卷烟烟丝及烟气中主要生物碱成分的相关性和转移

卷烟烟丝及烟气中主要生物碱成分的相关性和转移

徐海涛，于宏晓，岳 勇，张东海，许锴霖，郑 轩，吕 键，孙建宏

(山东中烟工业有限责任公司技术中心，山东济南 250100)

摘要[目的] 探索卷烟烟丝与烟气中主要生物碱成分的相互关系。[方法]选取国内具有代表性的、不同价类的市场畅销品牌卷烟样品，测定其烟丝及烟气中烟碱、降烟碱、麦斯明、假木贼碱、新烟碱和可替宁6种生物碱成分的含量，通过SPSS软件分析其间的相互关系，计算其间的转移率并进行不同类卷烟的比较。[结果] 分析表明，烟气烟碱含量与烟丝中的烟碱、降烟碱、新烟碱较显著正相关，相关系数分别为0.726、 0.618和0.698；烟气中麦斯明与烟丝中麦斯明正相关，相关系数为0.522；其他成分之间弱相关。国内主要品牌卷烟烟碱、降烟碱、麦斯明、假木贼碱、新烟碱和可替宁转移率范围为0.83%～53.43%。高价类较低价类卷烟，烟碱转移率偏高，其他成分都偏低；长较短滤嘴和高较低透气度卷烟各生物碱成分转化率都偏低，且加长滤嘴效果好于增加通风率。生物碱成分中的烟碱、麦斯明与卷烟内在质量相关较为密切。[结论]研究可为卷烟产品设计提供参考依据。

关键词卷烟；生物碱成分；转移率；相关性

中图分类号S572

作者简介徐海涛(1966- )，男，山东日照人，高级工程师，从事烟草化学分析研究。

收稿日期2015-06-05

Transfer and Relationship of the Major Alkaloids in Cut Tobacco and Cigarette Smoke

XU Hai-tao, YU Hong-xiao, YUE Yong et al(Technology Center of China Tobacco Shandong Industrial Co., Ltd., Ji’nan, Shandong 250100)

Abstract[Objective] To explore the interaction of main alkaloid components in cut tobacco and cigarette smoke. [Method] Select a representative national, different price categories of market selling brand of cigarette samples, Nicotine, Nornicotine, Anabasine, Masmin, New Nicotine and Cotinine in cut tobacco and cigarette smoke were determined. The interaction was analyzed by SPSS software, the transfer rate was calculated and compared. [Result] The results showed that: The nicotine in the smoke and nicotine, new nicotine, nornicotine in tobacco significantly positive correlation, the correlation coefficients were 0.726, 0.618 and 0.698; Masmin in cut tobacco and smoke was positively correlated, the correlation coefficient was 0.522; the other Alkaloid components showed a weak correlation. Alkaloids of nicotine, Masmin and the inherent quality of the cigarettes more closely. The major domestic brand cigarette Nicotine, Nornicotine, Anabasine, Masmin, New nicotine and Cotinine transfer rate were 0.83%-53.43%. The high class compared with low price cigarettes, nicotine conversion rate higher, others alkaloids are low; long and short filter tip cigarette, the alkaloid constituents of conversion rate is lower, high and low leak rate of cigarette too, and longer filter reduces the transfer rate of good effect in increasing the ventilation rate. [Conclusion] The study can provide reference basis for design of flue-cured tobacco products.

Key wordsTobacco; Alkaloid; Transfer rate; Correlation

烟草生物碱主要有烟碱、降烟碱、麦斯明、假木贼碱、新烟碱和可替宁，是一类特殊的含氮有机碱性物质，对烟气的化学性质、感官特征具有重要的影响[1-2]。研究结果表明，卷烟劲头与烟气中烟碱形态有关，烟碱向降烟碱转移对烟气中麦斯明的关系和影响表明其与卷烟产品的内在质量密切相关，烟气中的烟碱部分由烟丝中烟碱的转移，其含量与配方烟丝含量相关，同时与其他生物碱的含量相关，生物碱的组分和含量直接影响卷烟产品的烟气特征和内在质量[3-7]。

烟草及卷烟烟气中烟碱形态的研究在国内外都十分重视。因此，笔者探索卷烟烟丝与烟气中主要生物碱成分的相互关系，采用以转移率为分析指标，对国内品牌卷烟主要生物碱成分转移率进行分析和比较，旨在为卷烟产品设计提供参考。

1材料与方法

1.1材料卷烟试样：选取市售的24个主要国内主导品牌卷烟，卷烟盒标注值见表1。

表1　卷烟盒标注值　mg/支

主要试剂：三氯甲烷(氯仿)，色谱纯，美国J&T Baker公司；三乙胺、2-甲基喹啉、烟碱、降烟碱、麦斯明、假木贼碱、新烟碱、可替宁，AR，美国J&T Baker公司；无水硫酸钠、氢氧化钠，AR，广拓化学(上海)有限公司；有机相滤膜(0.4 μm)，上海佐菲实验设备有限公司。

主要仪器：6890/5975气相色谱-质谱联用仪，美国Agilent公司；RM-200型自动吸烟机、WM-50型卷烟自动质量分选仪、HM-200卷烟压降检测仪，德国Borgwaldt-KC公司；KBFP-240型恒温恒湿箱、ED-115型烘箱，德国Binder公司；Milli-Q50超纯水仪，美国Millipore公司；CP2245电子分析天平(感量：0.000 1 g)，德国Sartorius公司；FW80高速万能粉碎机，天津泰斯特仪器有限公司；KQ-700V型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；分样筛(40目)，青岛分样筛厂。

