卷烟减害降焦技术的现状分析

张辉

重庆中烟工业有限责任公司重庆卷烟厂 重庆 400061

在吸烟与健康问题日益受到各国政府的高度重视，吸烟的安全性问题日益受到人们的重视，烟民对自身的健康日益关注，烟草行业受到社会压力越来越大的背景下，卷烟的减害降焦成为各烟草企业的当务之急。烟草行业提升软实力，必须以持续降焦减害践行责任烟草，提升控烟履约形象，国家局启动卷烟减害技术重大专项，全面、系统地推进中式卷烟减害降焦工作。卷烟减害技术重大专项是《烟草行业中长期科技发展规划纲要（2006—2020 年）》确定的行业九个科技重大专项之一，这也体现出中国烟草对卷烟减害降焦工作的高度重视，对持续有效地推进卷烟减害降焦工作的态度和决心。根据国家局统计结果表面，经过不懈努力，全国卷烟焦油实测加权平均值数据从2000 年的16.1mg/支下降到了2019 年的9.9mg/ 支，危害性指数从2008 年的10 下降到2019 年的8，下图。

1 卷烟焦油及其危害

卷烟烟气粒相物中除水分和烟碱以外所剩下的部分，称之为焦油，是卷烟烟丝中的有机物质在缺氧条件下不完全燃烧产生的，它是由多种烃类氧化物、硫化物和氮化物等组成的复杂化合物。目前，专家普遍认为，卷烟烟气中的有害成分主要集中在焦油中，焦油是香烟中危害人体健康、导致人体癌变的主要物质，烟气焦油中99.4% 的物质是有害的，0.2% 是致癌的引发剂，0.4% 是癌的协同剂，降低焦油在烟气中的含量已成为了当前卷烟生产的头等大事，而降低焦油含量确实能够有效的降低卷烟的对人体的危害性。

2 卷烟减害降焦的措施

当前各烟草机构在研究卷烟减害降焦方面主要通过烟叶原料研究，在线工艺工艺配方的调整研究，卷烟过滤嘴的研究以及在烟机设备方面的研究等。

2.1 农业技术减害降焦法

培育焦油和其他有害物质生成量少的优质高抗烟草新品种一直是烟草农业技术研究的重要目标之一，通过各种方法育种低焦油烟叶品种，能够取得一定的减害降焦效果。培育低焦油烟叶新品种目前主要有两条途径[1]：一是利用低焦油遗传资源培育低焦油、低烟碱品种；二是培育富钾品种。中国农科院烟草所[2]经过3 年时间鉴定了400份烟草种子资源的钾积累效率，已找出富钾的育种材料，培育富钾烟草的实质是发挥烟草品种摄钾能力强的遗传特性，充分利用土壤肥料中的钾素，从而生产出钾含量高的烟叶，降低卷烟焦油产生量。新发现的能吸收利用土壤矿物钾且烟叶含钾量在7% 以上的种子具有较强的富钾特征。

2.2 烟草加工技术减害降焦法

烟草加工技术对降低卷烟的焦油和其它有害成分有重要的作用，其一对烟叶的处理，彭玉富等[3]从改变环境温湿度、辐照、加速氧化、外加微生物和生物酶法等方面综述了烟叶发酵技术。颜克亮等[4]总结了提升烟叶品质及降低有害物质的烟叶醇化技术，提出了烟叶醇化技术的发展趋势及研究方向。其二是利用各种烟草加工设备对烟叶、烟丝和梗丝的加工，有效地降低了卷烟燃吸时有害物质的产生量，其三对烟草制丝过程工艺参数的优化组合，不但提高了制丝质量，也极大地降低了卷烟中的焦油量。

2.3 物理技术减害降焦法

2.3.1 采用高透气度等种类的卷烟纸技术

烟支燃烧过程中，提高卷烟纸的透气度可以使更多的空气进入滤嘴内并对主流烟气进行稀释，从而降低人体吸入的焦油量。有实验证明，卷烟烟气中的总粒相物和焦油量随着卷烟纸自然透气度增加而降低，但卷烟纸在透气度达到70CU 以上时，变化趋于平缓，烟气中的烟碱量和CO 量随着卷烟纸自然透气度增加基本上呈线性降低，因此，适当提高卷烟纸张透气度可有效降低烟支的焦油量[5]。孙贤军等[6]研制了一种含电气石复合功能涂料的成形纸，结果表明，含电气石复合功能涂料成形纸可降低卷烟焦油、CO、NOx、亚硝胺、羰基化合物、氢氰酸、苯并芘类物质分别为12.6%、15.0%、25.2%、12.5%、12.2%、30.4%、19.4%。

2.3.2 设计和选用相关滤嘴技术

滤嘴是烟支非常重要的组成部分，目的在于截留卷烟的焦油和烟碱的含量，在卷烟减害降焦中起到决定性的重要作用。目前的滤嘴过滤方法主要有三种：即吸附剂法、化学反应方法和溶解法。各研究组织都在积极研究新型滤嘴，谢笑天等[7]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，降焦效果达到4.4mg ／支。郭武生[8]将自合成的多种规格的介孔及其复合材料作为去除卷烟有害物质添加剂装入卷烟滤嘴，通过卷烟企业检测，发现烟碱、焦油、CO、低分子醛酮类化合物等有害物质明显减少。2020 年 “功能性多孔醋纤微粒的研制及应用” 项目通过国家局科技司组织的验收。

