8 февраля 2012 г.

Наша история - становление химии табака в России

В конце 19 - начале 20 века в России началось бурное развитие табачной промышленности, которая требовала большого количества табачного сырья, что и явилось толчком к появлению в южных районах России отрасли табаководства. С 1914 года в г.Екатеринодаре официально начала работать Екатеринодарская лаборатория опытного табаководства. Ее структура была следующей: ботаническое отделение, бактериологическое, вскоре переименованное в ферментативное отделение; химическая лаборатория, полеводческое отделение с небольшим земельным участком.
История развития химии табака как науки в России неразрывно связана с историей нашей лаборатории. Развитие научных исследований в химической лаборатории можно разделить на отдельные этапы и направления.

Первый этап исследований охватывает период от организации института до 1921 года, когда заведующим химической лабораторией был Я.Я.Витынь. В этот период над специальным изучением табака преобладали агрономические исследования. Наряду с изучением почв районов табаководства были проведены многочисленные химические анализы табака, касающиеся его зольного состава и принятых в агрохимическом анализе органических групп: белки, углеводы, общий азот, сырая клетчатка и другие. В этот период химическая лаборатория не имела собственного и характерного плана своей работы и была в стороне от интересов табачной промышленности.
Второй этап исследований начинается с приходом в химическую лабораторию ВИТИМ А.А.Шмука, который совершенно по-новому поставил вопрос о характеристике табака как курительного продукта.
В связи со специфической особенностью табака и многообразием веществ, входящих в его состав, ученый в качестве основной проблемы ставит изучение табака как химического комплекса и определение влияния отдельных компонентов на его качество.
Важным этапом работ химической лаборатории, которому придавалось большое значение, являлась разработка специальных аналитических методов изучения состава табака. Был предложен ряд новых точных методов и приемов химического анализа содержащихся в табаке свободного и связанного никотина, углеводов, органических кислот, эфирного масла, смол, пектиновых, минеральных и других веществ. Большинство этих методов являются оригинальными, и нашли применение не только в химии табака, но и вообще в химии растений.
Прекрасно понимая, что объектом потребления табака при курении является табачный дым, А.А.Шмук в своих статьях и выступлениях неоднократно подчеркивал, что ближайшей задачей химии табака является детальное исследование табачного дыма с целью разработки более точных объективных показателей курительных достоинств и способов искусственного и естественного улучшения качества табака.
Благодаря многолетним работам академика А.А.Шмука и его школы была создана наука – химия табака. Результаты многочисленных исследований по химии табака получили широкую известность и признание за рубежом. Выполненные позже работы зарубежных ученых явились результатом или развитием исследований, проведенных в химической лаборатории ВИТИМа А.А.Шмуком и его учениками. Изданная академиком А.А.Шмуком монография «Химия табака и махорки» является первым в мировой научной литературе капитальным трудом по данной теме. Вторая мировая война резко затормозила темпы развития химии табака. Лишь в начале 1960 года, когда в ВИТИМе вновь была открыта лаборатория химии, начался следующий этап истории исследований табака. Возглавил их И.Г.Мохначев – молодой ученый. Он ставили перед собой и своим коллективом актуальные задачи:
- существенно развить и дополнить представления о качественных химических показателях табака и его дыма, и на этой основе разработать способы искусственного улучшения его курительных достоинств;
- продолжить исследования по разработке точных объективных методов оценки качества табака;
- изыскать пути и способы удаления из табачного дыма веществ, оказывающих вредное влияние на организм человека.
Успешное решение этих сложных задач было возможно только при условии использования в научных исследованиях современного лабораторного оборудования и методов физико-химического анализа (газовая, бумажная и адсорбционная хроматография, масс-спектрометрия, спектроскопия в разных областях спектра и многое другое). Для этого в лаборатории химии за довольно короткий срок были освоены и пущены в эксплуатацию несколько газовых хроматографов, два масс-спектрометра, три спектрофотометра, парамагнитный резонансный спектрометр, а также другое аналитическое оборудование. Сконструированы и изготовлены устройства, не выпускаемые отечественным приборостроением (приборы для искусственного прокуривания папирос и сигарет, пиролиза табака и т.п.).
Наличие современного физико-химического оборудования и новейших методов анализа позволили проводить фундаментальные исследования по химии табачного дыма.
В результате этих исследований были достигнуты следующие основные результаты:
Впервые в дыме отечественных табаков определено общее содержание насыщенных и ненасыщенных углеводородов и изучен их качественный и количественный состав. Для количественного определения карбонильных веществ в табачном дыме был разработан принципиально новый спектрогравиметрический метод. Благодаря сочетанию химических методов с бумажно- и газохроматографическими удалось обнаружить более 50 карбонильных соединений в дыме. Для определения общего содержания фенолов разработан новый спектрометрический метод, позволяющий, в отличие от ранее существовавших методов, полностью учитывать всю группу этих веществ. Изучен качественный состав оснований табачного дыма, среди которых присутствует более 40 компонентов. Большое внимание было уделено изучению нейтральных азотистых веществ индольного ряда.
