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臭氧对于降低烟草焦油含量的作用

时间:2018年08月15日 分类:科学技术论文 次数:

吸烟有害健康,这是大家都知道的,其中影响烟民身体健康的主要因素就是焦油,是吸烟过程中的重要有害物质,焦油主要成分多环芳烃,可以利用臭氧进行处理降解这种物质,降低对烟民的伤害,为此,下面文章从烟焦油基本特征与危害出发,采用文献资料分析法、实

  吸烟有害健康,这是大家都知道的,其中影响烟民身体健康的主要因素就是焦油,是吸烟过程中的重要有害物质,焦油主要成分多环芳烃,可以利用臭氧进行处理降解这种物质,降低对烟民的伤害,为此,下面文章从烟焦油基本特征与危害出发,采用文献资料分析法、实验分析法对臭氧处理烟草进后,实现烟草焦油含量降低与品质提升的作用进行了分析,以供参考。

  关键词:臭氧,烟草,焦油含量,多环芳烃

烟草

  臭氧(Ozone)以其所具有的高氧化性,在众多领域中,如医疗卫生、污水处理、食品消毒与存储等领域中得到广泛应用。据有关学者以及科研技术人员(如Schepartz,Mottola,1995,曾德琪,李正祥,1981;胡捷,刘利平,2015;许春平,赵珊珊,2016等)研究发现,在烟草生产制造中,进行臭氧处理,可有效降低烟草中焦油、总氮、烟碱的含量,同时提升烟草香味,增强烟草整体品质。

  现阶段关于臭氧处理烟草工艺技术的研究还有待进一步的完善与优化,对臭氧处理烟草在降低焦油含量中作用的实践研究相对较少。基于此,本文在理论分析的基础上,采用实验研究法,就臭氧处理烟草在降低焦油含量中的作用进行了具体分析,旨在提升烟草品质,得到烟草生产与处理新工艺技术。

  1问题的提出

  烟焦油(Tobaccotar)又称为“烟油”,通常情况下吸烟者使用烟嘴进行吸烟时,烟嘴内部会出现棕色的油腻性物质,也就是烟焦油。基于化学成分分析可知,烟焦油主要是由多环芳烃组成,是一种相对复杂的混合物质,包含镉、胺、亚硝胺、砷、苯酚类等物质。通常情况下,在吸烟过程中纸烟多处于供氧不足条件燃烧,随着焦化温度的不断提升,会形成大量的多环芳烃,如荼、富马酸、苯酚类等促癌、致癌物[1]。

  这些物质随着烟流将被吸入吸烟者呼吸道,刺激吸烟者气管、支气管粘膜,从而对其产生不利影响,引发支气管炎症,当焦油进入吸烟者肺部后,会产生酵素对吸烟者肺泡壁产生消极影响,使其失去弹性,甚至发生破裂,引发肺气疾病。据有关实验证明,人在进行一次深吸烟时,大约将有百分之九十以上的多环芳烃被吸入到肺部,并多数物质被滞留在肺部,一个人如果每天吸两包烟,其肺癌患病率是不吸烟者的二十倍,在众多肺癌患者中,有百分之九十以上的患者是由吸烟引发的。

  鉴于吸烟过程中焦油的危害,中国我国烟草专卖局提出“降焦减害”发展战略,将降低焦化烟卷,减少吸烟危害,提升烟草品质,实现烟草生产生产有效控制作为烟草企业新时期新形势下发展的主要方向,并于2015年1月,进行烟草焦油量调整,指出卷烟盒标焦油不得超过“10毫克/支”,品牌烟草焦油量至少有三种类型产品规格在“6毫克/支”以下。基于此,烟草企业以及烟草产品质量监督检查机构,应注重烟草生产与处理技术的研发,注重烟草产品质量检测技术的强化,实现“降焦减害”目标。

