一、煙支燃燒的秘密
卷煙是一種特殊的消費(fèi)品，其消費(fèi)形式不是吃，也不是喝，而是通過(guò)燃吸來(lái)享受其煙氣。卷煙的燃燒是一個(gè)非常復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過(guò)程。
（一）煙氣的形成
燃燒的煙支是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)體系。據(jù)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在煙支點(diǎn)燃的過(guò)程中，當(dāng)溫度上升到300℃時(shí)，煙絲中的揮發(fā)性成分開(kāi)始揮發(fā)而形成煙氣；上升到450℃時(shí)，煙絲開(kāi)始焦化；溫度上升到600℃時(shí)，煙支被點(diǎn)燃而開(kāi)始燃燒。
煙支燃燒有兩種形式：一種是抽吸時(shí)的燃燒，稱為吸燃；另一種是抽吸間隙的燃燒，稱為陰燃（亦稱為靜燃）。抽吸時(shí)從卷煙的濾嘴端吸出的煙氣稱為主流煙氣（Mainstream Smoke, 簡(jiǎn)稱MS），抽吸間隙從燃燒端釋放出來(lái)和透過(guò)卷煙紙擴(kuò)散直接進(jìn)入環(huán)境的煙氣稱為側(cè)流煙氣（Sidestream Smoke，簡(jiǎn)稱SS）。
（二）、煙支燃燒的3個(gè)區(qū)域
煙支燃燒時(shí)，燃燒的一端呈錐體狀。抽吸時(shí)，大部分空氣從燃燒錐與卷煙紙相接處進(jìn)入，而錐體的中部則形成一個(gè)致密的碳化體，氣流不容易通過(guò)，錐體中心含氧量很低，以至于燃燒受到限制，造成不完全燃燒。燃燒的煙支根據(jù)其溫度變化和化學(xué)反應(yīng)不同，可劃分成三個(gè)不同的區(qū)域，即高溫燃燒區(qū)A（如圖）、熱解蒸餾區(qū)B和低溫冷凝區(qū)C。
燃燒區(qū)位于煙支的前部，主要由炭化體組成，抽吸時(shí)，中心溫度最高約825℃～850℃。而卷煙紙燃燒線前方0.2～1.0mm處溫度最高可達(dá)910℃，這里也是空氣進(jìn)入燃燒區(qū)最多的地方。燃燒區(qū)的氣相溫度相對(duì)較低，抽吸過(guò)程中的溫度變化在600℃～700℃之間，抽吸結(jié)束后，燃燒區(qū)的固相溫度在1秒鐘內(nèi)，從900℃以上急劇冷卻至600℃。一般情況下，燃燒錐表面氧氣供應(yīng)充足，這里發(fā)生碳的氧化放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量被熱氣流帶走，進(jìn)入熱解蒸餾區(qū)C。高溫燃燒區(qū)生成的產(chǎn)物主要是氣相物質(zhì)，如二氧化碳、一氧化碳、水、氫、甲烷等低級(jí)烴類化合物和一些自由基，其中一部分產(chǎn)物穿過(guò)燃燒的碳擴(kuò)散到側(cè)流煙氣中。
燃燒錐后面是熱解蒸餾區(qū)B，燃燒錐中心的熱解蒸餾區(qū)氧氣供應(yīng)不足，反應(yīng)是在缺氧狀態(tài)下進(jìn)行的。來(lái)自高溫燃燒區(qū)的熱氣流提供能源，導(dǎo)致了熱解蒸餾區(qū)的復(fù)雜化學(xué)變化。煙絲中的許多物質(zhì)在此進(jìn)行劇烈復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的絕大多數(shù)化合物都是在這里形成的。同時(shí)，在熱氣流的作用下，煙絲中的揮發(fā)性物質(zhì)揮發(fā)進(jìn)入煙氣流（其中的半揮發(fā)性5元和6元環(huán)的氮-雜環(huán)化合物對(duì)卷煙的香味有顯著的貢獻(xiàn)）。熱解蒸餾區(qū)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)大多是吸熱反應(yīng)，煙氣流在此被迅速冷卻，該區(qū)的熱氣流的溫度從800℃降至100℃。
