1　引 言 　　1999年3月，國家煙草專賣局在青島召開了低焦油混合型卷煙開發(fā)工作會議，低焦油混合型卷煙產(chǎn)品開發(fā)工作全面啟動，同時，國家煙草專賣局制定的“十五”計劃中也明確提出：2005年全國名優(yōu)卷煙焦油量平均降低到12mg/支左右，高于15mg/支的卷煙不準(zhǔn)進(jìn)入市場銷售。全行業(yè)以此為契機(jī)，充分利用新技術(shù)、新工藝、新材料，從配方設(shè)計、加工工藝等方面入手降低卷煙產(chǎn)品的焦油量，積極研究、開發(fā)和推廣降焦減害綜合技術(shù)。以研發(fā)“一高二低”卷煙產(chǎn)品為主線，使卷煙產(chǎn)品的安全性大大提高，卷煙產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷得到提升。 　　近幾年來，由于受世界衛(wèi)生組織及反吸煙運(yùn)動的影響，世界上一些主要發(fā)達(dá)國家相繼對市售卷煙的焦油、煙堿及CO量做出了限制，同時，消費(fèi)者對自身的健康也更加關(guān)注，國際卷煙消費(fèi)市場也發(fā)生了一些變化。為了降低煙草制品對消費(fèi)者的危害，國際煙草界對包括煙葉生產(chǎn)、卷煙生產(chǎn)工藝和降焦減害技術(shù)等在內(nèi)的許多領(lǐng)域加大了研究力度，出現(xiàn)了一些新的研究成果并運(yùn)用于卷煙生產(chǎn)中，國際卷煙市場也出現(xiàn)了加速向更低焦油、煙堿等有害成分的卷煙發(fā)展的趨勢。 　　2　國內(nèi)卷煙降焦減害技術(shù)科研動態(tài)及其成果 　　近幾年，通過煙草行業(yè)廣大科技工作者的堅苦努力和潛心研究，在借鑒國際上先進(jìn)的降焦減害技術(shù)的基礎(chǔ)上，已創(chuàng)造性地開發(fā)出適合我國國情的卷煙（尤其是烤煙型卷煙）綜合降焦減害技術(shù)，并推廣應(yīng)用到了生產(chǎn)上，特別是在降低卷煙煙氣中的焦油、煙草特有亞硝胺（TSNAs）、自由基、苯并（a）芘[B（a）P]、CO等技術(shù)研究方面取得了突破性進(jìn)展，研究開發(fā)出了納米材料、分子篩技術(shù)、生物技術(shù)等一批新型降焦減害技術(shù)。 　　2.1　降焦減害添加劑 　　2.1.1 物理或化學(xué)作用類添加劑 　　惲之瑜等人[1]研究了沸石作為卷煙添加劑以去除煙氣中亞硝胺的效果。試驗結(jié)果表明：將NaY和NaZSM-5等沸石作為添加劑、均勻分散在煙絲中的效果較好；在添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5%時，側(cè)流煙氣中的TSNAs可減少約30%，主流煙氣中減少35%-61%，而煙氣中亞硝胺總量則分別減少50%和70%左右。 　　于建軍等人[2]研究了5種不同顆粒吸附材料制作的復(fù)合濾嘴對不同牌號卷煙煙氣中某些成分的過濾效果。結(jié)果表明，不同吸附材料對卷煙煙氣中總粒相物的過濾效果表現(xiàn)為麥飯石＞麥飯石＋提純膨潤土＋膨化蛭石＞提純膨潤土＞活性炭，麥飯石與活性炭之間的差異達(dá)到了顯著水平；對煙氣中煙堿的過濾效果是提純膨潤土＞膨化珍珠巖＞麥飯石＋提純膨潤土＋膨化蛭石，與活性炭相比差異極顯著；焦油的過濾效果以麥飯石最好，且差異顯著。 　　