袁秀秀，冯银龙，李春光，肖先仪，陈孟起，喻保华，孙觅，王宇辰，林二阁，景延秋

1 河南农业大学烟草学院，郑州 450002；2 河南中烟工业有限责任公司洛阳卷烟厂，洛阳 471003；3 河南中烟工业有限责任公司技术中心，郑州 450016；4 江西省烟草公司赣州市公司，赣州 341000

施氮量对烤烟常规化学成分含量及主流烟气中7种有害成分释放量的影响

袁秀秀1，冯银龙2，李春光3，肖先仪4，陈孟起3，喻保华1，孙觅3，王宇辰1，林二阁1，景延秋1

1 河南农业大学烟草学院，郑州 450002；2 河南中烟工业有限责任公司洛阳卷烟厂，洛阳 471003；3 河南中烟工业有限责任公司技术中心，郑州 450016；4 江西省烟草公司赣州市公司，赣州 341000

以烤烟豫烟12号为材料，通过田间试验研究不同施氮量对烤烟化学成分和主流烟气中7种有害成分的影响。结果表明，施氮量不同不仅影响烟叶常规化学成分的含量，而且对主流烟气中有害成分的释放量产生了影响；随施氮量增加，烟叶中蛋白质、烟碱和总氮的含量增加，总糖和还原糖含量减少，钾和氯含量影响不明显；主流烟气中7种有害成分随施氮量的增加变化趋势不同，随施氮量增加，巴豆醛的释放量减少，氨和NNK的释放量增加；施氮量在55 kg/hm2时，烟叶常规化学成分协调，主流烟气中7种有害成分的危害性指数最低，烟草质量安全性较高。

烤烟；施氮量；常规化学成分；主流烟气；有害成分

随着消费者对吸烟与健康的日益关注和控烟力度的不断加强，“减害降焦”成为烟草行业迫切需要解决的重大问题，降低烟草危害对烟草行业发展和提升国际竞争力也具有重要意义[1]。随着科学技术的发展，烟草减害的手段和技术也越来越丰富，关于降低烤烟主流烟气中7种有害成分的研究，多集中在烟草加工和减害添加剂领域[2-10]，在农业措施方面未见报道。而在很大程度上卷烟有害成分的释放量是由原料决定的，颜克亮等[11]研究表明，上部烟叶中的总氮、蛋白质及烟碱对危害性指数H值有显著的影响，总氮含量与NH3、苯并芘呈显著正相关；昆明地区烟叶中总氮、烟碱、蛋白质及总糖含量与巴豆醛释放量成显著相关性；红河地区烟叶中烟碱含量与危害性指数H值呈极显著正相关。吴清辉[12]研究表明，主流烟气中苯酚含量与烟叶中总糖和还原糖含量呈显著负相关，与烟碱、总氮和氯含量呈显著正相关。主流烟气中7项有害成分与烟叶化学成分存在一定的相关性。关于施氮量不同对烤烟生长发育和烤后烟叶主要化学成分有明显影响已有较多报道[13-16]，但对烤烟主流烟气中7种有害成分的影响未见报到。本研究通过探讨施氮量对烟叶常规化学成分及主流烟气7种有害成分的影响，旨在为降低烤烟危害性提供烟田合理施肥的理论参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2015年在河南省登封市颖阳镇进行，试验地肥力中等，土壤有机质含量13.67 g/kg，碱解氮62.56 mg/kg，速效磷15.43 mg/kg，速效钾134.59 mg/kg。烤烟供试品种为豫烟12号，固定磷、钾肥的用量，供试肥料为烟草专用复合肥和芝麻饼肥。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，共设置4个处理，氮素用量设为T1（40 kg/hm2），T2（55 kg/hm2），T3（70 kg/hm2），T4（85 kg/hm2）；除氮以外，保持各处理土壤肥力一致，用NH4NO3满足4个氮素处理水平，每个处理面积667 m2，3次重复，四周设置保护行。烟株间行距120 cm，株距50 cm，于2015年4月28日移栽，其他田间管理措施按优质烟栽培技术规范进行。成熟后烟样采用三段式烘烤工艺完成烘烤，取各处理烟样C3F烟叶。

1.3 测定项目及方法

测定烤后烟叶中常规化学成分和单料烟主流烟气中7种有害成分（CO、HCN、NNK、B[a]P、苯酚、巴豆醛、NH3）。

1.3.1 烟叶常规化学成分的检测方法

烟碱：参照YC/T160-2002；总氮：参照YC/T161-2002；蛋白质：参照YC/T166-2003；总糖：参照YC/T 159-2002；还原糖：参照YC /T 216-2007；钾：参照YC/T217-2007；氯：参照YC/T162-2002。