煙草中的萜烯類、植物甾醇類如豆甾醇、石蠟類、糖類、氨基酸類、纖維素類和許多其他成分通過(guò)熱分解，熱合成、干餾、聚合、縮合、自由基等反應(yīng)形成了揮發(fā)性、半揮發(fā)性氣體，以及液體和固體物質(zhì)（如焦油）等。
從熱解蒸餾區(qū)到煙支的末端稱為冷凝過(guò)濾區(qū)C。在此，煙氣的溫度由100℃降至室溫。煙氣中的低揮發(fā)性成分隨著溫度的急劇下降而達(dá)到飽和點(diǎn)開(kāi)始冷凝。這些低揮發(fā)性成分除了遇到煙絲后凝聚到煙絲上以外，在氣流流動(dòng)過(guò)程中煙氣中的低揮發(fā)性物質(zhì)，以碳質(zhì)燃燒時(shí)形成的微小碳粒、有機(jī)物的微小碎片、灰分、離子化的分子組成的離子為冷凝核，凝結(jié)成更大的顆粒。這些顆粒在隨煙氣流前行的過(guò)程中，一部分被煙絲和濾嘴截留，其他的隨主流煙氣進(jìn)入人的口腔。
（三）、側(cè)流煙氣的形成過(guò)程
在抽吸間隙的陰燃階段，卷煙燃燒區(qū)附近自然對(duì)流的空氣向上流動(dòng)，支持卷煙的燃燒，在煙支內(nèi)部的熱解蒸餾區(qū)，形成高濃度的有機(jī)蒸氣。由于缺少抽吸力的拉動(dòng)，大部分有機(jī)蒸氣透過(guò)部分降解的卷煙紙迅速擴(kuò)散到大氣中形成了側(cè)流煙氣。側(cè)流煙氣經(jīng)卷煙紙擴(kuò)散進(jìn)入大氣以后，溫度突然下降，又經(jīng)過(guò)空氣稀釋后，形成了比主流煙氣顆粒更小的氣溶膠顆粒。側(cè)流煙氣和吸煙者呼出的煙氣擴(kuò)散到空氣中，經(jīng)陳化和稀釋后形成了環(huán)境煙草煙氣（Environmental Tobacco Smoke，簡(jiǎn)稱ETS）。
二、煙氣的特性
煙氣的粒子特性 新產(chǎn)生的主流煙氣氣溶膠，每立方厘米含有109～1010個(gè)顆粒，粒子的初始直徑在0.01～1.0μm 之間分布，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，粒子直徑不斷增大，煙氣在吸煙者口腔內(nèi)保留10秒后，粒子直徑增大至0.1～46μm，平均直徑為0.2μm。側(cè)流煙氣的粒子分布與主流煙氣有所差別，其分布為0.08～1.0μm，平均直徑為0.15μm。煙支靜燃時(shí)每秒鐘產(chǎn)生6.3×109個(gè)粒子。
煙氣的帶電特性 由于高溫化學(xué)電離作用，卷煙煙氣是一種帶有微電荷的氣溶膠，其中約1/3的粒子帶正電荷，1/3的粒子帶負(fù)電荷，另外1/3為中性粒子，正負(fù)電荷數(shù)相等。因此，從整體上講，煙氣在電學(xué)上是中性的。
煙氣的酸堿性 煙支由于燃燒方式不同，產(chǎn)生的主流煙氣和側(cè)流煙氣的酸堿性也不同。一般來(lái)說(shuō)，由陰燃產(chǎn)生的側(cè)流煙氣基本上呈堿性，由吸燃產(chǎn)生的主流煙氣因煙草原料的不同，有的呈酸性，有的呈堿性，有的呈中性，主要是因原料不同，生成的堿性成分與酸性成分的量也不同。對(duì)于各種卷煙類型來(lái)說(shuō)，主流煙氣的酸堿度（即pH值）為5.6～6.5，而雪茄煙的主流煙氣的pH值為7.5～10.0。
煙氣的動(dòng)態(tài)性質(zhì) 卷煙煙氣并不穩(wěn)定，由于煙氣的濃度非常高，其中的顆粒在短時(shí)間內(nèi)會(huì)迅速凝聚，新生煙氣在半秒鐘內(nèi)顆粒的數(shù)量會(huì)降至其初始值的四分之一。由于凝聚作用，煙氣顆粒迅速增大，除了煙氣物理性質(zhì)迅速發(fā)生變化以外，煙氣中化合物的濃度也發(fā)生變化，如主流煙氣中的亞硝酸甲酯，實(shí)際上是在新生煙氣陳化10秒鐘后才出現(xiàn)的。
