烟草内源性有害成分主要种类、影响及减少措施

赵明香 黄泽坤 张俊 李得琨 李明星

摘要：烟草内源性有害成分大多来源于烟叶燃烧的热裂解过程，能降低烟叶品质和卷烟安全性。为减少烟草内源性有害成分、降低卷烟有毒物质浓度，为提高烟叶安全性等技术研究提供参考。本文从烟草内源性有害成分的来源、主要种类及影响、提取方式及减少措施等方面对烟草内源性有害成分研究进展进行了概述，并对下一步研究进行了展望。

关键词：烟草；内源性有害成分；减少措施

随着社会的发展进步，公众对健康问题也越来越关注，卷烟存在的危害也成为了烟草行业的研究热点，这也促使大家对吸烟以及健康问题、烟气和烟草化学成分分析等方面展开了深入的研究。烟草是比较特殊的经济作物，其安全品质对人类的身体健康具有重大影响。目前，已报道的卷烟主流烟气中的一氧化碳、苯并芘、巴豆醛、苯酚、氢氰酸、氨等7种物质可以作为代表卷烟危害中的的代表成分。2012年，美国食品和药品管理部门（FDA）公布的HPHCs名单中涵盖烟草及烟气中93种有害及潜在有害化学成分，包含了我国7种具有代表烟气的有害成分。研究表明卷烟危害性指数与烟草有害性及烟叶年份具有一定的相关性。目前，烟草业减害研究涉及烟草或烟雾的多种有害成分，主要集中在卷烟设计及加工措施和辅助材料等方面。在保持卷烟香吃味的同时降低有害成分浓度从而降低卷烟吸食对人民身体健康的危害仍是目前面临的难题。文章从烟草内源性有害成分的来源、主要种类、影响及减少措施等方面进行概述，以期为提高烟叶安全性、满足卷烟安全性的要求提供参考。

卷烟在吸过程中会通过烟草燃烧、裂解和蒸馏而产生卷烟烟气，它是一种极其复杂的混合物，对人体健康有害的就有焦油、烟气自由基、农药残留和其他有毒的致突变物质。

按来源分，烟叶有害物质一类来自烟叶自身的化学成分及中间产物。如对心脏有刺激作用的烟碱，具有纤毛毒性、致癌、诱癌作用的烟叶纤维素、蛋白质、中间产物稠环芳烃、挥发性醛类、酚类、氰化氢等。这些物质不仅仅是有害化学成分的来源，也是烟叶香吃味的重要组成，不能一味降低。另一类为来源于大自然和生产操作过程，如土壤、灌溉水的重金属等，且大气和土壤中的污染物质在一定程度上对烟草的质量及生产造成影响，从而增加焦油的含量和成分。

2.1 一氧化碳

一氧化碳能与血红蛋白结合，从而减少血细胞携带氧的总量，致使组织缺氧。结果表明，烟道气中的一氧化碳部分由热解产生，部分由烟草的不完全燃烧产生，部分由二氧化碳的还原产生。

