1、烟草分析与检验2第一章第一章 序论序论3 烟草是一种重要的经济作物烟草是一种重要的经济作物, ,它是消费品和税收的重要来它是消费品和税收的重要来源。源。2020世纪以前，全世界生产烟叶不足世纪以前，全世界生产烟叶不足l l亿千克，卷烟亿千克，卷烟1010亿支；亿支；19401940年生产烟叶年生产烟叶2.932.93亿千克，卷烟亿千克，卷烟49004900亿支；目前亿支；目前估计全世界烟叶总产量约为估计全世界烟叶总产量约为61.561.5亿千克，卷烟约为亿千克，卷烟约为5 5万亿万亿支。支。2020世纪世纪8080年代以来，卷烟消费增长的势头有所减缓，年代以来，卷烟消费增长的势头有所减缓，其原
2、因在于价格上涨、税收增加，人们对吸烟危害健康的其原因在于价格上涨、税收增加，人们对吸烟危害健康的认识提高以及世界性的经济衰退等。其中，工、农发达国认识提高以及世界性的经济衰退等。其中，工、农发达国家近几年来卷烟生产量持平或有所减少，消费量下降；发家近几年来卷烟生产量持平或有所减少，消费量下降；发展中国家卷烟生产量和消费量大都有所增加。展中国家卷烟生产量和消费量大都有所增加。4 烟草的化学成分是决定烟草品质的内在因素。烟草的化学成分是决定烟草品质的内在因素。品品质因素在很大程度上决定着烟草的经济价值。烟草质因素在很大程度上决定着烟草的经济价值。烟草的化学成分与烟草的类型、品种、栽培、调制、加的化
3、学成分与烟草的类型、品种、栽培、调制、加工有相当密切的关系：工有相当密切的关系：烟草从栽培到制成供人们消烟草从栽培到制成供人们消费的烟制品，经历了一系列的变化过程，在这些过费的烟制品，经历了一系列的变化过程，在这些过程中，对于烟草吸食品质起主导作用的化学成分质程中，对于烟草吸食品质起主导作用的化学成分质和量的变化，直接影响烟制品的质量。和量的变化，直接影响烟制品的质量。 5 不同的生长环境和田间管理技术导致烟叶内干不同的生长环境和田间管理技术导致烟叶内干物质的质和量的差异；物质的质和量的差异； 采收后的烟叶经过调制和以后的贮存、陈化等采收后的烟叶经过调制和以后的贮存、陈化等加工，使烟叶中的化学
4、成分发生变化；加工，使烟叶中的化学成分发生变化； 不同的叶组配方和加工工艺直接决定烟制品的不同的叶组配方和加工工艺直接决定烟制品的质量；质量； 燃吸卷烟时，卷烟燃烧的本质也是复杂的化学燃吸卷烟时，卷烟燃烧的本质也是复杂的化学反应过程。反应过程。6 为了阐明上述各种过程中所发生的化学反应的实质，就必须用为了阐明上述各种过程中所发生的化学反应的实质，就必须用科学的方法揭示烟草及其制品的化学组成、结构、性质及其相关科学的方法揭示烟草及其制品的化学组成、结构、性质及其相关的化学变化规律，于是从化学角度研究烟草的新学科的化学变化规律，于是从化学角度研究烟草的新学科烟草化烟草化学应运而生，并不断形成和发展
5、。学应运而生，并不断形成和发展。 研究烟草化学的目的研究烟草化学的目的就在于运用现代科学理论和测试技术阐就在于运用现代科学理论和测试技术阐明烟草生长、调制、加工等过程以及烟草使用的化学本质，系统明烟草生长、调制、加工等过程以及烟草使用的化学本质，系统地总结和推广先进生产经验和科研成果，指导烟草的工农业生产，地总结和推广先进生产经验和科研成果，指导烟草的工农业生产，使科学技术转化为生产力，提高卷烟生产的经济效益，改进烟草使科学技术转化为生产力，提高卷烟生产的经济效益，改进烟草吸食品质，满足不断变化的消费需求，提高吸烟的安全性。吸食品质，满足不断变化的消费需求，提高吸烟的安全性。7 烟草作为特殊的
6、经济作物有其本身的质量要求，烟草制品作为特殊的消烟草作为特殊的经济作物有其本身的质量要求，烟草制品作为特殊的消费品也有其本身的质量要求。烟叶质量是烟草制品质量的基础。费品也有其本身的质量要求。烟叶质量是烟草制品质量的基础。 传统的质量概念包括色、香、味三个方面，即色泽美观，香气浓郁，吃传统的质量概念包括色、香、味三个方面，即色泽美观，香气浓郁，吃味醇和，无杂气和刺激性。味醇和，无杂气和刺激性。然而，随着然而，随着“吸烟与健康吸烟与健康”问题的提出，对问题的提出，对烟叶及其制品质量的要求和过去有较大的不同，烟叶及其制品质量的要求和过去有较大的不同，不仅注重色、香、味，不仅注重色、香、味，而且更加