（一）、煙氣的組成
卷煙煙氣是由氣相物質(zhì)和粒相物質(zhì)兩部分組成的。
煙氣中的氣相物質(zhì)和粒相物質(zhì) 通常人們把在室溫下能通過(guò)劍橋?yàn)V片（一種玻璃纖維制成的濾片，它能濾除直徑大于0.2μm的微粒，過(guò)濾效率可達(dá)99%）的煙氣部分稱為氣相物質(zhì)。氣相物質(zhì)約占煙氣總量的92%左右，其中包括空氣（約占58%）、過(guò)量的氮?dú)猓s占15%）、碳?xì)浠衔铩⒂袡C(jī)物的蒸汽、氮氧化合物和一些生物活性物質(zhì)等。能夠被劍橋?yàn)V片截流的部分稱為粒相物質(zhì)。粒相物質(zhì)約占煙氣總量的不到8%，主要有水、煙堿和焦油。當(dāng)然，這不是一個(gè)能清楚劃分的定義，因?yàn)橐恍┏煞衷跉庀嗪土Ｏ嘀卸加邪l(fā)現(xiàn)，而且不同的分離技術(shù)，得出的結(jié)論也不同，如水、亞硝胺等，在氣相和粒相物質(zhì)中都存在。
煙氣中的焦油 卷煙煙氣粒相物中除水分和煙堿以外所剩下的部分，稱之為焦油。焦油是卷煙煙絲中的有機(jī)物質(zhì)在缺氧條件下不完全燃燒產(chǎn)生的，是由多種烴類及烴的氧化物、硫化物和氮化物等組成的復(fù)雜化合物。目前一般認(rèn)為卷煙煙氣中的有害成分主要集中在焦油中。據(jù)報(bào)道，卷煙焦油中99.4%的成分對(duì)人體是無(wú)害的（這其中又有相當(dāng)一部分低揮發(fā)性成分是卷煙特有香味的來(lái)源），僅有0.6%的成分有害人體健康，而在這些有害成分中，0.2%的成分為誘發(fā)癌癥和可能致癌的成分，0.4%為輔助致癌成分，如3,4-苯并[a]芘等稠環(huán)芳烴、芳香胺和亞硝胺等。
煙氣中的半揮發(fā)性成分 煙氣中除了粒相和氣相成分以外，還有一種經(jīng)常提到的所謂半揮發(fā)性成分。半揮發(fā)性成分通常是指在室溫下能保留在劍橋?yàn)V片上，但在一定的溫度下（一般在100℃～200℃之間）能從濾片上揮發(fā)出而不分解的物質(zhì)。完整的講，半揮發(fā)性物質(zhì)是由沸點(diǎn)在70℃～300℃范圍內(nèi)的約300種物質(zhì)組成，他們中包括了大部分對(duì)煙氣吸味和香氣有貢獻(xiàn)的成分。
（二）、煙氣的主要化學(xué)成分
卷煙煙氣是多種化合物組成的復(fù)雜混合物，截止1988年（據(jù)Roberts，1988 Tobacco Reporter報(bào)道）已經(jīng)鑒定出煙氣中的化學(xué)成分已達(dá)5068種，其中1172種是煙草本身就有的，另外3896種是煙氣中獨(dú)有的。
煙氣粒相物的主要化學(xué)成分
脂肪烴 低分子量的脂肪烴大部分以氣態(tài)形式存在于煙氣中，煙氣粒相物中脂肪烴的分子量要高一些，主要來(lái)源是煙葉中C25到C34的蠟質(zhì)。有人定量分析了煙氣中C12到C33的飽和烴，發(fā)現(xiàn)香料煙煙氣粒相物中的烷烴含量高達(dá)1.56%，馬里蘭煙為1.12%，烤煙為0.92%，白肋煙為0.67%。煙氣中的烯烴和炔烴含量比烷烴少，約為粒相物的0.01%。
芳香烴 煙氣中的芳香烴以稠環(huán)芳烴居多，它們?cè)跓熑~中含量少，大部分是由纖維素、高級(jí)烷烴等煙葉成分在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的，是煙氣中的主要有害成分。
萜類化合物 煙葉中存在不少萜類化合物。如西柏烷類、胡蘿卜素類和賴百當(dāng)類都屬于萜烯的衍生物。但由于這些物質(zhì)的分子量較大，直接轉(zhuǎn)入煙氣的量很少，主要以其降解物及其衍生物的形式存在于煙氣中。煙氣中發(fā)現(xiàn)的有香葉烯、羅勒烯、α-蒎烯等單萜，是煙氣的重要香味成分。
