（植物营养学专业论文）抽吸条件对卷烟主流烟气苯并a芘释放量的影响及TPM致突变性与苯并a芘含量间的关系研究.pdf

摘要 目前 国际上普遍采用焦油 烟碱和一氧化碳三项指标评价卷烟的安全性 其中焦油是 最主要的指标 苯并 a 芘被认为是焦油中最主要的致癌物质之一 本文通过研究不同抽吸条件 下主流烟气苯并 a 芘和其他有害物质释放量 t p m 烟碱和一氧化碳 的差异 探讨了不同吸烟 方式对有害物质产生量的影响 通过研究不同类型及牌号的卷烟主流烟气中苯并 a 芘的释放量 和其t p m 致突变性的差异 探讨了卷烟类型及焦油释放量与其安全性之间的关系 以及卷烟主 流烟气苯并 a 芘与其致突变性之问的关系 主要结论如下 1 抽吸条件的变化对主流烟气有害物质释放量的影响相当大 一支低焦油混合型卷烟 在 某种抽吸方式下 产生的苯并 a 芘和其他有害物质可能远高于一支高焦油烤烟在标准条件下相 应物质的产生量 2 同一抽吸条件的变化 对每口烟气中不同有害物质含量的影响并不一致 由此可以推断 抽吸条件的变化对烟气有害物质释放量影响的复杂性 3 减少烟蒂长度 提高抽吸频率 增加抽吸容量均能引起主流烟气苯并 a 芘及其他有害 物质释放量的增加 但并不呈线性 在其他条件不变的情况下 某一抽吸条件的变化 对主流 烟气苯并 a 芘释放量的影响最小 对烟碱的影响最大 但如果任何两种或三秘增抛有害物质产 生量的吸烟方式同时采用 主流烟气中苯并 a 芘释放量的增加幅度却大于烟碱 4 混合型卷烟主流烟气中苯并 a 芘的含量低于烤烟型卷烟 但对同一种类型的卷烟 苯 并 a 芘释放量与盒标的焦油量 烟碱量 一氧化碳释放量以及卷烟的价格档次都没有显著的相 关关系 不同牌号的卷烟t 麟致突变强度存在极显著的差异 在分析的样品范围内 商品卷烟 t p m 的致突变性与主流烟气苯并 a 芘 烟碱 焦油和一氧化碳释放量以及卷烟价格档次和卷烟 类型没有相关性 关键词 主流烟气 苯井 a 芘 抽吸条件 致突变性 a b s t r a c t t a r n i c o t i n ea n dc o i su s e dg e n e r a l l ya st h ei n d e xt oe v a l u a t et h es e c u r i t yo fc i g a r e t t ei nt h e p r e s e n tw o r l d t a r c o n t a i n b a pc o n s i d e r e dt h em a i nc a r c i n o g e n i st h em o s ti m p o r t a n ti n d e x b a s e do n t h es t i l d yo ft h ed e l i v e r i e so fb a pa n do t h e rh a r m f u lc o m p o n e n ti nm a i n s t r e a mu n d e ra l t e r n a t i v e p u f f i n gr e g i m e n s t h ee f f e c t s o nt h eh a r m f u lc o m p o n e n td e l i v e r i e sw e r ed i s c u s s e d b a s e do nt h e d i f f e r e n c eo f t h e y i e l do f b a pa n d t h e m u t a g e n i e i t y o f t p m i n d i f f e r e n t t y p ec i g a r e t t e sa n db r a n d s t h e c o r r e l a t i o nb e t w e e nt h ec i g a r e t t et y p e sg r a d e di nd i f f e r e n tt a ry i e l da n dt h es e c u r i t yo f c i g a r e t t e a n d b e t w e e n t h e y i e l d o f b a pa n d t h e m u t a g e a i c i t yo f t p m w e r e s t u d i e dt h e n o w i n g m a i n c o n e l u s i o n i s t h ed e l i v e r i e so fh a r m f u lc o m p o n e n t si nm a i n s h e a ms m o k ev a r yg r e a t l yw i t ht h ea l t e r n a t i v e p u f f i n gr e g i m e n s i ns o m ep u 伍n gr e g i m e n s t h ey i e l do fb a pa n do t h e rh a r m f u lc o m p o n e n t s d e l i v e r i e db yal o wt a rl i g h tc i g a r