2.2 苯

苯可引起疲劳、贫血、神经衰弱等症状，严重者可导致精神障碍、肌肉痉挛等。

2.3 挥发性醛和酮

挥发性羰基化合物与氰化氢、氨，能抑制肺排泄物的清除，从而导致肺部疾病。

2.4 氯代烃

氯乙烯有微毒，浓度较高时容易生成肝脏内血管瘤。

2.5 氧化氮类

一氧化氮能产生一氧化氮血红蛋白，引起中毒。氧化氮和氮氧化物是吸烟时形成致癌烟草特有亚硝胺的前体，对呼吸道有害，与血红蛋白相互作用可引起中毒。

2.6 氰化氢

卷烟烟气中纤毛毒性最大的物质是氰化氢，它能抑制各种呼吸酶的活性。

2.7 氨

若氨过多，会导致吸烟者的喉咙收缩并引起咳嗽。如果浓度过高，会强烈刺激人体粘膜而中毒。

2.8 吸烟自由基

气相自由基能攻击细胞膜引起膜脂质过氧化，使α1抗蛋白酶失活，从而使肺部损伤，同时它还具有很强的氧化性，会攻击细胞。

2.9 烟草特有亚硝胺

烟草特有亚硝胺可导致DNA的损伤，在动物的肺部、鼻黏膜和肝脏等部位，主要发生DNA的烷基化反应，造成DNA烷基化损伤；可与血红蛋白结合，诱导基因突变。研究发现，在NNK诱导的动物肺癌中均出现了基因突变在NNK诱导的小鼠肺癌中发现有Kras基因的12位密码子的转变，其中GGT→TGT占12位密码子突变的60%，GGT→GAT占20%，GGT→GTT占15%。

2.10 焦油

焦油能致癌，能诱发人体细胞突变，抑制人体免疫功能的發挥。还能加速血管硬化、丧失弹性，引发心脑血管疾病。

随着人们对健康的重视，国内外烟草研究机构对烟草及烟草制品中TSNAs研究逐渐升热，对烟草特有亚硝胺的分析检测技术已研究较深入、较透彻，分析检测方法也较成熟，一般可通过气相色谱—氮磷检测器法（GCNPD）、气相色谱—热能分析法（GC-TEA）、气相色谱—质谱法（GC-MS）、？液相色谱—质谱法（LC-MS）来提取分析。而氢氰酸、氨、氮氧化物可通过离子色谱法、近红外仪探测器提取并进行分析，超高效液相色谱—串联质谱（UPLC-MS/MS）除可测出有害成分外，也可快速测出烟草中常用农药残留量。

4.1 烟草内源性主要有害成分在工业过程中的降低途径

卷烟烟气气相中7种主要成分：一氧化碳、苯、挥发性醛和酮、氯代烃、氧化氮类、氰化氢、氨。

使用打孔滤嘴可有选择的减少苯、挥发性醛类、氧化氮类和氰化氢的含量，烟草含水量、卷烟纸孔度、烟草配方等会影响主流烟气中碳氧化物，采用带有纵向气槽滤嘴来稀释烟气可选择性地减少主流烟气中一氧化碳、氰化氢含量。降低烟气对纤毛的毒性的途径可使用能去除氯乙烯、某些挥发性醛和酮类的含碳滤嘴。

杨红燕等认为随着成型纸透气度、滤棒吸阻、接装纸透气度升高，释放量有不同程度的降低。

吸烟自由基：减少吸烟自由基可使用现代卷烟高新技术，如在精选烟丝的前提下，优化卷烟配方、烟丝在线膨胀、活性炭复合滤嘴、烟草薄片、激光打孔通风稀释，并添加中草药LBM抑制气相自由基、气相自由基清除剂FRE、类胡萝卜素。

烟草特有亚硝胺：调制过程改变着微生物活性和数量，因此可适当改变调制方式以减少烟草特有亚硝胺，如在叶表面相对湿度小、微生物活性低时产生的亚硝酸盐和烟草特有亚硝胺的量少。在硝酸盐和生物碱生成烟草特有亚硝胺的系列反应中亚硝化酶活性起决定性作用，可通过降低其活性的途徑来减少烟叶中的烟草特有亚硝胺含量。

常翔等采用均相沉淀方法，通过调控体系反应条件控制合成了不同晶相和形貌的纳米FeOOH材料发现，FeOOH能明显选择性降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺，对代表性化合物NNK的选择性降低率最高可达25.03%。提高活性炭材料添加量、降低活性炭材料粒径、采用氧化锌对活性炭材料改性、提高口含烟原料含水率以及增加活性炭材料与烟末的接触时间等方法可提高活性炭材料对口含烟中烟草特有亚硝胺的吸附率，较高的硅铝比、合适的孔径尺寸和质子使得Hβ沸石具有出色的烟草特有亚硝胺吸附能力。张梦玥等人认为采用真空包装贮藏可有效隔绝氧气，从而有效抑制贮藏过程中烟草特有亚硝胺的形成和积累。