1.3.2 单料烟主流烟气中7种有害成分的检测方法

将烟叶样品进行回潮、去梗切丝（宽度约1.0mm）备用，然后采用统一空烟筒用手动卷烟机将处理过的烟丝卷制成84×24mm的烟支作为研究对象。将卷制的烟支样品置于温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)%的环境下平衡48 h，根据质量允差选取平均质量0.90±0.02g和平均吸阻1000±50Pa的烟支为测试样品，供试样品的物理指标和抽吸参数见表1。一氧化碳（CO）、氰化氢（HCN）、4-(甲基亚硝胺基-)1-(3-吡啶基-)1-丁酮(NNK)、苯并[a]芘（B[a]P）、苯酚、巴豆醛、氨（NH3）的测定分别按照标准方法GB/T 23356-2009[17]、YC/T 253-2008[18]、GB/T 23228-2008[19]、GB/T 21 130-2007[20]、YC/T 255-20087[21]、YC/T 254-2008[22]、YC/T 377-2010[23]进行。

表1 单料烟物理指标和抽吸参数Tab. 1 Puf fi ng index and physical properties of unblended cigarettes

卷烟危害性评价指数计算公式[24]为:

其中：A为CO释放量（mg/支），B为NNK释放量（ng/支），C为B[a]P释放量（ng/支），D为巴豆醛释放量（μg/支），E为苯酚释放量（μg/支），F为NH3释放量（μg/支），G为HCN释放量（μg/支）。

1.4 数据处理

采用SPSS 21.0和Microsoft Excel 2010 软件进行统计分析，对数据进行差异显著性分析，显著性水平P ＜0 .05，以a、b、c等表示其差异性，数字后不含有相同字母表示差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量对烟叶常规化学成分的影响

施氮量不同对烤烟烟叶常规化学成分含量的影响见表2，由表2可以看出，总糖、还原糖含量和糖碱比随施氮量的增加而减少，蛋白质、烟碱和总氮含量随施氮量的增加而增加；总糖含量在40 kg/hm2与55 kg/hm2之间差异没有统计学意义，其他处理间均达到差异有统计学意义；还原糖、蛋白质含量和糖碱比在各处理间差异均达到有统计学意义；烟碱含量在55 kg/hm2与70 kg/hm2之间差异没有统计学意义，其他处理间均差异有统计学意义；总氮含量在40 kg/hm2与85 kg/hm2之间差异有统计学意义，其他处理间均未达到有统计学意义；氮碱比在85 kg/hm2时显著低于其他处理，而其他处理间差异均未达到有统计学意义；钾、氯含量和钾氯比随施氮量的增加在各处理间差异没有统计学意义，其含量变化随施氮量的影响较小。

2.2 不同施氮量对单料烟主流烟气中7种有害成分的影响

不同施氮量对主流烟气中有害成分释放量及危害性指数的影响见表3。由表3可以看出，施氮量对主流烟气不同有害成分释放量的影响趋势不同，CO的释放量随施氮量的增加无增减趋势，其释放量在各处理间差异没有统计学意义；HCN的释放量随施氮量大体呈低氮量（40～55 kg/hm2）时释放量少，高氮量（70～85 kg/hm2）时释放量多，但在各处理间其释放量差异没有统计学意义；苯酚在施氮量为40 kg/hm2和85 kg/hm2时其释放量较高，施氮量为55～70 kg/hm2时其释放量较低，且T1、T4的释放量显著低于T2、T3；氨和NNK的释放量随施氮量的增加而增加，施氮量在85 kg/hm2时，氨的释放量与其他处理之间差异有统计学意义，其他处理间释放量的差异氨没有统计学意义；NNK的释放量T1与T2，T3与T4处理间差异没有统计学意义，其他处理间差异有统计学意义；巴豆醛的释放量随施氮量的增加而减少，T1与T2，T3与T4没有统计学意义，其他处理间差异有统计学意义；苯并芘的释放量随施氮量的增加呈先减少后增加的趋势，T1（40 kg/hm2）含量最高，T3（70 kg/hm2）含量最低，T1与T3间差异有统计学意义，其他处理间差异没有统计学意义；危害性评价指数H值随施氮量的增加呈先减少后增加的趋势，施氮量在55 kg/hm2（T2）时，危害性指数（H值）最低，施氮量在85 kg/hm2（T4）时，危害性指数最高，T4处理显著高于其他处理，而其他处理间差异没有统计学意义。

表3 不同施氮量单料烟主流烟气中7种有害成分的释放量Tab. 3 Release of 7 harmful components in mainstream smoke of unblended cigarettes at different fertilizer rates

