¿Cuáles son los ingredientes del humo? ¿Por qué los mosquitos no pican a los fumadores?
El cigarrillo es un producto de consumo especial. Su forma de consumo no es comer ni beber, sino disfrutar de su humo quemándolo e inhalándolo. La quema de cigarrillos es un proceso de cambio físico y químico muy complejo.
(1) Formación de humo
La combustión del cigarrillo es un sistema químico complejo. Según investigaciones científicas, cuando la temperatura aumenta a 300°C al encender un cigarrillo, los componentes volátiles del tabaco cortado comienzan a evaporarse formando humo. Cuando la temperatura sube a 450°C, el tabaco cortado comienza a coquearse; cuando la temperatura sube a 600°C, el cigarrillo se enciende y comienza a arder.
Existen dos formas de combustión de cigarrillos: una es la combustión al fumar, que se llama combustión por inhalación; la otra es la combustión en el espacio de inhalación, que se llama combustión lenta (también llamada combustión estática). El humo aspirado por el extremo del filtro del cigarrillo durante el proceso de fumar se llama humo principal (MS). El humo que se libera desde el extremo de la combustión durante el intervalo de ahumado y se difunde directamente al ambiente a través del papel del cigarrillo se llama humo de corriente lateral ( SS).
(2) Tres áreas de combustión del cigarrillo
Cuando un cigarrillo arde, la punta ardiente se estrecha. Al fumar, la mayor parte del aire ingresa por la unión entre el cono de combustión y el papel del cigarrillo, y se forma un cuerpo carbonizado denso en el medio del cono, lo que dificulta el paso del flujo de aire. el cono está bajo y la combustión está restringida, lo que resulta en una combustión incompleta. Los cigarrillos encendidos se pueden dividir en tres zonas diferentes según sus cambios de temperatura y reacciones químicas, a saber, la zona de combustión A de alta temperatura (como se muestra en la figura), la zona de destilación por pirólisis B y la zona de condensación de baja temperatura c
Zona de combustión Situada en la parte frontal del cigarrillo, está compuesta principalmente por cuerpos carbonizados. Al fumar, la temperatura central máxima es de aproximadamente 825 ℃ ~ 850 ℃. La temperatura entre 0,2 y 1,0 mm delante de la línea de combustión del papel de fumar puede alcanzar los 910°C, que es también el lugar por donde entra la mayor cantidad de aire a la zona de combustión. La temperatura de la fase gaseosa en la zona de combustión es baja y la temperatura cambia entre 600 y 700 °C durante el proceso de escape. Después de la extracción del gas, la temperatura de la fase sólida en la zona de combustión se enfría rápidamente desde más de 900°C a 600°C en 65438±0 segundos. En circunstancias normales, la superficie del cono de combustión recibe suficiente oxígeno y aquí se produce la reacción exotérmica de oxidación de carbono. El calor generado es absorbido por el flujo de aire caliente y ingresa a la zona de destilación de pirólisis. La zona de combustión a alta temperatura son principalmente sustancias en fase gaseosa, como dióxido de carbono, compuestos de hidrocarburos inferiores, como monóxido de carbono, agua, hidrógeno, metano y algunos radicales libres, parte de los cuales se difunden en los gases de combustión de la corriente lateral a través del carbón quemado.
Detrás del cono de combustión se encuentra la zona de destilación de pirólisis B. La zona de destilación de pirólisis en el centro del cono de combustión tiene un suministro de oxígeno insuficiente y la reacción se desarrolla en un estado deficiente de oxígeno. El flujo de aire caliente de la zona de combustión a alta temperatura proporciona energía, lo que provoca cambios químicos complejos en la zona de destilación pirolítica. Muchas sustancias del tabaco cortado sufren aquí reacciones químicas violentas y complejas, y aquí se forman la mayoría de los compuestos del humo. Al mismo tiempo, bajo la acción del flujo de aire caliente, las sustancias volátiles del tabaco cortado se volatilizan en el flujo de humo (los compuestos heterocíclicos de nitrógeno semivolátiles con anillos de 5 y 6 miembros contribuyen significativamente al sabor del tabaco). La mayoría de las reacciones químicas en la zona de destilación por pirólisis son reacciones endotérmicas, donde el flujo de gas de combustión se enfría rápidamente y la temperatura del flujo de gas caliente en esta zona se reduce de 800 °C a 100 °C.
Los terpenos, fitoesteroles como el estigmasterol, la parafina, el azúcar, los aminoácidos, la celulosa y otros componentes del tabaco forman compuestos volátiles mediante descomposición térmica, síntesis térmica, destilación seca, polimerización, condensación y reacciones de radicales libres. gases semivolátiles, así como sustancias líquidas y sólidas (como el alquitrán).
