全 文 ：烤烟主流烟气内源有害成分与烟叶化学成分相关性∗
耿召良１　 张　 婕１　 葛永辉１　 向章敏１　 蔡　 凯１　 朱显灵２　 李继新３∗∗　 冯勇刚１
（ １贵州省烟草科学研究院， 贵阳 ５５００８１； ２中国科学技术大学烟草与健康研究中心， 合肥 ２３００５１； ３贵州省烟草公司， 贵阳
５５０００４）
摘　 要　 研究了不同生态产区烟叶主要化学成分与主流烟气内源有害成分的关联性．结果表
明： 初烤烟叶内源有害成分和危害性指数（Ｈ 值）与烟叶部位具有较好的关联性．４⁃甲基亚硝
基⁃１⁃（３⁃吡啶基） ⁃１⁃丁酮（ＮＮＫ）、苯并［ａ］芘、氢氰酸（ＨＣＮ）、氨和苯酚的释放量表现为上部
叶＞中部叶，巴豆醛释放量表现为中部叶＞上部叶，Ｈ 值表现为上部叶＞中部叶．不同内源有害
成分与烟叶含碳、含氮化学成分的相关性复杂，同一类型烟叶化学成分对不同内源有害成分
呈现出不同的相关关系．卷烟危害性指数与烟叶中烟碱、蛋白质、总氮、主要多酚和有机酸含
量呈显著正相关，而与钾离子、总糖、还原糖、淀粉等含碳类物质含量呈显著负相关．适当降低
烟叶含氮化合物含量、增加烟叶钾含量可能会降低烟叶的危害性指数．
关键词　 主流烟气； 内源有害成分； 化学成分
文章编号　 １００１－９３３２（２０１５）０５－１４４７－０７　 中图分类号　 Ｓ５７２　 文献标识码　 Ａ
Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｈａｒｍｆｕｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｓｍｏｋｅ ａｎｄ
ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ ｉｎ ｔｏｂａｃｃｏ ｌｅａｖｅｓ． ＧＥＮＧ Ｚｈａｏ⁃ｌｉａｎｇ１， ＺＨＡＮＧ Ｊｉｅ１， ＧＥ Ｙｏｎｇ⁃ｈｕｉ１，
ＸＩＡＮＧ Ｚｈａｎｇ⁃ｍｉｎ１， ＣＡＩ Ｋａｉ１， ＺＨＵ Ｘｉａｎ⁃ｌｉｎｇ２， ＬＩ Ｊｉ⁃ｘｉｎ３， ＦＥＮＧ Ｙｏｎｇ⁃ｇａｎｇ１ （ １Ｇｕｉｚｈｏｕ Ａｃａｄｅ⁃
ｍｙ ｏｆ Ｔｏｂａｃｃｏ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， Ｇｕｉｙａｎｇ ５５００８１， Ｃｈｉｎａ； ２Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｏｂａｃｃｏ ａｎｄ
Ｈｅａｌｔｈ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ， Ｈｅｆｅｉ ２３００５１， Ｃｈｉｎａ； ３Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ
Ｔｏｂａｃｃｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００４， Ｃｈｉｎａ） ． ⁃Ｃｈｉｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｅｃｏｌ．， ２０１５， ２６（５）： １４４７－１４５３．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍａｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ ｏｆ ｔｏｂａｃｃｏ ｌｅａｖｅｓ ａｎｄ ｅｎｄｏｇｅ⁃
ｎｏｕｓ ｈａｒｍｆｕｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｓｍｏｋｅ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ． Ｌｅａｆ ｓｔａｌｋ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｅｘｈｉｂｉ⁃
ｔｅｄ ａ ｈｉｇｈ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｈａｒｍｆｕｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｈａｚａｒｄ ｉｎｄｅｘ （Ｈ）． Ｕｐｐｅｒ ｓｔａｌｋ ｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｌｅａｖｅｓ ｈａｄ ｇｒｅａｔｅｒ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ １⁃ｂｕｔａｎｏｎｅ，４⁃（ｍｅｔｈｙｌｎｉｔｒｏｓｏａｍｉｎｏ）⁃１⁃（３⁃ｐｙｒｉｄｉｎｙｌ）⁃ （ＮＮＫ）， Ｂ［ａ］Ｐ，
ＨＣＮ， ＮＨ３ ａｎｄ ｐｈｅｎｏｌ ｉｎ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｓｍｏｋｅ， ａｎｄ ａ ｈｉｇｈｅｒ ｈａｚａｒｄ ｉｎｄｅｘ ｔｈａｎ ｍｉｄｄｌｅ ｐｏｓｉ⁃