e t t ee q u a lt oo re v e l te x c e e do b v i o u s l yt h a to fah i g l it a rf l u e c u r e d c i g a r e t t e b a s e do nt h ed i f f e r e n c eo ft h ee f f e c to nt h ey i e l do fd i f f e r e n th a r m f u lc o m p o n e n t si n e v e r y p u f f i n gs m o k e w i t ht h ec h a n g e so fo n ep u f f i n gr e g i m e n i tw a sc o n c l u d e dt h ec o m p l e x i t yo ft h ee f f e c t o f a h e r a t i v e p u f f m gr e g i m e n s o n t h e y i e l d o f d i f f e r e n t h a r m f u lc o m p o n e n t s d e c r e a s i n gb u t tl e n g t h i n c r e a s i n gp u f f m gv o l u m e a n ds h o r t e n i n gp u f f i n ga l t e r n a t i o na l lc a n i n e r e a s ct h ey i e l do fb a pa n do t h e rh a r m f u lc o m p o n e n t si nm a i n s t r e u ms m o k e b u tt h ee o r r e l a t i o ni s n o tl i n e a r t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ee f f e c to fc h a n g i n gac e r t a i ns m o k i n gc o n d i t i o no nd e l i v e r i e so f n i c o t i n ei sm u c hg r e a tt h a nt h a to f s a p b u tt h ec o n c l u s i o nw i l lb er e v e r s ei ft w oo rt h r e ep u f f i n g r e g i m e n si n c r e a s i n gt h ey i e l do f h a r m f u lc o m p o n e n ta r eu s e di nt h em e a nt i m e t h c y i e l do f b a po f l o w t a r l i g h te i g a r g t t e s i s l o w e r t h a n t h a t o f h i g h t a r f l u e c u r e dc i g a r e t t e s t h e y i e l do fb a ph a v en oe o n e l a t i o nw i t ht a r n i c o t i n e c oi nm a i n s t r e a ms m o k ea n dt h eg r a d eo ft h e c i g a r e t t e s a n dt h es a m ea st h em u t a g e n i c i t yo ft p mw i t ht h ey i e l do fb 啦t 盯 n i c o t i n e c oi nm a i n s l y e a ms m o k ea n dt h et y p ea n dt h eg r a d eo ft h ec i g a r e t t e s t h er e s u l t ss h o wt h a tt h et p mo ft h e e h o o s e nc i g a r e t t e sc a ni n d b e em u t a g a n e s i so fc h r o m o s o m eo fm o u s em a r r o wc e l l a n d 血ed i f f e r e n c e o f r o u t a g e n i c i t yi sh i g h l ys i g n i f i c a n ta m o n g t h eb r a n d c i g a r e t t e s k e yw o r d s 日i n s t r o a n ls m o k e b a p p u f f i n gr e g i m e n s m u t a g o n i c i t y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得中国农业科学院或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文 