El área desde el área de destilación por pirólisis hasta el final del cigarrillo se llama área de filtración de condensación c. Aquí, la temperatura de los gases de combustión cae de 100 °C a temperatura ambiente. A medida que la temperatura desciende bruscamente, los componentes poco volátiles de los gases de combustión alcanzan un punto de saturación y comienzan a condensarse. Estos componentes poco volátiles se condensan en el tabaco. Durante el proceso de flujo de aire, las sustancias poco volátiles del humo utilizan iones compuestos de pequeñas partículas de carbono, pequeños fragmentos de materia orgánica, cenizas y moléculas ionizadas que se forman cuando el carbono se quema como núcleos de condensación. , condensado en partículas más grandes. Algunas de estas partículas son interceptadas por el tabaco cortado y los filtros, y la otra parte entra en la boca de las personas con el humo convencional.
(3) El proceso de formación de humo lateral
Durante la etapa de combustión lenta del espacio para fumar, el aire de convección natural cerca del área de combustión del cigarrillo fluye hacia arriba para favorecer la combustión del cigarrillo. En la zona de destilación por pirólisis se forma una alta concentración de vapor orgánico. Debido a la falta de succión, la mayor parte del vapor orgánico se difunde rápidamente a la atmósfera a través del papel de cigarrillo parcialmente degradado, formando humo secundario. Después de que el humo lateral se difunde en la atmósfera a través del papel del cigarrillo, la temperatura cae repentinamente y se diluye con el aire, formando partículas de aerosol que son más pequeñas que las partículas de humo principal. El humo lateral y el humo exhalado de los fumadores se difunden en el aire, donde envejecen y se diluyen para formar humo de tabaco ambiental (ETS).
2. Características del humo
Características de las partículas del humo El aerosol de humo convencional recién generado contiene 109 ~ 1010 partículas por centímetro cúbico, y el diámetro inicial de las partículas se distribuye entre 0,01 ~ 1,2 μm m, a medida que pasa el tiempo, el diámetro de las partículas continúa aumentando y el humo permanece en la boca del fumador durante 10 segundos. La distribución de partículas del humo lateral es diferente de la del humo principal, con un rango de distribución de 0,08 ~ 1,0 μm y un tamaño de partícula promedio de 0,15 μm. Los cigarrillos producen 6,3 × 109 partículas por segundo durante la combustión estática.
Las características cargadas del humo. Debido a la ionización química a alta temperatura, el humo del cigarrillo es un aerosol con una ligera carga. Aproximadamente 1/3 de las partículas están cargadas positivamente, 1/3 de las partículas están cargadas negativamente. cargadas y 1/3 de las partículas son neutras, las cargas positivas y negativas son iguales. Entonces, en general, el humo es eléctricamente neutro.
Debido a los diferentes métodos de combustión, la acidez y alcalinidad del humo principal y del humo lateral también son diferentes. En términos generales, el humo secundario producido al arder es básicamente alcalino, mientras que el humo principal producido al fumar es ácido, alcalino y neutro debido a las diferentes materias primas del tabaco, principalmente debido a las diferentes cantidades de componentes alcalinos y ácidos. Para varios tipos de cigarrillos, el valor de pH del humo convencional es de 5,6 ~ 6,5, mientras que el valor de pH del humo de cigarro convencional es de 7,5 ~ 10,0.
La naturaleza dinámica del humo del cigarrillo es inestable. Debido a que la concentración de humo es muy alta, las partículas que contiene se condensarán rápidamente en poco tiempo y la cantidad de partículas en el humo nuevo disminuirá a una cuarta parte del valor inicial en medio segundo. Las partículas en los gases de combustión aumentan rápidamente debido a la condensación. Además de las propiedades físicas del humo, también cambia la concentración de compuestos químicos en el humo. Por ejemplo, el nitrito de metilo en el humo convencional aparece en realidad después de que el humo nuevo ha envejecido durante 10 segundos.
(1) Composición del humo
El humo del cigarrillo consta de dos partes: fase gaseosa y fase particulada.
Las sustancias en fase gaseosa y las partículas presentes en los gases de combustión suelen denominarse sustancias en fase gaseosa. A temperatura normal, pueden pasar a través del filtro Cambridge (un filtro hecho de fibra de vidrio, que puede filtrar partículas con un filtro). diámetro superior a 0,2 μm. La eficiencia es 99). Las sustancias gaseosas representan aproximadamente el 92% del total de gases de combustión, incluido el aire (aproximadamente el 58%), el exceso de nitrógeno (aproximadamente el 15%), los hidrocarburos, los vapores orgánicos, los óxidos de nitrógeno y algunas sustancias biológicamente activas. La parte que puede ser interceptada por el filtro de Cambridge se llama partículas. Las partículas representan menos del 8% del humo total, principalmente agua, nicotina y alquitrán. Por supuesto, esta no es una definición clara, porque algunos componentes están presentes tanto en la fase gaseosa como en la fase de partículas, y diferentes técnicas de separación llevan a conclusiones diferentes. Por ejemplo, el agua y las nitrosaminas están presentes tanto en la fase gaseosa como en la de partículas. fase.
