量高、身分厚、成熟度不够的烟叶比例，培育成熟度好、烟碱含量适中、香味浓的中下部烟叶比例，如避免栽植密度过稀、打顶过低；也不可施用过量的氮肥，以免增加烟碱的合成和延迟成熟。另外，在栽培措施中，注意提高烟叶中钾和硝酸盐的含量，以改善烟叶的燃烧性。
5.1.3 卷烟配方。烤烟内在成分糖碱比值低的烟叶一般香气足、劲头大、糖分含量低、焦油产生量也低，这种烟叶在工业配方使用时，可弥补因过滤、稀释引起的部分香味损失。
5.2 卷烟加工降焦技术
5.2.1 科学选用原料，精心设计配方。不同类型、产地和不同部位及烟叶本身的不同品级，决定了烟叶的化学成分、组织结构和物理性状，其各自的焦油产生量也有差异。因此，科学选用烟叶原料，精心设计卷烟配方，才能调节和降低烟支的焦油量。
5.2.2 提高烟丝的填充能力，减少烟丝密度。烟丝的填充能力高，所卷制的烟支重量就会减轻，烟丝的密度会减少，燃烧性能得到改善，抽吸口数相应减少，焦油的产生量也随之下降。
5.2.3 卷烟料剂配方中助燃剂的掺加。其作用是促进烟草充分燃烧，减少烟气冷凝微粒物的含量，同时由于燃烧加快，每支烟的抽吸口数也相应减少。目前在卷烟料剂中常用的助燃剂主要是钾盐和纳盐，但由于所有的助燃剂都对烟味有影响，添加量也要严格控制。
5.3 卷烟辅助材料
5.3.1采用透气度高的卷烟盘纸。提高卷烟盘纸的透气度，不仅可以使烟支的静燃速度加快，抽吸口数减少，而且对烟气有冲淡作用，从而降低烟支焦油的产生量。目前增加卷烟盘纸的透气度有两种方法：一是在造纸工艺过程中，采用增加填充材料和斜网抄纸；二是在已生产出的普通纸上施加静电火花，打出微小的孔隙而使盘纸产生透气度。
5.3.2接装滤嘴。接装滤嘴能有效过滤、去除烟气中部分有害物质，降低焦油量。
5.4 开发新混合型卷烟新混合型卷烟（药物烟）是我国独创的品种，这种添加中药成分的卷烟，既具备一定的保健或疗效作用，又能有效地减少吸烟带来的危害，目前已得到许多消费者的认同，倘若能进一步深入研究、应用并推广，一定会有很好的发展势头，能够推动我国卷烟降焦工作再上一个新台阶。中式卷烟是中国烟草的发展方向。南昌卷烟厂“金圣”品牌通过添加中草药达到了减害目的，早在20世纪90年代初就获得国家专利，受到知识产权保护，并在近几年内完成了“金圣”卷烟中草药成分定量分析和定性色谱图研究，正在发展成为中式低害卷烟的代表品牌。

6 我国卷烟降焦减害研究展望
    经过!2 多年的努力，国家烟草局实施的降焦工程已经取得了显著成效，我国卷烟企业降焦已从“要我降”变为“我要降”，降焦控焦已成为企业增强核心竞争力的自觉行动。但仍然不能掉以轻心，才能达到国家烟草专卖局规定的目标，对加权平均焦油量<14.6mg/支的卷烟厂，建议其继续努力，争取提前达到国家烟草专卖局规定的目标；对焦油量<12mg/支的企业与地区，要继续保持领先地位，为全国卷烟加权平均焦油量达到国家烟草局预定的目标做出更大贡献，并以最快的速度降焦减害，进一步提高我国卷烟产品科技含量和市场竞争能力。目前可从以下几方面着手：
6.1 加强应用基础研究，发展低焦油混合型卷烟国外卷烟企业为控制卷烟产品焦油量，应用基础研究和数学分析方法，开发和使用了许多先进的技术和措施，如使用多种形式的三元、二元复合滤嘴、严格控制滤棒的吸阻、对滤嘴进行通风稀释、添加膨胀烟丝及烟草薄片、控制烟支长度等，综合利用各项技术最终达到了有效控制卷烟焦油量的目的。我国烟草行业也应加强应用基础研究，尽快建立烟叶化学成分数据库，力图描述出每包烟叶的化学指标如总糖、还原糖、总氮、烟碱、挥发碱、氯离子、钾离子、有机钾、氨基酸、氨基碱、蛋白氮、硝酸根、硫酸根、烟叶烟气焦油量、烟气与灰分PH、烟叶PH、农药残留量等。同时，充分研究原料、辅料、烟支结构、加工工艺与内在质量及焦油量的关系，建立相关的数学模型，为企业低焦油卷烟设计提供可靠的技术依据。