劉建福等人[3]研制開發(fā)了一種低焦油、低自由基、硒含量較高的烤煙型卷煙。在產(chǎn)品研制中采用了一些新技術(shù)，如：①選擇能夠促進(jìn)有機(jī)化合物裂解、減少干餾物形成的催化劑添加到卷煙煙絲中來降低焦油釋放量；②選擇能夠提高燃燒錐溫度和燃燒速率的助燃劑；③添加高效能的自由基捕獲劑捕獲卷煙燃燒過程中產(chǎn)生的自由基；④在葉組配方中使用一定量的富硒煙葉等。同時，還采用了高透氣度盤紙、煙絲膨脹技術(shù)和有添加劑的卷煙濾嘴等卷煙降焦技術(shù)。研究結(jié)果表明：研制的卷煙焦油量在12mg/支以下，自由基總量降低了40%，微量元素硒成功地導(dǎo)入到主流煙氣中，主流煙氣硒含量比普通卷煙可增加140%。 　　崔文艷等人[4]選用了一種無機(jī)的單質(zhì)氧化物，用該氧化物作為吸附載體，可將吸煙產(chǎn)生的焦油塵粒等雜質(zhì)吸附，吸附率可達(dá)20%～50%。在卷煙復(fù)合濾棒中加入凈化試劑，可以在降低焦油的同時，轉(zhuǎn)化降低一氧化碳等有害物質(zhì)，降低量分別為3～5mg/支左右。 　　王曉葵等人[5]研究了不同脫乙酰度的殼聚糖在降低卷煙焦油、煙堿釋放量方面的作用，再對煙支進(jìn)行評吸，從而確定了殼聚糖溶液的最佳添加量。結(jié)果表明，煙支中加入1.0mL脫乙酰度為90%的殼聚糖溶液，主流煙氣中焦油降低15.5%，煙堿降低13.8%，內(nèi)在品質(zhì)有明顯提高。 　　賈鵬等人[6]研究出清除自由基的方法和途徑：在煙絲中加入羅布麻浸膏清除固相自由基，在濾嘴中加入自由基清除劑清除氣相自由基。實驗證明：二者組合具有較好的清除效果協(xié)同性，單一組分使用清除效果低于復(fù)合清除劑的清除效果。應(yīng)用上述兩項技術(shù)生產(chǎn)出的卷煙可有效降低自由基含量，其中氣相自由基清除率達(dá)到26.85％。 　　王建民等人[7]將檸檬酸鉀、酒石酸鉀鈉、草酸鉀、富馬酸鉀、磷酸二氫鉀等鉀鹽添加到同一種卷煙樣品中，對比分析了它們與卷煙總粒相物含量TPM的關(guān)系，并分析了各種鉀鹽對卷煙品質(zhì)的影響、降焦效果以及使用成本。結(jié)果表明，檸檬酸鉀不僅具有較好的降焦效果，成本較低，而且可以改善卷煙的吸食品質(zhì)，是一種較理想的卷煙添加劑。 　　李叢民等人[8]用自動吸煙機(jī)、氣相色譜、高效液相色譜和電子自旋波譜分別檢測鉬酸鹽處理的卷煙和對照卷煙的燃燒速度、煙氣焦油量、焦油中B（a）P和自由基的濃度，用差熱分析和熱失重分析探討反應(yīng)機(jī)理。研究結(jié)果表明，鉬酸鹽類添加劑對卷煙燃燒氧化反應(yīng)具有較高的催化活性，對降低煙氣焦油中自由基和B（a）P的濃度有顯著的效果，其活性大小順序為MnMoO4＞CoMoO4＞K2MoO4＞ZnMoO4。添加劑對卷煙煙氣焦油、粒相自由基和B（a）P的最大降低幅度見表1。 　　