Alquitrán en el humo del cigarrillo Las partículas restantes en el humo del cigarrillo, excepto el agua y la nicotina, se llaman alquitrán. El alquitrán se produce por la combustión incompleta de la materia orgánica del tabaco de los cigarrillos en condiciones anóxicas. Es un compuesto complejo compuesto por una variedad de hidrocarburos y óxidos, sulfuros y compuestos nitrogenados de hidrocarburos. Generalmente se cree que los componentes nocivos del humo del cigarrillo se concentran principalmente en el alquitrán. Según los informes, el 99,4% de los ingredientes del alquitrán de cigarrillos son inofensivos para el cuerpo humano (una parte considerable del cual es la fuente del sabor único de los cigarrillos), y sólo el 0,6% de los ingredientes son perjudiciales para la salud humana. Entre estos ingredientes nocivos, 0,2 son carcinógenos y posibles carcinógenos, y 0,4 son carcinógenos auxiliares, como el 3,4-benzo[a]pireno y otros hidrocarburos aromáticos policíclicos.
Además de las partículas y los componentes gaseosos, también se menciona a menudo el llamado componente semivolátil.
Los componentes semivolátiles generalmente se refieren a sustancias que pueden permanecer en el filtro Cambridge a temperatura ambiente, pero que pueden volatilizarse del filtro sin descomponerse a una temperatura determinada (generalmente entre 100°C y 200°C). En términos generales, las sustancias semivolátiles se componen de unas 300 sustancias con puntos de ebullición entre 70 y 300°C, incluida la mayoría de los ingredientes que contribuyen al sabor y aroma del humo.
(2).Principales componentes químicos del humo
El humo del cigarrillo es una mezcla compleja de muchos compuestos. Hasta 1988 (informó Roberts, reportero de tabaco de 1988) se han identificado 5068 componentes químicos en el humo del cigarrillo, de los cuales 1172 están presentes en el tabaco mismo y 3896 son exclusivos del humo del cigarrillo.
Los principales componentes químicos de las partículas en los gases de combustión
Hidrocarburos alifáticos La mayoría de los hidrocarburos alifáticos de bajo peso molecular existen en los gases de combustión. El peso molecular de los hidrocarburos alifáticos en las partículas de los gases de combustión. es relativamente alto y la fuente principal es la cera C25 ~ C34 en las hojas de tabaco. Alguien realizó un análisis cuantitativo de los hidrocarburos saturados de C12 a C33 en el humo y descubrió que el contenido de alcanos en las partículas de humo del tabaco oriental llegaba a 1,56, el del tabaco Maryland a 1,12 y el del tabaco curado al humo a 0,92. , y el del tabaco burley fue de 0,67. El contenido de olefinas y alquinos en los gases de combustión es menor que el de alcanos, que es aproximadamente 0,05438 0 de partículas.
Los hidrocarburos aromáticos del humo son en su mayoría hidrocarburos aromáticos policíclicos y su contenido en las hojas de tabaco es pequeño. La mayoría de ellos se producen cuando se queman componentes del tabaco como la celulosa y los alcanos superiores, y son los principales componentes nocivos del humo.
Terpenos Hay muchos terpenos en las hojas de tabaco. Por ejemplo, el cedarano, el caroteno y el labrador son todos derivados de terpenos. Sin embargo, debido al gran peso molecular de estas sustancias, la cantidad transferida directamente a los gases de combustión es muy pequeña y existen principalmente en forma de sus productos de degradación y sus derivados. El humo contiene monoterpenos como geraniol, perilene y α-pineno, que son importantes componentes del sabor del humo.
Compuestos carbonílicos Compuestos carbonílicos en el humo, como ionona, damascenona, solanona, citral, vainillina, etc. Es un componente importante en la formación del sabor y aroma del humo.
Compuestos fenólicos Los compuestos fenólicos presentes en las partículas del humo del cigarrillo incluyen principalmente escopolamina, ácido clorogénico, catecol, resorcinol, etc. Algunos son inherentes a la hoja de tabaco y otros se forman durante el proceso de combustión. Entre estos compuestos fenólicos, el catecol tiene el contenido más alto. Los fenoles pueden realzar el aroma de los cigarrillos hasta cierto punto, pero a la gente le preocupa más su estimulación adversa del tracto respiratorio humano y otros órganos. Catecol, etc. También tiene un cierto efecto promotor del cáncer y es una sustancia nociva en el humo. La principal fuente de fenólicos son los carbohidratos de las hojas de tabaco.