中作了明确的说明并表示了谢意 研究生签名 韶彤 亏 时间 一乒年多月 歹目 关于论文使用授权的声明 本人完全了解中国农业科学院有关保留 使用学位论文的规定 即 中国农业 科学院有权保留送交论文的复印件和磁盘 允许论文被查阅和借阅 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存 汇编学位论文 同意中国农业科学院可以用不同方式 在不同媒体上发表 传播学位论文的全部或部分内容 保密的学位论文在解密后应遵守此协议 研究生签名 咖移镌 时间 口 l 产年6rf 5 日 导师签名 易确尼 l时间 卯夕年护钿 目 a d 一 月u 百 目前 吸烟有害健康 己成公论 研究和统计资料表明 吸烟与肺 喉 口腔及食道癌之 间存在一定因果关系 吸烟还与许多 t l 1 6 l 管疾病有关 但是 众所周知 吸烟 作为一种嗜好 甚至依赖 在短期内被杜绝是不可能的 因此 减少烟气中的有害物质 提高卷烟的吸食安全 性 降低卷烟对人体的危害 是各国政府和烟草科学工作者面临的艰巨任务 1 减少卷烟烟气中主要有害物质的研究和发展现状 1 1 卷烟烟气中的主要有害物质 卷烟烟气中的化合物 绝大部分对人体是无害的 其中某些成分能赋予烟草以特有的香味 使人感觉愉快 ww w e e k s 1 9 8 7 但也有极少部分对健康有害 其有害程度不尽相同 肖协 忠 1 9 9 7 目前 一般认为 朱大恒 1 9 9 9 赵明月 2 0 0 2 卷烟烟气气相中的有害成分主 要有一氧化碳 氢氰酸 挥发性的醛类物质 挥发性的亚硝胺 氯乙烯 氨氧化物 氢 毗啶 等 卷烟烟气粒相中的有害成分主要有稠环芳烃类 烟草特有亚硝胺 异质环状胺 萘胺 其 他亚硝胺类 酚类及微量的放射性元素等 以及气相与粒相中都存在的自由基 1 9 5 3 年 w y n d e r 等用烟焦油涂抹小白鼠诱发皮肤癌 并得到其他学者的证实以来 卷烟 焦油含量一直作为评价卷烟安全性的主要指标 科学家们 w y n d e r e l 等 1 9 6 7 h o f f m a n n d 等 1 9 7 5 s e v e r s o n r f 等 1 9 7 8 进一步将卷烟焦油分步分离研究其亚成分的致癌活性 研究发现 微粒相中有致癌活性的只是中性组分及其一级和次级组分 约占总粒相物的0 6 将这些组分进一步分离 其中致癌活性最大的组分不足焦油量的o 0 0 2 完全由4 6 环的稠环 芳烃 p a l i s 组成的 该亚成分能诱导小鼠皮肤和支气管上皮产生肿瘤 并诱导其他相关组织 产生恶性毒瘤 目前 已经从烟气中鉴定出1 0 0 多种p a l l s 金闻博 戴亚 1 9 9 4 大约3 0 种有致肿瘤活性 其中 苯并 a 芘被认为是最强的致癌物质 总是作为焦油中稠环芳烃的代表 物被研究 12 减少卷烟烟气有害物质的研究和发展现状 国际上目前普遍采用焦油 烟碱 一氧化碳释放量三项指标来评价卷烟安全性 主要通过 降低焦油释放量来达到降低卷烟烟气中的有害成分提高卷烟安全性的目的 据美国联邦委员会 f t c 统计 自1 9 6 8 年以来 美国卷烟焦油量己由2 16 r a g 支降至1 2 m g 支 欧共体国家立法 规定 2 0 0 4 年1 月1 日起焦油量小于1 0 m g 支 雷樟泉等 2 0 0 3 我国在卷烟降焦方面虽然 与发达国家存在一定的差距 但近几年也加大了降焦的力度 1 9 8 3 2 0 0 2 年 我国卷j 阚焦油量 由2 73m g 支降到1 4 6m e 支 并规定到2 0 0 5 年 达到平均1 2 m g 支左右 雷樟泉等 2 0 0 3 j 烟草焦油中含有许多特有的香味成分 随着卷烟焦油释放量的降低 卷烟的香味成分也随 之降低 卷烟原有的香味会受到很大影响 另外 虽然混合型卷烟焦油释放量小于烤烟型卷烟 但我国卷烟消费者习惯吸食烤烟型卷烟 这就给降焦工作带来很大的难度 在保证卷烟烟气中 的香味成分损失较少的情况下 选择性地降低卷烟烟气中的有害成分 提高卷烟的吸食安全性 是目前烟草行业解决吸烟与健康问题的一条重要途径 王彦亭等 2 0 0 3 1 9 9 0 年 d h o f f m a n 和s sh e c h t 在 烟草致癌物和致突变物研究进展 一书中剐烟气土 要有害成分作了归纳 列出了1 2 类共计4 4 种有害成分 现在这一说法已被普遍认同 地称 h o f f m a n n 名单 目前一些国家甚至立法规定 对进入市场的卷烟必须每年检测一次h o f f m a n n 名单成分 并将检测结果公布 夭建华 2 0 0 3 应用农业 工业 生物 物理和化学技术咀及各 项技术的综合利用选择性降低卷烟烟气中的有害成分 尤其是h o f f m a n n 名单成分 是世界烟 草界目前研究的热点之一 近两年来 我国烟草行业也加强了对h o f f m m m 名单成分的检测技 术和重点成分的减害技术研究 并取得丁突破性的进展 赵明月 2 0 0 2 c 总之 随着世界卫生组织 w h o 许多国家政府和反吸烟团体的积极推动 和消费者自 身健康和环保意识的增强 世界烟草业为了降低烟草制品对人类健康的危害 保护消费者的健 