尹大鋒等人[9]在分析煙氣復(fù)雜的有機(jī)成分的基礎(chǔ)上，運(yùn)用化學(xué)吸附原理，有針對性地開發(fā)了高沸點、無色、無味、無毒且具選擇性過濾效率的有機(jī)添加劑Y1，以增加濾棒與需要截留的化合物之間的親和力及活性過濾點數(shù)目，從而提高了濾嘴對焦油的過濾效率。所開發(fā)的新型濾棒添加劑可降低卷煙焦油量，平均降低幅度可達(dá)9.0%。 　　北京卷煙廠與中國科學(xué)院生物物理所合作，共同開展了降低卷煙煙氣中有害成分的研究，捕捉、篩選出了煙氣中對人體有害的自由基。同時還研制出煙氣自由基消除劑（FRE）。FRE由一種天然物質(zhì)與一定比例的其他輔料配合而成，對人體無毒無害，對產(chǎn)品的氣味沒有影響，可使卷煙保持原有風(fēng)格，性質(zhì)比較穩(wěn)定，對自由基有顯著的消除效果。經(jīng)中科院檢測，添加中草藥和FRE，自由基的綜合清除效率達(dá)到36%以上。 　　昆明卷煙廠發(fā)明了一種新型的卷煙紙?zhí)砑觿–N1324968），該添加劑主要由有機(jī)酸鉀鹽、金屬冠醚絡(luò)合物和其它有機(jī)金屬鹽組成，用其生產(chǎn)的卷煙紙可有效地降低卷煙焦油量，并使卷煙的香吃味保持不變。 　　青州煙草研究所發(fā)明了一種卷煙降焦減害添加劑及其制備方法（CN1351852），該添加劑以茶多酚、檸檬酸鉀、酒石酸鉀鈉和丹寧酸為原料，按一定的比例溶于酒精水溶液中，加熱制成飽和溶液，再經(jīng)過濾制成添加劑?？山档徒褂土?，并可減少焦油中的有害物質(zhì)含量，基本不影響卷煙的吸味質(zhì)量。 　　蘭州康達(dá)生化技術(shù)有限公司發(fā)明了可選擇性降低煙氣中致癌物質(zhì)的濾嘴添加劑（CN1285171A），該添加劑以SiO2+Al2O3為載體，以山梨醇干或木糖醇干為穩(wěn)定劑，以β-環(huán)糊精或纖維素為粘合劑共同組成具有生物活性的添加劑，可有效地消除煙氣中的苯核類有機(jī)化合物，尤其是多環(huán)芳烴，并可降低焦油。 　　中科院西北高原生物研究所發(fā)明了一種主要由醋酸鋅和氧化鋅組成的降焦劑（CN1223830A），可在加料時與其它料液一同加入煙葉中，可降低卷煙焦油量、改善煙草吃味、減少雜氣和刺激性。 　　李紹民發(fā)明了把改性后的分子篩材料加入煙絲中或卷煙濾嘴中（CN1198905A），可以有效地降低卷煙焦油或氣相物質(zhì)中的有害物質(zhì)含量（5%～90%）。 　　吉林大方經(jīng)貿(mào)有限公司和鄭州煙草研究院，研制出了適合于煙草工業(yè)應(yīng)用的新型NaY型分子篩和二元分子篩復(fù)合濾棒，在基本保持卷煙感官質(zhì)量的情況下，可顯著降低卷煙煙氣的焦油量，而且對卷煙煙氣中的一些有害成分具有一定的選擇性過濾效果。研究結(jié)果表明，與對照卷煙相比，試驗卷煙降焦幅度達(dá)20%以上；苯系物降低幅度達(dá)30%以上，苯并[a]芘、三種稠環(huán)芳烴總量、鄰苯二酚及七種酚類總量均降低27%以上；尤其是煙草特有亞硝胺降低67%以上。 　　中科院大連化學(xué)物理研究所發(fā)明了一種含有吸附劑的聚丙烯絲束（CN1296790A），其吸附劑含量為0.4%～4.0%，吸附劑由低硅鋁比沸石分子篩和高硅鋁比的分子篩組成。可有效降低卷煙的焦油量和乙醛、丙烯醛、苯、甲苯含量。 　　