1.2方法参照文献[8]的GC/MS法测定卷烟样品烟丝和烟气中烟碱、降烟碱、麦斯明、假木贼碱、新烟碱和可替宁的含量。

利用SPSS统计软件[9]对检测数据进行相关性分析，得出了在0.01显著性水平烟气烟碱含量与烟丝的烟碱、降烟碱和新烟碱含量之间的相关系数。

2结果与分析

2.1各生物碱成分关系分析样品卷烟烟丝和烟气中烟碱、降烟碱、麦斯明、假木贼碱、新烟碱和可替宁的含量检测结果见表2。对表2中烟丝和烟气生物碱含量的相关性分析结果见表3。

由表3可知，卷烟烟气烟碱含量与烟丝的烟碱、降烟碱和新烟碱含量较显著正相关，麦斯明含量与烟丝中麦斯明正相关，可替宁含量与烟丝中的降烟碱、麦斯明和新烟碱正相关，其他成分之间弱相关。

表2　卷烟样品烟丝和烟气中生物碱成分含量　mg/g

表3　卷烟烟丝和烟气中生物碱含量的相关系数

注：*和**分别表示相关性在0.05和0.01水平上显著。

2.2各生物碱成分转移率分析由表1可知卷烟试样的规格设计值，按照GB/T 16450-2004《常规分析用吸烟机 定义和标准条件》计算烟蒂长度。将表2中卷烟样品烟丝和烟气中生物碱成分含量代入下式[11]计算生物碱的转移率，结果见表4。

转移率(Z)=(单支卷烟烟气中生物碱含量)/(单支卷烟烟丝中生物碱含量×K)× 100%

式中，K=(烟支长度-烟蒂长度)/(烟支长度-烟嘴长度)。由表4可知，卷烟生物碱成分烟碱、降烟碱、麦斯明、假木贼碱、新烟碱和可替宁的转移率差异较大，麦斯明的转移率约是新烟碱的70倍。由烟碱降解过程的理论推导可以看出：烟碱变化过程的中间体降烟碱和假木贼碱转移率较低，而最终成分麦斯明和可替宁的转移率较高。

表4　卷烟样品生物碱成分的转移率　%

2.3卷烟价类及主要参数不同的卷烟转移率结果比较由表1可知，24个试样卷烟大致可以按价类、通风高低和滤嘴长短分别分为2组，即以市场销售价15元/包为界限分为高价类(GJ组)和低价类(DJ组)，以卷烟总透风率5%为界限分为高通风(GT组)和低通风(DT组)，以滤嘴长度25 mm为界限分为长滤嘴(CL组)和短滤嘴(DL组)。为了更好地说明各组生物碱成分转移率与卷烟之间的关系，将各组的生物碱转移率统计取其平均值进行2组之间的比较，计算变化率，如(GJ组)与(DJ组)变化率=[Ai(GJ组)-Ai(DJ组))/Ai(GJ组)×100%，其中，Ai为各生物碱转移率平均值。结果见表5。

表5　各组生物碱成分转移率平均值及变化率　%

由表5可知，高价类较低价类卷烟的各生物碱组分转移率平均值，烟碱偏高，其他5种生物碱均偏低。由于卷烟价类与配方中烟叶成本成正比例，高价类卷烟使用的烟叶等级高，因此可以说明烟叶等级高的叶组配方卷烟烟气中烟碱组分的含量高。高通风较低透风卷烟各生物碱转化率均偏低，表明提高卷烟通风率对各生物碱成分均有降低作用。增加滤嘴长度同样起到降低各生物碱的作用，且降低麦斯明的效果高于提高通风率约5倍。

3结论

卷烟烟气烟碱含量与烟丝的烟碱、降烟碱和新烟碱较显著正相关，表明在卷烟设计中烟气烟碱含量不仅要关注烟丝烟碱的高低，同时还要考虑降烟碱和新烟碱的影响。卷烟各生物碱成分的转移率差异较大，烟碱变化过程的中间体降烟碱和假木贼碱的转移率较低，最终成分麦斯明和可替宁的转移率较高。加长卷烟滤嘴有利于降低斯明麦的转移，加长滤嘴降低麦斯明的效果高于提高通风率约5倍。

参考文献

[1] 左天觉.烟草的生产、生理和生物化学[M].朱尊权，等，译.上海：上海远东出版社，1993.

[2] 谢剑平.卷烟危害性评价原理与方法[M].北京：化学工业出版社，2009：12-15.

[3] HOFFMANN D，HOFFMANN I.The changing cigarette，1950-1995[J].J Toxicol Environ Health，1997，50：307-364.

[4] HOUSEMAN T H.Studies of cigarette smoke transfer using radioisotopically labelled tobacco constituents [J].Beitr Tabakforsch Int，1973(7)：142-147.

[5] 刘百战，舒俊生，王素芳，等.烟叶类型和外加成分对卷烟烟气粒相物pH值的影响[J].烟草科技，2003(3)：24-27.

[6] 邓小华，周冀衡，郭紫铭，等.烤烟生物碱与烟气质量的关系分析[J].烟草农业科学，2006，2(3)：268-272.

[7] 史宏志，BUSH L P，KRAUSS M.烟碱向降烟碱转化对烟叶麦斯明和TSNA含量的影响[J].烟草科技，2004(10)：27-30.

[8] 苏明亮.烟叶与卷烟中生物碱组成及其迁移规律研究[D].郑州：中国烟草总公司郑州烟草研究院，2004.

[9] 余建英，何旭宏.数据统计分析与SPSS应用[M].北京：人民邮政出版社，2003.