康 投入了大量的财力和人力 采用各种措施降低卷烟中的有害物质 提高卷烟安全性 并且 国际卷烟市场也出现了向更低焦油 烟碱和低有害成分卷烟发展的趋势 郑新章 2 0 0 3 2 吸烟条件对卷烟有害物质释放量影响的研究现状 目前降焦减害提高卷烟吸烟安全性的研究和技术其作用主体都是卷烟产品 产品有害物质 的释放量是在国际上规定的标准抽吸条件下 在吸烟机上抽吸测定的 国际规定的吸烟机的标 准抽吸条件为 一次抽吸容量3 5m l 抽吸时间2 0s 每分钟抽吸一次 标准烟蒂长度为下述 受度中的最大者 2 3m m 滤嘴长 8i n l l l 外包纸长 3m m 首次使用标准化机器吸烟方法是在 2 0 世纪3 0 年代 b r a d f o r d 等 1 9 9 6 当时卷烟制造商是为了保证产品一致性而用来评估其产 品主流烟气产量 在2 0 世纪5 0 6 0 年代 由于许多团体主张测量和公布卷烟主流烟气产量 这使得许多国家开始公布用标准吸烟法测得的市场销售牌号的卷烟焦油和烟碱产量 d e b a r d e l e b e n 1 9 9 1 标准吸烟方法对准确确定卷烟主流烟气的焦油和烟碱产量是可靠 有 效的分析化学方法 现在 所有的有效资料指出 如果所有产品都在相同的吸烟条件下抽吸的 话 在一组吸烟参数条件下测得的产品排序几乎不因选择另一吸烟条件而受影响 r i c k c r t 等 1 9 8 3 d a r r a l l 1 9 8 8 b o r g e r d m g 和w m k l e r 1 9 9 5 因此 用标准吸烟方法测定主流烟气产量并根据其产量确定卷烟排序是适当的 但是 有 时人们有一种错觉 认为标准吸烟方法测得的烟气产量 既目前商品卷烟盒标的焦油和烟碱量 应该相当于各个吸烟者从卷烟得到的焦油和烟碱量 其实 在实际的吸烟人群中 吸烟习惯各 异 如有人习惯一支烟抽3 5 口就扔掉 有人直到燃到底才舍得丢弃 一支烟要抽十凡口 即 使相对于同一个吸烟者来说 抽吸卷烟焦油和烟碱量的降低 卷烟原有的香昧和劲头也随之降 低 为获穆生理满足 会加大抽吸深度和频率等措施加以补偿 没有哪两个吸烟者以相同的方 式吸烟 也没有一个吸烟者在所有的场合都以相同的方式吸烟 由不同吸烟者观察到的吸烟参 数变化范围为 每口抽吸容量2 0 8 0 c m 3 抽吸时闻为o8 3 0 s 抽吸间隔为2 0 1 0 0s 无滤 嘴卷烟的烟蒂长度为1 9 2 8 m m c r e i g h t o n 和l e w i s 1 9 7 8 s c h u l t z 和s o e h o f e r 1 9 7 8 d a r r a l l 1 9 8 8 我国张永萍等 2 0 0 0 涂向真等 2 0 0 2 孟红明等 2 0 0 2 分别研究了不同抽吸条件对 卷烟焦油 烟碱和一氧化碳释放量的影响 研究认为 增加抽吸容量 缩短抽吸时间间隔 减 少烟蒂长度均使主流烟气中焦油 烟碱和一氧化碳释放量增加 反之 则可使之减少 目前的 研究主要集中在某一抽吸条件的变化对主流烟气中焦油 烟碱和一氧化碳释放量的影响 多个 条件的同时改变 以及不同的吸烟条件与主流烟气中其他有害物质生成量之间的关系 尤其是 致癌物质苯并 a 芘的关系 国内外还来见报道 有人 程元恺 1 9 7 9 用烟草中的有机酸 苹果酸 2 在不同温度下进行焦化 随着焦化温度的升高 生成的多环芳烃的量和种类也越多 据理而推 由于卷烟局部燃烧温度不是恒定均一的 同时受到吸烟深度和频率的影响 所以 即使同一牌 号的卷烟 其生成的稠环芳烃的量和种类也有很大的不同 不同牌号的卷烟 差别会更大 因 此 为引导吸烟者正确的吸烟习惯 降低有害物质的摄入量 提高卷烟的吸食安全性 该方面 的研究应引起重视 3 卷烟烟气致突变性的研究现状 虽然目前各国政府或烟草集团不惜投入大量的人力和财力降低卷烟中的焦油或其他有害成 分 但降焦减害后的卷烟生物活性即对人体的危害是否真的降低 这方面的研究重视则相对较 少 左天觉先生认为 1 9 8 5 所谓比较安全的烟草 只能说它生成的烟气中 含有较少或没 有现在已知的有害成分 同时其烟气凝聚物具有抵抗或没有生物试验体系的有害活性 用生物 活性指标来控制产品毒性 已在食品 饮料 农药等行业得到了广泛应用 迄今为止 国内外 烟草行业没有卷烟安全性评价的有关生物学统一指标 因为生物学试验尤其是致癌性试验相当 繁琐 如要制定一个致癌物试验需要长达一年以上的动物试验 往往还不能满足需要 由于致 突变性试验经济快速的特点 且大量化合物试验结果又证明了致突变物和致癌物有很大的符合 率 目前公认将致突变试验作为一种初筛方法 提供致癌可能性的信息 用于研究卷烟烟气及 其冷凝物的致突变试验主要有a m e s 试验 微核 p c e m n 试验 姊妹染色单体交换 s c e 试验等 a m e s 试验 k i e r 等 1 9 7 4 首次报道了卷烟烟雾冷凝物 c s c 在a l n e 试验中的致突变作用 以后 大量文献报道了卷烟烟雾及其凝聚物在a m e s 试验中显示不同程度的致突变作用 刘春生 1 9 8 9 卷烟烟气凝聚物通常需经s 9 代谢活化 尤以t a 9 8 菌株对s 9 反应敏感 而t a l 0 0 菌 株反应相对不敏感 我国刘宝法 1 9 9 6 和天建华 2 