南京大學(xué)發(fā)明了一種可降低卷煙煙氣中亞硝胺含量的卷煙添加劑（CN1228945A），主要由含有多孔材料的海藻酸鹽懸浮溶液組成，可噴在煙絲上，多孔材料可以是硅膠、多孔氧化鋁、Na型4A沸石或多孔硅鋁酸鹽等?？墒咕頍煙煔庵械膩喯醢泛拷档?7%～65%。 　　2.1.2　中草藥添加劑 　　有關(guān)企業(yè)和科研單位合作，在中草藥的選擇、藥物的作用機(jī)理和臨床應(yīng)用效果上對中國特有的新型卷煙進(jìn)行了深入的研究，已經(jīng)研制開發(fā)成功對人體某些疾病具有一定療效和緩解作用的新混合型卷煙，如“金圣”、“靈芝”、“五葉神”、“丹健”、“金參發(fā)時達(dá)”等。這些新型卷煙除對緩解人體呼吸系統(tǒng)疾病有一定良性作用外，還能對心血管系統(tǒng)疾病等有一定的預(yù)防作用。 　　柯亨林等人[10]研究了降低卷煙煙氣中多環(huán)芳烴和自由基的中藥添加劑。通過正交實驗優(yōu)化條件提取其有效成分為添加劑，采用鄰苯三酚自氧化紫外方法和熒光法篩選中藥，得到幾種中草藥的復(fù)方，噴灑于煙絲上卷制成卷煙后，利用電子自旋共振波譜儀（ESR）及氣相色譜/質(zhì)譜法（GC/MS），對卷煙焦油中多環(huán)芳烴和焦油及煙氣中自由基含量進(jìn)行測定分析。實驗結(jié)果表明，該添加劑對卷煙焦油中多環(huán)芳烴和焦油及煙氣中的自由基含量具有良好的降低作用。 　　天津卷煙廠與西安交通大學(xué)共同開發(fā)出“江山”牌卷煙。每支煙中含有0.5%的“仙芪補(bǔ)腎顆?！钡脑妓幰骸Ｋ怯删x的淫羊霍、白芍、仙茅、黃芪、柴胡等多味中草藥嚴(yán)格按照現(xiàn)代制藥技術(shù)精練濃縮而成。在研究中發(fā)現(xiàn)，人體中誘導(dǎo)人淋巴細(xì)胞SCE的數(shù)值越高，人體的上呼吸道器官越容易誘發(fā)疾病，甚至癌變。經(jīng)過多組對比實驗證明，吸添加了中草藥成分的“江山”牌卷煙的人體誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞SCE的數(shù)值明顯低于吸普通卷煙的人，但略高于不吸煙人。 　　南昌大學(xué)發(fā)明了一種可降低卷煙煙氣中多環(huán)芳烴的添加劑（CN1234993A），主要由葛根、母丁香、姜黃、補(bǔ)骨脂等原料以海泡石作為助提物，加入乙醇溶液經(jīng)浸提、回流、過濾、濃縮等制成。該添加劑可在卷煙制絲工藝的加香工序加入，可降解20%-80%的多環(huán)芳烴，并可降焦油。 　　青州卷煙廠與中國中醫(yī)藥研究所等單位合作，根據(jù)我國傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)理論，采用中草藥添加的方法開發(fā)出了具有補(bǔ)腎壯陽、理肺去痰、增強(qiáng)人體免疫力功效的“東方”卷煙。該煙中含有18種名貴中草藥，并采取了當(dāng)前較為先進(jìn)的添加中草藥提煉物的方法，有效降低了卷煙有害成分，既保證了卷煙保健的功效，又減少和避免了卷煙的藥味雜氣，使消費(fèi)者在身體保健的同時能夠享受到煙氣的舒適。 　　