羰基化合物 煙氣中的羰基化合物如紫羅蘭酮、大馬酮、茄尼酮以及檸檬醛、香草醛等，是形成煙氣香味、香氣的重要成分。
酚類化合物 卷煙煙氣粒相物中的酚類化合物，主要有莨菪亭、綠原酸、兒茶酚、間苯二酚等，有的是煙葉中原有的，有的則是燃燒中形成的。在這些酚類化合物中以兒茶酚的含量最高。酚類化合物對(duì)卷煙的香氣有一定的增強(qiáng)作用，但引起人們更多重視的是對(duì)人的呼吸道及其他器官有不良的刺激作用。兒茶酚等還有一定的促癌作用，是煙氣中的有害物質(zhì)。酚類化合物的主要來(lái)源是煙葉中的碳水化合物。
有機(jī)酸 煙氣中的揮發(fā)酸主要有甲酸、乙酸、丁酸、正戊酸、異戊酸、β-甲基戊酸、正己酸、異己酸等。非揮發(fā)酸主要有棕櫚酸、亞麻酸、亞油酸、油酸和硬脂酸等。還有少量游離氨基酸，如丙氨酸、脯氨酸、甘氨酸等。
氮雜環(huán)化合物 氮雜環(huán)化合物主要存在于煙氣粒相物中的堿性部分，而堿性物中最主要的成分就是煙堿。除此之外，煙氣中還有吡啶、吡咯、吡嗪、吲哚、咔唑等許多氮雜環(huán)化合物，是卷煙煙氣中的重要香氣物質(zhì)。
N-亞硝胺 煙氣中的N-亞硝胺種類很多，主要有亞硝基二甲基胺、亞硝基甲基乙基胺，亞硝基吡咯烷和亞硝基哌啶等。一般認(rèn)為亞硝胺具有誘發(fā)肺癌的作用。
金屬元素 煙草中的金屬元素，燃燒后絕大部分殘留在灰分中，但也有極少量（0.01%～4%）進(jìn)入煙氣，形式有兩種，一種是游離態(tài)金屬和金屬無(wú)機(jī)鹽，另一種是有機(jī)金屬。另外，卷煙紙也是煙氣中金屬元素的一個(gè)來(lái)源。
（三）、煙氣氣相物的主要化學(xué)成分
在主流煙氣的氣相物中，最主要的有氮、氧、二氧化碳、一氧化碳和氫。這5種氣體約占總氣相物的90%，占總煙氣釋放量的85%左右。除此之外，還有一些其它化學(xué)成分。
揮發(fā)性烴類 煙氣氣相物中發(fā)現(xiàn)的揮發(fā)性烴類，除脂肪烴以外，還有不少的揮發(fā)性芳香烴。脂肪烴中包括烷烴、烯烴、炔烴和脂環(huán)烴等。芳香烴有苯、甲苯、乙苯、對(duì)-二甲苯、聯(lián)-二甲苯、鄰-二甲苯和苯乙烯等。
揮發(fā)性酯類 已報(bào)道的煙氣氣相物中的揮發(fā)性酯類有甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸乙烯酯、丙酸異丙酯、乙酸丁酯、己酸乙酯等。
呋喃類 煙氣中的呋喃類化合物是煙草中重要的香味物質(zhì)，是煙葉非酶棕色化反應(yīng)的產(chǎn)物。卷煙煙氣中主要有呋喃、2-甲基呋喃、四氫呋喃、2，5-二甲基呋喃等，它們都是重要的煙草香味物質(zhì)。
揮發(fā)性腈類 煙氣氣相物中代表性的揮發(fā)性腈類化合物有丙烯腈、乙腈、丙腈、異丁腈、戊腈、己腈等。這些化合物是在卷煙燃吸過(guò)程中形成的，其前體物質(zhì)是煙草中的N-雜環(huán)化合物，如吡啶、甲基吡嗪等，是這些物質(zhì)在高溫下裂解生成的。
其他揮發(fā)性成分 煙氣氣相物中，還有許多其他揮發(fā)性成分，如氨、一氧化氮、二氧化氮、亞硝酸甲酯、硫化氫、氫氰酸、氯甲烷、甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇等。
三、煙氣中的主要有害物質(zhì)
煙氣中的化合物，絕大部分對(duì)人身是無(wú)害的，其中某些成分能賦予煙草以特有的香味，使感覺(jué)愉快，但也有極少部分對(duì)健康有害，其有害程度不盡相同。
目前，一般認(rèn)為煙氣中的主要有害物質(zhì)有：煙氣氣相物質(zhì)中的一氧化碳、氮的氧化物、丙烯醛、揮發(fā)性芳香烴、氫氰酸、揮發(fā)性亞硝胺等，煙氣粒相物質(zhì)中的稠環(huán)芳烴、酚類、煙堿、亞硝胺（尤其是煙草特有亞硝胺）和一些雜環(huán)化合物及微量的放射性元素等，以及氣相與粒相中都存在的自由基。