Los ácidos volátiles en los gases de combustión de ácidos orgánicos incluyen principalmente ácido fórmico, ácido acético, ácido butírico, ácido n-valérico, ácido isovalérico, ácido β-metilvalérico, ácido n-caproico, ácido isocaproico, etc. Los ácidos no volátiles incluyen principalmente ácido palmítico, ácido linolénico, ácido linoleico, ácido oleico y ácido esteárico. También hay pequeñas cantidades de aminoácidos libres como alanina, prolina y glicina.
Compuestos heterocíclicos de nitrógeno Los compuestos heterocíclicos de nitrógeno existen principalmente en la parte alcalina de las partículas de humo. El componente más importante de las sustancias alcalinas es la nicotina. Además, existen varios compuestos heterocíclicos nitrogenados, como piridina, pirrol, pirazina, indol, carbazol, etc., que son importantes sustancias causantes de aroma en el humo del cigarrillo.
N-Nitrosaminas Hay muchos tipos de N-nitrosaminas en el humo, entre las que se incluyen principalmente nitrosodimetilamina, nitrosometiletilamina, nitrosopirrolidina y piridina. Generalmente se cree que las nitrosaminas pueden inducir cáncer de pulmón.
Elementos metálicos La mayoría de los elementos metálicos del tabaco permanecen en las cenizas después de la combustión, pero una cantidad muy pequeña (0,01 ~ 4) ingresa al humo en dos formas: una es metal libre y sales inorgánicas metálicas, y otra es metal libre y sales inorgánicas metálicas. el otro son metales libres y sales inorgánicas de metales. La especie es organometálica. Además, el papel de fumar también es una fuente de elementos metálicos en el humo.
(3) Principales componentes químicos de los gases de combustión.
El nitrógeno, el oxígeno, el dióxido de carbono, el monóxido de carbono y el hidrógeno son las fases gaseosas más importantes de los gases de combustión convencionales. Estos cinco gases representan aproximadamente el 90% de la fase gaseosa total y el 85% de las emisiones totales de gases de combustión. Además, existen algunos otros ingredientes químicos.
Los hidrocarburos volátiles que se encuentran en la fase gaseosa de los gases de combustión incluyen no solo hidrocarburos alifáticos, sino también muchos hidrocarburos aromáticos volátiles. Los hidrocarburos alifáticos incluyen alcanos, alquenos, alquinos e hidrocarburos alicíclicos.
Los hidrocarburos aromáticos incluyen benceno, tolueno, etilbenceno, p-xileno, bis-xileno, o-xileno y estireno.
Los ésteres volátiles reportados en el humo incluyen formiato de metilo, formiato de etilo, acetato de metilo, acetato de etilo, acetato de vinilo, propionato de isopropilo y éster de acetato de butilo, hexanoato de etilo, etc.
Los compuestos de furano presentes en el humo de furano son importantes sustancias aromáticas del tabaco y son productos de la reacción de pardeamiento no enzimático de las hojas de tabaco. El humo del cigarrillo contiene furano, 2-metilfurano, tetrahidrofurano y 2,5-dimetilfurano, que son importantes sustancias aromatizantes del tabaco.
Los compuestos de nitrilo volátiles representativos en la fase gaseosa de los gases de combustión de nitrilo volátil incluyen acrilonitrilo, acetonitrilo, propionitrilo, isobutironitrilo, valeronitrilo, capronitrilo, etc. Estos compuestos se forman durante el tabaquismo y sus precursores son los compuestos heterocíclicos nitrogenados del tabaco, como la piridina, la metilpirazina, etc., que se producen por la pirólisis de estas sustancias a altas temperaturas.
Otros componentes volátiles Hay muchos otros componentes volátiles en el humo, como amoníaco, óxido nítrico, dióxido de nitrógeno, nitrito de metilo, sulfuro de hidrógeno, ácido cianhídrico, cloruro de metilo, metanol, etanol, propanol, isobutanol, etc. .
3. Principales sustancias nocivas del humo
La mayoría de los compuestos del humo son inofensivos para los humanos. Algunos de ellos pueden darle al tabaco un sabor único y hacerlo sentir agradable, pero los hay. también unos cuantos compuestos nocivos para la salud, con distintos grados de daño.
En general, se cree que las principales sustancias nocivas en los gases de combustión son: monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, acroleína, hidrocarburos aromáticos volátiles, ácido cianhídrico, nitrosaminas volátiles, etc. , hidrocarburos aromáticos policíclicos, fenoles, nicotina, nitrosaminas (especialmente nitrosaminas específicas del tabaco), algunos compuestos heterocíclicos, oligoelementos radiactivos, etc. , así como radicales libres en las fases gaseosa y de partículas.
