王金棒，洪廣峰，高健，邱紀青，鄭路，洪群業(yè)，張其東

1 中國煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號 450001；

2 鄭州大學化工與能源學院，鄭州市科學大道100號 450001

細支卷煙是煙草制品的重要品類之一，其最主要的特點是煙支圓周低于傳統(tǒng)卷煙。降低煙支圓周可以節(jié)約卷煙原輔材料，在產業(yè)鏈上實現節(jié)能、降耗和減排，進而顯著降低煙草工業(yè)企業(yè)的生產成本。國內細支卷煙研發(fā)熱潮始于2006年江蘇中煙開發(fā)的圓周17 mm的“夢都”牌卷煙。2014年，國家局下發(fā)了《關于規(guī)范和支持細支煙發(fā)展的通知》，鼓勵各煙草企業(yè)合理布局，開展技術研發(fā)，有效促進細支卷煙規(guī)范發(fā)展。近年來，國內細支卷煙市場呈現出“百花齊放”的局面，細支卷煙規(guī)格從2014年的39個增長至2017年9月的124個，行業(yè)所有工業(yè)企業(yè)均開展了細支卷煙研發(fā)與銷售[1]。細支卷煙在中式卷煙中的占比和地位逐步提高，2017年我國細支卷煙銷量占比達5.03%，銷售額占比達7.21%，相比于2016年分別提高了4.93百分點和7.05百分點，對煙草行業(yè)銷量增量貢獻率達263.5%，銷售額增量貢獻率達72.6%，已成為行業(yè)創(chuàng)新驅動發(fā)展、持續(xù)健康發(fā)展的新動能[2-3]。

細支卷煙作為快速增長的中式卷煙新品類，在降焦減害、降本增效等領域具有天然的優(yōu)勢，2016年，國內煙草行業(yè)正式啟動了“細支卷煙升級創(chuàng)新”重大專項。近年來，國內科研人員在細支卷煙相關的梗絲利用[4]、香味補償(如爆珠)、煙機設計與制造[5-12]等方面進行了大量的研究，并形成了多項具有自主知識產權的關鍵特色技術。

在制絲方面，田忠等[13]為探索制絲關鍵工序與細支卷煙品質的關系，分析了切絲寬度以及烘絲工藝對細支卷煙燃燒溫度、煙氣成分以及感官質量的影響，并對主流煙氣成分與細支卷煙燃燒溫度的關系進行了探討。丁美宙等[14]研究了梗絲形態(tài)(絲狀和片狀)對細支卷煙加工(混合均勻性)及煙支的綜合質量(物理、煙氣、有害成分釋放、感官、燃燒等及穩(wěn)定性)的影響。在煙用材料方面，張亞平等[15]采用偏最小二乘回歸法對比研究了卷煙紙組分(亞麻配比、包灰劑、助燃劑質量分數和助燃劑中K/Na比)對常規(guī)和細支卷煙煙氣成分釋放量及感官質量的影響。李海鋒等[16]對卷煙紙?zhí)匦?透氣度、助燃劑含量以及卷煙紙定量)對細支卷煙主流煙氣指標(焦油量、煙堿量和CO量)的相關性進行了研究。余耀等[17]通過分批打漿后再混合成漿技術制備了致密包灰的全麻卷煙紙，對細支卷煙的包灰效果和煙灰灰色優(yōu)于常規(guī)卷煙。高明奇等[18-19]考察了不同規(guī)格二醋酸纖維素絲束的成型能力以及基于煙堿的過濾能力，為細支卷煙設計目標提供了數據支撐。在卷煙煙氣成分方面，甘學文[20]、邊照陽[21]、葛暢[22]等分別就抽吸模式(ISO和HCI)對細支卷煙常規(guī)煙氣成分(焦油、煙堿和CO)、15種有害成分的釋放規(guī)律以及煙氣指標和粒相物中中性致香成分進行了研究。在煙支設計方面，林婉欣等[23]運用統(tǒng)計學分析方法對細支卷煙吸阻穩(wěn)定性與單支質量、硬度、長度及圓周物理指標間的相關性進行了研究。章平泉等[24]利用因子分析法對某牌號細支卷煙樣品的物理特性進行測試、統(tǒng)計分析，提取到通風因子、長度因子和質量因子等3個主因子。孫東亮等[25]通過不同品牌的消費者自由評吸評價試驗、主流煙氣檢測和專家模擬消費者評吸相結合，對吸煙過程的抽吸壓力形成原理進行了深入分析，探討了消費者抽吸行為特點，歸納了與輕松感有關的重要因素，并提出以消費者感知為導向的細支卷煙設計理念。

可見，相比于國外，盡管國內在細支卷煙方面的基礎研究起步較晚，但研究正在興起。卷煙的物理指標包括卷煙質量、圓周、長度、硬度、吸阻、透氣度等。其中，煙支圓周是一個非常重要的參數，對卷煙的燃燒性能、煙氣指標及其生物活性均有影響。因此，對國外細支卷煙的研究進展進行綜述，旨在幫助我國煙草科研技術人員系統(tǒng)了解國外細支卷煙的研究現狀及其成果，并為國產細支卷煙技術創(chuàng)新和產品研發(fā)提供參考。