ｔｉｏｎ ｌｅａｖｅｓ ｅｘｃｅｐｔ ｆｏｒ ｃｒｏｔｏｎａｌｄｅｈｙｄｅ， ｗｈｉｃｈ ｈａｄ ｇｒｅａｔｅｒ ｒｅｌｅａｓｅ ｆｒｏｍ ｍｉｄｄｌｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｌｅａｖｅｓ． Ｄｉｆｆｅｒ⁃
ｅｎｔ ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｈａｒｍｆｕｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｓｍｏｋｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｃｏｒｒｅｌａ⁃
ｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｍａｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ ｉｎ ｔｏｂａｃｃｏ． Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｙｐｅ ｏｆ ｌｅａｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ ｐｒｅｓｅｎ⁃
ｔｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｖａｒｉｏｕｓ ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｈａｒｍｆｕｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｃｉｇａｒｅｔｔｅ
ｓｍｏｋｅ． Ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｈａｚａｒｄ ｉｎｄｅｘ ｓｈｏｗｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｎｉｃｏｔｉｎｅ，
ｐｒｏｔｅｉｎ， ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ， ｍａｊｏｒ ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｓ ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｃ ａｃｉｄｓ， ｗｈｉｌｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ
ｗｉｔｈ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｔｏｔａｌ ｓｕｇａｒｓ， ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｓｕｇａｒｓ ａｎｄ ｓｔａｒｃｈ． Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ
ｉｎ ｃｕｒｅｄ ｔｏｂａｃｃｏ ｌｅａｆ ｍａｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｈａｚａｒｄ ｉｎｄｅｘ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｓｍｏｋｅ； ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｈａｒｍｆｕｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ； ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ．
∗中国科学院 ２０１１年度“西部之光”人才培养计划项目和中国烟草
总公司贵州省公司重点科技计划项目（２００９⁃０９，２０１３⁃０７）资助．
∗∗通讯作者． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｊｉｘｉｎｌｉｇｚ＠ ｓｉｎａ．ｃｏｍ
２０１４⁃０８⁃０７收稿，２０１５⁃０３⁃０５接受．
　 　 近年来，随着人们对吸烟与健康问题的普遍关
注，卷烟危害性评价成为烟草行业的研究热点之一，
这极大地促进了人们对吸烟与健康、烟气和烟草化
学成分分析等方面的深入研究［１］ ．目前，已报道的卷
烟烟气有害成分超过 １００ 种，但其中相当多的化合
物存在争议．１９９７ 年，Ｈｏｆｆｍａｎｎ 等［２］提出了卷烟烟
气中一系列代表性有害成分，即 Ｈｏｆｆｍａｎｎ 名单，其
中包括多环芳烃类、一氧化碳（ＣＯ）、苯酚、氮氧化
物、烯烃类物质等．２００９ 年，谢剑平等［３］基于烟气毒
理学研究结果，发现卷烟主流烟气中的 ＣＯ、苯并
应 用 生 态 学 报　 ２０１５年 ５月　 第 ２６卷　 第 ５期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｍａｙ ２０１５， ２６（５）： １４４７－１４５３