焦油：朱大恒认为目前面临的主要难题是如何在降低烟气有害成分的同时保证烟气的香气量、香气浓度，从而保持其香气品质。一般来说，在国内烟草生产中，主要通过调整烟叶布局、培育低焦油品种、优化栽培措施、提高烟叶成熟度等措施来降低烟叶焦油产量，有研究曾降低焦油量到27毫克/克左右，却满足不了工业的需求。提高烟叶安全、降低卷烟吸食的危害，首先要实现农业降害、工业降焦，减少烟叶中外源有害化学成分，降低焦油生物活性，从而满足卷烟安全性的要求。

4.2 烟草内源性主要有害成分在农业栽培过程中的降低途径

烟草农业方面的研究主要集中在不同农业措施对烟叶化学成分、香气成分的调控及生理生化等方面。

含氮化合物：选择无污染或污染程度低的土壤可有效避让土壤中的有害化学物质，也要通过深翻减少吸收，种植超富集植物（如遏蓝菜属）可有效降低有害化学物质的含量。限制肥料、灌溉水的质量可减少来自肥料、灌溉水中的有害污染物质；采用可降解地膜或植被覆盖可降低地膜有机废弃物污染；科学合理地使用低残留低毒性农药，生物农药部分或全部替代农药，以及手工代替化学抑芽可解决农药残留问题。适当降低烟叶含氮化合物含量、增加烟叶钾含量也会降低烟叶的危害性指数。

测土配方施肥不仅能有效了解烟草植株的需肥规律，还能控制N肥的盲目施入，使烟草内源性有害成分减少，因此控制N肥施用量可减少烟叶中的含氮化合物，适时揭膜、封顶打杈以减少氮化物在烟株体内的大量合成积累。另外，还可通过施加其他肥料如钾肥能有效降低氮化物的积累合成。

烟草特有亚硝酸：农业措施降低烟草特有亚硝胺方法主要有：第一，选育优良品种。通过遗传改良选育低草特有亚硝胺含量的品种。第二，通过栽培措施减少草特有亚硝胺。在烤后烟叶中的草特有亚硝胺随N肥的施用量增加而增加，随成熟度提高而增加，因此控制氮肥施用量可减少烟叶中的草特有亚硝胺。第三，喷施化学药物以降低草特有亚硝胺。喷施马来酰腈提高糖和钾水平减低硝酸盐和烟碱水平；维生素C和E是植物抗氧化剂，也是亚硝酸盐抑制剂，因而是一种潜在的TSNAs抑制剂。第四，减少烟草生物碱类物质的含量。研究发现，假单胞杆菌（Pseudomonas？spp.）和节杆菌（Arthrobacter？spp.）可以通过生物降解作用减少烟草内烟碱含量，进而降低烟草内草特有亚硝胺的含量。

焦油：品种选育、生产技术、烘烤技术一般为实施农业降焦的常用途径，在今后工作中，烟草科技工作者应提前作好研究，想出如何在降焦的同时降低焦油的生物活性，控制烟草及卷烟制品中的外源有害化学成分，从而提高烟叶安全性。

卷烟中的有害成分对人体健康有害，外源性有害物质集中体现在农药残留、土壤中重金属富集，可通过使用生物源农药等方法降低其含量。内源性有害物质大多是在燃烧过程中裂解产生，最主要的减少措施是优化卷烟配方，从卷烟材料上入手，可以添加药物以降低危害、赋予卷烟药草香或者使用新型梗材等。这样不仅能降低危害，还能有效利用资源，减少浪费，其产品能够符合消费者的生理和心理要求，是一个不错的发展方向。目前，在栽培措施方面降低其他内源有害成分的措施相当少，希望烟草科研工作者能够发现相关措施，让“减害”得以实现，让消费者宽心，希望烟草行业在未来宽广市场中能够无碍。

作者简介：赵明香（1994-），女，硕士。主要从事烟草栽培及化学成分分析研究。