烟草特性与吸烟的危害
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烟草特性与吸烟的危害
据报道,全球每年因吸烟而死亡的人竟达2000万!吸烟为什么有害于健康,必须从烟草的化学组成、性质及其变化情况来考察。
本篇主要介绍有关烟草方面的基本知识及吸烟对人体的危害。
一、烟草的化学成分
烟草的化学成分极为复杂,若按它们的化学组成分类,可分为:
(一)碳水化合物
烟草中碳水化合物约占50%。
按分子结构含基本单位糖分子数的不同,可分为单糖、双糖和多糖。
我国烤烟烟叶含有相当丰富的单糖,一般含量在 10%~25%之间。
单糖含量是烟叶质量的重要标志,通常品质好的烤烟烟叶含有较多单糖。
烟叶中只含少量双糖,但含相当数量的多糖,如淀粉、纤维素等。
(二)含氮化合物
烟叶中含有许多含氮化合物,主要有:蛋白质、氨基酸和酰胺化合物、烟草生物碱。
蛋白质是烟草植物体的主要营养物之一。
烟叶中一般含蛋白质5%~15%,随蛋白质含量增加烟叶等级下降。
蛋白质燃烧后会产生臭气,因此,烟叶中含蛋白质过多就使烟气质量低劣。
烟草中含氨基酸、酚胺等虽然不多,但经燃烧以及烟叶加了过程都产生氨,对吸食的品质影响很大。
烟叶中另一种含氮化合物,它有类似碱的性质,被称为烟草生物碱。
各种烟草含烟草生物碱量差别很大,低的只含0.5%以下,含量大的可达 10%以上。
烟草生物碱的存在,是烟草有别于其他植物的主要标志。
不含烟草生物碱的烟草植物,一般就不能称为烟草。
烟草生物碱以烟碱为主要成分,烟碱即尼古丁(Nicotine),约占全部烟草生物碱的95%以上。
烟碱的结构如右图所示:
我国卷烟用烟叶一般含烟碱2%以下,含量超过3%的很少见。
烟草生物碱及其盐类具有强烈的水化作用,能在呈酸性反应条件下随水蒸气挥发出来。
这样挥发出的游离态烟碱,量虽不多,但对烟叶吸食品质影响很大,易使成品吸味辛辣、呛喉。
烟草之所以能成为人类最普遍之嗜好品,主要是由于它含有烟碱。
当吸食烟草时,部分烟碱进入烟气,被人体器官吸收,吸入适量会使人感到兴奋。
但烟碱毒性较大,吸入过量会引起头痛、呕吐等中毒症状。
烟碱对心脏也有毒害。
吸烟者的机能虽然逐渐习惯于这种毒性刺激,但仍然可能会引起慢性中毒。
(三)有机酸
烟叶中含有不少酸性物质,含量较多的有机酸是柠檬酸,其次是苹果酸和草酸。
有机酸可以增加烟气酸性,醇化烟气,使烟味甜润舒适。
一部分有机酸与烟碱结合成可溶性钠、钾盐存在于细胞液中,或以钙盐形式沉积于细胞中。
(四)苷及多酚
烟叶中含有一种由单糖与酚类组成的化合物,称之为苷。
它们是组成烟叶色素和树脂物质成分。
青类性质都不安定,易被催化分解。
当烟叶成熟之后,或在干制、发酵过程中,由于酶催化的结果,烟叶中的苷类物质发生强烈水解。
苷类物质的分解产物往往具有令人快慰的香气。
因此,苷类物质被认为是产生烟草芳香气味的重要物质之一。
(五)脂肪、挥发油和树脂物
烟叶中一般含2%~7%的脂肪,通常上等烟叶含脂肪较多。
烟叶中还含有具芳香特性的挥发油及树脂物。
上等烟叶表面均有香气,这是因为它们含有较多的挥发油。
通常,树脂物不具香味,但是经燃烧被氧化分解后,大多能产生特殊的芳香气味。
因此,树脂物也被认为是产生烟草吸食芳香的重要物质之一。
(六)灰分元素
烟叶中含灰分元素约10%。
灰分元素对烟叶的吸食品质并无直接关系。
但是因为某些元素对烟叶燃烧特性有影响,故间接地影响烟叶吸食品质。
例如:烟叶中含钾适量时,其燃烧性、保火力均较好,灰色也好;烟叶中含镁量高时,烟叶的灰色变得灰暗;如果镁含量适中,则既能保持烟灰完整、又不易散落。
灰分中氯元素含量与烟叶的燃烧性质至关重要。
当氯元素含量超过3%时,会导致烟叶燃烧性变坏,引起熄火。
二、烟草在燃吸过程中的变化及烟气的成分
烟草制品在燃吸过程中,靠近火堆中心的温度可高达800~900℃,由于燃烧而发生干馏作用和氧化分解等化学作用,使烟草中的各种化学成分都发生了不同程度的变化。
有的成分被破坏,有的则又合成了新物质。