1 國際細支卷煙發(fā)展總體態(tài)勢

卷煙品類繁多，除常規(guī)尺寸外，鑒于成本、市場及政府政策等多方面的原因，近些年來不同長度和圓周的卷煙產品在國外呈快速增長態(tài)勢[26]。根據細支卷煙的尺寸(直徑或圓周)，Moodie等[27]將細支卷煙分為細支(Slim)、超細(Superslim，直徑5.0 mm)、半細(Demislim)和微細(Microslim，直徑4.7 mm)4個規(guī)格；McAdam等[26]將細支卷煙分為細支(Slim，圓周 21～23 mm)、半細 (Demislim，圓周 19～21 mm)和超細(Superslim，圓周14～19 mm)。通常，在圓周方面，國外科研人員認為22～24 mm為細支，19～22 mm為半細，14～19 mm為超細；長度有80～85 mm、90～100 mm和120 mm三種規(guī)格[26,28]。

盡管細支卷煙在全球市場份額的占比近年來才迅速增長，但國外的細支卷煙產品在60多年前便已上市。1951和1960年伊朗煙草公司分別開發(fā)了無濾嘴和帶濾嘴的卷煙Homa，煙支圓周為19.75 mm[29]。1955年，埃及就有圓周為17.46 mm的King George V卷煙的生產[30]。1973年英美煙草公司的Lugton對全球的商業(yè)品牌卷煙進行了統(tǒng)計，其中圓周低于常規(guī)卷煙的有英國的Player No 6 Filter(圓周23.2 mm)，肯尼亞的Crescent ＆ Star(20.79 mm)、King Stork(21.86 mm)以及Ten Cents(18.13 mm)[31]。在美國，首款細支卷煙Silva Thins由美國煙草公司開發(fā)，但目標市場并不是女性消費者[32-34]，但菲莫煙草公司由此敏銳感知到女性消費者在煙草市場的巨大潛力，于1968年設計開發(fā)了針對女性消費者的首款細支卷煙Virginia Slims(長度100 mm，圓周23 mm)[35-36]。1987年美國布朗 ＆ 威廉姆森公司開發(fā)了首款超細卷煙Capri(圓周17.38 mm)[26,31]。

國外煙草公司在產品開發(fā)初期進行了大量的廣告宣傳，將產品的屬性(物理屬性：細長；廣告屬性：獨立、自信、活力、性感)與女性消費者的個人需求(社會價值觀)進行了很好的關聯，有力地推動了女性消費者卷煙市場的發(fā)展[37-43]。近年來，全球控煙形勢日益嚴峻，消費者的健康意識也不斷增強，低焦和細支卷煙越來越受到男性消費者的青睞，尤其是在韓國，細支卷煙市場份額呈快速增長趨勢[44]。國外煙草公司較早開展細支卷煙研究，并已形成各自特色品牌，如奧馳亞集團公司的萬寶路、英美煙草公司的登喜路、日本煙草公司的七星和云斯頓、韓國煙草公司的愛喜、帝國煙草的大衛(wèi)·杜夫等。以這些品牌為代表的細支卷煙在國際卷煙市場份額中的占比逐年上升，尤其是在俄羅斯、日本、韓國等卷煙市場。2016年煙草發(fā)展報告數據顯示，在全球傳統(tǒng)卷煙市場持續(xù)緩慢下滑的大背景下(2016年同比下降約2%)，細支卷煙的市場份額大幅增長，2015年細支卷煙銷量(不含中國)約280萬箱，占卷煙銷量的5%，相比于2009年，年均增速4%[45-46]。

除了國外煙草公司的廣告宣傳因素外，細支卷煙自身的結構特點是其市場份額快速增長的另一重要因素。Mutti等[42]調查研究表明，與常規(guī)卷煙相比，低焦、細支、加長(長度100、120 mm)卷煙更容易傳遞給消費者低風險感知。Kmietowicz[47]研究表明，由于細支卷煙煙絲含量少，消費者可能會產生一種細支卷煙健康風險較小的印象。Ford等[48]發(fā)現，帶有白色濾嘴或裝飾性結構的細支或超細卷煙最具吸引力，細支結構能夠傳遞給消費者口味淡且風險低的信息。Moodie等[27]的研究結果顯示，與常規(guī)卷煙相比，細支卷煙的煙支結構特點能夠引起消費者的興趣，并給人以吸味愉悅和風險降低的感知。2016年，Kaleta等[49]研究了波蘭農村青年人對卷煙及替代品(細支卷煙、薄荷煙、水煙、電子煙和無煙氣煙草制品)的風險感知行為，結果表明，參與者普遍認為細支卷煙和薄荷煙具有更低的風險。