(1) Nicotina dañina y beneficiosa
La nicotina, también llamada nicotina (la transliteración de nicotina), es un alcaloide del tabaco. En el tabaco, la nicotina existe principalmente en un estado combinado con ácidos orgánicos, como el ácido cítrico, el ácido málico, etc., para formar sales, y una pequeña cantidad existe en estado libre.
La nicotina ingresa al cuerpo humano, es absorbida por los pulmones en un 90% y llega al cerebro 6 segundos después de ingresar a la sangre.
El efecto más significativo de la nicotina en el cuerpo humano se produce en los nervios simpáticos, que suele manifestarse como una excitación breve, seguida de una inhibición. La función de la nicotina no es sólo aumentar el olor de los cigarrillos y producir una sensación estimulante, sino también principalmente producir intensidad fisiológica, a menudo llamada energía, que refleja "adicción" o "no adicción". En general, las hojas de tabaco con un alto contenido de nicotina producen una intensidad de humo elevada y viceversa. Por lo tanto, es absolutamente necesario que el humo contenga una cierta cantidad de nicotina, de lo contrario el tabaco perderá su valor de uso. Sin embargo, el contenido de nicotina no puede ser demasiado alto, de lo contrario no sólo aumentará la irritación del humo y afectará el sabor, sino que también será perjudicial para la seguridad de fumar.
La nicotina es un componente particulado tóxico del humo convencional y su LD50 en ratones es de 50 ~ 60 mg/kg. Dosis moderadas de nicotina pueden hacer que las personas respiren más rápido, la vasodilatación y los vómitos se agravan significativamente, mientras que dosis ligeramente mayores de nicotina pueden provocar temblores y espasmos. Los fumadores empedernidos experimentan aumentos transitorios en la respiración y la presión arterial cuando inhalan más nicotina. Algunos experimentos y prácticas clínicas han demostrado que fumar mucho puede reducir el apetito y otros deseos instintivos. Esto se debe al efecto directo del humo sobre la secreción de jugo gástrico y su reflejo en la mucosa oral y las papilas gustativas. La nicotina también puede suprimir la contractura por hambre en fumadores moderados, pero no afecta el movimiento digestivo del estómago. La nicotina puede estimular la motilidad gastrointestinal.
La mayoría de estudios actualmente creen que la nicotina no tiene nada que ver con el cáncer. Sin embargo, algunos creen que la nicotina es la precursora de las N-nitrosaminas, como la N-nitrosodihidropiridina (NNN), en el tabaco y el humo convencional.
Cuando se fuman cigarrillos, parte de la nicotina del tabaco cortado se transfiere completamente al humo principal (alrededor del 15 %), parte de ella se transfiere al humo lateral (alrededor del 30 %) y parte se deposita en la colilla del cigarrillo (aproximadamente 18%), parte del cual ocurre en la reacción de síntesis de pirólisis (aproximadamente 30), y los productos son 3-metilo y 4-metilo.
La nicotina es una sustancia química muy activa que se metaboliza rápidamente en el cuerpo humano. El metabolito de la nicotina, "cotinina", se detecta fácilmente en la orina y no se ha encontrado acumulación de nicotina en órganos humanos ni en diversos tejidos.
Incluso si lo hay, la cantidad debe ser tan pequeña que el instrumento no pueda detectarla o pueda ignorarla. A juzgar por la estructura molecular de la nicotina, es muy inestable y puede sufrir diversos cambios en condiciones neutras o alcalinas. En el metabolismo del cuerpo humano, el principal intermediario es la cotinina, que casi no es tóxica y no estimula la presión arterial como la nicotina.
En la actualidad, la cantidad de nicotina liberada por cada cigarrillo con filtro después de quemarse es generalmente de aproximadamente 1 mg. La cantidad de nicotina liberada por cada cigarrillo con bajo contenido de nicotina puede ser tan baja como 0,2 mg. no afectará la salud humana.
Originalmente se pensaba que la nicotina era un componente químico único del tabaco. Investigaciones recientes han descubierto que algunas plantas, especialmente las de la familia Solanaceae, también pueden sintetizar nicotina, y muchos artículos científicos informan que la nicotina está presente en alimentos y bebidas. Investigadores de Michigan, EE.UU., encontraron niveles mensurables de nicotina en tomates maduros, patatas y coliflor, pero no en el té ni en el agua del grifo.
(2) Carcinógenos sospechosos y carcinógenos en el humo
Hidrocarburos aromáticos policíclicos Los hidrocarburos aromáticos policíclicos son productos de la combustión incompleta del tabaco a alta temperatura y condiciones anóxicas. Los fragmentos orgánicos producidos por la pirólisis de varios compuestos orgánicos forman diversos hidrocarburos aromáticos policíclicos mediante complejos procesos de polimerización. El humo del cigarrillo contiene más de 100 hidrocarburos aromáticos policíclicos. Se han identificado alrededor de 30 hidrocarburos aromáticos policíclicos cancerígenos en el humo del cigarrillo, de los cuales el 3,4-benzo[a]pireno es el más típico y tiene la mayor carcinogenicidad, seguido del dibenzo[a,h]antraceno y el benceno. fluoranteno y otros hidrocarburos aromáticos policíclicos.