0 0 3 等分别研究了不同类型烟草焦油的 致突变性 认为不同类型烟草焦油的致突变性存在极显著的差异 但不同类型烟草焦油的致突 变性的大小顺序二者研究结果却存在差别 微核 p c b m n 试验 微核 是染色体断裂后残留下来的部分片段 该片段能存留一定时间 并在间期细胞中成 为杏仁状结构 因为比普通细胞核小的多 故称为微核 微核的形成涉及细胞有丝分裂器和染 色体损伤 因此微核的形成与某些类型的染色体畸变有关 研究资料表明 刘克明等1 9 9 0 谷 梅等1 9 9 0 李义平等 2 0 0 1 崔群等 2 0 0 1 卷烟烟雾凝聚物 c s c 或主流烟气冷凝物可 引起小鼠骨髓细胞 地鼠肺成纤维细胞 人胚肺二倍体等细胞微核率显著增加 卷烟烟雾水溶 液可引起蚕豆根尖细胞微核率的显著增加 嵇康等 1 9 9 5 且不同品牌卷烟之间存在显著差 异 姊妹染色单体交换 s c e 试验 d e r a a t 1 9 7 9 首先研究了卷烟烟雾冷凝物 c s c 诱导中国仓鼠卵巢 c h o 细胞的姊妹 染色单体交换 s c e 频率的变化 研究发现 不需要任何活化剂 c s c 诱导的s c e 频率就显 著高于对照 多数资料证明 刘春生 1 9 8 9 王肖萱等 1 9 9 2 王冬梅等 1 9 9 1 吸烟者较不 吸烟者外周血淋巴细胞s c e 频率有显著增加 并且适量吸烟者 1 0 支 天 较大量吸烟者 2 0 中国农业科学院硕士学位论文 前言 支 天 平均s c e 频率低 不吸烟者较适量吸烟者低 另外 有关文献 张俊然等 1 9 9 6 李义平等 2 0 0 1 还报道了卷烟烟雾及其冷凝物可引 起小鼠精子畸形率和染色体畸变率增加 无论卷烟烟气或其冷凝物或冷凝物的亚成分 对于哺 乳动物胚胎细胞都具有较敏感的诱导转化活性 刘春生 1 9 8 9 总之 大量的致突变试验结果表明 卷烟烟气及其凝聚物具有明显的遗传毒性 1 9 9 7 年 美国雷诺公司对其生产的新型加热卷烟e c l i p s e 进行了遗传毒性评价 其中致突变试验是主要 的评价方法 近几年来 我国烟草行业也开始尝试研究 天建华 2 0 0 3 卷烟烟气的生物毒性 评价指标 并也把致突变试验作为其中的重要评价依据 4 主要研究内容 4 1 分别选择两种牌号的烤烟型和混合型卷烟 测定在不同的抽吸条件 烟蒂长度 抽吸时间 间隔 抽吸容量 下 卷烟主流烟气苯并 a 芘和其他主要有害物质 t p m 烟碱一氧化碳 释 放量的变化 研究抽吸条件的变化对卷烟主流烟气苯并 a 芘和其他主要有害物质释放量的影响 4 2 选择不同牌号 不同价格档次 不同焦油释放量的烤烟型和混合型卷烟 依照国际标准的 抽吸条件 收集测定卷烟主流烟气t p m 苯并 a 芘和一氧化碳 了解不同类型及牌号卷烟主流 烟气中苯并 a 芘释放量的差异 探讨盒标的卷烟焦油量与卷烟主流烟气苯并 a 芘之间的关系 4 3 通过不同类型不同牌号卷烟t p m 致突变 a m e s 和微核 试验 探讨不同类型不同牌号卷 烟t p m 致突变性的差异 以及卷烟主流烟气苯并 a 芘和其他主要有害物质的释放量与其致突变 性之间的关系 4 4 探索准确 简便的测定卷烟主流烟气中苯并 a 芘的分析方法 5 研究的目的和意义 通过研究抽吸条件的变化对卷烟主流烟气苯并 a 芘和其他有害物质释放量的影响 探讨吸 烟习惯的差异与摄入的有害物质量的关系 为引导卷烟消费者正确的吸食习惯 提高吸烟的安 全性 降低卷烟对人体的危害 提供一定的试验数据参考 通过不同类型及牌号的卷烟主流烟气中苯并 a 芘含量以及t p m 致突变性的差异研究 探讨 不同类型的卷烟及卷烟盒标的焦油量与其安全性之间的关系 以及卷烟主流烟气苯并 a 芘与其 致突变性之间的关系 为正确全面地认识和评价卷烟的安全性 促进低危害卷烟的发展提供一 定的试验数据基础 本研究总的目的在于加强人们对卷烟安全性更深更全面的认识 为正确科学地评价卷烟的 安全性 促进低危害卷烟的发展 提供一定的数据参考 并为引导吸烟者正确的吸烟习惯 降 低有害有毒物质的摄入量 真正提高卷烟的吸烟安全性 提供一定的试验依据 4 1 材料与方法 1 1 试验材料 1 11 卷烟 本试验所用1 3 个品牌的卷烟均从烟草专卖局获得 类型上包括国内外不同牌号的烤烟型和 混合型卷烟 价格上包括高 中 低三档 焦油释放量 8 1 8 m g 支 上包括低 中低 中互 档 所选商品卷烟的品牌及其他参数如下表 表1 卷烟材料特征参数 垒 璺堕 里 垒 p 堑些生堕坐盟墅唑 塑型 红塔山 软红梅 白将军 软青州 5 5 5 紫罗兰 皇庄 红双马 万宝路 齐鲁 长乐 柔和七星 美国 活性炭过滤嘴 美国 低自由基 日本 1 1 2 仪器和试剂 1 1 2 1 仪器 德国r m 2 0 c s r 旋转型吸烟机 c 2 1 0 1 一氧化碳分析仪 a l l 压降仪 多用途旋转蒸发器 h p 6 8 9 0 气相色谱仪 氢火焰离子化检测器 岛津l c 4 a 高效液相色谱 h p l c 仪 r f 4 a 荧光检测器 自动固相萃取器 c 1 8 固相萃取小柱 0 4 5u 的微孔滤膜 o d s pc 18 色谱柱 5 t t1 5 0 46 m mi d 1122 试剂 烤烤烤烤烤烤烤混混混混混 4 3 4 1 3 9 0 2 o 0 