綜上可知，國外降低卷煙圓周或直徑方面的研究起步較早，細支卷煙產品的規(guī)格較多。細支卷煙的圓周范圍較廣，通常在14～24 mm之間；涉及的長度通常有3種規(guī)格，在80～120 mm之間。在全球控煙形勢日益嚴峻和消費者健康意識不斷增強的新形勢下，細支卷煙產品的市場份額近年來呈快速增長趨勢。卷煙制造商的廣告宣傳和細支卷煙的外觀特征共同促進了細支卷煙消費市場的不斷擴大。

2 細支卷煙燃燒機理研究

煙支圓周的減小不僅會直接影響卷煙的質量(或煙絲填充量)和吸阻(或壓降)，還會影響卷煙抽吸口數。1987年，英美煙草公司的Schneider等[50]提出了計算卷煙壓降的半經驗數學模型，結果表明在相同煙絲填充密度時，卷煙壓降與圓周的平方成反比。Izac[51]的研究表明，隨著圓周的減小，煙絲填充量、抽吸口數降低，但吸阻和透氣度增加。Perfetti等[52]研究發(fā)現，在相同煙絲填充密度時，卷煙圓周減小15%可使煙絲用量降低25%以上，抽吸口數降低9.6%。Yamamoto等[53]的研究表明，在相同煙絲填充密度時，抽吸口數隨著圓周的減小而降低。Baker[54]和Irwin[55]的研究表明，卷煙抽吸口數與煙柱中煙絲的質量成正比。Coggins等[56]的研究表明，隨著卷煙圓周的減小，吸阻顯著增加，抽吸口數顯著降低?？梢?，卷煙圓周減小后，煙柱中煙絲的用量減少，卷煙吸阻升高，卷煙抽吸口數降低。

卷煙圓周的減小會導致卷煙抽吸時和陰燃期間燃燒速率發(fā)生變化。1966年，帝國學院Gugan[57]的研究表明，隨著煙支圓周的減小，煙支表面積/體積比增加，抽吸期間煙支的燃燒速率低于陰燃期間煙支的燃燒速率。Arany-Fuzessery等[58]研究發(fā)現卷煙圓周的輕微變化能夠顯著影響其燃燒性能，在卷煙圓周減小時，其線性燃燒速率增加，質量燃燒速率降低。Perfetti等[52]研究了3種不同抽吸容量下卷煙圓周對燃燒速率的影響，結果表明，抽吸時陰燃期間卷煙的線性燃燒速率均隨圓周的減小而增加，但質量燃燒速率降低。Resnik等[59]的研究表明，隨著卷煙圓周的減小，線性陰燃速率增加，質量陰燃速率降低。Yi等[60]對Muramatsu、Umemura和Okada提出的數學模型進行了修正，增加了輻射和熱傳導參數，研究結果顯示，相比于其他因素，卷煙圓周是影響質量燃燒速率的關鍵物理指標。綜上可知，卷煙圓周減小會導致卷煙抽吸時和陰燃期間的線性燃燒速率升高，質量燃燒速率降低。

卷煙圓周的減小也會使卷煙的燃燒機理發(fā)生變化。1971年，Lugton[31]研究了在19～31 mm圓周范圍內以3 mm增幅改變圓周時卷煙燃燒溫度的變化，結果表明，卷煙最高燃吸溫度(燃吸峰溫)隨著圓周的減小而升高，當圓周為25 mm時，最高溫度為840℃，但當圓周為19 mm時，最高燃吸溫度達到900 ℃。此外，燃燒溫度分布也隨卷煙圓周而變化，當圓周為25 mm時，燃燒溫度分布比較均勻，而在圓周為19 mm時，卷煙燃燒區(qū)域呈環(huán)形分布，且軸向燃燒溫度相對較低。1988年，Irwin[61]對13～29 mm圓周范圍的卷煙進行研究，發(fā)現卷煙陰燃期間的燃燒溫度隨著圓周的減小呈線性增加趨勢，而在卷煙抽吸過程中，13 mm和29 mm圓周卷煙的峰溫對圓周變化不敏感，但均顯著低于圓周17～24.75 mm的卷煙。Irwin[55]還研究了圓周為13～29 mm的無濾嘴卷煙，發(fā)現燃吸溫度也是隨著圓周的減小而升高。然而，1985年，Robinson[62]采用紅外熱成像儀研究了不同圓周卷煙陰燃和抽吸時的溫度，結果表明，陰燃溫度隨著圓周的減小而升高，但燃吸溫度隨著圓周的減小先升高后降低，圓周為29、20和13 mm時的燃吸峰溫分別為889 ℃、903 ℃和851 ℃。Irwin[61]的紅外探測數據顯示，燃吸溫度在17～22 mm圓周卷煙有一個平臺期，然后下降，這與Robinson[62]的研究結果基本一致。綜上可知，卷煙圓周的減小導致陰燃溫度的升高，而燃吸溫度的變化則需視卷煙圓周大小而定。