7、注重其安全性。而且更加注重其安全性。烟草制品要求浓郁的香气，饱满的吃味，适当烟草制品要求浓郁的香气，饱满的吃味，适当的劲头，焦油量和烟减含量低。对烤烟原料来说，要求高浓度、高香味、的劲头，焦油量和烟减含量低。对烤烟原料来说，要求高浓度、高香味、高烟减、低焦油的烟叶。这就要求生产的烟叶必须成熟，有协调的化学高烟减、低焦油的烟叶。这就要求生产的烟叶必须成熟，有协调的化学成分和有利的物理性能。成分和有利的物理性能。一、一、 烟草化学成分与质量的关系烟草化学成分与质量的关系8 烟草及其制品质量包括五个方面：烟草及其制品质量包括五个方面： 外观质量外观质量，指人们的感官直接感触和识别的烟叶外观因素，如，
8、指人们的感官直接感触和识别的烟叶外观因素，如烟叶大小、形状、颜色、光泽、成熟度、组织结构、油分等；烟叶大小、形状、颜色、光泽、成熟度、组织结构、油分等； 内在质量，内在质量，靠人们的口腔、鼻腔、喉部等感官感觉鉴别，如烟靠人们的口腔、鼻腔、喉部等感官感觉鉴别，如烟叶和烟制品的香气、吃味、刺激性、杂气、生理强度等。外观质叶和烟制品的香气、吃味、刺激性、杂气、生理强度等。外观质量与内在质量有密切的关系：外观质量好者，其内在质量好；外量与内在质量有密切的关系：外观质量好者，其内在质量好；外观质量差者，其内在质量也较差。外观质量在很大程度上反映了观质量差者，其内在质量也较差。外观质量在很大程度上反映了其
9、内在质量的特点和好坏；其内在质量的特点和好坏；9 物理特性，物理特性，烟叶物理特性是衡量烟叶质量的又一个方面，烟叶物理特性是衡量烟叶质量的又一个方面，如吸湿性、燃烧性、弹性、填充性、单位面积重量等，在如吸湿性、燃烧性、弹性、填充性、单位面积重量等，在不同程度上反映了烟叶的内在质量及其工艺价值。不同程度上反映了烟叶的内在质量及其工艺价值。 化学成分，化学成分，化学成分是决定烟叶及其制品质量的内在因化学成分是决定烟叶及其制品质量的内在因素；素； 安全性：安全性：烟叶及其制品的安全性也是质量中一项重要的烟叶及其制品的安全性也是质量中一项重要的不可缺少的内容，是当前人们极为关注的问题。各种烟制不可缺少
10、的内容，是当前人们极为关注的问题。各种烟制品是供人们吸用的，其安全性直接关系消费者的身体健康品是供人们吸用的，其安全性直接关系消费者的身体健康10二、二、 烟草的化学组成烟草的化学组成 烟叶中的化学成分虽然是多种多样和极为复杂的，但是根据化学元烟叶中的化学成分虽然是多种多样和极为复杂的，但是根据化学元素的组成，可以慨括地分为三大类：素的组成，可以慨括地分为三大类： 第一类是含有碳、氢、氧三种元素的化合物；第一类是含有碳、氢、氧三种元素的化合物； 第二类是除含有碳、氢、氧外，还含有氮元素的化合物；第二类是除含有碳、氢、氧外，还含有氮元素的化合物； 第三类是矿物质。然而，每第三类是矿物质。然而，每
11、大类化合物中由于结构和性质以及对大类化合物中由于结构和性质以及对烟质的影响差异较大，为了研究的方便，可进一步分类，表示如下：烟质的影响差异较大，为了研究的方便，可进一步分类，表示如下：1112三、烟草危害三、烟草危害 目前全球共有目前全球共有1111亿吸烟者，每年导致近亿吸烟者，每年导致近500500万例可以预防的死亡。万例可以预防的死亡。WHOWHO强调指出，全球烟草种植、加工和消费消耗了自然资源，加剧了强调指出，全球烟草种植、加工和消费消耗了自然资源，加剧了贫困。全世界有贫困。全世界有75%75%的吸烟者分布在发展中国家。烟草广告、促销和的吸烟者分布在发展中国家。烟草广告、促销和赞助现象还
12、存在于一些发展中国家的影视、体育、文化活动之中，赞助现象还存在于一些发展中国家的影视、体育、文化活动之中，通过时尚活动影响和诱导青少年吸烟。穷人、文化程度低的人更倾通过时尚活动影响和诱导青少年吸烟。穷人、文化程度低的人更倾向于吸烟，浪费了本该用在营养、教育等必须开支的有限家庭资源。向于吸烟，浪费了本该用在营养、教育等必须开支的有限家庭资源。此外，烟草攫取土壤营养，烟草种植使用的杀虫剂和化肥污染环境，此外，烟草攫取土壤营养，烟草种植使用的杀虫剂和化肥污染环境，烤烟大量消耗森林资源等等都导致了环境的退化。最新研究表明，烤烟大量消耗森林资源等等都导致了环境的退化。最新研究表明，各烟草种植国近各烟草种
13、植国近5%5%的森林砍伐是由于加工烟草造成的。的森林砍伐是由于加工烟草造成的。13 20032003年年5 5月月2121日，第日，第5656届世界卫生大会一致通过了届世界卫生大会一致通过了烟草控制框架公约烟草控制框架公约。截止。截止20032003年底，共有年底，共有8585个国个国家签约。家签约。 我国是世界上烟草生产和消费量最大的国家，分别我国是世界上烟草生产和消费量最大的国家，分别占到全球总量的三分之一以上。目前全国约有占到全球总量的三分之一以上。目前全国约有3.53.5亿亿吸烟者，每年死于吸烟相关疾病的人数近吸烟者，每年死于吸烟相关疾病的人数近100100万。万。20022002年城