6.2 改进加香加料技术，控制烟气烟碱量与国外同类产品相比，我国混合型卷烟产品存在明显的差异，主要表现为：香气特征不明显，香气量不足，烟气粗糙，谐调性相对较差，劲头过大等。针对这些问题，应重点开发能提高香气浓度与谐调烟香的香原料，同时建立烟叶原料与烟气烟碱生成量的数学模型，指导产品开发，控制配方烟碱量，同时加强对卷烟烟气的PH 起谐调作用香料的研究和开发。
6.3 选择合适的烟气稀释措施在降焦工程中，我国虽然也普遍采用膨胀烟丝、梗丝技术，进口了大量的高透气度卷烟纸，滤嘴通风稀释技术，但都没有普及。在降焦技术的综合利用方面，我国的卷烟工业企业似乎更偏重于利用卷烟纸的透气度以加快卷烟静燃速度来降低焦油量，这在某种程度上的确有降焦作用，但卷烟纸的透气度与焦油量仅在一定范围内成反比关系，当透气度达到一定程度时，这种关系就变得不明显。国外则是更侧重于控制滤嘴的吸阻和采用滤嘴通风稀释的手段，通过调节适当的通风稀释率来控制焦油量，而且对减轻刺激性的作用较大。因此在降焦措施的综合利用方面，还有许多工作有待开展。
6.4 加强对CO量的研究与控制  对国内外卷烟产品的烟气数据分析发现，国内卷烟产品的CO量普遍比国外卷烟产品高。而CO量受通风稀释的影响较大，在烟支抽吸过程中，国外卷烟多采用通风稀释的滤嘴，由于新鲜空气的进入，导致CO量迅速下降，而国内卷烟大多不采用通风稀释技术，反映在烟气分析上CO量明显高于国外卷烟产品。由于新国标没有对CO量提出具体的限定指标，也影响了企业对控制CO量的重视程度。
6.5 走出色泽误区，为降焦提供更大空间 卷烟企业为适应世界卷烟发展趋势，必然要走发展混合型卷烟的道路，过分强调卷烟色泽势必影响混合型卷烟的发展。在新国标中，评价卷烟内在评吸质量的第一项指标就是看其“光泽”，这客观上阻碍了卷烟企业对原料的广泛选用，企业势必会放弃一些综合品质优良或特性较适合但光泽欠佳的原料，这不利于降焦工程的发展。评价卷烟的内在质量就是评价其烟气的香味优劣、谐调程度、杂气多少、刺激性大小、余味舒适程度，这样有利于走出色泽误区，为我国发展低焦油混合型卷烟提供更大空间。
6.6 重视吸烟与健康问题，尽快与国际接轨 烟草行业如何有效限制卷烟焦油量的问题迫在眉睫。加入WTO后，对焦油量的合格判定如何与国际接轨的问题应尽快提到议事日程。在GB5606-96《卷烟》修订及试运行期间，为企业解决焦油量问题留了一个缓冲期，即要求实测焦油量!（盒标焦油量+2mg），同时在补充文件中，考虑重现性值“R”。而国际上判定焦油量合格与否的通用做法是：实测焦油量£（盒标焦油量±R）。
7 小结
    卷烟降焦减害方面的研究已进行了很长时间，并取得了较大进展。今后的研究重点应是对长期展开的降焦减害技术进行跟踪研究，尽快弄清焦油的产生机理，并依据其机理培育出低焦油的烟草新品种，再结合生产上的诸多农艺措施，以及卷烟工业企业的先进工艺，全面发展“中式”卷烟。当然，随着吸烟与健康研究的深入及发展和世界反吸烟运动的日益高涨，烟草行业要得到生存和发展，仅靠降低烟气焦油量、提高卷烟安全性是不够的，还应加强卷烟安全性的基础研究，综合研究影响卷烟安全性的各种因素和环节，全面认识烟气焦油与卷烟安全性的关系，才能应用现代科学技术真正降低卷烟有害成分，提高其安全性，为我国发展低焦油混合型卷烟提供更多的技术支撑，并为我国卷烟产品在国际市场的竞争力提供质量保证。