卷煙圓周的減小導致卷煙的燃燒行為發(fā)生了變化，特別是陰燃特性，因此細支卷煙的引燃傾向也可能不同于常規(guī)卷煙。1989年，Krasny等[63]利用家具模型測試系統(tǒng)對不同設計參數的卷煙樣品進行了引燃傾向測試，結果表明，圓周為21 mm的卷煙的引燃傾向低于圓周為25 mm的卷煙，這可能是由于單位長度內卷煙燃燒的煙絲量較少以及燃燒錐與測試基質的接觸面積較小所致。2009年，Case等[64]采用美國材料與試驗協(xié)會(ASTM)的卷煙自熄實驗標準測試方法ASTM E2187考察了卷煙圓周、卷煙紙、煙草材料等對卷煙引燃傾向的影響，結果表明，當卷煙圓周在17～26.5 mm范圍時，卷煙的引燃傾向不受圓周的影響。2010年，Coburn[65]采用相同的方法考察了煙草材料及17～26.5 mm卷煙圓周對卷煙引燃傾向的影響，獲得的結果與Case等[64]一致。綜上可知，卷煙圓周的減小對引燃傾向的影響尚不明確，這可能是因為現有的表征方法不夠靈敏，無法準確體現卷煙圓周變化對引燃傾向的影響，進而導致現有報道中的研究結論存在差異。另外，卷煙圓周對引燃傾向的影響也缺乏更多的實驗數據，因此需要開展進一步實驗研究。

3 煙氣的形成與傳遞

卷煙圓周的變化會影響卷煙的燃燒行為，進而影響煙氣成分的的形成和傳遞，主流、側流煙氣也隨之變化[28]。根據近期McAdam等[26]的報道，細支卷煙相關的基礎研究最早可追溯到1936年，近年來有關卷煙圓周對卷煙煙氣影響的研究日益受到科研人員的關注。

3.1 煙氣顆粒尺寸

卷煙燃燒過程中，煙草組分經過燃燒、熱解、蒸餾等復雜的物理和化學變化形成了數千種化學成分，它們在傳遞過程中會由于所處環(huán)境溫度的不同而凝結形成氣溶膠。卷煙煙氣氣溶膠顆粒尺寸對卷煙的綜合品質有重要影響，近年來一直是研究的熱點之一[66]。Jones等[67]采用離心分離裝置研究了卷煙圓周對氣溶膠顆粒尺寸的影響，結果表明，在標準抽吸模式下，當卷煙圓周從31 mm降至19 mm時，抽吸氣流速率增加2.7倍，但氣溶膠顆粒尺寸無明顯變化；當氣流速率由1.5 mL/s增至83 mL/s(55倍)后，氣溶膠顆粒的數量平均粒徑降低了46%。Fiebelkorn等[68]利用激光光譜儀在標準抽吸模式下測定了圓周為13～29 mm的烤煙型和混合型卷煙主流煙氣氣溶膠的粒徑和數量濃度，結果表明，隨著卷煙圓周的減小，氣溶膠顆粒的數量中值粒徑下降，數量濃度整體呈增加趨勢，但當卷煙圓周更低(＜13 mm)時，由于測量儀器檢的限制，可檢測氣溶膠顆粒的數量濃度降低。Egilmez[69]利用激光光譜儀研究了4個相同焦油量卷煙樣品的氣溶膠顆粒尺寸，結果表明，圓周17 mm細支卷煙煙氣氣溶膠的數量和質量中值粒徑分別為0.17和0.27 μm，低于圓周分別為23 mm和25 mm的其余3個卷煙樣品(0.19和0.31 μm)，與Jones等[67]的報道不一致，原因是實驗樣品為商品卷煙，除圓周之外，其他卷煙設計參數對煙氣顆粒尺寸也有影響?？偟膩碚f，卷煙圓周減小后，氣流速率加快，煙氣顆粒凝結受到阻礙，進而導致氣溶膠數量增加，而粒徑呈下降趨勢。

3.2 煙氣成分

卷煙圓周的減小會造成以下變化：每支卷煙的煙絲填充量減少，由此導致煙草燃燒產生的煙氣總量減少；煙氣在煙柱內的流速加快，進而使煙柱和濾嘴對煙氣粒相物的過濾效率降低[28]；煙氣流速的加快還會導致煙氣氣相物在傳遞過程中的擴散損失量減少[26]；第一口抽吸時，由煙支導致的“死體積”減小[26]。以上因素均會對卷煙主流、側流煙氣的釋放量造成影響。

3.2.1 主流煙氣

卷煙圓周的變化以及所伴隨的煙絲填充量減少是卷煙主流煙氣成分發(fā)生變化的重要原因。DeBardeleben等[70]的研究表明，隨著卷煙圓周的減小，煙氣中主要成分的總釋放量和單口釋放量均降低，認為卷煙圓周的減小所導致的燃燒過程中氧氣利用率的改變以及燃燒區(qū)到熱解蒸餾區(qū)熱量傳遞效率的降低可能是其主要影響因素。Massey[71]的研究也表明，在標準抽吸條件下，卷煙煙氣冷凝物隨圓周的減小而降低。