14、镇居民八类食品开支的年城镇居民八类食品开支的4.9%4.9%用于购买烟草制用于购买烟草制品品, ,在一些贫困地区该比例甚至超过在一些贫困地区该比例甚至超过10%10%。敬烟送烟仍。敬烟送烟仍然被普遍认为是一种社交礼仪，特别是还存在着公款然被普遍认为是一种社交礼仪，特别是还存在着公款消费烟草的腐败现象。消费烟草的腐败现象。14烟草危害：从头到脚、无孔不入烟草危害：从头到脚、无孔不入 吸烟对人体的危害很大，人们一般都知道吸烟吸烟对人体的危害很大，人们一般都知道吸烟对肺不好，其实吸烟对于人体的危害是从头到脚、对肺不好，其实吸烟对于人体的危害是从头到脚、无孔不入。无孔不入。 对头部的危害对头部的危害:
15、 :据医学研究发现，吸烟会一定据医学研究发现，吸烟会一定程度上导致脱发或者令头发失去光泽。吸烟者眼程度上导致脱发或者令头发失去光泽。吸烟者眼睛会经常感到不适，头痛也是常见现象。睛会经常感到不适，头痛也是常见现象。 15 对口腔的危害：对口腔的危害：以色列科学家最近称，吸烟能破坏唾液中以色列科学家最近称，吸烟能破坏唾液中起保护作用的因子，并将其转化为危险的化学物质，从而增加起保护作用的因子，并将其转化为危险的化学物质，从而增加患口腔癌的危险。同时，吸烟会对人的牙齿造成伤害，留下污患口腔癌的危险。同时，吸烟会对人的牙齿造成伤害，留下污渍，并可造成牙龈病变，还会使味觉不灵敏，咽喉受刺激等。渍，并可造
16、成牙龈病变，还会使味觉不灵敏，咽喉受刺激等。 对呼吸系统的危害：对呼吸系统的危害：长期吸烟会刺激损害咽部和气管的黏长期吸烟会刺激损害咽部和气管的黏膜，引起多痰、多咳和慢性气管炎等。久而久之，会使支气管膜，引起多痰、多咳和慢性气管炎等。久而久之，会使支气管和肺泡壁失去弹性，通气功能下降。同时，烟焦油是致癌物质，和肺泡壁失去弹性，通气功能下降。同时，烟焦油是致癌物质，如果它沉积在吸烟者肺中，容易引起肺癌。据国外统计，约有如果它沉积在吸烟者肺中，容易引起肺癌。据国外统计，约有80%80%的肺癌患者可能是因吸烟引起的。的肺癌患者可能是因吸烟引起的。 16 对心血管系统的危害对心血管系统的危害：烟草中的
17、尼古丁可影响人体对烟草中的尼古丁可影响人体对脂类的代谢，使血液中游离脂肪酸和胆固醇的含量增加，脂类的代谢，使血液中游离脂肪酸和胆固醇的含量增加，致使动脉出现粥样硬化。重者可引起动脉闭塞。如果病变致使动脉出现粥样硬化。重者可引起动脉闭塞。如果病变是发生在冠状动脉，就可能引起心肌梗塞。是发生在冠状动脉，就可能引起心肌梗塞。 对神经系统的危害：对神经系统的危害：烟草中的尼古丁对神经系统有暂烟草中的尼古丁对神经系统有暂时的兴奋作用，随即产生持续的麻痹作用。长期大量吸烟，时的兴奋作用，随即产生持续的麻痹作用。长期大量吸烟，会造成神经元细胞通透性和神经细胞膜的兴奋性发生改变，会造成神经元细胞通透性和神经细
18、胞膜的兴奋性发生改变，并能引起神经紊乱，出现记忆力衰退、注意力分散、反应并能引起神经紊乱，出现记忆力衰退、注意力分散、反应迟钝和失眠多梦等中毒症状。迟钝和失眠多梦等中毒症状。 美国著名的拳王阿里最反对吸烟，他认为吸烟会使动作失美国著名的拳王阿里最反对吸烟，他认为吸烟会使动作失去灵敏性，反应迟钝，不能成为优秀的拳击运动员。去灵敏性，反应迟钝，不能成为优秀的拳击运动员。 17 对消化系统的危害：对消化系统的危害：烟草里的有毒成分会抑制烟草里的有毒成分会抑制消化腺分泌消化液，使人体消化功能减弱，消化消化腺分泌消化液，使人体消化功能减弱，消化道黏膜的抵抗力下降。同时，由于吸烟可以加速道黏膜的抵抗力下降
19、。同时，由于吸烟可以加速胃排空，长期吸烟者容易患溃疡病。胃排空，长期吸烟者容易患溃疡病。 对泌尿系统的危害：对泌尿系统的危害：医学家发现，人体尿路结医学家发现，人体尿路结石与体内微量元素的代谢关系非常密切，如血清石与体内微量元素的代谢关系非常密切，如血清中镁、铝、氟、镉、锌等的含量及其在尿中的排中镁、铝、氟、镉、锌等的含量及其在尿中的排泄量，与尿路结石的形成有直接关系。研究发现，泄量，与尿路结石的形成有直接关系。研究发现，吸烟对这些微量元素的代谢影响很大。吸烟对这些微量元素的代谢影响很大。 18 对生殖系统的危害对生殖系统的危害吸烟会造成男性生殖系统功能的改变，使精子吸烟会造成男性生殖系统功能