8 7 h n 增 蛳们 掩他竹 加低竹轮n 0 0 甲醇 环己烷 乙腈 异丙醇均为分析纯 经重蒸 去离子水 经重蒸 苯并 a 芘标样 4 8 3 u g m l 中国环境监测中心产品 烟碱标样s i a m 公司产品 纯度9 9 以上 一氧化碳 2 4 6 v v 标准气体 国家标物中心产品 1 2 试验方法 1 21 总粒相物 t p m 的收集 1 2 1 1 标准抽吸条件下总粒相物 t p m 的收集 根据中华人民共和国行业标准y c f i 2 9 1 9 9 6 卷烟用常规分析用吸烟机测定总粒相物和 焦油 将所选牌号的卷烟样品选取平均质量 o0 2 9 范围内的烟支为质量合格烟支 测定其吸阻 选取平均吸 4 9 p a 范围内的烟支为样品卷烟 将样品卷烟随机分成等同的若干组 在温度为 2 2 4 i 相对湿度为 6 0 4 2 的恒温恒湿箱内平衡4 8 小时 在y c f r 2 9 1 9 9 6 规定的标 准环境条件下 以标准抽吸条件 一次抽吸持续时间2 s 每臼抽吸容量3 5m l 抽吸间隔6 0s 用剑桥滤片 直径9 2 n n n 收集并测定总粒相物 t p m 1 2 1 2 改变卷烟某一抽吸条件下总粒相物 t p m 的收集 烟蒂长度设置 选取两个牌号的烤烟型卷烟 白将军和软软青卅 两个牌号的混合型卷烟 万宝路和 柔和七星 表2 样品卷烟特征参数及烟蒂长度处理 望 堡些些业坐p 翌婴堕垡塑婴堡皇些 鲢堂 鎏 堂 逊 滤嘴长外包纸长抽到底标准 示准 1 0 m m剥t 2 0 m m 1 十口口 l i l i l li mmm n i i l i l li n m 样品的挑选和抽吸环境条件按行业标准y c t 2 9 1 9 9 6 规定进行 在其他抽吸条件不变的情 况下 将烟蒂长度设置为4 个处理 分别为标准烟蒂长度 抽到底 至滤嘴l m m 处 比标准 长度长1 0 r a m 比标准长度长2 0 n u n 收集并测定总粒相物 t p m 抽吸间隔时间设置 选取两个牌号的烤烟型卷烟 白将军和软青州 两个牌号的混合型卷烟 万宝路和柔 和七星 测试样品的挑选和抽吸环境条件按行业标准y c f f 2 9 1 9 9 6 规定进行 在其他抽吸条件 不变的情况下 将抽吸间隔时间设置为三个处理 分别为 每口间隔4 0 秒 6 0 秒 标准 和 8 0 秒 收集并测定总粒相物 t p m 6 中国农业科学院硕士学位论文 材料和方法 抽吸容量的设置 选取一个牌号的烤烟型卷烟 白将军 一个牌号的混合型卷烟 万宝路 测试样品的 选择和抽吸环境条件按行业标准y c f f 2 9 1 9 9 6 规定进行 在其他抽吸条件不变的情况下 相刘 于标准抽吸容量每口3 5m l 增设两个处理 分别在低于和高于标准抽吸容量1 0m l 的条件下 进行抽吸并收集测定总粒相物 t p m 即每口抽吸容量设置三个处理 分别为 2 5 m l 3 5m l 标准 和4 5m l 收集并测定总粒相物 t p m 1 21 3 同时改变多个抽吸条件下总粒相物 t p m 的收集 选取一个牌号的卷烟 万宝路 测试样品的选择和抽吸环境条件同上 根据前面试验结果 将两种或三种同时降低卷烟有害物质释放量的抽吸方式或同时提高卷烟有害物质释放量的抽吸 方式结合起来 处理设计如表3 在各处理条件下收集并测定总粒相物 t p m 表3 同时改变多个抽吸条件的处理 塑旦塑鳇塑生竺啦p 些坚坚塑型迪 丝堡抽吸容量 抽吸间隔烟蒂长度 12 2 一氧化碳的测定 根据y c t 3 0 1 9 9 6 卷烟烟气气相中 氧化碳的测定非散射红外法 123 烟碱的测定 根据y c t1 5 6 2 0 0 1 总粒相物中烟碱的测定气相色谱法 用异丙酵 含有内标物正十七碳烷0 0 5m l l 浸提收集在剑桥滤片上的总粒相物 t p m 中的烟碱 气相色谱法测定 内标法定量 气相色谱条件 色谱柱 d b 5 毛细管色谱柱3 0 r e x 0 3 m i n x o 2 5 1 a m 柱箱温度 2 0 5 进样口温度 2 5 0 检测器 温度2 5 0 7 载气 氮气 流量2 0m l s 进样 体积2 止 分流进样 分流比4 0 1 1 24 苯并 a 芘的测定 1 2 4 1 试验步骤 提取将收集总粒相物的剑桥滤片放入三角瓶中 准确加入5 0 m l 甲醇 超声萃取或振荡 浸提3 0 s 静止后过滤 待用 净化准确移取上述甲醇提取液3 m l 加入7 m l 水 混匀稀释 过c 1 8 小柱 c 1 8 小柱用 前依次用bm l 甲醇 8m l3 5 的甲醇溶液洗涤活化 样品流过c 1 8 小柱后 依次用3 5 的甲 醇溶液和去离子水各洗涤杂质3 次 每次8 m l 然后用氮气吹干 5 s 备用 洗脱并测定用8 m l 环己烷洗脱 收集洗脱液 在旋转蒸发仪上氦气保护下蒸干 准确加 入1 5 m l 流动相溶解 该溶液经0 4 5 m a 微膜过滤后在h p l c 上用荧光检测器检测 外标法定量 1 2 4 2l c 4 a 高效液相色谱仪器条件 检测器 r f 4 a 荧光检测器 色谱柱 o d s p c i 8 色谱柱 5 0 1 5 0 46 m m i d 流动相 c h 3 c n i 2 0 8 5 1 5 1 0 m l s 柱温 4 5 波长 激发波长e