3 结论与讨论

本试验结果表明，随施氮量增加，烟叶中蛋白质、烟碱和总氮的含量呈增加趋势，总糖和还原糖含量呈减少趋势，这与崔保伟等[25]研究施氮量对烤烟化学品质的影响结果相同，说明氮素对烟株常规化学成分有显著作用。主流烟气中7种有害成分随施氮量的增加变化趋势不同，随施氮量的增加，氨和NNK的释放量随之增加，巴豆醛的释放量随之减少，苯并芘释放量呈先减少后增加的趋势，CO和HCN的释放量在各处理间均未达到显著差异水平；苯酚在施氮量为55～70 kg/hm2范围内释放量较低，并显著低于在40 kg/hm2（较低施氮量）和85 kg/hm2（较高施氮量）条件下的释放量。由危害性指数H值评价不同施氮水平下烤烟的总危害性可知，施氮量在85kg/hm2时，危害性指数H值显著高于其他处理；在40～70 kg/hm2时，其危害性指数H值无显著性差异，但施氮量在55 kg/hm2时，危害指数H值最低。

烟草对氮素营养十分敏感，土壤中氮肥施用量的高低对烤烟碳氮代谢平衡影响不同，协调影响烤后烟叶化学成分，对烟叶常规化学成分与主流烟气中7种有害成分的相关性研究已有诸多报道[11-12,26]。总氮、烟碱、蛋白质与氨、苯并芘成正相关，与巴豆醛呈负相关；总糖、还原糖与巴豆醛呈正相关，与苯酚呈负相关。本试验表明，施氮量不同影响烟叶常规化学成分的含量，对主流烟气中有害成分的释放量进而产生了影响，施氮量过高或过低烟叶主流烟气中有害成分的释放量均较高，合理施用氮肥可降低主流烟气中有害成分的释放量，提高卷烟安全性。本试验仅对一个单一的施氮肥水平进行了初步研究，施氮量对钾和氯含量影响不明显，所以在主流烟气中7种有害成分与其相关性有待进一步探索。

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：YUAN Xiuxiu, FENG Yinlong, LI Chunguang, et al. E ff ect of nitrogen application rate on routine chemical components in fl uecured tobacco and delivery of seven harmful components in mainstream smoke [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2017, 23(2)

*Corresponding author.Email：jingyanqiu72t@136.com

E ff ect of nitrogen application rate on routine chemical components in fl ue-cured tobacco and delivery of seven harmful components in mainstream smoke

YUAN Xiuxiu1, FENG Yinlong2, LI Chunguang3, XIAO Xianyi4, CHEN Mengqi3, YU Baohua1, SUN Mi3, WANG Yuchen1,LIN Erge1, JING Yanqiu1*
1 College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China;2 Luoyang Cigarette Factory, Henan Industrial CO. Ltd., Luoyang 471003, China;3 China Tobacco Henan Industrial CO. Ltd. Technology Center, Zhengzhou 450016, China;4 Jiangxi Ganzhou Municipal Tobacco Company, Ganzhou 341000, China

Field experiments with tobacco cultivar Yuyan No.12 were carried out to study e ff ects of di ff erent nitrogen fertilizer rates on chemical components and 7 harmful components delivery in mainstream smoke. Results showed that different nitrogen fertilizer rates a ff ected content of routine chemical compositions, and had in fl uence on delivery of harmful components in mainstream smoke. Contents of protein, nicotine and total nitrogen increased, while total sugar and reducing sugar decreased with the increase of nitrogen fertilizer rate,while its e ff ect on e ff ect on potassium and chlorine content were not obvious. Nitrogen fertilizer rate had di ff erent e ff ects on 7 harmful components in mainstream smoke. Crotonaldehyde decreased while ammonia and N-nitrosamines increased along with the increase of nitrogen fertilizer rate. When treated with 55 kg/hm2nitrogen fertilizer, conventional chemical composition was coordinate, hazardous index of seven harmful components in mainstream smoke was lowest.

fl ue-cured tobacco; nitrogen fertilizer rate; routine chemical component; mainstream smoke; harmful components

袁秀秀，冯银龙，李春光，等. 施氮量对烤烟常规化学成分含量及主流烟气中7种有害成分释放量的影响[J]. 中国烟草学报，2017,23（2）

河南省烟草公司“降低河南烤烟主流烟气中巴豆醛的关键农艺调控技术研究”（HYKJ201305）

袁秀秀（1990—），在读硕士研究生，研究方向：化学方面，Email：1547618493@qq.com

景延秋（1972—），博士，副教授，主要从事烟草化学研究，Email：jingyanqiu72t@136.com

2016-5-26；< class="emphasis_bold">网络出版日期：

日期：2017-01-25