［ａ］芘（Ｂ［ａ］ Ｐ）、巴豆醛、苯酚、氢氰酸（ＨＣＮ）、氨
（ＮＨ３）、４⁃甲基亚硝基⁃１⁃（３⁃吡啶基）⁃１⁃丁酮（ＮＮＫ）
等 ７种物质可以作为表征卷烟危害性的代表性成
分，将卷烟危害性指数（ｈａｚａｒｄ ｉｎｄｅｘ，Ｈ 值）与烟草
有害性联系起来．２０１２年，美国食品和药品管理部门
（ＦＤＡ）公布的 ＨＰＨＣｓ（ｈａｒｍｆｕｌ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙ ｈａｒｍ⁃
ｆｕｌ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ）名单中涵盖烟草及烟气中 ９３种有害
及潜在有害化学成分［４］，其中包含我国提出的 ７ 种
代表性烟气有害成分．
卷烟烟气中的内源有害成分除少部分是通过烟
丝直接转移以外，大部分是烟叶在燃烧过程中通过
热裂解产生的．烟叶内含的化学物质，尤其是种类繁
多的次生代谢物质，如各种有机酸、生物碱、多酚和
甾体类物质等，是影响烟叶品质的重要构成因
素［５－６］ ．目前，烟草工业方面的减害研究涉及多种烟
草或烟气有害成分，主要集中在卷烟设计、叶组配
方、加工措施和辅助材料等方面［７－９］，其研究成果在
降低卷烟有害成分方面取得了积极成效．烟草农业
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［１０－１２］，而减害研究
相对较少，主要为通过品种选择、栽培措施和烘烤等
手段降低烟草特有亚硝胺（ ｔｏｂａｃｃｏ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｎｉｔｒｏｓａ⁃
ｍｉｎｅｓ，ＴＳＮＡｓ）等研究．近年来，也有关于烟叶部位、
产地对烤烟主流烟气有害成分的影响研究［１３－１４］，但
利用田间初烤烟叶大样本系统分析烟气主要有害成
分释放特点及其与烟叶化学成分关联性的研究未见
报道．为此，本文对生产初烤烟叶不同部位内含化学
成分与烟气内源有害成分释放量和危害性指数的关
联性进行研究，旨在为优质烟叶生产提供科学参考．
１　 材料与方法
１􀆰 １　 试验材料
２０１０年在我国西南烟叶主产区的 ５ 个主生产
区（县）进行烟叶样品取样，每地区选择 ５ 个初烤烟
叶样品，每样品均选取中部（Ｃ３Ｆ）和上部（Ｂ２Ｆ）２ 个
等级，参试烤烟品种为 Ｋ３２６、云烟 ８７ 和云烟 ８５，所
有样本均取自当地生产大田并经散叶烘烤．每样品
取样 ５ ｋｇ，一部分初烤烟叶于 ５０ ℃干燥 ２ ｈ，粉碎并
过 ４０～６０目筛，烤烟样品粉末用于不同项目的检测
分析．另一部分初烤烟叶用于烟气有害成分检测．
烟气分析基准卷烟辅助材料设计参数：卷烟纸透
气度 ６０ ＣＵ，卷烟纸克质量为 ２８ ｇ·ｍ－２，无滤嘴通风，
滤棒吸阻为 ３８００ Ｐａ，嘴棒圆周为 ２４．２ ｍｍ，烟支长度
为 ８４ ｍｍ，其中烟丝段长 ６０ ｍｍ，滤嘴长度为 ２４ ｍｍ．
１􀆰 ２　 测定项目与方法
１􀆰 ２􀆰 １ 烟叶化学成分检测 　 采用气相色谱⁃质谱选
择离子监测法（ＧＣ ／ ＭＳ⁃ＳＩＭ）定量分析烟叶中有机
酸：草酸、丙二酸、马来酸、丁二酸、苹果酸、柠檬酸等
６种多元酸，以及乙酰丙烯酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、亚
油酸和亚麻酸等 ５ 种高级脂肪酸［１５］；采用气相色
谱⁃氮发光检测器法（ＧＣ⁃ＮＣＤ）定量分析烟叶中的 ８
种生物碱类物质：尼古丁、去甲基烟碱、假木贼碱、新
烟草碱、二烯烟碱、麦斯明、 ２， ３⁃联吡啶和可替
宁［１６］；采用气相色谱⁃质谱联用法（ＧＣ⁃ＭＳ）分析烟
叶中 ４种甾醇类物质：胆甾醇、菜油甾醇、豆甾醇、β⁃
谷甾醇［１７］；采用气相色谱⁃质谱法（ＧＣ⁃ＭＳ）定量分
析烟叶中 ４ 种可溶性糖：果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽
糖［１８］；采用超高效液相色谱（ＵＰＬＣ）法定量分析烟
叶中的茄尼醇［１９］；采用 ＹＣ ／ Ｔ ２０２—２００６［２０］的方法
分析烟叶中多酚类成分，即绿原酸、莨菪亭、芸香苷、
新绿原酸、４⁃ｏ⁃咖啡奎尼酸、莰菲醇基芸香苷的含
量；依据 ＹＣ ／ Ｔ １５９—２００２、ＹＣ ／ Ｔ １６１—２００２、ＹＣ ／ Ｔ
１６２—２００２、ＹＣ ／ Ｔ １６６—２００３、ＹＣ ／ Ｔ ２１７—２００７、ＹＣ ／
Ｔ ２１６—２００７［２０］测定烟叶中糖、总氮、蛋白质、淀粉、
钾、氯等常规化学成分．
１􀆰 ２􀆰 ２主流烟气有害成分检测　 采用 ＵＰＬＣ⁃ＭＳ ／ ＭＳ
方法检测烤烟主流烟气中 ＴＳＮＡｓ（ＮＮＫ） ［２１］；采用
ＵＰＬＣ方法检测烤烟主流烟气中的酚类物质 （苯
酚） ［２２］；依据 ＧＢ ／ Ｔ ２３３５６—２００９、ＹＣ ／ Ｔ ２５３—２００８、
ＧＢ ／ Ｔ ２１１３０—２００７、 ＹＣ ／ Ｔ ２５４—２００８ 和 ＹＣ ／ Ｔ
３７７—２０１０［２０］进行烤烟主流烟气中 ＣＯ、ＨＣＮ、苯并