В 1973 году в институте была организована лаборатория химико-технологической оценки табака. В ней централизовано выполнялись массовые анализы химико-технологических показателей табачного материала для других лабораторий и опытных станций института. Под руководством Ю.Р.Никитенко осваивались новые методы анализа табачного сырья, разрабатывались устройства и приспособления для повышения производительности аналитической работы. Лаборатория оказывала большую помощь в выполнении научных исследований подразделениями института и его опытной сети.
В 1975 году лабораторию химии возглавил В.П.Писклов – ученик И.Г.Мохначева, который руководит лабораторией и в настоящее время.
Каждый период времени ставит перед наукой свои задачи. Именно тогда возникли экологические проблемы, связанные с широким использованием пестицидов в табаководстве и их остаточными количествами в табачном сырье и в объектах окружающей среды. В результате исследований разработаны 15 методических указаний по определению остаточных количеств пестицидов, которые были утверждены Минздравом СССР в качестве официальных и используются в работе контролирующих органов.
Были возобновлены исследования по проблеме утилизации отходов табаководства и получения из них некурительных продуктов. Результатами этих работ явились разработка технологии микробиологического получения кормовых дрожжей из полевых остатков табака и технологических регламентов извлечения из табачных отходов пектина и соланезола.
Начало 90-х г.г. прошлого столетия характеризуется недостаточным объемом отечественного производства курительных изделий для удовлетворения нужд страны. В тот период сбыт продукции шел, что называется «с колес». Естественно, в таких условиях вопросы качества табачных изделий отошли на второй план. Параллельно с этим шло обвальное сокращение финансирования науки. Лаборатория химии оказалась на грани выживания. Поэтому выполнялись в первую очередь работы, результаты которых могли быть востребованы табачной отраслью: изучалось влияние воздухопроницаемости сигаретной бумаги, качества фильтров, соусов и ароматизаторов, восстановленного табака и взорванной жилки на курительные свойства сигарет и содержание смолы и никотина в дыме.
С приходом транснациональных компаний на рынок России дефицит курительных изделий был устранен, заработал механизм конкуренции, и обострилась борьба за рынок сбыта продукции. В этой ситуации вопросы качества вышли на первый план, а результаты ранее выполненных исследований нашли достойное применение в производстве, установились прочные деловые контакты с предприятиями отрасли.
Основными требованиями к разработкам были простота и доступность предлагаемых решений с приемлемой для производства точностью получаемых результатов. С учетом этих положений был разработан экспресс- метод определения никотина в табачном сырье с алгоритмом прогноза его содержания в табачном дыме. Экспресс-метод определения никотина оформлен в виде ОСТ 10-052-94 и внедрен на 28 табачных фабриках России и ближнего зарубежья. Кроме того, были разработаны методика и конструкция прибора для пиролиза табачного сырья, восстановленного табака и расширенной жилки, которые позволяют оценивать потенциальную способность табака продуцировать сухой конденсат дыма при курении. Предложен алгоритм прогнозирования содержания сухого конденсата и никотина в дыме сигарет по результатам анализа отдельных компонентов табачной мешки с учетом конструктивных особенностей сигарет. Разработан и внедрен в производство экспресс-метод определения содержания в табаке хлора, который в значительной степени определяет его горючесть.
Для проведения оценки табачных мешек по содержанию умягчителей, в лаборатории химии была разработана методика определения наиболее употребляемых умягчителей - пропиленгликоля и глицерина. В лаборатории химии разработаны методы определения содержания ментола как в табачном дыме, так и в табаке. На основании аналитических определений было проведено органолептическое исследование сигарет с ментолом, в котором был установлен уровень содержания ментола, вызывающий неприятные ощущения при курении.
С введением в 1993 году обязательной сертификации при ВНИИТТИ был организован и аккредитован в системе Госстандарта первый в России испытательный центр пищевой и сельскохозяйственной продукции для оценки качества и показателей безопасности табака и табачных изделий. Основной базой испытательного центра стала лаборатория химии.
Начиная с 1997 года, испытательный центр неоднократно подтверждал свою техническую компетентность в ходе межлабораторных сравнительных испытаний с участием российских лабораторий и зарубежных исследовательских центров крупнейших транснациональных компаний.
На базе ИЦ в 2003 году был организован Образовательный центр, обучающий по специальным программам специалистов табачной отрасли. Одной из самых востребованных программ является обучение «Методике дегустационной оценки курительных изделий», которая проводится специалистами лаборатории химии.
В 2011 году наша лаборатория получила Свидетельство о признании провайдера проверок квалификации лаборатории, которое подтверждает нашу компетентность в организации и проведении сравнительных межлабораторных испытаний.
В настоящее время лаборатория химии оснащена современным аналитическим оборудованием, в ней работает коллектив, представляющий собой сплав опыта и молодости. Несмотря на имеющиеся трудности экономического характера, лаборатория продолжает успешно работать в области исследования химии табака и табачного дыма и успешно решает проблемы, стоящие перед табачной промышленностью.