（一）、有害也有益的煙堿
煙堿，又叫尼古?。╪icotine的音譯名），是煙草中的生物堿。在煙草中，煙堿大部分是以與有機(jī)酸，如檸檬酸和蘋(píng)果酸結(jié)合成鹽的狀態(tài)存在的，也有少量的自由狀態(tài)煙堿存在。
煙堿進(jìn)入人體內(nèi)，90%在肺部吸收，進(jìn)入血液后6秒鐘即可到達(dá)大腦。
煙堿對(duì)人體最顯著的作用是對(duì)交感神經(jīng)的影響，通常表現(xiàn)為短暫的興奮，緊接著就是抑制。煙堿的作用除了增加煙味和感到刺激外，主要還在于它所產(chǎn)生的生理強(qiáng)度，通常稱為勁頭，反映“過(guò)癮”或“不過(guò)癮”。一般來(lái)講，煙堿含量高的煙葉，煙氣勁頭大，反之則小。因此，煙氣中含有一定量的煙堿是完全必要的，否則煙草即失去其使用價(jià)值。但是煙堿的含量也不能過(guò)高，否則不但會(huì)增加煙氣的刺激性，影響吃味，也是吸煙安全性的一個(gè)不利因素。
煙堿是主流煙氣中具有毒性的粒相成分，小白鼠半致死量LD50口服為50～60mg/kg。中等劑量的煙堿能使人呼吸加快、血管舒張和嘔吐明顯加劇，稍大劑量的煙堿可引起震顫和痙攣。重度吸煙者吸入較多的煙堿后，表現(xiàn)為短暫的呼吸增強(qiáng)和血壓上升。有些實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)踐表明重度吸煙能減退食欲等本能欲望，這種減退是由于煙氣對(duì)胃分泌的直接作用和對(duì)口腔中粘膜及味蕾的反射作用而引起的。中度吸煙者的饑餓性攣縮也可由煙堿的作用而抑制，但胃的消化運(yùn)動(dòng)并不受到影響。煙堿能刺激腸胃的蠕動(dòng)。
目前，絕大部分研究認(rèn)為煙堿與癌癥無(wú)關(guān)。但也有人認(rèn)為煙堿是煙草和主流煙氣中的N-亞硝胺，如N-亞硝基堿（NNN）的前體。
卷煙燃吸時(shí)，煙絲中的一部分煙堿完整地轉(zhuǎn)移到主流煙氣中（約15%），一部分轉(zhuǎn)入側(cè)流煙氣中（約30%），一部分沉積在煙蒂內(nèi)（約18%），還有一部分發(fā)生在熱解合成反應(yīng)中（約30%），產(chǎn)物為3-甲基、4-甲基和3-乙烯基吡啶和吡咯等。
煙堿是很活潑的化學(xué)物質(zhì)，在人體內(nèi)能很快發(fā)生代謝，從尿液中可以很容易地檢測(cè)到煙堿的代謝物“可天寧”，人體器官或各種組織中尚未發(fā)現(xiàn)有煙堿的積累。即使有的話，其量也一定很少，以致儀器檢測(cè)不到或可以忽略不計(jì)。從煙堿的分子結(jié)構(gòu)來(lái)看，是很不穩(wěn)定的，在中性或偏堿性條件下即可發(fā)生各種變化。在人體內(nèi)的代謝中，其主要的中間體是可天寧，可天寧幾乎無(wú)毒性，而且也不像煙堿那樣能刺激血壓升高。
目前，每支濾嘴卷煙燃燒后，煙堿的釋出量一般為1mg左右，低煙堿卷煙每支釋出量可低達(dá)0.2mg，這樣的低劑量不至于對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。
煙堿原來(lái)被認(rèn)為是煙草中特有的化學(xué)成分，近來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，某些植物尤其是那些茄科植物體內(nèi)也可以合成煙堿，并且許多科學(xué)論文都報(bào)道食品和飲料中存在煙堿。美國(guó)密西根的研究人員在成熟的西紅柿、土豆和菜花中發(fā)現(xiàn)可測(cè)定量的煙堿，但在茶和自來(lái)水中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)煙堿。