［ａ］芘、巴豆醛和 ＮＨ３释放量的检测．
１􀆰 ３　 数据处理
单料烟危害性评价指数（Ｈ）的计算公式：
Ｈ＝（Ａ ／ １４．２＋Ｂ ／ ５．５＋Ｃ ／ １０．９＋Ｄ ／ １８．６＋Ｅ ／ １７．４＋
Ｆ ／ ８．１＋Ｇ ／ １４６．３）×１０ ／ ７
式中：Ａ 为 ＣＯ 放量（ｍｇ·支－１）；Ｂ 为 ＮＮＫ 释放量
（ｎｇ·支－１）；Ｃ 为苯并［ ａ］芘释放量（ ｎｇ·支－１ ）；
Ｄ为巴豆醛释放量 （μｇ·支－１ ）；Ｅ 为苯酚释放量
（μｇ·支－１）；Ｆ为 ＮＨ３释放量（μｇ·支
－１）；Ｇ为 ＨＣＮ
释放量（μｇ·支－１）．
采用 Ｅｘｃｅｌ ２００３软件对数据进行统计分析和作
图，采用 ＳＰＳＳ １０．０软件进行相关性分析（α＝ ０．０５）．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 烟叶不同部位主流烟气内源有害成分及危害
性指数
由图 １可知，主流烟气一氧化碳（ＣＯ）释放量与
８４４１ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
图 １　 不同部位烤烟主流烟气内源有害成分释放量和卷烟危害性指数
Ｆｉｇ．１　 Ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｈａｒｍｆｕｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｈａｚａｒｄ ｉｎｄｅｘ （Ｈ） ｉｎ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｓｍｏｋｅ ａｔ ｃｕｒｅｄ ｔｏｂａｃｃｏ ｓｔａｌｋ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ．
Ⅰ： 上部叶 Ｕｐｐｅｒ ｌｅａｆ； Ⅱ： 中部叶 Ｍｉｄｄｌｅ ｌｅａｆ．
烟叶部位的关联性不强．地区 ５样品主流烟气 ＣＯ释
放量在中部烟叶稍大于上部烟叶，地区 １、２、３ 和 ４
的上部烟叶主流烟气 ＣＯ释放量均大于中部烟叶．
　 　 烟叶部位与主流烟气特有亚硝胺（ＮＮＫ）释放
量有明显的关联性，烟叶部位对不同产地烟叶主流
烟气 ＮＮＫ释放量的影响相同：上部叶＞中部叶．烟草
中 ＴＳＮＡｓ 是由烟草生物碱类（主要是烟碱、去甲基
烟碱、假木贼碱和新烟草碱）与亚硝胺复合而成，生
物碱与亚硝化作用剂反应时，叔胺烟碱 Ｃ⁃Ｎ 键断
裂，仲胺降烟碱、假木贼碱和新烟草碱 Ｎ⁃Ｈ被 Ｎ⁃Ｎ＝
Ｏ取代，即形成 ＴＳＮＡｓ［２３］ ．有研究表明，烤烟上部烟
叶的生物碱含量大于中部烟叶［２３］，这与本研究结果
一致．
苯并［ａ］芘（Ｂ［ａ］Ｐ）在卷烟烟气中通常是高温
裂解的产物．初烤烟叶部位与主流烟气 Ｂ［ａ］Ｐ 释放
量有明显的关联性，烟叶部位对不同产地烟叶主流
烟气 Ｂ［ａ］Ｐ 释放量的影响相同．尽管不同地区之间
上、中部烟叶主流烟气 Ｂ［ａ］Ｐ 释放量差值不同，但
均表现为：上部叶＞中部叶．
５个地区的烤烟主流烟气中巴豆醛的释放量均
表现为中部叶＞上部叶．巴豆醛主要是由纤维素、糖、
类脂和蜡质、甘油酯等热解形成，多在卷烟燃烧时产
生［２４］ ．有研究表明，烟叶中还原糖含量的规律表现
为中部叶＞上部叶［２５］，石油醚提取物含量表现为中
９４４１５期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 耿召良等： 烤烟主流烟气内源有害成分与烟叶化学成分相关性　 　 　 　 　 　
部叶＞上部叶＞下部叶［２６］，而脂质类物质是烟叶石油
醚提取物的重要组分，这与本研究中烟气巴豆醛释
放量的变化规律吻合．烤烟主流烟气苯酚的释放量
均表现为上部叶＞中部叶．有研究表明，烟气中的苯
酚主要来源于烟草中的纤维素等物质，而上部叶全
纤维素含量高于中部叶［２７］，这与本研究结论类似．
５个地区的烤烟主流烟气中 ＮＨ３的释放量规律
均为上部叶＞中部叶．烟叶烟气中氨主要来源于烟叶
中的含氮化合物，其形成与硝酸盐的还原反应及氨
基酸如甘氨酸的热解密切相关．烤烟上部叶的总氮
含量大于中部叶［２３］，与本研究中烟气中氨的释放量
规律一致．５个地区的烤烟主流烟气中 ＨＣＮ 的释放
量均表现为上部叶＞中部叶．
卷烟烟气危害性指数（Ｈ）可用以表征卷烟主流
烟气的危害性．５ 个地区的烤烟 Ｈ 值均表现为上部
叶＞中部叶，这可能与烤烟上部烟叶结构致密、含氮
化合物含量高有关．
２􀆰 ２　 烤烟主流烟气内源有害成分与前体物的相
关性
卷烟烟气中 ＣＯ 主要是由纤维素、淀粉、糖、羧
酸和氨基酸等物质经燃烧或热裂解产生的［２８］ ．烤烟
主流烟气 ＣＯ释放量与烟草生物碱和还原糖含量呈
显著正相关，其中，与烟草生物碱总量、烟碱、麦斯
明、假木贼碱的相关系数分别为 ０．２９３、０．３３０、０．３８９、
０．３５８，与还原糖的相关系数为 ０．５４６．烤烟主流烟气
ＣＯ释放量与有机酸、部分多酚、钾、蛋白质和总氮含
量呈显著负相关，其中，与有机酸总量、草酸、苹果