20、的改变，使精子发育不正常、活力减弱，导致男性不育。吸烟还可诱发睾丸癌。女性发育不正常、活力减弱，导致男性不育。吸烟还可诱发睾丸癌。女性吸烟者也会对生殖系统来影响，同时吸烟妇女比不吸烟妇女更易骨折、吸烟者也会对生殖系统来影响，同时吸烟妇女比不吸烟妇女更易骨折、患骨质疏松等。患骨质疏松等。 特别需要指出的是特别需要指出的是，孕妇吸烟会给胎儿带来很大危害。孕妇吸，孕妇吸烟会给胎儿带来很大危害。孕妇吸烟，易发生宫外孕和前置胎盘；同时烟焦油能引起人体内染色体畸变烟，易发生宫外孕和前置胎盘；同时烟焦油能引起人体内染色体畸变和基因突变，从而造成遗传物质的变化，引起流产、早产、死胎及胎和基因突变，从而造成遗传
21、物质的变化，引起流产、早产、死胎及胎儿的先天性畸形等。一般吸烟孕妇所产的新生儿体重偏低、体质差，儿的先天性畸形等。一般吸烟孕妇所产的新生儿体重偏低、体质差，易患多动症；肺部发育不成熟，易受感染，病死率较高，患先天性心易患多动症；肺部发育不成熟，易受感染，病死率较高，患先天性心脏病的危险也会增加。脏病的危险也会增加。 19 (一)烟草化学的形成 烟草化学烟草化学是运用化学的理论和方法对烟草和烟气的化学组成、理化特性、是运用化学的理论和方法对烟草和烟气的化学组成、理化特性、变化机制、不同成分对烟质的影响等进行研究的一门新兴的学科。变化机制、不同成分对烟质的影响等进行研究的一门新兴的学科。 它的形成
22、可以追溯到它的形成可以追溯到2020世纪韧，当时即对烟草的化学组成和大类的划分有世纪韧，当时即对烟草的化学组成和大类的划分有了基本的了解。到了了基本的了解。到了2020世纪世纪3030年代，许多科研工作者企图从烟草化学成分年代，许多科研工作者企图从烟草化学成分含量及其相互之间的关系得出能够评定烟质的客观指标。这些努力取得了含量及其相互之间的关系得出能够评定烟质的客观指标。这些努力取得了一定的进展，例如从水溶性糖类、含氮化合物和生物碱类的含量比例测定一定的进展，例如从水溶性糖类、含氮化合物和生物碱类的含量比例测定其与烟随之间的相关性、就是这种努力的结果。其与烟随之间的相关性、就是这种努力的结果。
23、四、烟草化学得形成和发展四、烟草化学得形成和发展20 18091809年，对烟草中的生物碱作了分离提取年，对烟草中的生物碱作了分离提取 2020世纪初，世纪初，R KisslingR Kissling认为烟叶内的糖分对烟味有利，认为烟叶内的糖分对烟味有利，而蛋白质含量则对烟味不利而蛋白质含量则对烟味不利21 19361936年布鲁克纳根据烟叶中各种成分对烟质的影响，将它们分成年布鲁克纳根据烟叶中各种成分对烟质的影响，将它们分成四类：四类： 第一，与烟气强度有关的成分，如含氮化合物，包括总氮量、第一，与烟气强度有关的成分，如含氮化合物，包括总氮量、蛋白质和烟碱等。蛋白质和烟碱等。 第二，影响香气
24、的成分，如单宁第二，影响香气的成分，如单宁( (多酚多酚) )和树脂等。和树脂等。 第三，影响烟气醇和性和芳香性的成分，如糖分、淀粉、草第三，影响烟气醇和性和芳香性的成分，如糖分、淀粉、草酸等。酸等。 第四，与刺激性有关的成分，如胞壁物质第四，与刺激性有关的成分，如胞壁物质( (果胶、聚戊糖、果胶、聚戊糖、纤维案和本质素纤维案和本质素) )、灰分、灰分( (总灰分、钾和硝酸盐总灰分、钾和硝酸盐) )、柠檬酸等。、柠檬酸等。 22 布吕克纳将烟草中化学成分分成有利或不利于烟叶质量两大类。 （糖（糖+淀粉淀粉+草酸草酸+单宁单宁+树脂）树脂）x400烟味醇度烟味醇度=- 细胞膜物质细胞膜物质+灰分
25、组分灰分组分+柠檬酸柠檬酸+氮化合物氮化合物+酸碱值酸碱值23 3030年代，施木克发表烟叶吃味品质及化学成分的论文；年代，施木克发表烟叶吃味品质及化学成分的论文； 施木克值施木克值= =可溶性糖（可溶性糖（% %）/ /蛋白质（蛋白质（% %）24 19541954年，英国皇家医学会分离鉴定了一些烟草中的化年，英国皇家医学会分离鉴定了一些烟草中的化学成分，动物实验后，提出了学成分，动物实验后，提出了“吸烟和健康吸烟和健康”的报告。的报告。 19641964年，美国外科医生联合咨询委员会发表了年，美国外科医生联合咨询委员会发表了“吸烟吸烟和健康和健康”的报告，提出吸烟和肺癌有关。至此，掀起的报