Los hidrocarburos aromáticos policíclicos son carcinógenos de contacto, pero el contenido de 3,4-benzo[a]pireno en 100 alquitranes de cigarrillos es de aproximadamente 2 a 3 μg, que es menor que el umbral de los carcinógenos en el humo del cigarrillo (. carcinogenicidad mínima).
Por supuesto, no todos los HAP son carcinógenos o carcinógenos auxiliares. Por ejemplo, el pireno y el tolueno no tienen actividad cancerígena. Los métodos para reducir los HAP en el humo de los cigarrillos incluyen seleccionar variedades de tabaco y cambiar sustancialmente la composición del tabaco de los cigarrillos, como el uso de tallos de tabaco, hojas de tabaco reconstituidas, tabaco expandido y tabaco rallado. Modificar la porosidad natural del papel de fumar y los componentes de los filtros también puede reducir significativamente el alquitrán, la nicotina y los HAP.
N-Nitrosaminas Actualmente, se ha descubierto que más de 300 N-nitrosaminas tienen efectos cancerígenos en 40 especies de animales en el mundo, y sólo unas pocas están presentes en el tabaco. Debido a que el tabaco contiene más compuestos orgánicos que contienen nitrógeno y nitratos, hay más N-nitrosaminas en el humo. Uno de los precursores de aminas es la N-nitrosamina específica del tabaco (TSNA). Algunos estudios creen que la nicotina y la pseudoequisetina del tabaco pueden ser precursoras de las aminas. La N-nitrosometilnicotina (NNN) y la 4-(metilnitrosamina)-1-(3-piridil)-1-butanona (NNK) se producen durante el procesamiento del tabaco, la quema de cigarrillos o la inhalación de humo. Todos ellos son potentes carcinógenos animales, que inducen a ratones, ratas y yacimientos de oro sirios. Los estudios han demostrado que la NNK puede metilar el ADN (ácido desoxirribonucleico) en animales vivos y tejidos humanos durante actividades metabólicas in vitro. Esto se demostró aislando 7-metilguanina y O6-metilguanina de varios tejidos. Los biólogos moleculares creen que la O6-metilguanina contenida en el código de transmisión celular es un tipo de daño químico al ADN y puede causar cáncer.
La N-nitrosodietanolamina (NDELA) es una nitrosamina no volátil que se encuentra en el tabaco y el humo del cigarrillo. Se deriva de la dietanolamina y se utiliza en forma de hidrazida de ácido maleico como inhibidor del crecimiento del tabaco. La amina más abundante en los productos del tabaco es la amina terciaria nicotina.
Hay varios aminoácidos de N-nitrosamina no volátiles en el tabaco, incluidos la N-nitrosoprolina y el ácido nitroso-2-picólico, pero estas nitrosaminas no existen en el humo y su descarboxilación dará lugar a la formación de N-nitrosaminas volátiles en el humo.
Actualmente, la forma más eficaz de reducir las N-nitrosaminas volátiles en los gases de combustión es utilizar filtros de fibra de acetato para la interceptación selectiva, que pueden interceptar más del 80% de los compuestos anteriores.
Algunos estudios creen que el contenido de nitratos en el tabaco es un factor importante en la formación de N-nitrosaminas y óxidos de nitrógeno en el humo. Por lo tanto, reducir el contenido de nitratos también reduce las N-nitrosaminas en el humo y los óxidos de nitrógeno. .
De hecho, el humo recién generado sólo contiene óxido nítrico y trazas de óxido nitroso, pero nada de dióxido de nitrógeno. A medida que el humo envejece, se forma rápidamente dióxido de nitrógeno y la mitad del monóxido de nitrógeno del humo diluido en el aire se oxida a dióxido de nitrógeno en unos pocos minutos. El óxido de nitrógeno es uno de los principales precursores que forman N-nitrosaminas al fumar cigarrillos. También puede promover la síntesis de nitrosaminas en el cuerpo después de fumar.
Existen carcinógenos auxiliares en los componentes ácidos del alquitrán de humo fenólico, entre los cuales el catecol y el alquilcatecol son los más importantes, que pueden promover el cáncer. Cuando se combinan con hidrocarburos aromáticos policíclicos, pueden aumentar la cantidad de carcinógenos. Carcinogenicidad de los hidrocarburos aromáticos cíclicos.