酸、棕榈酸的相关系数为－０．２３３、－０．４２６、－０．２３０、
－０．４５５，与多酚中的 ４⁃ｏ⁃咖啡酰奎尼酸、莰菲醇基芸
香苷的相关系数为－０．２０４、－０．４６５，与钾、总氮和蛋
白质含量的相关系数分别为 － ０． ４２８、 － ０． ３３９ 和
－０􀆰 ４８１．这表明有机酸、生物碱、钾、还原糖、蛋白质
等物质是影响烤烟主流烟气 ＣＯ 释放量的主要成
分，各种成分对烟气 ＣＯ的释放可能有交叉影响．
关于 ＴＳＮＡｓ形成和积累与前体物的关系已有
不少报道，但结果不一致．目前，普遍认为生物碱和
亚硝胺是烟草 ＴＳＮＡｓ 生物合成的直接前体［２３，２９］ ．５
个地区的烤烟样品 ＴＳＮＡｓ检测结果表明，烤烟主流
烟气 ＮＮＫ释放量与主要生物碱、有机酸、总氮、氯离
子和部分多酚含量呈显著正相关，其中，与烟草生物
碱中的烟碱、降烟碱、新烟草碱的相关系数为 ０．５６６、
０．４０７、０．３６６，与有机酸总量、草酸、苹果酸、柠檬酸
的相关系数为 ０．５６９、０．５５４、０．５３６、０．３３４，与多酚中
的新绿原酸、莨菪亭、莰菲醇基芸香苷的相关系数为
０．２２４、０．４８６、０．３５８，与总氮、氯的相关系数为 ０．６８５、
０．７４８．烤烟主流烟气 ＮＮＫ释放量与总糖、还原糖、可
溶性糖含量呈显著负相关，其中，与总糖、还原糖的
相关系数为－０．４５６、－０．６８７，与果糖、葡萄糖、蔗糖、
麦芽糖等可溶性糖的相关系数为－０．５１４、－０．６５７、
－０．３４２、－０．４２４．
稠环芳烃（ＰＡＨｓ）是指分子中含有 ２ 个或 ２ 个
以上苯环且以稠环形式相连的化合物，很多具有致
肿瘤活性，其中，Ｂ［ａ］Ｐ 被认为是最强的致癌物质．
烟气中的 Ｂ［ ａ］ Ｐ 是由植物甾醇、氨基酸、纤维素、
糖、蜡等组分通过热裂解和高温热合成反应形成，通
常作为稠环芳烃的代表物被研究，但具体生成途径
尚未完全了解．烤烟主流烟气 Ｂ［ａ］Ｐ 释放量与主要
有机酸、甾醇、部分多酚和生物碱含量呈显著正相
关，其中，与有机酸总量、苹果酸、柠檬酸的相关系数
为 ０．３４２、０．３０９、０．５００，与甾醇总量、胆甾醇、菜油甾
醇、豆甾醇、羊毛甾醇的相关系数为 ０． ４４３、０． ５１３、
０􀆰 ４２６、０．７０２、０．２８３，与多酚中的莨菪亭、莰菲醇基芸
香苷的相关系数为 ０．２５１、０．４８４，与麦斯明的相关系
数为 ０．３１８．烤烟主流烟气 Ｂ［ａ］Ｐ 释放量与葡萄糖
和总糖含量呈显著负相关，其相关系数分别为
－０．３６１和－０．２８０．这表明多酚类、有机酸类和糖类物
质是影响烤烟主流烟气 Ｂ［ａ］Ｐ 释放量的主要成分．
赵伟等［３０］和刘少民等［３１］分别采取将甾醇类物质添
加至卷烟的方法考察了植物甾醇对卷烟主流烟气
ＰＡＨｓ的影响，结果表明，甾醇添加量与 Ｂ［ａ］Ｐ 释放
量呈显著正相关，这与本研究结果一致．
有研究表明，烟气中挥发性羰基化合物主要是
烟草中的一些大分子化合物（多糖类、纤维素类、果
胶和蛋白质类）在卷烟燃烧过程中经热裂解而生
成［２４］ ．烤烟主流烟气巴豆醛释放量与烟叶中甾醇、
茄尼醇、总糖、淀粉、钾离子和可溶性糖含量呈显著
正相关，其中，与甾醇总量、胆甾醇、菜油甾醇、豆甾
醇、羊毛甾醇的相关系数为 ０． ４７８、０． ７０８、０． ３９５、
０􀆰 ６９２、０．３６３，与茄尼醇、总糖、淀粉、钾离子的相关
系数为 ０．４１６、０．２５２、０．３９９、０．２５７，与果糖、麦芽糖的
相关系数为 ０．３７８、０．５６８．烤烟主流烟气巴豆醛释放
量与烟叶中主要多酚、生物碱、有机酸、总氮、蛋白质
和氯离子含量呈显著负相关，其中，与多酚总量、莨
菪亭、芸香苷的相关系数为－０．４８６、－０．３３６、－０．５８７，
与烟碱、降烟碱、麦斯明的相关系数为 － ０． ５６６、
－０．３１４、－０．４７０，与有机酸总量、苹果酸、柠檬酸、亚
油酸的相关系数为－０．３０９、－０．２９９、－０．４７７、－０．３８１，
与总氮、蛋白质和氯离子含量的相关系数为－０．２５２、
０５４１ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
－０．５８３、－０．２０９．
酚类化合物是一种细胞原浆毒，其中苯酚的毒
性最大．卷烟烟气中的苯酚主要来源于烟草中多酚
类化合物、纤维素及木质素的热解等［２７］ ．然而，已有
的机理研究主要采用模拟热解的方式，忽略了烟气
组成的复杂性及协同性，不能全面地说明苯酚形成
的机理．通过苯酚释放量与烟叶主要内含物质的相
关分析，表明烤烟主流烟气苯酚释放量与烟叶中多
酚、生物碱、有机酸、总氮、蛋白质和氯离子含量呈显
著正相关，其中，与多酚总量、新绿原酸、莨菪亭、芸
香苷、莰菲醇基芸香苷的相关系数为 ０．２１９、０．２２０、
０．３８０、０．３３５、０．３５２，与生物碱总量、烟碱、降烟碱、假
木贼碱、新烟草碱的相关系数为 ０．３６７、０．５８２、０．３８６、
０．２８６、０．５５０，与有机酸总量、草酸、苹果酸、柠檬酸
的相关系数为 ０．３４９、０．４１６、０．２９７、０．２９５，与总氮、蛋
白质、氯离子含量的相关系数为 ０．６３６、０．６０６、０．２０９．
烤烟主流烟气苯酚释放量与总糖、还原糖含量呈显