m 4 0 5 r i m 发射波长e x 3 7 8n m 1 243 工作曲线 将浓度为4 8 3 m g l 的苯并 a 芘标准物质稀释 成为0 0 4 8 3 m g l 的标准工作溶液 取不同 的进样量进行h p l c 分析 如表4 以进样量 y 与相应的峰高值 x 进行回归分析 得回 归方程y 进样量g a g 15 4 4 3 1 0 34 3 0 2 x 1 0 x 峰高 m v 相关系数为r 0 9 9 9 9 表4 苯并 a 芘标样进样量与相应的标样峰的峰高值 进样体积 u i 1 52 0 0 2535575 进样质量 n a g 0 0 7 2 4 500 9 6 60 1 2 0 1 501 6 9 0 50 2 4 1 503 6 2 2 5 峰高 m v 2 1 22 8 93 5 15 0 17 1 31 0 5 7 i 2 4 4 标样回收率 六次测定的回收率分别为9 62 9 3 9 9 33 9 49 9 53 9 72 平均9 51 标 准偏差为o0 2 相对标准偏差为l5 i2 5 致突变试验中t p m 的前处理 将采集有t p m 的剑桥滤片放入容器 用8 0 1 0 0 m l 丙酮洗脱3 次 每次间隔8 1 2 小时 第 一次洗脱在4 c 进行 以后在室温下进行 混合三次洗脱液 约2 5 0 3 0 0 m 1 用减压旋转蒸发 8 兰量奎些坠兰璧至耋耋箸兰銮 丝 窒塞 器在4 0 以下将丙酮蒸干 沉淀物分别以二甲亚砜 d m s o 和玉米油溶解 d m s o 溶液供a m e s 试验用 玉米油溶液供小鼠骨髓微核试验用 126a m e s 试验 试验选用t a g g t a l 0 0 t a 9 7 t a l 0 24 个标准测试菌株 由山东省医科院毒理研究室提 供 常规鉴定合格后投入试验 体外活化系统 s 9 组分 以p c b 美国产品 由同济医科大 学提供 诱导v t a r 大鼠 制取肝匀浆 其蛋白含量和细胞色素p 4 5 0 话性符合试验要求 按 平板掺入法进行试验 1 1 p m 设3 个剂量组 剂量分别为1 0 0 p 皿 5 0 0 u g t m 1 0 0 0 ug 皿 同时设溶剂对照组 d m s o0 1 m l 珊 和阳性对照组 阳性对照物在不经活化时t a 9 8 选用正定 霉素 d n r 意大利产品 t a l 0 0 选用叠氮钠 n a n 3 比利时产品 t a 9 7 选用9 氨基吖啶 9 从 瑞士产品 t a l 0 2 选用甲基甲烷磺酸酯 m m s s i g m a 产品 活化后4 个菌株均选 用2 氨基芴 2 a f s i g m a 产品 作阳性对照物 每个剂量均设2 具平行样品重复2 次 取其 平均值进行评价 结果判定以每受试物引起的回复突变菌落数超过自发回变菌落数的1 倍以上 者为阳性结果 r t r c 2 1 27 小鼠骨髓微核试验 选择1 8 2 2 9g g q 种d 鼠 潍坊医学院实验动物中心提供 雌雄各半 预饲养1 周后挑选 合格者投入试验 试验共设3 个剂量组 每组均投入4 只动物 各组剂量分别为3 0 m g k g 1 0 0 m g k g 3 0 0 m g k g 灌胃法染毒 同时设1 个阳性对照组 按5 0 m g k g 体重腹腔注射环磷酰 胺 设一个阴性对照组 按2 0 m l k g 体重玉米油灌胃 染毒4 8 小时以后处死受试动物 取胸骨 骨髓制片 g i c m s a 染色 每只动物观察1 0 0 0 个巨嗜多染红细胞 p c e 计算微核发生的千分 率 主詈銮 业型兰壁塑圭芏竺鎏兰 壑i i 坌堡 2 结果和分析 2 1 抽吸条件对主流烟气中苯并 a 芘及其他有害物质释放量的影响 21 1 烟蒂长度与卷烟主流烟气中苯并 a 芘及其他有害物质释放量的关系 表5 不同烟蒂长度下卷烟主流烟气中苯并i a 芘及其他有害物质释放量 t a b l e 5 d e 1 i v e r i e s o f b a p a n d o t h e rh a n u f u lc o m p o n e n ti nd i f f e r e n tb u t tl e n g t h 烟蒂长度 t p m t p m b a pb a p 塑 包超越c oc o m mr a g 支m g d n g 支n g 口 r a g 支 口r a g 支m 口 在燃吸过程中 一支烟释放有害物质的量是由其抽吸口数和平均每口烟气释放有害物质的 量共同决定的 一支烟某有害物质的释放量 抽吸口数 平均每口烟气有害物质的释放量 在其他抽吸条件不变的情况下 随着烟蒂长度的减少 每支烟的抽吸口数迅速增加 卷烟 主流烟气中的苯并 a 芘 t p m 烟碱 一氧化碳释放量均迅速增加 在抽到底的情况下 一支 烟主流烟气中苯并 a 芘释放量是标准烟蒂长度条件下的1 1 倍左右 一氧化碳释为1 3 倍左右 且不同类型烟差别不大 相比之下 总粒相物和烟碱的增加幅度较大 释放量分别是标准烟蒂 长度条件下的12 1 5 倍左右 由表5 看出 平均每1 3 烟气所含苯并 a 芘的量较稳定 即烟蒂长度对平均每口烟气所含苯 并 a 芘的量影响不大 随着烟蒂长度的减少 每支烟释放苯并 a 芘量增加的主要原因是抽吸口 数增加引起的 