Las investigaciones sistemáticas sobre el tabaco muestran que los principales precursores del catecol en el humo son la celulosa, la glucosa, la fructosa, el ácido clorogénico, la pectina, el almidón y la hemicelulosa. Los filtros no pueden reducir los catecoles de forma tan selectiva como los fenoles volátiles. El uso de tabaco recombinante puede reducir las catequinas presentes en el humo del cigarrillo. Los estudios han demostrado que las catequinas en el humo de los cigarrillos elaborados enteramente con tabaco recombinante son aproximadamente un 50% menos que las del humo de los cigarrillos elaborados con tabaco puro cortado de las mismas hojas de tabaco. Aumentar el contenido de nitrato en el tabaco para cigarrillos es un medio para reducir significativamente las catequinas, pero el aumento de nitrato aumentará la cantidad de N-nitrosaminas, otro promotor cancerígeno.
Los hidrocarburos aromáticos del humo del cigarrillo con benceno se forman al quemar tabaco cortado, de los cuales el benceno es el más simple. Puede provenir de componentes que contienen anillos aromáticos del tabaco, como la lignina, los polifenoles y algunos aminoácidos. o puede De sustancias no volátiles. Sus fragmentos tienden a formar sistemas de anillos aromáticos con buena estabilidad térmica.
La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer cree que el benceno puede ser un carcinógeno porque aumenta las posibilidades de sufrir leucemia y linfoma en trabajadores que trabajan en entornos con altos niveles de benceno, pero fumar no aumenta el riesgo de estos enfermedades.riesgo de desarrollar tumores.
El uso de filtros perforados puede reducir selectivamente los niveles de benceno en los gases de combustión convencionales.
Una pequeña cantidad de cloro (< 1,0) en las hojas de tabaco con hidrocarburos clorados parece mejorar la inflamabilidad de las hojas de tabaco, mientras que una gran cantidad de cloro reduce la inflamabilidad. El contenido de hidrocarburos clorados en el humo se ve afectado por el contenido de cloro en el tabaco. Se han identificado cloruro de metilo y cloruro de vinilo en fase gaseosa. Se sospecha que el cloruro de metilo es cancerígeno, mientras que la toxicidad del cloruro de vinilo es relativamente clara. Los trabajadores que trabajan en altas concentraciones de cloruro de vinilo durante mucho tiempo son propensos a sufrir hemangioma hepático.
(3) El monóxido de carbono puede provocar hipoxia tisular.
El monóxido de carbono (CO) es una de las sustancias nocivas del humo. En el centro de la zona de quema de cigarrillos, es más probable que se forme monóxido de carbono si no hay suficiente suministro de oxígeno. El monóxido de carbono está relacionado con enfermedades cardiovasculares y envenenamiento hipóxico, y puede causar enfermedades orgánicas en casos graves. Un cigarrillo puede producir entre 0,3 y 0,4 mg de monóxido de carbono. Después de inhalar el monóxido de carbono hacia los pulmones, ingresa rápidamente a la sangre y se combina con la hemoglobina para formar carboxihemoglobina. La afinidad del monóxido de carbono por la hemoglobina es mucho mayor que la afinidad del oxígeno por la hemoglobina (200 veces mayor que la del oxígeno) y se disocia mucho más lentamente que el oxígeno y la hemoglobina. Por lo tanto, una vez que se inhala el monóxido de carbono, compite con el oxígeno para unirse a la hemoglobina. Una vez que se forma la hemoglobina de carbono, no es fácil separarla, lo que dificulta la función normal de transporte de oxígeno de la sangre, provocando hipoxia en el cuerpo, lo que provoca. hipoxia y, por tanto, hipoxia en las células del tejido. Cuando la concentración de monóxido de carbono es alta, también puede unirse al hierro de la citocromo oxidasa, inhibir el proceso de respiración de tejidos y células y dificultar la utilización de oxígeno.
El contenido de monóxido de carbono en el humo convencional es muy pequeño y no suficiente para causar un daño evidente al cuerpo humano. La liberación de óxidos de carbono en el humo principal se ve muy afectada por el estado físico del tabaco, la porosidad del filtro, el papel de fumar y los aditivos del papel de fumar. Los niveles de monóxido de carbono en el humo de los cigarrillos convencionales se han reducido selectivamente diluyendo el humo mediante filtros perforados o filtros con ranuras de aire longitudinales.
(4) Sustancias tóxicas en los cilios del humo
Cianuro de hidrógeno El cianuro de hidrógeno es la sustancia más tóxica del humo y también es un inhibidor muy activo de varias enzimas respiratorias. En el hígado, el cianuro de hidrógeno se metaboliza rápidamente a tiocianato, y la concentración de tiocianato en la saliva, la sangre y la orina de los fumadores se utiliza a menudo como indicador de la cantidad de humo inhalado y las diferentes profundidades de la inhalación. El cianuro de hidrógeno presente en el humo proviene principalmente de proteínas y aminoácidos del tabaco, especialmente de glicina, prolina y ácido aminodicarboxílico. Además, los nitratos del tabaco también pueden favorecer la formación de cianuro de hidrógeno.