(1)卷煙煙氣焦油、煙堿和CO釋放量變化。Lugton[31]的研究表明，當圓周在19～25 mm時，隨著卷煙圓周的增加，焦油釋放量線性增加，隨著圓周的進一步增加(25～31 mm)，焦油的增幅減??；煙堿釋放量隨卷煙圓周的變化趨勢與焦油類似，但焦油/煙堿比值隨卷煙圓周的增加而略有下降；CO釋放量在卷煙圓周為25 mm時達到最大值，而后隨圓周的增加而降低。1981年Yamamoto[72]的研究表明，CO單口釋放量隨著卷煙圓周的減小而降低。Perfetti等[52]研究了3種不同抽吸容量下卷煙圓周對焦油和煙堿釋放量的影響，結果表明，初期焦油和煙堿的逐口釋放量相當，但在35或65 mL抽吸容量下，焦油和煙堿釋放量隨卷煙圓周的減小而增加；在煙絲填充密度不變的前提下，卷煙圓周下降15%，可導致煙氣中焦油和煙堿的釋放量分別下降15%和17%。Yamamoto等[53]通過研究卷煙圓周對單口煙絲消耗量及焦油和煙堿釋放量的影響，得出了評估焦油和煙堿釋放量的經驗公式，即在卷煙煙絲填充密度不變時，單口煙絲消耗量及焦油和煙堿釋放量均隨著卷煙圓周的減小而降低。Irwin[61]的研究表明，煙堿/焦油比值并不隨圓周的減小而呈下降趨勢，CO/焦油比值在圓周13～29 mm范圍內的變化不敏感。Ashley等[73]的研究表明，在ISO、HCI或Massachusetts抽吸模式下，細支卷煙的CO釋放量低于常規(guī)卷煙。Siu等[74]研究了ISO和HCI兩種抽吸模式下降低卷煙圓周對主流煙氣有害成分釋放量的影響，結果表明，在ISO模式下，盡管細支卷煙煙絲量為常規(guī)卷煙的一半，但濾嘴截留效率也僅為常規(guī)卷煙的一半，因此細支卷煙的煙堿釋放量與常規(guī)卷煙相當，但在HCI模式下，煙堿的釋放量明顯增加。Sweeney等[75]的研究表明，濾嘴通風對超低焦油(5 mg)和低焦油(8 mg)烤煙型細支卷煙的CO釋放量無顯著影響。

盡管卷煙圓周的減小可使卷煙主流煙氣成分釋放量降低，但Arany-Fuzessery等[58]的研究表明，若以單位質量煙絲計，有害成分的釋放量反而有所增加。Izac[51]的研究表明，煙堿釋放量取決于煙絲量，不受圓周變化的影響；主流煙氣中單位質量煙絲的CO釋放量隨圓周的減小而增加。Irwin[61]的研究表明，隨著卷煙圓周的減小，以單位質量煙絲計，煙氣成分的釋放量整體上呈增加趨勢，尤其是在圓周24.75～29.00 mm 區(qū)間。

關于卷煙圓周對煙氣成分釋放量的影響，研究者分別從擴散作用和卷煙煙絲的燃燒特性方面進行了分析。在擴散作用方面，Rostami等[76]通過理論模擬研究發(fā)現，卷煙圓周的減小會縮短主流煙氣中CO的擴散路徑，進而增加CO的擴散量，當卷煙的直徑由8 mm降至4 mm時，CO的擴散量增加為原來的2倍。在燃燒特性方面，Irwin[77]的研究表明，隨著卷煙圓周的減小(13～39 mm)，單位質量煙絲與空氣的接觸面積增大，煙草燃燒更加劇烈(CO與CO2生成量的比值增大)，進而導致甲醛、丙烯醛及其他羰基化合物等熱解產物釋放量的增加。Irwin[55]的研究表明，隨著卷煙圓周的減小(13～29 mm)，卷煙燃吸溫度升高，主流煙氣中CO/CO2比值也隨之增加。Yamamoto等[78]研究認為，卷煙圓周的減小所伴隨的燃燒溫度的升高會導致煙氣成分生成速率的變化，CO的生成速率增加，而CO2的生成速率變化不明顯。Irwin[61]認為，煙氣隨圓周的變化主要是由于抽吸期間煙絲的消耗量減少所致，并且圓周為13 mm的卷煙在抽吸過程中煙絲消耗量最低，這可能與標準抽吸模式下較快的氣流速率有關。