26、告，提出吸烟和肺癌有关。至此，掀起了全世界规模最大的持续时间最长的反吸烟浪潮。烟了全世界规模最大的持续时间最长的反吸烟浪潮。烟气化学成分的研究也得到了迅速发展。气化学成分的研究也得到了迅速发展。25五、烟草化学研究的主要内容1 1、烟草及烟气的化学成分与品质的关系、烟草及烟气的化学成分与品质的关系2 2、烟草化学成分的变化规律及影响因素、烟草化学成分的变化规律及影响因素3 3、吸烟与健康的关系、吸烟与健康的关系4 4、烟草化学成分分析的方法和设备、烟草化学成分分析的方法和设备5 5、烟草化学成分的提取利用、烟草化学成分的提取利用6 6、新型香精、香料的开发、新型香精、香料的开发7 7、生物技术
27、在烟草中的应用、生物技术在烟草中的应用烟草化学研究的对象是烟草化学研究的对象是烟草、烟制品、烟气烟草、烟制品、烟气。 26 它的主要研究内容是：它的主要研究内容是： 烟草和烟气的化学组成、化学成分的性质及变化机制；烟草和烟气的化学组成、化学成分的性质及变化机制； 烟草主要化学成分与烟草质量的关系；烟草主要化学成分与烟草质量的关系； 燃吸过程中烟草化学成分变化与烟气化学成分的关系；燃吸过程中烟草化学成分变化与烟气化学成分的关系； 烟草化学成分与香气、吃味等内在质量的关系和烟草制品烟草化学成分与香气、吃味等内在质量的关系和烟草制品加香加料的问题；加香加料的问题； 烟草和烟气化学成分形成的影响因素和
28、检测技术；烟草和烟气化学成分形成的影响因素和检测技术； 吸烟与健康问题，包括有害物质的去除和创造安全性名优吸烟与健康问题，包括有害物质的去除和创造安全性名优卷烟等卷烟等。27六、烟草化学的特点1 1、烟草的化学成分在调制过程中发生变化、烟草的化学成分在调制过程中发生变化; ;2 2、烟草的品质受多种化学成分制约，优良的品、烟草的品质受多种化学成分制约，优良的品质需多种化学组成相互协调作用；质需多种化学组成相互协调作用；3 3、烟草燃烧后产生的烟气是人们吸食的对象，、烟草燃烧后产生的烟气是人们吸食的对象，烟草经燃烧热裂解发生了多种化学反应使得烟烟草经燃烧热裂解发生了多种化学反应使得烟气的成分比烟
29、草更复杂。气的成分比烟草更复杂。28 七、七、 学习烟草化学的目的及意义学习烟草化学的目的及意义 随着现代科学技术的发展和人们消费水平的提高，烟草随着现代科学技术的发展和人们消费水平的提高，烟草行业不仅要生产足够的烟草原料和卷烟产品，满足消费者行业不仅要生产足够的烟草原料和卷烟产品，满足消费者的需求，而且要提高烟草原料质量，提高卷烟产品质星的需求，而且要提高烟草原料质量，提高卷烟产品质星, ,提高卷烟安全性，更好地为消费者服务。烟草化学是烟革提高卷烟安全性，更好地为消费者服务。烟草化学是烟革原料生产和卷烟上业牛产的重要基础理论原料生产和卷烟上业牛产的重要基础理论, ,无疑对于烟草无疑对于烟草化
30、学的学习和研究具有重要意义。化学的学习和研究具有重要意义。29 首先，首先，烟草是特种经济作物，烟草制品是特殊消费烟草是特种经济作物，烟草制品是特殊消费品，烟叶质量直接影响烟草制品质量。烟叶质量是在品，烟叶质量直接影响烟草制品质量。烟叶质量是在生长发育过程中形成的，与气候、土壤、肥料及栽培生长发育过程中形成的，与气候、土壤、肥料及栽培方法、调制技术有着密切的关系。其化学成分的协调方法、调制技术有着密切的关系。其化学成分的协调性是决定烟叶质量的内在因素，生产出来的烟叶最终性是决定烟叶质量的内在因素，生产出来的烟叶最终要用化学指标来衡量其质量的优劣。因此，学好烟草要用化学指标来衡量其质量的优劣。因
31、此，学好烟草化学是指导烟草农业生产，提高烟叶质量的基础。化学是指导烟草农业生产，提高烟叶质量的基础。30 其次，其次，烟草化学是指导卷烟工业生产的理论基础，烟草化学是指导卷烟工业生产的理论基础，与烟草工艺学的关系十分密切。从烟叶调制、复烤、与烟草工艺学的关系十分密切。从烟叶调制、复烤、发酵直到卷烟生产的整个过程，烟叶将发生一系列发酵直到卷烟生产的整个过程，烟叶将发生一系列极其复杂的化学变化。要想使这些变化向着有利于极其复杂的化学变化。要想使这些变化向着有利于产品质量的方向发展，就必须采取适宜的工艺技术产品质量的方向发展，就必须采取适宜的工艺技术条件，促进或控制这些变化。工艺先进与否包括两条件，