其中各主要成分的变化大致如下:
烟草生物碱:它在燃烧过程中除了一部分经干馏作用进入烟气之外,其中大部分(60%以上)则受氧化分解为亚硝胺、菸酸、吡啶、吡啉、吡咯、胺以及二氧化碳等物质。
蛋白质:高分子含氮化合物经燃烧产生强烈氧化作用后,分解为一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰氢酸、氨、简单胺化物及脂肪等化合物。
糖和植物酸:糖和有机酸经氧化作用生成一氧化碳、二氧化碳、挥发酸、酚的衍生物、烯烃、醇、醛和酮等物质。
树脂物、多酚和苷类:经氧化后生成挥发性芳香油、醛、酮、醇和酸类物质。
以上物质均进人烟气中,放烟草制品经燃烧后所产生的烟气,化学成分更为复杂。
据说烟气中含有4万多种物质,目前已经鉴定出来的单体化学成分就达4200种之多,其中气相物质占烟气总量的90%以上,粒相物质占9%左右。
气相物质中主要是氮气和氧气,其余为一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、二氧化氮、氨、挥发性N-亚硝胺、氰化氢、挥发性碳水化合物以及挥发性烯烃、醇、醛、酮和烟碱等类物质。
粒相物质中包括烟草生物碱、焦油和水分以及70多种金属和放射性元素。
焦油是不挥发性N-亚硝胺、芳香族胺、链烯、苯、萘、多环芳烃、N-杂环烃、酚、羧酸等物质总的浓缩物。
在数千种烟气组分中,被认为对人体健康最为有害的是焦油、烟碱、一氧化碳、醛类等物质。
三、烟气的危害
(一)焦油
烟气中焦油是威胁人体健康的罪魁祸首,烟焦油中的多环芳烃是致癌物质。
其中具有强力致癌作用的苯并[α]芘是其代表。
致癌物质改变细胞的遗传结构,使正常细胞变为癌细胞。
苯并[α]芘在烟气中的含量大约为2~122ug/100支。
若以每千支100ug计算。
日吸烟20支,年吸入苯并[α]芘700ug,此剂量仅次于煤焦炉前的空气污染量,而大于一般城市空气中的含量。
除苯并[α]芘外,烟焦油中还含、甲基等,它们在烟雾中的含量比苯并[α]芘高4~6倍。
在燃烧时变成5-甲基,它能使动物百分之百地产生肿瘤。
3, 4-苯并[α]芘的结构的结构
烟焦油中的酚类及其衍生物则是一种促癌物质。
促癌物质本身虽不能改变细胞的遗传结构,但能刺激被激发的细胞,导致癌瘤发展。
两阶段发癌说认为:第一阶段,正常细胞在致癌物质作用下成为潜在癌细胞;第二阶段,潜在癌细胞在促癌物质作用下发展成癌瘤。
因此,烟焦油被认为是诱发各种癌症的首要因素。
(二)放射性物质
烟草中的放射性物质也是吸烟者肺癌发病率增加的因素之一。
卷烟中最有害的放射性物质是210Po,它能高度地放射出局部电离的a射线,a射线能把原子裂变成离子,后者很容易损害活细胞的基因,或是杀死它们,或者把它们转变为癌细胞。
据估计,一个吸烟者一天平均接触了比非吸烟者多约30做210Po的放射剂量。
每天吸一包半卷烟的人,一年其肺脏接受的放射剂量相当于其皮肤接触了约300次胸部X线照射。
有人认为,吸烟者肺癌的半数是由放射性物质引起的。
(三)尼古丁
尼古丁是烟草的特征性物质。
它在人体内的作用十分复杂。
尼古丁作用于肾上腺,使分泌的肾上腺素增加,这还刺激中枢神经系统,使向心脏和全身组织供应氧气的血管发生缩窄,影响血液循环,导致心率加快,血压上升,使心肌需氧量增加,心脏负担加重,促使冠心病发作。
尼古丁还可使胃平滑肌收缩而引起胃痛。
有人认为,长期吸烟的人发生慢性气管炎、心悸、脉搏不整、冠心病、血管硬化、消化不良、震颤、视觉障碍等都与尼古丁有关。
医学界还认为,尼古丁最大的危害在于其成病性。
人们对烟草产生需求愿望的决定因素是尼古丁。
尼古丁在人体内无累积性,不会长久停留人体中,吸烟后两小时,尼古丁通过呼吸和汗腺绝大数量即被排除,放它进入血液后只停留几小时。
但长期吸烟,身体会习惯于血液内存在一定浓度尼古丁的状态。
当血液中尼古丁下降时,便使渴望要求尼古丁浓度恢复原来高的水平,于是得再吸一支,所以加强了吸烟愿望,形成烟痛,从而增加其危害性。