随着烟蒂长度的减少 平均每口烟气释放的t p m 烟碱和一氧化碳的量都有增加的趋势 1 0 9 8 7 5 i l 4 2 6 引 他 班 n 0 0 0 0 站 控 1 1 0 o 0 0 9 9 2 2 1 1 0 6 6 5 丑 m 8 3 1 8 2 2 2 l 9 0 7 3 如 h m 思 j 五 1 8 7 5 控 弛 让 记 青州 因此 主流烟气中t p m 烟碱 一氧化碳释放量的增加是由抽吸口数的增加和平均每口烟气释 放量的增加共同决定的 表6 不同燃烧区段主流烟气苯并 a 芘以及其他有害物质的释放量 t a b l o s d e l i v e r i e s o f b a p a n d o t h e r h a r m f u l c o m p o n e n t i n m a i n s t r e a ms m o k e m d i f f e r e n t b u r n i n gs e c t i o n 挞缝匡题 t p m m t p m b a pb a p 坦b l 坦照c o c o 堡里咝 唑型旦 g i 型 型旦堂塑坠 坚塑一 血垫 型旦一 根据以上不同烟蒂长度条件下 各有害物质释放量的测定结果 进一步分析烟支在燃吸过 程中不同区段各有害物质的释放量 表6 各样品卷烟分别分析了3 个燃吸区段 分别为 标 准长度 抽到底 标准长度 标准长度 l o m m 标准长度 l o m m 标准长度 2 0 m m 在表6 中 为了表述方便 各样品卷烟不同燃吸区段分别以烟蒂长度数值范围表示 以软青州烟为例 相 应区段的表示方法分别为 3 2m m 2 2m m 4 2m m 3 2 衄 5 2m m 4 2m m 其他样品表示 方法相同 由表6 看出 卷烟在燃吸过程中 在其他抽吸条件不变的情况下 越靠近滤嘴 单位长度 需要的抽吸口数越多 特别是接近滤嘴时 所需的抽吸口数急剧增加 由表6 看出 卷烟在燃吸过程中 在标准烟蒂长度附近 平均单位长度卷烟主流烟气释放 苯并 a 芘的量略大于标准烟蒂长度下的释放量 在接近滤嘴时 平均每口烟气中所含的苯并f a l 葩的量最低 越过国际标准的烟蒂长度继续抽吸直到接近滤嘴 单位长度卷烟主流烟气以及每 口烟气中所含t p m 和烟碱的量急剧增加 如图2 图3 在该区段 平均燃烧l 毫米卷烟生成 1 昭 叭 2 2 2 娩 们 坫 0 0 0 0 h 拈 伸 0 o 0 o 3 1 6 8 眈 嘶 j 观 0 o o o 盯 踮 2 l 2 2 弘 舭 拍 0 o o 0 2 o l 9 i 2 弛 钉 o 1 0 0 7 2 7 5 1 l 1 丝 弛 蛇 准 标 勉 鸵 圮 青州 中国农业科学院硕士学位论文 结果和分析 的 f p m 和烟碱量均为标准烟蒂长度下相对平均生成量的2 3 倍左右 一氧化碳为15 2 倍左 右 在该区段 平均每口烟气所含的t p m 量和烟碱量是标准烟蒂长度下相对平均含量的2 25 倍左右 一氧化碳量为i5 倍左右 上述结果是以单位长度的平均值计算的 在实际情况f 烟 支在燃烧过程中 接近滤嘴时 单位长度燃烧释放t p m 和烟碱的量应该是更急剧增加 图l 不同燃烧区段平均单位长度主流烟气苯并 a 芘的释放量 f i g l a v e r a g ed e l i v e r y o f b a po f u n i t l e n g t h i n m a i n s t r e a ms m o k e i nd i f f e r e n tb u r n i n gs e c t i o n 图2 不同燃烧区段平均单位长度主流烟气t p m 的释放量 f i 9 2 a v e r a g ed e l i v e r yo f t p mo fu n i tl e n g t hi nd i f f e r e n tb u r n i n gs e c t i o n 图3 不同燃烧区段平均单位长度主流烟气烟碱的释放量 f i 9 3 a v e r a g ed e l i v e r yo f n i c o t i n eo f u n i t l e n g t h i n m a i n s t r e a ms m o k e i nd i f l l e r e n tb u r n i n gs e c t i o l l 2 图4 不同燃烧匹段平均单位长度主流一氲化碳的释放量 f 9 4 a v e r a g ed e l i v e r yo f c oo f u n i tl e n g t hi nm a i n s t r e a ms m o k ei nd i f f e r e n tb u r n i n gs e c t l o n 2 1 2 抽吸间隔时间与苯并 a 芘及其他有害物质释放量的关系 在其他条件不变的情况下 随着抽吸间隔时间的减低 即抽吸频率的增加 每支烟的抽吸 i z i 数迅速增 j n 如表7 每支烟主流烟气产生的苯并 a 芘 t p m 烟碱和一氧化碳量都随抽吸 间隔时间的减低而增加 但增加的幅度不同 其中平均增幅最大的是烟碱 在抽吸间隔4 0 秒的 情况下 每支烟产生的苯并 a 芘 t p m 烟碱和一氧化碳量 分别是标准抽吸条件f 的i 卜 1 3