  由于臭氧具强氧化性,在应用过程中可取得良好的消毒、脱臭功效,因此,在污水处理、医疗卫生等领域具有广泛的应用。基于臭氧本质特征以及烟草焦油特征,有学者利用臭氧处理烟草中的焦油,发现可在一定程度上降低烟草焦油含量。基于文献资料分析可知,臭氧对生物碱、芳香族、蛋白质、邻苯二甲、碳水化合物都能够具有一定氧化分解作用,从而实现烟草有害物质的降低,提升烟草品质。因此,关于臭氧处理烟草在降低焦油含量中作用的研究具有重要现实意义与研究价值。

  2研究材料与方法

  2.1研究基本材料

  本次实验研究过程中,选用笔者所在地著名烟草厂提供的2017年产上部烟叶为实验对象。其次,选择由天津市富宇精细化工有限公司生产的“二氯甲烷”,北京仪化通标公司生产的“标样化合物乙酸苯乙酯”,天津市科密欧化学试剂有限公司生产的“无水硫酸钠”以及上海江莱生物科技有限公司生产的氯化钠为主要实验试剂[2]。

  与此同时,选用德国SEA-LAnalytical公司生产的“AA3型连续流动分析仪”、青岛国林实业有限责任公司生产的“臭氧发生器”、美国Torion公司生产的Torion-9/GC-TMS型气质联用仪、西安禾普生物科技有限公司生产的“QL-10型无油空气泵”、北京瑞成伟业仪器设备有限公司生产的“DLSB-3/15低温冷却液循环泵”、北京同林高科科技有限责任公司生产的“恒温恒湿箱”、深圳鑫海瑞科技开发有效公司生产的“FGD2-A-Ex型紫外臭氧检测仪”、广东雪莱特光电科技股份有限公司产品生产等波长为185纳米的“紫外灯”为主要实验设备与仪器。此外,根据相关实验经验与基础理论,保证其他实验条件的满足,如实验温度管控、实验室环境等。

  2.2研究方法

  在本次研究中主要采用以下几种方法进行具体实践:

  第一,进行原材料臭氧处理。即,依据实际情况选择适当的样品烟叶进行除梗去杂初步处理,在此过程中需保证实验环境为湿度百分之六十,温度在“23±2”摄氏度左右。同时,借助管式臭氧发生器,在电压为220V,电流为2A的条件下生产臭氧,并利用不同浓度的臭氧处理烟草(包括0mg/L浓度、292mg/L浓度、348mg/L浓度、404mg/L浓度)进行为时八个小时的处理,在此过程中,保证臭氧直接作用于烟草,用以避免臭氧对人体产生危害,提升实验准确性。

  第二,对臭氧处理后的烟草样品进行化学成分检测分析,在此过程中需利用恒温恒湿箱、连续流动分析仪等仪器,依据相关要求进行具体操作,实现烟草及其实验样品总植物碱、水溶性糖、钾含量、还原糖、总氮量等三次平行测定。

  第三,采用感官评价法对臭氧处理后的烟草样品进行测定,在此过程中,依据国际标准要求控制实验室温度与湿度,根据相关标准,利用9分制量化赋值法,以烟草香气品质、刺激性、灰色、混杂气、燃烧性、余味、劲头等为评价指标进行进行烟草样品质量评估。并采用数据统计分析软件进行相关数据分析。

  3研究结果与分析

  3.1臭氧处理后,烟草基本化学成分分析

  通过上述实验方法,进行实验测定得出如表1数据结果。从数据统计分析可知,不同浓度下的臭氧处理对烟草基本化学成分的影响是不同的,其中,低浓度与高浓度的臭氧处理,使烟草的碱含量得到较为明显的降低,低浓度、中浓度、高浓度下臭氧处理后,烟草总糖、还原糖得到改变,烟草总氮量、钾含量的变化不大,总体来看高浓度臭氧处理,对烟草基本化学成分影响相对较大。

  3.2臭氧处理后,烟草的感官分析

  通过上述实验方法,进行感官质量评价得出如表2数据,根据数据结果可知,不同臭氧浓度处理下,烟草整体品质得到改善,其中烟草烟气柔细度得到明显提升,烟草刺激性得到大幅度改善,随着臭氧浓度的不断提高,烟草香气、燃烧性、浓度与灰度得到小幅度改善。