2.3.3 烟丝填充料的使用

在卷烟配方中增加三丝（膨胀梗丝、膨胀烟丝、薄片丝）用量，能够提高烟丝的填充性，减少单支卷烟的烟丝用量，对于降低卷烟的焦油量可以起到明显的效果。生产实践表明，在卷烟配方中掺用10%的膨胀烟丝，可降低卷烟焦油量近20%。另有研究表明，在配方中掺用20% 的烟草薄片可使卷烟焦油量下降10% 左右[9]。

降低单箱烟叶的重量，单箱卷烟耗用烟叶从1982 年的57.1千克下降至2015 年的33.9 千克，减少了40.6%，提供不同规格的卷烟如细支，中支和短支等，而且提供不同梯次结构焦油含量的卷烟，使消费者有充分的选择空间，都对降焦减害起到一定作用。

2.3.4 化学技术减害降焦法

就是利用化学作用的方法对卷烟进行降焦。李丛民等[10]测定了各种钼酸盐处理的卷烟的燃烧速度、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，钼酸盐类添加剂对卷烟燃烧氧化反应具有较高的催化活性，对降低烟气焦油中自由基和BaP 的浓度有显著的效果，其活性大小顺序为MnMoO4＞ CoMoO4＞K2MoO4＞ ZnMoO4。王晓葵等[11]的研究结果表明，烟支中加入1.0ml 脱乙酰度为90% 的壳聚糖溶液，主流烟气中焦油降低15.5%，烟碱降低13.8%，内在品质有明显提高。朱智志等[12]分别将纳米材料Al2O3，TiO2 加入到卷烟烟丝中，结果表明，纳米材料干法加入到烟丝上，降低了烟气中焦油和CO含量。

2.3.5 生物技术降焦法

生物材料和生物技术在卷烟减害降焦方面具有一定的优势（主要表现在可综合减害及降害机理等方面）。国内在利用生物技术和生物材料降低卷烟焦油和其他有害成分方面已进行了大量的研究，并取得了许多实质性进展。如黑龙江烟草工业采用DNA 粒子与瓦楞复合技术制成高透成型的特殊滤棒，可有效截留烟气中的有害成分，显著提高卷烟吸食的安全性。戴亚[13]等人从动物鲜血中提取出血红蛋白，并添加到滤嘴中，研究其对卷烟烟气中亚硝胺含量的影响。结果表明，滤嘴可显著降低卷烟烟气中N- 亚硝胺含量（NA），降低率为50% 左右，而且对气相NA 和粒相NA均有截留作用。

2.3.6 其它减害降焦技术

（1）中药制剂降焦法。中草药是中国特色产物，运用现代科技技术将烟草与中医药相结合，形成中国特色低焦油混合型卷烟，是 “中式卷烟” 最具中国特色的风格之一，而且添加中草药能够有效达到降焦减害的目的。目前多数厂家都采用中草药提取精制后，结合卷烟加工工艺，主要在加香加料或嘴棒成型环节添加[14]。我国烟草科研人员已经研制出多种用于烟草的中草药或中草药制剂，如甘草、罗布麻、杜鹃油、葛根、姜黄素等，可有效降低烟草中的焦油量4-6mg/ 支。有研究者以何首乌等中草药为原料，经加工提取制得醇溶液按5%添加量，喷雾于烟丝中，可使焦油量下降4-5mg/ 支[15]。国内外运用天然药物对卷烟进行减害降焦的方法，包括动物、植物和矿物三大类[16]。

（2）微波辐射降焦法。微波是一种能量形式，在电介质中可以转化为热量。魏玉玲等[17]研究发现，与用其它方法调制的烟叶相比，用微波辐射的烟叶中至少有一种TSNAs 的含量有所降低。较理想的结果是，微波处理烟叶中的TSNAs 含量低于0.2μg/g，甚至低于0.1μg/g。高玲等[18]研究发现经1kW 的微波辐射90s，烟草中大约有25% -30%的亚硝胺被降解而主流烟气中的亚硝胺去除率达到50% -60%。

另外，国内外有关人员还进行了用分子筛[19]、微孔活性炭[20]、介孔材料、紫外线、激光、超声波等对烟草进行处理的技术，来降低卷烟烟气中的有害成分，以期能够达到卷烟减害降焦的目的。

3 结语

在国家局发展中式卷烟的指导方针下，我国卷烟减害降焦方面的研究已取得了一定的进展，今后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，应用现代科学技术真正降低卷烟有害成分，提高其安全性，为我国发展中式卷烟提供更多的技术支撑。研发构建中式卷烟综合降焦技术体系和选择性减害技术体系，实现了烟草吸入量、卷烟焦油量和其他有害成分含量“三个减少”。相信在不久的将来，我们开发的具有中国特色的低危害产品必将在国际烟草市场上展现独特的优势，我国烟草行业也将在竞争中占有一席之地。