著负相关，相关系数分别为－０．４０４、－０．５６６．这表明
多酚类、生物碱类、有机酸类、糖类物质、蛋白质、氯
离子等物质是影响烤烟主流烟气苯酚释放量的主要
成分．
卷烟主流烟气中的 ＮＨ３主要来源于烟叶中的含
氮化合物，包括硝酸盐、铵盐、亚硝酸盐、氨基酸、蛋
白质、酰胺和含氮杂环化合物等［３２－３３］ ．相关分析表
明，烤烟主流烟气 ＮＨ３释放量与生物碱、有机酸、多
酚、总氮、蛋白质和氯离子呈显著正相关，其中与生
物碱总量、烟碱、降烟碱、假木贼碱、新烟草碱的相关
系数为 ０．３０４、０．５７２、０．３３３、０．２２８、０．５４３，与有机酸
总量、草酸、苹果酸、柠檬酸的相关系数为 ０． ３５１、
０􀆰 ４５３、０．２９６、０．２９０，与多酚总量、莨菪亭、芸香苷、莰
菲醇基芸香苷的相关系数为 ０． ２１４、０． ４２２、０． ３７３、
０􀆰 ３１２，与总氮、蛋白质和氯离子的相关系数为
０􀆰 ６２３、０．６４２和 ０．３６４．烤烟主流烟气 ＮＨ３释放量与
可溶性糖、总糖，还原糖、淀粉和钾离子含量呈显著
负相关，其中与果糖、葡萄糖、麦芽糖的相关系数为
－０．３４４、－０．４３７、－０．４３４，与总糖，还原糖、淀粉和钾
离子的相关系数为－０．３４５、－０．３０７、－０．３６０、－０．２９２．
这表明多酚、生物碱、有机酸、糖类物质、蛋白质、钾
离子、氯离子等物质是影响烤烟主流烟气 ＮＨ３释放
量的主要成分．
ＨＣＮ在烟气中含量较低，但却是烟气中最具纤
毛毒性的物质．目前，关于卷烟烟气中 ＨＣＮ 的形成
机理研究多采用模拟热解的方式．有研究表明，卷烟
烟气中 ＨＣＮ主要来自烟草中的蛋白质、氨基酸和硝
酸盐的转化，以及甘氨酸、脯氨酸和氨基二羧酸的热
解［３４］ ．相关分析表明，烤烟主流烟气 ＨＣＮ 释放量与
部分多酚、主要生物碱、茄尼醇、总氮、蛋白质和氯离
子含量呈显著正相关，其中与芸香苷、莰菲醇基芸香
苷的相关系数为 ０．２０６、０．２４４，与生物碱总量、烟碱、
假木贼碱、新烟草碱的相关系数为 ０． ３０８、０． ３６４、
０􀆰 ３２１、０．３６４，与茄尼醇、总氮、蛋白质和氯离子含量
的相关系数为 ０．３８４、０．２９０、０．３２６、０．２３７．烤烟主流
烟气 ＨＣＮ释放量与钾离子含量呈显著负相关，相关
系数为－０．２１２．这表明部分多酚、主要生物碱、茄尼
醇、蛋白质、钾氯离子等物质是影响烤烟主流烟气
ＨＣＮ释放量的主要成分．
卷烟危害性指数是卷烟烟气有害成分释放量与
危害性的综合反映．将卷烟危害性指数与烟叶主要
内含物质进行相关分析，表明烤烟危害性指数与烟
叶中的生物碱、主要有机酸、部分甾醇、多酚、总氮和
蛋白质含量呈显著正相关，其中，与生物碱总量、烟
碱、降烟碱、新烟草碱的相关系数为 ０． ２２４、０． ４５９、
０􀆰 ３５７、０．３９６，与有机酸总量、草酸、苹果酸、柠檬酸
的相关系数为 ０．４４９、０．４６４、０．３８５、０．４４７，与谷甾醇
的相关系数为 ０．３０３，与多酚中莨菪亭、芸香苷的相
关系数为 ０．４６６、０．２６７，与总氮和蛋白质的相关系数
为 ０．６１３和 ０．６０８．烤烟主流烟气危害性指数与可溶
性糖、总糖、还原糖、淀粉和钾离子含量呈显著负相
关，与果糖、葡萄糖、麦芽糖的相关系数为－０．４０６、
－０．５７４、－０．４２８，与总糖、还原糖、淀粉和钾离子的相
关系数分别为－０．４４８、－０．５４０、－０．３７３ 和－０．２１５．有
研究表明，烤烟上部叶的含氮化合物、主要有机酸和
多酚物质含量高于中部叶，而钾离子、还原糖含量则
是中部叶高于上部叶［２３］，可以推测化学成分组成及
结构致密等是上部烟叶危害性指数高于中部叶的重
要原因．
３　 讨　 　 论
通过对 ５个代表性烟叶产区初烤烟叶的取样分
析，不同烟叶部位对烤烟单料烟主流烟气不同内源
有害成分释放量影响不同．初烤烟叶主流烟气的内
源有害成分释放量和卷烟危害性指数与烟叶部位有
较好的关联性：初烤烟叶主流烟气中 ＣＯ 释放量和
烟叶部位没有显著关系，巴豆醛释放量表现为中部
叶＞上部叶，ＮＮＫ、苯并［ ａ］芘、ＨＣＮ、氨和苯酚的释
放量均表现为上部叶＞中部叶．上部初烤烟叶的危害
性指数与中部烟叶相比，均处于较高水平．
烟叶内含的种类繁多的次生代谢物质是烟草烟
１５４１５期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 耿召良等： 烤烟主流烟气内源有害成分与烟叶化学成分相关性　 　 　 　 　 　
气有害成分的重要前体物，不同产地、部位烟叶组织
结构和化学成分的差异会造成卷烟主流烟气不同内
源有害成分释放量和卷烟危害性指数不同．烟叶中
主要含碳和含氮化合物都是主流烟气内源有害成分
的重要前体物，但不同内源有害成分与烟叶中主要
含碳、含氮物质的相关性较复杂，同一类型烟叶化学
成分对应不同的内源有害成分可呈现不同的正相关
或负相关，显示了彼此间统一又矛盾的相关关系．作
为卷烟烟气危害性综合反映的卷烟危害性指数，与
烟叶中烟碱、蛋白质、总氮含量等含氮类物质以及主
要多酚、有机酸含量呈正相关，而与钾离子和总糖、
还原糖、淀粉等含碳类物质呈负相关．烤烟上部烟叶