廣東神農(nóng)煙科技術(shù)有限公司和鄭州煙草研究院，運(yùn)用我國傳統(tǒng)中醫(yī)藥學(xué)理論，研制開發(fā)出一種應(yīng)用于卷煙工業(yè)的新型天然植物提取液——神農(nóng)萃取液。神農(nóng)萃取液對揮發(fā)性亞硝胺及煙草特有亞硝胺合成有明顯阻斷作用，具有拮抗苯并[a]芘致突變性作用，并能顯著緩解吸煙所致咳嗽、氣喘、瘀痰等不良反應(yīng)。試驗結(jié)果表明，與未添加神農(nóng)萃取液的對照卷煙比較，自由基減少20%以上，小鼠和大鼠吸煙急性死亡的時間分別增加了60%和30%，使卷煙煙氣所致SHE和BEAS-2B細(xì)胞半數(shù)死亡的劑量分別增加到1.7和4倍，卷煙煙氣誘發(fā)的細(xì)胞氧化、細(xì)胞膜損傷、染色體基因突變和細(xì)胞轉(zhuǎn)化作用明顯降低。感官評吸的結(jié)果表明，試驗卷煙基本保持了原有的風(fēng)格和吃味。 　　2.2　農(nóng)業(yè)技術(shù) 　　我國煙草農(nóng)業(yè)在降低有害成份方面已進(jìn)行了初步研究，主要研究領(lǐng)域是煙草品種選育、栽培技術(shù)和調(diào)制技術(shù)等方面。 　　2.2.1　煙草品種 　　中國農(nóng)科院煙草所[11]經(jīng)過3年時間鑒定了400份煙草種質(zhì)資源的鉀積累效率（富鉀能力），已找出富鉀的育種材料，并著手進(jìn)行煙草鉀積累效率的遺傳規(guī)律研究，為富鉀煙草品種的培育做準(zhǔn)備。新發(fā)現(xiàn)的能吸收利用土壤礦物鉀且葉片含鉀量在7%以上的種質(zhì)具有較強(qiáng)的富鉀特征，另外鉀也可通過各種手段向煙草轉(zhuǎn)移。培育富鉀煙草的實質(zhì)是發(fā)揮煙草品種吸鉀能力強(qiáng)的遺傳特性，充分利用土壤肥料中的鉀素, 從而生產(chǎn)出鉀含量高的煙葉，降低卷煙焦油量。 　　2.2.2　煙草栽培和調(diào)制 　　趙華玲等人[12]研究發(fā)現(xiàn)，噴施化學(xué)藥物可降低TSNAs。如①使用MH可導(dǎo)致較高糖和鉀的水平，降低硝酸鹽和煙堿的水平。用MH處理后晾制的白肋煙，TSNAs的含量與手工除腋芽相比降低了50%左右，在支脈中沒有發(fā)現(xiàn)還原反應(yīng)，MH的使用也沒有影響亞硝酸鹽的含量（2.0～2.5μg/g）。②Vc（維生素C）是亞硝酸鹽抑制劑。在烘烤前，將切碎的煙絲放入含1%Vc的水溶液中，使Vc滲入煙葉，結(jié)果表明Vc能大量滲入煙葉，但是Vc很快發(fā)生新陳代謝，3天后，Vc已降到未處理前的水平。但在烤后用Vc處理過的煙葉中的TSNAs和亞硝酸鹽水平要比對照煙葉低很多。③VE（α-生育酚）是另一類亞硝酸鹽抑制劑。實驗表明，VE通過真空滲透到支脈中，按這種方法處理過的煙樣，在晾制中亞硝酸鹽和TSNAs水平會急劇增加，然而晾制結(jié)束后，亞硝酸鹽和TSNAs水平比對照低3～10倍。同時，VE的加入會導(dǎo)致煙葉中去甲基煙堿濃度的降低。另外，改進(jìn)調(diào)制過程也可以減少TSNAs。烘烤時間短時，微生物存活時間短，TSNAs含量就比較低。