（二）、煙氣中可疑的致癌和促癌物質(zhì)
稠環(huán)芳烴 稠環(huán)芳烴（簡(jiǎn)稱PAH）是煙草在高溫缺氧條件下不完全燃燒的產(chǎn)物。各種有機(jī)物熱解所生成的有機(jī)物碎片，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的聚合過(guò)程而形成多種稠環(huán)芳烴。煙氣中含稠環(huán)芳烴的種類有百種以上，在卷煙煙氣中已鑒別出大約30個(gè)有致癌性的稠環(huán)芳烴，其中最典型的就是3，4-苯并[a]芘，它的致癌性是最高的，其次是二苯并[a,h]蒽、苯并[b]螢蒽等稠環(huán)芳烴。
稠環(huán)芳烴是接觸致癌物，但每百支卷煙焦油中3，4-苯并[a]芘的含量約2～3μg，在卷煙煙氣中的含量低于致癌閾限（最低致癌量）。
當(dāng)然，并非所有的稠環(huán)芳烴都是致癌或輔助致癌物，如芘、甲基屈就沒(méi)有致癌活性。減少卷煙煙氣中的稠環(huán)芳烴的方法包括選用煙草品種及大大改變卷煙煙絲的組成，如使用煙梗，重組煙草，膨脹煙絲及梗絲。改變卷煙紙自然孔隙率及濾嘴組成也使焦油、煙堿及稠環(huán)芳烴明顯降低。
N-亞硝胺 目前世界上已發(fā)現(xiàn)有300多種N-亞硝胺對(duì)40種動(dòng)物有致癌性，煙草中只有個(gè)別存在。由于煙草含有較多的含氮有機(jī)物及硝酸鹽，以至于煙氣中有較多的N-亞硝胺，其中有一類胺類前體是煙草所特有的N-亞硝胺（TSNA）。有研究認(rèn)為煙草中的煙堿、假木賊堿等可能是胺類物質(zhì)產(chǎn)生的前體。煙堿在煙草的加工、卷煙燃吸或者是在煙氣吸入的瞬間，生成了N-亞硝基去甲基煙堿（NNN）和4-（甲基亞硝胺）-1-（3-吡啶基）-1-丁酮（NNK），它們都是強(qiáng)烈的動(dòng)物致癌物，誘發(fā)小白鼠、大白鼠及敘利亞金色田鼠發(fā)生肺癌。研究表明，在新陳代謝活動(dòng)中，NNK可使動(dòng)物活體和離體的人體組織中的DNA（脫氧核糖核酸）甲基化，這從各種組織中分離出7-甲基鳥(niǎo)嘌呤及O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤而得到證明。分子生物學(xué)家認(rèn)為，在細(xì)胞遣傳密碼中帶有O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤對(duì)DNA是一種化學(xué)損害，有可能致癌。
在煙草和卷煙煙氣中發(fā)現(xiàn)的一種非揮發(fā)性亞硝胺是N-亞硝基二乙醇胺（NDELA），它來(lái)源于用作煙草生長(zhǎng)抑芽劑的馬來(lái)酰肼配方中的二乙醇胺成分，煙草制品中含量最豐富的胺是叔胺類的煙堿。
煙草中還有幾種非揮發(fā)性N-亞硝胺氨基酸，包括N-亞硝基脯氨酸及亞硝基2-哌啶酸，但是煙氣中并不存在此種亞硝胺酸，而它們的脫羧會(huì)導(dǎo)致煙氣中揮發(fā)性N-亞硝胺的形成。
現(xiàn)在，減少煙氣中揮發(fā)性N-亞硝胺的最有效辦法是，用醋酸纖維濾嘴進(jìn)行選擇性截留，可以截留高達(dá)80%以上的上述化合物。
有研究認(rèn)為，煙草中硝酸鹽的含量是形成煙氣中N-亞硝胺和氮氧化物的重要因素，因此，減少硝酸鹽含量也是減少煙氣中N-亞硝胺和氧化氮的有效方法。
新產(chǎn)生的煙氣中，實(shí)際上只含有一氧化氮及微量的氧化亞氮，沒(méi)有二氧化氮。隨著煙氣的陳化，二氧化氮迅速形成，被空氣稀釋的煙氣在數(shù)分鐘內(nèi)有一半的一氧化氮被氧化為二氧化氮。氧化氮類是煙支燃吸時(shí)形成N-亞硝胺的主要前體之一，對(duì)煙氣吸入后在體內(nèi)合成亞硝胺也有促進(jìn)作用。