32、促进或控制这些变化。工艺先进与否包括两个方面：一是设备；二是生产过程和操作条件。个方面：一是设备；二是生产过程和操作条件。31 其三，其三，随着人们对吸烟与健康问题的普遍关注，提高卷烟安全性已成为随着人们对吸烟与健康问题的普遍关注，提高卷烟安全性已成为一个总趋势。烟草作为一种天然材料，由几千种化学成分所组成，卷烟一个总趋势。烟草作为一种天然材料，由几千种化学成分所组成，卷烟在燃吸过程中，由于高温和不同燃烧状态的作用，又产生大量的新生化在燃吸过程中，由于高温和不同燃烧状态的作用，又产生大量的新生化合物，其中确实存在微量的对人体健康有害的成分。烟草及其制品的生合物，其中确实存在微量的对人体健康有害
33、的成分。烟草及其制品的生产一方面要满足消费者需求，另一方面要对消费者的健康负责，这就需产一方面要满足消费者需求，另一方面要对消费者的健康负责，这就需要研究烟草及烟气成分中哪些是对质量有利的，哪些是对健康有害的，要研究烟草及烟气成分中哪些是对质量有利的，哪些是对健康有害的，研究它们的结构、性质、含量，从而采取有效措施促进有利于品质的成研究它们的结构、性质、含量，从而采取有效措施促进有利于品质的成分产生，有选择地降低有害成分，提高卷烟安全性。这些研究是一个复分产生，有选择地降低有害成分，提高卷烟安全性。这些研究是一个复杂的系统工程，需要多学科的共同努力，其中烟草化学的研究是极其重杂的系统工程，需要
34、多学科的共同努力，其中烟草化学的研究是极其重要的。要的。32 其四，其四，在烟草行业中，从烟草栽培、烟叶收购、卷烟生产、在烟草行业中，从烟草栽培、烟叶收购、卷烟生产、烟叶及其制品的仓储与运输，直到吸烟的整个过程，以及吸烟烟叶及其制品的仓储与运输，直到吸烟的整个过程，以及吸烟与健康的研究，均需要一系列的分析和检测工作。这些分析和与健康的研究，均需要一系列的分析和检测工作。这些分析和检测工作对于提高烟叶生产的产量和质量，提高卷烟质量及其检测工作对于提高烟叶生产的产量和质量，提高卷烟质量及其生产水平，都具有直接的指导意义。同时还是研制和生产低毒生产水平，都具有直接的指导意义。同时还是研制和生产低毒安
35、全型卷烟必要的基础性工作，分析和检测得到的科学数据是安全型卷烟必要的基础性工作，分析和检测得到的科学数据是烟草行业发展和变革的依据。烟草行业发展和变革的依据。33 综上所述，综上所述，学习和研究烟草化学的目的，就是为了促学习和研究烟草化学的目的，就是为了促进烟草行业的科技进步，提高烟草原料和卷烟产品进烟草行业的科技进步，提高烟草原料和卷烟产品的质量及安全件，既满足消费者的需求，又对消费的质量及安全件，既满足消费者的需求，又对消费者健康负责。者健康负责。3435第二章第二章 烟草水分烟草水分 烟叶水分烟叶水分又称烟叶含水率、烟叶含水量，水分是烟草又称烟叶含水率、烟叶含水量，水分是烟草及其制品的重
36、要组分之一。及其制品的重要组分之一。 烟叶水分影响烟叶力学性质和热学性质，它又是影响烟叶水分影响烟叶力学性质和热学性质，它又是影响烟叶物理特性的因素之一。在工艺加工过程中要严格烟叶物理特性的因素之一。在工艺加工过程中要严格控制烟叶水分，因此它也是重要的工艺质量指标之一。控制烟叶水分，因此它也是重要的工艺质量指标之一。36 水分在烟草生产和加工过程中都起着重要作用。水分在烟草生产和加工过程中都起着重要作用。 水分是烟草生长发育过程中水分是烟草生长发育过程中体内化学作用的介质，也参与体内化学作用的介质，也参与很多生物化学反应，是组织和细胞所需营养和代谢物在体内运很多生物化学反应，是组织和细胞所需营
37、养和代谢物在体内运输的载体。输的载体。 水分多时，原生质呈溶胶状态，生命活动旺盛；水分少时，原水分多时，原生质呈溶胶状态，生命活动旺盛；水分少时，原生质呈凝胶状态，生命活动缓慢。在烟草不同的生育时期，需生质呈凝胶状态，生命活动缓慢。在烟草不同的生育时期，需要供应与之相适宜的水分，既能保证进行正常的新陈代谢活动，要供应与之相适宜的水分，既能保证进行正常的新陈代谢活动，又有利于鲜烟叶质量的形成。又有利于鲜烟叶质量的形成。37 在烟叶初加工、卷烟制丝加工和烟叶及其制品贮存保管等一在烟叶初加工、卷烟制丝加工和烟叶及其制品贮存保管等一系列环节中，烟叶需要有不同的含水量与之相适应，才能达到系列环节中，烟叶
38、需要有不同的含水量与之相适应，才能达到加工的目的，保证加工质量。加工的目的，保证加工质量。 在加工过程中烟叶水分含量多少，不但直接影响其弹性、韧性、在加工过程中烟叶水分含量多少，不但直接影响其弹性、韧性、填充性和燃烧性等物理特性，而且直接影响其颜色、光泽、香填充性和燃烧性等物理特性，而且直接影响其颜色、光泽、香气、吃味等外观和内在质量，同时也影响烟叶内部微弱的生物气、吃味等外观和内在质量，同时也影响烟叶内部微弱的生物化学变化，如各种酶的活动、霉菌的繁殖、内含物质的分解转化学变化，如各种酶的活动、霉菌的繁殖、内含物质的分解转化等。在各个加工环节中，对烟叫水分都有严格的控制和要求。化等。在各个加工