(四)一氧化碳
一氧化碳是烟草不完全燃烧的产物。
烟气中一氧化碳经吸入肺内,与血液中的血红蛋白迅速结合,形成碳氧血红蛋白(一氧化碳对血红蛋白的亲和力比氧对血红蛋白的亲和力大200倍),削弱血红蛋白与氧的结合,使血液携氧能力相对降低,减少心脏所能利用氧的数量,从而加快心跳,甚至带来心脏功能的衰竭。
一氧化碳与尼古丁协同作用,危害吸烟者的心血管系统,对冠心病、心绞痛、心肌梗塞、缺血性心血管病、脑血管病以及血栓性闭塞住脉管炎都有直接影响,由此造成的死亡率是十分惊人的,例如同不吸烟者相比,冠心病要高5~10,碎死病高3~5倍,心肌梗塞高20倍,大动脉瘤高5~7倍。
(五)醛类
吸烟人的支气管受到烟气的慢性刺激,粘液分泌增多,丙烯醛抑制气管纤毛将分泌物从肺内排出,从而带来呼吸困难,发展成慢性支气管炎和肺气肿。
一旦得了感冒,就有得肺心病、甚至有死亡的危险。
民气管、支气管的粘膜上皮细胞,为了对付长期不断的刺激,还会发生一定的改变,病理学上称作“化生”,这很可能就是向发生肺癌的方向迈出的第一步。
验证吸烟有害实验:如下图装置,在A、B、C、D、E 5个试管里分别依次放入:新鲜的动物
血、高锰酸钾溶液、醋酸铅溶液、氯化成溶液、96%的乙醇,其中在A试管里加入K2C2O4作为抗凝剂。
然后在甲处点燃香烟,从乙处抽气,让烟气依次通过5个试管,发现A试管里血溶液变成暗红色,B试管里的红色溶液变为无色溶液,C试管的无色溶液变为黑色,D试管的无色溶液出现黄色浑浊,E试管的96%的乙醇变为黄色。
用带有过滤嘴的香烟代替普通香烟,现象相同。
香烟烟气中一些有害气体如CO血液变为暗红色,有剧毒,跟血红蛋白结合,使人体缺氧。
香烟烟气中的烯烃、醛类等还原性气体,能将酸性高锰酸钾还原,故使之褪色。
尼古丁能与氯化汞溶液反应,生成沉淀,使乙醇变黄。
香烟烟气的其他有害成分使醋酸铅产生黑色沉淀。
四、对青少年的影响
对青少年来说吸烟的危害性更大。
青少年正处于迅速生长发育的阶段,身体各系统、各器官还未成熟或正趋于成熟,因而对有毒有害物质比成人更容易吸收,受的毒害也更深。
医学研究证明,烟草中的有害物质对呼吸器官的天然防病机能有很大的破坏作用。
在青春期,大支气管比较直,烟尘中的有害物质,容易长驱直入地进入细支气管及肺泡,麻痹呼吸道粘膜上的纤毛,使纤毛失去排除异物的能力和抑制肺内巨噬细胞对异物的吞噬能力。
结果,呼吸道的防御力量被削弱,各种疾病也会随之接趣而来。
吸烟对青少年中枢神经系统损害也比较明显。
北京东城区卫生防疫站等单位对10所中学28个班956名学生进行吸烟危害调查证实:吸烟可使学生记忆力和嗅觉灵敏性降低,课堂听课注意力不能持久,理解力差,成绩明显低于不吸烟的学生。
而且长期吸烟会引起视力下降,视野缺损。
严重者可引起视神经萎缩,最终将导致失明。
医学上称为“烟中毒必视神经病变”。
女青牛吸烟台使月经初潮推迟、月经紊乱、发生病经。
还可引起子宫颈增生不良和子宫颈原位癌。
吸烟开始的年龄越早,各种疾病发病的年龄也随之提高,而月发病率更高。
例如15岁以前吸烟的,就比成人发病率高门倍,以后的死亡率也就越高。
经调查,我国12亿人口有3亿多人吸烟(占世界吸烟人的1/4)。
15岁以上的人总的吸烟率已达33.88%。
其中男性高达61%,有3/4是男性中青年,目前有向女性及低龄化方向发展的趋势。
烟草及烟气中有害物质的毒害作用,现在已逐渐为人们所认识,今日几乎世界上所有肉家都意识到吸烟对健康带来的危害。
许多同家的政府也已通过立法措施控制有害物质在卷烟中的含量。
这包括开展从烟草中脱除有害物质的研究,生产过滤咀卷烟以减低烟气中焦油及尼古丁的含量,减少一氧化碳的可能产生量,以维护人类健康。
但是目前一般醋酸纤维过滤咀卷烟的过滤效率只有59%,加活性碳后效率也只有66%。
因此,现在带过滤咀卷烟尚不能根除致病危险,所以卷烟生产正面临划时代变革阶段。
开发安全卷烟应该是今后充分考虑的可行途径。
若能研制出既能防病又能治病的保健卷烟,则将是对人类健康最可贵的贡献。
胡波整理编辑。