酚類物質(zhì) 煙氣焦油的酸性組分中有輔助致癌物存在，其中最主要的是兒茶酚和烷基兒茶酚，有促癌作用，當(dāng)與稠環(huán)芳烴一起作用時(shí)，能增加稠環(huán)芳烴的致癌性。
對(duì)煙草的系統(tǒng)研究表明，煙氣中兒茶酚的主要前體是纖維素、葡萄糖、果糖、綠原酸、果膠、淀粉和半纖維。濾嘴不能像選擇性地減少揮發(fā)性酚那樣減少兒茶酚。使用重組煙草可以減少卷煙煙氣中的兒茶酚，有研究表明，完全用重組煙草制成的卷煙煙氣中的兒茶酚，比同樣煙葉的純煙絲制成的卷煙煙氣中的兒茶酚減少大約50%。增加卷煙煙絲的硝酸鹽含量是一種顯著減少兒茶酚的手段，但硝酸鹽的增加，又會(huì)使另一類促癌物——N-亞硝胺的量增加。
苯 卷煙煙氣的芳香族碳?xì)浠锸窃跓熃z燃燒時(shí)形成的，其中苯最簡(jiǎn)單，它有可能來(lái)自煙草中含芳環(huán)的成分，如木質(zhì)素、多酚以及某些氨基酸，也有可能來(lái)自非揮發(fā)性物質(zhì)。它們的碎片趨向于形成熱穩(wěn)性較好的芳環(huán)系統(tǒng)。
國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為苯可能是一種致癌物，因?yàn)樗黾恿嗽诟弑胶凯h(huán)境下工作的工人得白血病及淋巴瘤的機(jī)會(huì)，但吸煙并沒(méi)有增加這種腫瘤的危險(xiǎn)。
使用打孔濾嘴，可以有選擇性地減少主流煙氣中苯的含量。
氯代烴 煙葉中少量的氯（＜1.0％）似乎能改善煙葉的燃燒性，而含大量的氯則降低燃燒性。煙氣中氯代烴的含量受煙草中氯含量的影響。在氣相中已鑒定出的有氯代甲烷和氯乙烯。氯代甲烷是一個(gè)可疑的致癌物，而氯乙烯的毒性則比較明確。長(zhǎng)期在高濃度的氯乙烯環(huán)境中工作的工人，容易誘發(fā)肝臟血管瘤。
（三）、可導(dǎo)致組織缺氧的一氧化碳
一氧化碳（CO）為煙氣有害物質(zhì)之一。在卷煙燃燒區(qū)中心，氧的供應(yīng)不足，便較易形成一氧化碳。一氧化碳是與心血管紊亂和缺氧性中毒相聯(lián)系的，嚴(yán)重時(shí)可能引起器質(zhì)性病變。一支煙可產(chǎn)生0.3～0.4mg的一氧化碳。一氧化碳吸入肺內(nèi)以后，就很快進(jìn)入血液與血紅蛋白結(jié)合形成碳氧血紅蛋白，一氧化碳與血紅蛋白的親和力遠(yuǎn)比氧氣和血紅蛋白的親和力大（高出氧氣200倍），而又比氧氣和血紅蛋白的解離要緩慢得多。所以一氧化碳一經(jīng)吸入，即與氧氣爭(zhēng)奪同血紅蛋白結(jié)合，一旦形成碳氧血紅蛋白就不易分離，從而使血液的正常帶氧功能發(fā)生障礙，造成機(jī)體缺氧，導(dǎo)致缺氧血癥，因而使組織細(xì)胞乏氧。在一氧化碳濃度較大時(shí)，還可與細(xì)胞色素氧化酶的鐵結(jié)合而抑制組織細(xì)胞的呼吸過(guò)程，阻礙對(duì)氧的利用。
主流煙氣中的一氧化碳含量極少，不足以對(duì)人體形成明顯危害。主流煙氣中碳的氧化物的釋放量受煙草的物理狀態(tài)、濾嘴、卷煙紙孔率及卷紙?zhí)砑觿┑鹊挠绊憳O大。通過(guò)使用打孔濾嘴或帶有縱向氣槽的濾嘴來(lái)稀釋煙氣，已經(jīng)使得卷煙主流煙氣中一氧化碳含量選擇性地減少。
（四）、煙氣中的纖毛毒性物質(zhì)
氰化氫 氰化氫是煙氣中最具纖毛毒性的物質(zhì)，是幾種呼吸酶中的非?；钴S的抑制劑。在肝臟內(nèi)，氰化氫迅速地代謝為硫氰酸鹽，吸煙者唾液、血及尿液中硫氰酸鹽濃度常用作煙氣氣相物吸入量和不同的吸入深度的指示劑。煙氣中的氰化氫主要來(lái)自于煙草中的蛋白質(zhì)和氨基酸，特別是甘氨酸，脯氨酸及氨基二羧酸。此外，煙草中的硝酸鹽對(duì)氰化氫的形成也有促進(jìn)作用。