39、环节中，对烟叫水分都有严格的控制和要求。38第一节第一节 烟叶水分的存在形态烟叶水分的存在形态 一、烟叶水分的来源一、烟叶水分的来源 鲜烟叶鲜烟叶的水分主要来自土壤和空气。的水分主要来自土壤和空气。39 干烟叶水分干烟叶水分的来源包括两个方而：的来源包括两个方而： 一是收获后的鲜烟叶经调制处理后残存在烟叶中的水一是收获后的鲜烟叶经调制处理后残存在烟叶中的水分，以及生产加工过程中加入的水分。如分级时、发分，以及生产加工过程中加入的水分。如分级时、发酵时、真空回潮时加入的水分酵时、真空回潮时加入的水分) )。 二是烟叶从空气中吸收的水分，这种水分的多少与空二是烟叶从空气中吸收的水分，这种水分的多少
40、与空气的温湿度有关，直接关系到烟叶贮存和运输管理的气的温湿度有关，直接关系到烟叶贮存和运输管理的安全性。安全性。40 二、烟叶水分的存在形态二、烟叶水分的存在形态 烟叶中的水分是以结合态和自由态两种形态存在的。烟叶中的水分是以结合态和自由态两种形态存在的。结合水结合水是指胶体颗粒或其他亲水性物质牢牢吸附着的是指胶体颗粒或其他亲水性物质牢牢吸附着的水，不易自由移动，不易丧失，在水，不易自由移动，不易丧失，在00以下不易结冰，以下不易结冰，也不能作溶剂。也不能作溶剂。 自由水自由水是指能够在烟叶内自由移动的水，容易从烟叶是指能够在烟叶内自由移动的水，容易从烟叶中散失，在中散失，在00以下容易结冰，
41、能够作为溶剂。以下容易结冰，能够作为溶剂。41 水之所以能以各种形态存在于烟叶组织中，主要是水之所以能以各种形态存在于烟叶组织中，主要是由于水能被两种作用力即氢键结合力和毛细管力联系由于水能被两种作用力即氢键结合力和毛细管力联系着。着。 由氢键结合力联系着的水一般称为结合水由氢键结合力联系着的水一般称为结合水( (或束缚水或束缚水) )，以毛细管力联系着的水称为自由水以毛细管力联系着的水称为自由水( (或游离水或游离水) )。但是。但是结合水和自由水之间的界限很难定量地作截然区分，结合水和自由水之间的界限很难定量地作截然区分，只能根据物理、化学性质作定性区分。只能根据物理、化学性质作定性区分。
42、42 鲜烟叶中的蛋白质、纤维素、果胶质等大分子物质均匀分散鲜烟叶中的蛋白质、纤维素、果胶质等大分子物质均匀分散在水中，水中一般是大分子颗粒为分散相，水为分散介质，称在水中，水中一般是大分子颗粒为分散相，水为分散介质，称为溶胶；在干烟叶中大分子颗粒形成网状，水分子分散在颗粒为溶胶；在干烟叶中大分子颗粒形成网状，水分子分散在颗粒网中，称为凝胶。大分子物质形成胶粒，具有巨大的表面，可网中，称为凝胶。大分子物质形成胶粒，具有巨大的表面，可吸附许多物质。大分子物质表面带有电荷，水分子又具有极性，吸附许多物质。大分子物质表面带有电荷，水分子又具有极性，因面胶粒发生水合作用，与胶粒越近的水分子结合得越紧越强
43、，因面胶粒发生水合作用，与胶粒越近的水分子结合得越紧越强，越远的越弱。与胶粒结合紧的水层称为束缚水或结合水，束缚越远的越弱。与胶粒结合紧的水层称为束缚水或结合水，束缚水以外的水叫自由水。水以外的水叫自由水。43 当空气中的水蒸气和烟叶表面接触时，空气中水蒸当空气中的水蒸气和烟叶表面接触时，空气中水蒸气的压力大于烟叶表面上水蒸气的压力，由于吸附作气的压力大于烟叶表面上水蒸气的压力，由于吸附作用使部分水蒸气凝结在烟叶表面上，当烟叶表面水分用使部分水蒸气凝结在烟叶表面上，当烟叶表面水分饱和后，水分使胶体离子表面可溶性胶体部分溶解为饱和后，水分使胶体离子表面可溶性胶体部分溶解为溶剂层，而逐步向烟叶内部
44、渗透。这种渗透作用只有溶剂层，而逐步向烟叶内部渗透。这种渗透作用只有当空气相对湿度较高时才可能发生。当烟叶和水直接当空气相对湿度较高时才可能发生。当烟叶和水直接接触时，渗透作用会大大加强。接触时，渗透作用会大大加强。44 烟叶的多孔体有无数毛细管，具有很大的内表面。当毛细烟叶的多孔体有无数毛细管，具有很大的内表面。当毛细管处于缺水状态时，就有力地从空气中吸收水分，称为凝管处于缺水状态时，就有力地从空气中吸收水分，称为凝结水。很细的毛细管内形成弯月面，这种弯月面是由凝结结水。很细的毛细管内形成弯月面，这种弯月面是由凝结水与毛细管壁的接触面引起的。在弯月面的凹形表面上，水与毛细管壁的接触面引起的。