試驗表明，在棕化反應(yīng)過程中加熱，只會導(dǎo)致微生物活性增強(qiáng)，最后導(dǎo)致TSNAs含量高。在再造煙葉調(diào)制過程中，可溶性蛋白質(zhì)、多酚、過量的硝酸鹽、生物堿、農(nóng)藥殘留等都可以去除，也可隨意添加其它試劑，這樣就可最大限度地消除TSNAs量。 　　2.3　生物技術(shù) 　　國外利用生物技術(shù)降焦減害進(jìn)行的較早，我國通過近幾年的發(fā)展，進(jìn)步也比較快并取得了可喜的成果。 　　2.3.1　血紅蛋白 　　戴亞等人[13]從動物鮮血中提取了血紅蛋白，并以血紅蛋白為濾嘴添加劑加入卷煙中，研究其對卷煙煙氣中亞硝胺含量的影響。結(jié)果表明，以血紅蛋白為添加劑的濾嘴顯著降低了卷煙煙氣中N-亞硝胺的含量。①從所得實驗數(shù)據(jù)可以看出，血紅蛋白可以顯著截留煙氣中的NA，降低率基本在50%左右，而且對氣相和粒相NA均有截留作用。②本實驗的血紅蛋白的制取工藝簡單，原料便宜，易于獲得。③血紅蛋白無害無毒，具有良好的安全性。 　　南京生物化學(xué)制藥廠研究發(fā)明利用生化制劑血紅素來降低卷煙焦油含量的新方法，即以血紅素（C34H32GIFNO44）的大環(huán)狀結(jié)構(gòu)作主劑，利用其機(jī)構(gòu)上的Fe2+處于還原態(tài)時，吸附能力增強(qiáng)的特點，截留煙氣焦油。試驗結(jié)果表明：血紅素對卷煙中焦油有明顯的吸附作用。 　　2.3.2　生物濾嘴、生物卷煙紙和生物添加劑 　　寶雞卷煙廠“KJT生物濾棒”和“新型生物特種卷煙紙”研發(fā)取得重大突破，“KJT生物濾棒”主要是利用KJT側(cè)鏈上帶陽離子的氨基，有選擇性地吸附焦油、一氧化碳、重金屬等有害物質(zhì)，但煙堿不會同步降低；“新型生物特種卷煙紙”主要是利用KJT生物活性保健因子，減少側(cè)流煙氣有害成份，減少刺激性，從而有效地降低吸煙對環(huán)境的污染和對吸煙者的危害。據(jù)初步測算，“KJT生物濾棒”成本較活性炭嘴棒和進(jìn)口生物嘴棒下降40%～60%；“新型生物特種卷煙紙”較國外同類卷煙紙成本下降50%左右。 　　李叢民等研究了在卷煙中加入類胡蘿卜素對清除焦油中的自由基的影響，研究結(jié)果表明，在卷煙煙絲中分別加入0.05%～0.50%的葉黃素和β-胡蘿卜素，分別可使焦油中的自由基濃度降低5.76%～12.95%和6.47%～12.95%。 　　郭燦成發(fā)明了一種煙草生物降焦劑（CN1252245A），主要由與生物酶結(jié)構(gòu)相似的金屬卟啉為主要原料制成，加入濾棒中后，在生物濃度下可以同生物酶一樣催化苯并芘的降解和CO、NO向無害氣體的轉(zhuǎn)化，從而降低苯并芘和CO、NO含量，并能有效降低焦油量。 　　2.3.3　酶和微生物 　　馬林等人[14]將酶解和微生物發(fā)酵等生物技術(shù)綜合用于改變低次烤煙化學(xué)組分，有效地降低了對吸食品質(zhì)和安全性不利的蛋白質(zhì)成分及小分子含氮化合物如氨等。實驗結(jié)果顯示，用酶和微生物處理后可降解煙葉中41.34%的蛋白質(zhì)；煙氣中有害氣體HCN、NO、CO分別減少了76.19%、71.43%、42.33%，焦油生成量減少26.01%。