含活性碳的濾嘴、打孔濾嘴或帶縱向氣槽的濾嘴可選擇性地降低卷煙煙氣中的氰化氫濃度。
揮發(fā)性醛、酮 煙氣氣相中一部分醛、酮是煙草成分直接轉(zhuǎn)移的結(jié)果，在煙草中這些化合物是由非酶棕色化反應(yīng)形成的。在卷煙燃吸過(guò)程中，煙草中的羰基化合物與含氮化合物之間的非酶棕色化反應(yīng)更為劇烈，其產(chǎn)物中揮發(fā)性醛和酮占有較大的比例。目前在氣相中至少已發(fā)現(xiàn)有20種醛和6種酮，其中含量最高是甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛、巴豆醛、糠醛、和丙酮。某些揮發(fā)性羰基化合物特別是甲醛、丙烯醛及巴豆醛是呼吸道纖毛的毒素，它們與氰化氫一起吸入后，抑制了肺排泄物的清除，從而可導(dǎo)致肺部疾病。據(jù)報(bào)道，甲醛還可誘發(fā)鼻癌。含活性碳濾嘴可選擇性地從卷煙煙氣中除去某些揮發(fā)性醛和酮類，從而大大減少整個(gè)煙氣對(duì)呼吸道纖毛的毒性，打孔濾嘴也能從卷煙煙氣中除去揮發(fā)性醛類。
（四）、煙氣中的放射性物質(zhì)
煙氣中的放射性物質(zhì)來(lái)源于煙草生長(zhǎng)中所施的磷肥。磷肥中含有鈾，經(jīng)過(guò)一系列衰變，成為鉛-210和釙-210，其放射性物質(zhì)由煙草上的茸毛所吸收。含有放射性同位素的煙草燃燒時(shí)，茸毛成為不熔性物質(zhì)而被吸入肺內(nèi)組織。香煙中還發(fā)現(xiàn)有a-射線。但這些物質(zhì)在煙氣中含量極微，不能構(gòu)成對(duì)人體的危害。
可引起細(xì)胞損傷的自由基
一支燃燒著的卷煙就像一座小化工廠，可產(chǎn)生數(shù)以千計(jì)的化合物，其中除了焦油和煙堿外，還包含大量的自由基。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，分布在香煙煙氣中的大量自由基，可以直接或間接攻擊細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，在誘癌和促癌過(guò)程中均起一定的作用。自由基又稱游離基，一般是把化合物分子中的共價(jià)鍵在光、熱、高能輻射，或體內(nèi)代謝作用下被均裂為含有未配對(duì)價(jià)電子的原子、原子團(tuán)、分子或離子，習(xí)慣上稱之為孤電子體系，如Cl·、R·、RO·等，還包括一些中性分子，如NO·自由基、·NO2自由基等。這些物質(zhì)由于具有不成對(duì)電子，所以它們的化學(xué)性質(zhì)都比較活潑，易與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而得到或失去一個(gè)電子而變成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。一般來(lái)講，自由基的體積越大，電荷的分散程度越高，性質(zhì)就越穩(wěn)定；與此相反，那些體積較小、重量較輕的自由基，其化學(xué)性質(zhì)較活潑。
煙氣中含有自由基。每吸入一口煙氣，其中自由基的含量就達(dá)106個(gè)。自由基多半是從有關(guān)的穩(wěn)定化合物均裂生成的。吸煙過(guò)程中產(chǎn)生的自由基經(jīng)過(guò)劍橋?yàn)V紙過(guò)濾后，有一部分可富集在焦油中，稱之為煙氣粒相自由基。煙氣氣相中也含有大量的自由基，與煙氣粒相自由基不同，它們體積小、重量輕、穩(wěn)定性差。研究發(fā)現(xiàn)，煙氣氣相自由基的主要成分是烷類自由基(R·)和烷氧自由基(RO·)，其中烷氧自由基約占60%～70%。這些自由基是吸煙燃燒形成的氣流在流動(dòng)過(guò)程中不斷形成的。
聯(lián)系客服