45、在弯月面的凹形表面上，其饱和水蒸气压力比在平面水表面上的小，因此如果多孔其饱和水蒸气压力比在平面水表面上的小，因此如果多孔体周围空气中水蒸气压力高于弯月面所需要的饱和水蒸气体周围空气中水蒸气压力高于弯月面所需要的饱和水蒸气压力水平，则水蒸气在毛细管内凝结，在这种情况下，毛压力水平，则水蒸气在毛细管内凝结，在这种情况下，毛细管将为水分所充满。自由态的水存在于烟叶组织的细胞细管将为水分所充满。自由态的水存在于烟叶组织的细胞内和细胞间隙中。内和细胞间隙中。45 自由水自由水是以毛细管凝聚状态存在于细胞内外的水是以毛细管凝聚状态存在于细胞内外的水分，可用简单加热的办法从烟叶中分离出来。这部分分，可用简
46、单加热的办法从烟叶中分离出来。这部分水与一般的水没有什么不同，在烟叶中会因蒸发而散水与一般的水没有什么不同，在烟叶中会因蒸发而散失，也会因吸潮而增加，容易发生增减变化。失，也会因吸潮而增加，容易发生增减变化。 结合水结合水是在烟叶中与蛋白质、纤维素、果胶质等是在烟叶中与蛋白质、纤维素、果胶质等成分通过氢键而结合着的。各种有机分子的不同极性成分通过氢键而结合着的。各种有机分子的不同极性基团与水形成氢键的牢固程度又有所不同。基团与水形成氢键的牢固程度又有所不同。46 结合水和自由水在性质上有着很大差别。结合水和自由水在性质上有着很大差别。 首先，结合水的量与烟叶中有机大分子的极性基团的首先，结合水
47、的量与烟叶中有机大分子的极性基团的数量有比较固定的比例关系。数量有比较固定的比例关系。 其次，结合水的蒸气压比自由水低得多，所以在一般其次，结合水的蒸气压比自由水低得多，所以在一般温度（温度（100100）下结合水不能从烟叶中分离出来。）下结合水不能从烟叶中分离出来。 结合水沸点高于一般水，而冰点却低于一般水，甚至结合水沸点高于一般水，而冰点却低于一般水，甚至环境温度下降到罕下环境温度下降到罕下2020时还不结冰。由于这种性质，时还不结冰。由于这种性质，烟草种子能在很低的温度下，保持其生命力。烟草种子能在很低的温度下，保持其生命力。 47 结合水对烟叶中可溶性成分不起溶剂作用。自由水能为微生物
48、结合水对烟叶中可溶性成分不起溶剂作用。自由水能为微生物所利用，结合水则不能。因此，在一定条件下，烟叶是否为霉所利用，结合水则不能。因此，在一定条件下，烟叶是否为霉菌感染而霉烂变质，并不决定于烟叶中水分的总含量，而仅仅菌感染而霉烂变质，并不决定于烟叶中水分的总含量，而仅仅决定于烟叶中自由水的含量。决定于烟叶中自由水的含量。48第二节第二节 烟叶的吸湿性和平衡水分烟叶的吸湿性和平衡水分 一、烟叶的吸湿性一、烟叶的吸湿性 烟叶能依空气温湿度的变化从空气中吸收水分或向烟叶能依空气温湿度的变化从空气中吸收水分或向空气中散发水分，这种性能称为吸湿性。空气中散发水分，这种性能称为吸湿性。烟叶之所以烟叶之所以
49、具有吸湿性，是由于烟叶属于肢体毛细管多孔物质，具有吸湿性，是由于烟叶属于肢体毛细管多孔物质，其组织结构是具有毛细管的多孔体，而内合成分有肢其组织结构是具有毛细管的多孔体，而内合成分有肢体物质和晶体物质。体物质和晶体物质。49 ( (一一) )表面吸附和扩散作用表面吸附和扩散作用 空气中的水蒸气凝结在某种物体表面的现象，叫做空气中的水蒸气凝结在某种物体表面的现象，叫做吸附。吸附。一一种物质自发地进入另一种物质之中，彼此相互掺和的作用，种物质自发地进入另一种物质之中，彼此相互掺和的作用，叫做叫做扩散。扩散。 空气中的水蒸气与烟叶表面接触，当空气中的水蒸气压力大空气中的水蒸气与烟叶表面接触，当空气中
50、的水蒸气压力大于烟叶表面上的水蒸气压力时，因吸附作用使部分水蒸气凝于烟叶表面上的水蒸气压力时，因吸附作用使部分水蒸气凝结在烟叶表面上，这是烟叶吸湿的开始。如果烟叶表面上水结在烟叶表面上，这是烟叶吸湿的开始。如果烟叶表面上水蒸气压力大于空气中水蒸气压力，则烟叶表面上的水蒸气就蒸气压力大于空气中水蒸气压力，则烟叶表面上的水蒸气就会向空气中扩散，使烟叶的水分向空气中蒸发。会向空气中扩散，使烟叶的水分向空气中蒸发。 水分扩散的速度与空气温度有关，温度越高，扩散也就越快。水分扩散的速度与空气温度有关，温度越高，扩散也就越快。50 （二）毛细管的凝结作用（二）毛细管的凝结作用 当烟叶周围空气的相对湿度越低