Los filtros que contienen carbón activado, filtros perforados o filtros con ranuras de aire longitudinales pueden reducir selectivamente la concentración de cianuro de hidrógeno en el humo del cigarrillo.
Aldehídos y cetonas volátiles Algunos aldehídos y cetonas en la fase de humo son el resultado de la transferencia directa de los componentes del tabaco. Estos compuestos se forman a través de reacciones de pardeamiento no enzimáticas en el tabaco. Al fumar cigarrillos, la reacción de pardeamiento no enzimática entre los compuestos carbonílicos y los compuestos que contienen nitrógeno en el tabaco es más intensa, y los aldehídos y cetonas volátiles representan una gran proporción de los productos. En la fase gaseosa se han encontrado al menos 20 aldehídos y 6 cetonas, de los cuales formaldehído, acetaldehído, propionaldehído, acroleína, crotonaldehído, furfural y acetona tienen los contenidos más elevados. Algunos compuestos carbonílicos volátiles, especialmente formaldehído, acroleína y crotonaldehído, son toxinas en los cilios del tracto respiratorio. Cuando se inhalan con cianuro de hidrógeno, inhiben la eliminación de excrementos de los pulmones, lo que puede causar enfermedades pulmonares. Se informa que el formaldehído también puede provocar cáncer nasal. Los filtros que contienen carbón activado pueden eliminar selectivamente algunos aldehídos y cetonas volátiles del humo del cigarrillo, lo que reduce en gran medida la toxicidad del humo general para los cilios respiratorios. Los filtros perforados también pueden eliminar los aldehídos volátiles del humo del cigarrillo.
(4) Sustancias radiactivas en los gases de combustión
Las sustancias radiactivas en los gases de combustión provienen del fertilizante fosfatado aplicado durante el crecimiento del tabaco. El fertilizante de fosfato contiene uranio, que sufre una serie de desintegraciones en plomo-210 y polonio-210, y su material radiactivo es absorbido por las vellosidades del tabaco. Cuando se quema tabaco que contiene isótopos radiactivos, las vellosidades se vuelven insolubles y se inhalan hacia el tejido pulmonar. Los rayos alfa también se encuentran en los cigarrillos. Sin embargo, el contenido de estas sustancias en el humo es extremadamente pequeño y no puede causar daño al cuerpo humano.
Radicales libres que causan daño celular
Un cigarrillo encendido es como una pequeña fábrica de productos químicos que produce miles de compuestos, entre ellos alquitrán y nicotina, y además contiene grandes cantidades de radicales libres. Investigaciones recientes han descubierto que una gran cantidad de radicales libres distribuidos en el humo del cigarrillo pueden atacar directa o indirectamente el material genético de las células y desempeñar un cierto papel en la inducción y promoción del cáncer. Los radicales libres, también conocidos como radicales libres, generalmente se refieren a los enlaces de valencia en moléculas compuestas que se dividen uniformemente en átomos, grupos atómicos, moléculas o iones que contienen electrones de valencia desapareados bajo la acción de la luz, el calor, la radiación de alta energía o el metabolismo en del cuerpo se le suele llamar sistemas de electrones huérfanos, como Cl, R, RO, etc. , también incluye algunas moléculas neutras, como los radicales NO y los radicales NO2. Debido a que estas sustancias tienen electrones desapareados, sus propiedades químicas son relativamente activas y reaccionan fácilmente con otras sustancias, ganando o perdiendo así un electrón y formando una estructura estable. En términos generales, cuanto más grande es el radical libre, mayor es la dispersión de carga y más estables sus propiedades, por el contrario, aquellos radicales libres más pequeños y livianos tienen propiedades químicas más activas;
El humo contiene radicales libres. Cada vez que se inhala humo, el contenido de radicales libres llega a 106. Los radicales libres se generan principalmente por homólisis de compuestos estables relacionados. Algunos radicales libres generados al fumar pueden enriquecerse en alquitrán después de ser filtrados con papel de filtro Cambridge y se denominan radicales libres de partículas de humo. La fase gaseosa de los gases de combustión también contiene una gran cantidad de radicales libres. A diferencia de las partículas de radicales libres de los gases de combustión, son de tamaño pequeño, livianos y tienen poca estabilidad. Se encontró que los componentes principales de los radicales libres en fase gaseosa en los gases de combustión son radicales alcanos (R) y radicales alcoxi (RO), de los cuales los radicales alcoxi representan aproximadamente del 60 al 70%. Estos radicales libres se forman por el flujo de aire formado por la combustión del humo durante el proceso de flujo.