  3.3臭氧处理后,烟草香味成分的分析

  采用GC-MS分析法对不同臭氧浓度处理后烟草样品进行分析,利用质谱图检索法、峰面积归一法分析可知,臭氧处理烟草后,烟草香味成分发生了一定的改变。其中烟草中硬脂酸、癸醛、肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈酸甲酯、二氢猕猴桃内酯等物质随着臭氧浓度的加大得到增加,巨豆三烯酮、苯甲醛、苯乙醛、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、新植二烯、亚麻酸等物质,随着臭氧浓度的加大,其含量呈现出逐渐递减的趋势[3]。大马士酮、异植物醇、9,12,15-十八烷三烯酸甲酯、3-(4,8,12三甲基十四烷基)-呋喃等物质,是经过臭氧处理后,形成的新成分。这在成分的增加、添加与降低,从整体层面实现烟草柔细度、香气品质等的改善。

  3.4“紫外线+臭氧”处理后PAHs的降解分析

  在臭氧处理烟草实验中,采用紫外线照射法,对不同浓度臭氧处理下PAHs的降解情况进行了数据分析。分析发现,紫外线与臭氧的协同作用,进一步提升了臭氧的氧化能力,促进H2O2含量,使其与·OH发生反应,实现PAHs的降解的进一步降解。

  4研究结论与建议

  由上述实验研究分析可得出以下结论:

  其一,臭氧处理烟草可在一定程度上降低烟草焦油含量,主要原因在于烟草中的芳香烃化合物被臭氧进行了分解。

  其二,臭氧处理烟草后,烟草烟碱含量在一定程度上得到明显下降,这在一定程度上与烟碱氧化后形成烟碱酸原理相符合。

  其三,经过臭氧处理后的烟草总糖含量、还原糖量得到明显提升,主要原因在于臭氧处理后,一些碳水化合物质,如单糖、低聚多糖等被分解、水解,形成小分子量糖。

  其四,经过臭氧处理后烟草总氮量的降低,主要在于烟草中的蛋白质、氨基酸物质经过臭氧氧化,形成新的物质。

  其五,臭氧处理后的烟草,其香气成分发生了明显的改变,烟草中的酸类物质如棕榈酸、肉豆蔻酸等得到增加,而棕榈酸、肉豆蔻酸可在一定程度上提升烟气柔和性,是烟草具有脂肪式气味[4]。

  与此同时,经过臭氧处理后产生了法尼基丙酮、大马酮等物质,而法尼基丙酮、大马酮是烟草具有一定的花香香气,且具有气味扩散性。可见,经过臭氧处理后不仅烟草焦油含量得到了降低,烟草整体品质也在一定程度上得到了有效提升。在本次实验研究中,受多种因素挺像,臭氧氧化时间收到制约,与此同时,臭氧处理后,在感官评价与分析过程中,可能存在一定的误差,对烟叶残留的刺激性气味分析有待进一步的强化。

  此外,由于臭氧的氧化能力较强,且存在一定的毒性,因此在实践操作中需注重实验的密封性,对实验环境(温度、湿度等)进行有效控制。针对这些问题,在以后实验研究中以及臭氧实践应用中需进行进一步的完善与优化。

  参考文献:

  [1]郑凯,范磊,赵珊珊,等.不同臭氧浓度对下部烟叶化学成分和香味物质的影响[J].中国烟草科学,2016,37(06):90-94.

  [2]许春平,赵珊珊,杨志强,刘栋,郑凯.经紫外辐照与臭氧处理后烟叶香味成分和常规化学成分的分析研究[J].农产品加工,2016(15):40-44,48.

  [3]张学衡.臭氧—曝气生物滤池在烟草洗梗废水处理回用中的应用[J].环境保护与循环经济,2016,36(04):33-35.

  [4]陈海波,丘锦荣.臭氧-曝气生物滤池在再造烟叶废水深度处理工艺中的应用实例[J].广东化工,2013,40(15):129-130.

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