(2)卷煙煙氣中主要有害成分釋放量變化。Lugton[31]的研究表明，揮發(fā)性酚類化合物釋放量隨卷煙圓周的變化趨勢與焦油和煙堿類似，在圓周19～25 mm范圍內，揮發(fā)性酚類化合物隨卷煙圓周的增加而線性增加，隨后增幅變緩。Siu等[74]的研究表明，相比于ISO模式，HCI模式下細支卷煙的苯酚釋放量明顯增加。對此，研究者認為濾嘴截留效率的降低及細支卷煙燃吸溫度的升高是主流煙氣中酚類物質釋放量升高的主要原因。

Lugton[31]的研究表明，在圓周19～28 mm范圍內，苯并[a]芘釋放量隨卷煙圓周的增大而增加；在圓周28～31 mm范圍內，隨著卷煙圓周的增大而略有下降。Kalaitzoglou等[79]的研究表明，PAHs主要存在于主流煙氣的總粒相物中，且釋放量隨總粒相物的增加呈線性增加趨勢，但以單位總粒相物或單位煙堿計，各類卷煙煙氣中PAHs的釋放量水平相當，說明在消費者追求等量煙堿的情況下，各類卷煙(包括細支卷煙)消費者的PAHs暴露量并無明顯差異。

Yamazaki等[80]的研究表明，隨著卷煙圓周的減小，以單位質量煙絲計，主流煙氣氣相物中3種羰基化合物(甲醛、乙醛、丙酮)的總釋放量及單口釋放量均呈增加趨勢，其中，乙醛和丙酮對卷煙圓周的變化較為敏感。Irwin[55]對圓周為13～29 mm的無濾嘴卷煙進行了研究，結果表明，甲醛或甲醛/焦油比值隨卷煙圓周的減小而增加，丙烯醛和2-甲基呋喃羰基物隨圓周的減小略有增加。Izac[51]的研究表明，主流煙氣中單位質量煙絲醛類化合物的釋放量隨卷煙圓周的減小而增加，與Yamamoto等[78]的報道不同，這可能是由于選擇的卷煙圓周范圍不同所致(圓周范圍分別為 17～27 mm 和 21～26 mm)。Ashley 等[73]的研究表明，在ISO、HCI或Massachusetts抽吸模式下，細支卷煙的乙醛釋放量低于常規(guī)卷煙，但甲醛釋放量高于常規(guī)卷煙。Siu等[74]和Baker[81]的研究表明，在ISO和HCI兩種抽吸模式下，相比于常規(guī)卷煙，由于單支煙絲量的降低，細支卷煙主流煙氣中羰基化合物的釋放量均顯著降低，但甲醛的釋放量在HCI模式下明顯增加，原因可能是隨著卷煙圓周的減小，圓周/橫截面積比值增加(0.74 vs 0.54)，煙絲的氧化反應加劇，進而導致煙氣中甲醛的釋放量升高。

Matkin[82]對圓周為13～29 mm卷煙煙氣中自由基的含量進行了測試，結果顯示，隨著卷煙圓周的減小，自由基/焦油比值(從第3口算起)總體上呈線性降低趨勢。Parrish等[83]的研究表明，隨著卷煙圓周的減小(17.0～24.8 mm)，單支卷煙主流或側流煙氣氨、苯、甲苯及丙烯酸的釋放量呈下降趨勢，但以單位質量煙絲計，苯、甲苯、丙烯醛釋放量隨圓周的減小顯著升高，而氨的釋放量略有降低。

Izac[51]的研究表明，主流煙氣中單位質量煙絲的NO和HCN釋放量隨卷煙圓周的減小而增加，但NO增幅較小，僅增加0.08 mg/g煙絲(17 mm vs 27 mm)；NNN和NNK的釋放量不受圓周影響，但NAT隨卷煙圓周的減小先增加后降低。Coggins等[56]的研究表明，與圓周27.1 mm卷煙相比，隨圓周的減小煙氣成分的釋放量降低趨勢并不顯著；HCN的釋放量與圓周不相關，但與抽吸口數相關，其結果與Yamamoto等[78]的研究結果不同。Irwin[61]的研究表明，在圓周17.00～24.75 mm范圍內，NO、HCN和苯酚釋放量與焦油釋放量的比值對圓周不敏感，但在圓周較小(13 mm)時增加，在圓周較大(29 mm)時減小。Ashley等[73]在ISO、HCI或Massachusetts抽吸模式下的煙氣成分測試數據表明，細支卷煙的NO、丙烯腈、苯、1,3-丁二烯和TSNAs釋放量低于常規(guī)卷煙。Siu等[74]的研究表明，在ISO和HCI兩種抽吸模式下細支卷煙在兩種抽吸模式下主流煙氣中芳香胺的釋放量顯著降低(歸因于單支卷煙煙絲量的降低)，但HCI模式下氨的釋放量明顯增加。Dittrich等[84]研究表明，主流煙氣中芳香胺、苯并[a]芘和揮發(fā)性有毒化合物隨圓周的減小而降低。