结构致密，含氮化合物、主要有机酸和多酚物质含量
高，钾离子、还原糖含量偏低［２３］，可能是卷烟主流烟
气危害性指数上部烟叶高于中部烟叶的原因．这表
明适当降低烟叶含氮化合物含量、增加烟叶钾含量
可能会降低烟叶的危害性指数．
本研究数据来自多点取样分析，不同部位和地
区烤烟样品主流烟气内源有害成分释放量情况是同
一年度取样所得，不同的释放量可能受当地当年的
气候条件、烟叶栽培及调制技术等因素影响．由于取
样点的限制和样品本身可能带来的偏差，分析结果
不能全面准确地反映当地烟叶主流烟气内源有害成
分释放量的全貌，但该结果较全面系统地揭示了初
烤烟叶内源有害成分释放量的特点及其与前体物的
相关性．进一步探寻气候、土壤、栽培措施等条件对
烟叶内含化学成分的影响对于解析烟叶主流烟气内
源有害成分释放量机理具有重要的科学意义．
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（李东亮）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｓｈｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｄｒｙｉｎｇ
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［１０］　 Ｙｉｎ Ｐ⁃Ｄ （尹鹏达）， Ｚｈｕ Ｗ⁃Ｘ （朱文旭）， Ｚｈａｏ Ｌ⁃Ｎ
（赵丽娜）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎ，
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［１１］　 Ｚｈａｎｇ Ｓ⁃Ｊ （张生杰）， Ｈｕａｎｇ Ｙ⁃Ｊ （黄元炯）， Ｒｅｎ Ｑ⁃Ｃ
（任庆成）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ ｌｅａｆ
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（彭新辉）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｏｉｌ， ｃｌｉｍａｔｅ， ａｎｄ ｔｈｅｉｒ
ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｎ ｓｏｍｅ ｎｅｕｔｒａｌ ｖｏｌａｔｉｌｅ ａｒｏｍａ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ
ｆｌｕｅ⁃ｃｕｒｅｄ ｔｏｂａｃｃｏ ｌｅａｖｅｓ ｆｒｏｍ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｔｏｂａｃｃｏ
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Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ （应用生态学报）， ２０１０， ２１ （ ８）：
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［１３］ 　 Ｗａｎｇ Ｔ （王 　 涛）， Ｂａｏ Ｆ⁃Ｗ （鲍峰伟）， Ｗａｎｇ Ｌ⁃Ｓ
（王刘胜）， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｒｏｗｉｎｇ ａｒｅａｓ ａｎｄ ｔｏ⁃
ｂａｃｃｏ ｃｒｏｐ ｙｅａｒ ｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｓｅｖｅｎ ｈａｒｍｆｕｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ
ｒｅｌｅａｓｅｄ ｉｎ ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｓｍｏｋｅ． Ｈｕｂｅｉ Ａｇｒｉｃｕｌ⁃
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１３３３ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１４］　 Ｈｕａｎｇ Ｃ⁃Ｚ （黄朝章）， Ｃａｉ Ｇ⁃Ｈ （蔡国华）， Ｚｈａｏ Ｙ⁃Ｑ
（赵艺强）， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｃｙａｎｉｄｅ
ｉｎ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｓｍｏｋｅ ａｎｄ ｒｏｕｔｉｎｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｔｏｂａｃｃｏ ｌｅａｖｅｓ． Ｔｏｂａｃｃｏ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈ⁃
ｎｏｌｏｇｙ （烟草科技）， ２０１３（２）： ６２－６４ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
２５４１ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
［１５］　 Ｊｉｎ Ｙ⁃Ｍ （金永明）， Ｚｈａｎｇ Ｍ⁃Ｆ （张明福）， Ｌｉｕ Ｂ⁃Ｚ
（刘百战）． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｏｌｙｂａｓｉｃ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓ
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［２９］　 Ｂｕｒｔｏｎ ＨＲ， Ｂｕｓｈ ＬＰ， Ｄｊｏｒｄｊｅｖｉｃ ＭＶ． Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｅｍ⁃
ｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｏｎ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｂａｃｃｏ ｓｐｅｃｉｆ⁃
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［３０］ 　 Ｚｈａｏ Ｗ （赵 　 伟）， Ｗａｎｇ Ｋ⁃Ｍ （王昆淼）， Ｌｉｕ Ｃ⁃Ｂ
（刘春波）， ｅｔ ａｌ． Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｆｉｖｅ ｓｔｅｒｏｌｓ ａｎｄ
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［３１］ 　 Ｌｉｕ Ｓ⁃Ｍ （刘少民）， Ｄｉｎｇ Ｂ （丁 　 斌）， Ｔｏｎｇ Ｈ⁃Ｗ
（童红武）， ｅｔ ａｌ． Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｈｙｔｏｓｔｅｒｏｌｓ ｏｎ ＰＡＨｓ ｉｎ
ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｓｍｏｋｅ． Ａｃｔａ Ｔａｂａｃａｒｉａ Ｓｉｎｉｃａ （中国烟草学
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［３２］ 　 Ｙａｎ Ｋ⁃Ｙ （闫克玉）． Ｔｏｂａｃｃｏ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ． Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ：
Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， ２００２ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［３３］　 Ｑｉｕ Ｙ⁃Ｃ （邱玉春）， Ｃａｉ Ｇ⁃Ｈ （蔡国华）， Ｗｕ Ｑ⁃Ｈ （吴
清辉）， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａｍｍｏｎｉａ ｉｎ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｃｉｇ⁃
ａｒｅｔｔｅ ｓｍｏｋｅ ａｎｄ ｍａｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｂａｃｃｏ．
Ｊｉａｎｇｓｕ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （江苏农业科学）， ２０１４，
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［３４］ 　 Ｊｏｈｎｓｏｎ ＷＲ， Ｋａｎ ＪＣ． Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｃｙａｎｉｄｅ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ
ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， １９７１， ３６：
１８９－１９２
作者简介　 耿召良，男，１９７８ 年生，博士，副研究员． 主要从
事烟草化学研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｚｈａｏｌｉａｎｇｇｅｎｇ１１０４＠ １２６．ｃｏｍ
责任编辑　 孙　 菊
３５４１５期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 耿召良等： 烤烟主流烟气内源有害成分与烟叶化学成分相关性