纤维素基卷烟纸：组成、燃烧行为及其对烟气有害物释放影响的系统性综述

本刊推荐南京林业大学秦林丽等发表的综述《纤维素基卷烟纸：组成、燃烧行为及其对烟气有害物释放影响的系统性综述》。该研究聚焦卷烟纸组分（纤维类型、填料特性、化学添加剂）如何通过调控燃烧过程与热解路径影响主流烟气(MSS)和侧流烟气(SSS)中有害成分（如焦油、CO、PAHs）的释放。系统阐明了孔隙分布与气体扩散能力的强相关性（相关系数>0.9），揭示了钾盐等添加剂可降低热解温度并减少约30%焦油释放。研究为设计低风险卷烟提供了关键材料策略与理论依据，对烟草行业减害技术与产品标准提升具有重要指导意义。

　　

在全球范围内，烟草制品消费带来的健康风险日益引起公众关注。卷烟燃烧过程中产生的烟气含有大量有害成分，包括焦油、一氧化碳(CO)、烟草特有亚硝胺(TSNAs)和多环芳烃(PAHs)等，这些物质被证实与多种呼吸系统疾病、心血管疾病和癌症的发生密切相关。尽管以往研究多集中于烟草本身或滤嘴的减害技术，但作为卷烟关键功能组分的卷烟纸，其通过调节燃烧过程影响有害物释放的作用机制却缺乏系统性的深入探讨。卷烟纸虽仅占卷烟总质量的约4%，但其多孔网状结构和化学组成直接影响气流动力学、热解途径和燃烧效率，进而调控烟气化学成分的生成与释放。因此，深入解析卷烟纸的组成特性、燃烧机制及其对烟气有害物释放的影响，对于开发低风险烟草制品、推动行业可持续发展及保障消费者健康具有重要科学意义和应用价值。本研究论文《Cellulosic cigarette papers: A review of the composition, combustion behavior, and impact on toxicant release in smoke》发表于《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》，系统综述了该领域的最新研究进展。

研究人员综合运用了高效液相色谱(HPLC)、气相色谱-质谱联用(GC/MS)、热重-傅里叶变换红外光谱(TG-FTIR)、热重-质谱联用(TG-MS)、快速热解-气相色谱-质谱(Py-GC/MS)和电子鼻技术等先进分析技术，对卷烟纸的热解行为、燃烧产物及烟气成分进行了精确表征。这些技术手段能够实时监测热解过程中的质量变化、气体释放及化合物形成，为深入理解燃烧机制提供了可靠数据支撑。

2. Composition and characteristics of cellulosic cigarette papers

卷烟纸主要由纸浆纤维（60–70%）、填料（30–40%）和功能性化学添加剂（1–5%）组成。纤维类型（木浆或麻浆）直接影响纸张的机械强度、透气性和燃烧性能。麻浆纤维（如亚麻）因其较高的长宽比和较薄的细胞壁，能提供更好的透气性和燃烧效率，但成本较高。填料如碳酸钙(CaCO₃)的粒径分布、晶体形态和散射系数优化显著影响纸张的透气性、不透明度和燃烧同步性。研究表明，纺锤形CaCO₃颗粒通过其在纤维基质中的桥接效应形成天然微通道，优化透气性并增强光散射效率。化学添加剂包括燃烧调节剂（如柠檬酸钾）、风味调节剂和灰分调节剂，通过催化热解、调节燃烧速率和灰分凝结性，有效降低烟气中有害成分的释放。

3. Combustion behavior of cellulosic cigarette papers

卷烟纸的燃烧机制涉及高温下的氧化和热解反应，以及二次还原、聚合和缩合过程。在约300°C时，热解加剧，形成挥发性化合物和炭。纤维素降解和炭化导致颜色从白变黑，而CaCO₃填料在热解条件下发生分解反应，增加气态化合物产率。金属盐添加剂（如钾盐）通过降低纤维素分解的表观活化能，促进热解，形成致密多孔结构，增强烟气扩散并助益CO释放。卷烟纸的孔隙分布与气体扩散能力呈强相关性（相关系数>0.9），直接影响燃烧区的氧气扩散和温度分布，从而调控烟气成分的生成。

4. Factors influencing pyrolytic smoke release from cellulosic cigarette paper

纤维类型、填料特性、燃烧改进剂和加热条件共同影响烟气释放。麻浆纸相比木浆纸能改善吸烟风味，减少酚类化合物生成，但增加CO释放。填料CaCO₃的粒径和形态调节纸张透气性和燃烧均匀性，而Mg(OH)₂部分替代CaCO₃可降低热解温度，减少烟气颗粒物(STMP)、焦油、尼古丁和CO含量。燃烧改进剂如钾盐通过催化作用降低热解温度和着火点，加速燃烧传播，减少焦油和CO生成。加热条件显著影响热解路径：高加热率(>300°C/min)促进高温裂解产物（如苯和PAHs）生成，增加CO释放；低加热率(<50°C/min)延长反应时间，易形成焦油和不完全燃烧产物。

5. Effective means of monitoring cigarette smoke

烟气分析技术从传统化学方法发展为现代仪器智能检测系统。色谱-质谱联用技术(LC-MS/MS、GC/MS)能够精确定性定量烟气中的挥发性有机物(VOCs)、TSNAs和 carbonyl compounds。热分析技术(TG、DSC)实时监测燃烧过程中的质量变化和热效应，揭示组分特异性挥发、分解和燃烧动力学。电子鼻(E-nose)技术通过交叉反应传感器阵列实现整体、客观和近实时气味分析，结合人工智能算法有效区分不同卷烟类型和品牌，支持气味评估和质量控制。

该综述系统总结了纤维素基卷烟纸的组成、燃烧行为及其对烟气有害物释放的影响，明确了通过调控纸张的物理结构和化学组成可有效降低有害成分释放。研究为设计低风险卷烟提供了关键材料策略和理论依据，如优化纤维类型、填料形态和添加剂配方，以平衡燃烧性能与减害效果。未来研究应聚焦于新型可生物降解材料开发、多组分系统反应机制解析及实时监测技术集成，推动烟草行业向高效、创新和可持续发展转型，最终保障消费者健康。