綜上可知，卷煙煙氣常規(guī)煙氣成分(焦油、煙堿和CO)和其他主要有害成分(揮發(fā)性酚、苯并[a]芘、羥基化合物、氨、苯、甲苯、NO、丙烯腈、1,3-丁二烯和TSNAs等)釋放量隨圓周的減小呈降低趨勢，但單口釋放量受抽吸容量或抽吸模式的影響。HCN釋放量變化僅與抽吸口數相關。以單位煙絲或單位總粒相物或單位煙堿計，有害成分的釋放量隨圓周減小變化不大或有所增加。

3.2.2 側流煙氣

Perfetti等[52]的研究表明，卷煙圓周由24.72 mm降至21.46 mm時，側流煙氣的釋放量下降了25%。Chao[85]的研究表明，卷煙側流煙氣粒相物和煙堿釋放量隨圓周的減小(13～22 mm)而線性降低。Randolph等[86]的研究表明圓周分別為17和20 mm的卷煙側流煙氣中苯和甲苯的釋放量水平均高于圓周為24.8 mm的卷煙，甲苯的增幅在15%左右，苯的增幅低于10%。Parrish等[83]的研究表明，隨著卷煙圓周的減小(17.0～24.8 mm)，單支卷煙主流或側流煙氣氨、苯、甲苯及丙烯醛的釋放量呈下降趨勢；以單位質量煙絲計，苯、甲苯、丙烯醛釋放量隨圓周的減小而顯著升高，而氨釋放量略有降低。Dittrich等[84]的研究表明，減小卷煙圓周能夠降低側流煙氣中有害成分的釋放量?？梢?，降低卷煙圓周是減少側流煙氣釋放量的有效技術手段之一。

3.2.3 PM對環(huán)境氣氛的影響

2016年，Kant等[87]采用自動環(huán)境煙氣產生裝置（Automatic environmental tobacco smoke emitter）研究了超細煙支卷煙Vogue BLEUE、Vogue MENTHE和Vogue LILAS(長度100 mm，圓周18.85 mm)主流煙氣和側流煙氣粒相物(particulate matter，PM)對環(huán)境氣氛的影響，結果如表1所示。由表1可以看出，細支卷煙主側流煙氣釋放的粒相物量比常規(guī)卷煙高26%～32%，且添加薄荷醇的超細煙支所釋放的PM10、PM2.5和PM1的量最高，分別比3R4F參比卷煙高出17%、16%和10%，而不加添加劑的常規(guī)卷煙的三者釋放水平均較3R4F參比卷煙降低30%左右?？梢?，薄荷醇等添加劑可能有助于PM的形成。

表1 KSC 3R4F、KSC Vogue La卷煙和3種細支卷煙(Vogue BLEUE、Vogue MENTHE、Vogue LILAS)煙支參數及顆粒物釋放量Tab.1 Physical and cheimical indexes and release of particulate matter (PM) of KSC 3R4F, KSC Vogue La cigarettes, and three slim cigarettes (Vogue BLEUE, Vogue MENTHE, and Vogue LILAS)

根據本文綜述，國外研究結論總體上是一致的?？赡苤饕驗閿U散路徑減小和氣流速度增加，在單位質量燃燒煙絲下，CO、甲醛等易揮發(fā)成分的釋放量呈增加趨勢；可能主要因為燃燒溫度升高和氣流增加，在單位質量燃燒煙絲下，多環(huán)芳烴、芳香胺的釋放量呈增加趨勢。目前，在基于圓周變化的眾多伴隨參數中，主要因素或參數的甄別及對煙氣影響的機理機制、感官品質和煙氣香味成分等方面的研究仍然較少，這將是本領域亟需解決的基礎性課題。

4 安全性評估

4.1 體外實驗

Massey等[88]的研究表明，與圓周29 mm的卷煙相比，圓周13 mm卷煙煙氣冷凝物的埃姆斯(Ames)比活性(specific activity)降低50%以上，以單位煙支計，Ames比活性下降了90%。Massey[71]的研究表明，在標準抽吸條件下(抽吸間隔60 s，抽吸容量35 mL，抽吸持續(xù)時間2 s)，相同圓周的美式混合型卷煙的Ames活性高于烤煙混合型；以相同的線速度抽吸卷煙，在圓周13～22 mm范圍內，隨圓周的減小Ames活性線性下降，但在22～29 mm范圍內，Ames活性變化不明顯；在21%和25%兩種氧氣濃度下，常規(guī)卷煙煙氣冷凝物的Ames活性相當，但均低于氧氣濃度為17%條件下的煙氣冷凝物活性，表明隨著卷煙圓周的減小，圓周/橫截面積比值升高，使抽吸過程中的氧氣供應量相對增加，而氧氣利用率是影響Ames活性的一個重要因素。Irwin[77]的研究表明，在標準抽吸模式下，卷煙煙氣Ames活性隨著圓周的減小(13～39 mm)而降低，可能是由于煙氣中較多的氧化性物質將Ames活性物質氧化成低活性或非活性物質所致。Smith[89]的綜述表明，在圓周13～29 mm范圍內，無論是烤煙型卷煙還是美式混合型卷煙，煙氣冷凝物的Ames活性均隨著圓周的減小而降低。Massey[90]的研究表明，圓周13 mm卷煙煙氣冷凝物對淋巴細胞染色體的損傷能力及其Ames活性均低于圓周24.75 mm的卷煙。Izac[51]采用TA98和TA100菌株進行了回復突變試驗，結果表明，單位質量煙絲的煙氣活性隨卷煙圓周的減小而降低。Coggins等[56]的研究表明，全煙氣的Ames活性(TA98+TA100)和細胞毒性均隨著圓周的減小而降低。Mladjenovic等[91]采用沙門氏菌回復突變試驗(TA98、YG1401和YG5185)研究了11種市售加拿大品牌卷煙煙氣濃縮物的毒理學性質，結果表明，與3R4F參比卷煙相比，細支卷煙的Ames活性有中等程度的降低。

除卷煙圓周外，細支卷煙的葉組配方、抽吸模式以及添加劑的使用等也會影響煙氣致突變活性。葉組配方對TA98和YG1041的回復突變試驗影響較大，與CM8監(jiān)測卷煙相比，烤煙型細支卷煙的致突變活性顯著降低，而混合型細支卷煙的致突變活性與CM8相當或高于CM8；但在YG5185的回復突變試驗中，細支卷煙葉組配方的影響差異不顯著；在ISO抽吸模式下，混合型細支卷煙的致突變活性低于CM8卷煙；在HCI抽吸模式下，對于添加活性炭的細支卷煙，其煙氣濃縮物的TA98和YG5185致突變活性顯著升高[91]。Massey等[92]對兩種細支卷煙(圓周19 mm)和6種瑞士市售卷煙在燃吸過程中側流煙氣冷凝物的TA98致突變活性進行了研究，結果表明，在所有測試卷煙中，用常規(guī)卷煙紙卷制的細支卷煙的比活性處于中等水平；卷煙紙中含有5%醋酸鈉的細支卷煙的比活性最高，比常規(guī)細支卷煙約高出32%；以單位煙支計，細支卷煙的致突變活性均低于常規(guī)卷煙。

4.2 體內實驗

大多數卷煙主流煙氣成分的釋放量隨卷煙圓周的減小而降低，但這并不意味著消費這些卷煙能夠降低消費者的煙氣暴露風險。Lugton等[31]利用草履蟲、四膜蟲等對煙氣粒相物的毒性進行檢測，結果表明，其生物學活性隨卷煙圓周的減小而降低。Clapp等[93]進行了小鼠皮膚涂抹實驗，發(fā)現圓周23.0 mm卷煙煙氣冷凝物的致瘤性比圓周25.4 mm卷煙降低了11.8%。Dontenwill等[94]的小鼠皮膚涂抹實驗結果表明，卷煙圓周對煙氣冷凝物的致瘤性有一定影響，圓周較小的卷煙的生物學效應相對較低。Smith[89]的綜述表明，在圓周13～29 mm范圍內，小鼠皮膚涂抹實驗表明，圓周19 mm卷煙的煙氣活性低于圓周分別為25.3和31.5 mm的卷煙，圓周21.7 mm卷煙的煙氣活性低于圓周分別為25.5和28.6 mm的卷煙；急性吸入實驗表明，P448酶的激活與卷煙圓周呈正相關關系，但小鼠吸入實驗處理組間的規(guī)律并不一致。

Ashley等[95]在羅馬尼亞對比研究了細支卷煙(17 mm)和常規(guī)卷煙(25 mm)焦油和煙堿對消費者口腔水平的暴露風險，結果表明，在相應的ISO焦油釋放系列中，卷煙圓周對口腔暴露水平并無影響。Ashley等[73]在俄羅斯也進行了同樣的研究，結果表明，在1 mg ISO焦油系列中兩種卷煙的焦油-口腔暴露水平相似，但當焦油量為4和7 mg時，細支卷煙的暴露水平低于常規(guī)卷煙；對于煙堿-口腔暴露水平，4 mg時，細支卷煙低于常規(guī)卷煙，但其余焦油水平下圓周的影響并無顯著差異。

此外，Matsunaga等[96]研究了卷煙長度/圓周對消費者血液中鎘水平的影響，結果表明，血液中鎘含量受卷煙圓周的影響較小，而受卷煙長度的影響較大，與抽吸常規(guī)卷煙相比，抽吸長的或超長的卷煙的消費者血液中鎘含量分別高出20%和27%。

綜上所述，卷煙煙氣冷凝物或全煙氣的Ames試驗、細胞毒性試驗以及對淋巴細胞染色體的損傷能力等體外實驗均表明細支卷煙的安全性高于常規(guī)卷煙，但受葉組配方的影響較大。草履蟲、四膜蟲和小鼠皮膚涂抹等活體實驗顯示卷煙煙氣的生物學活性隨圓周的減小而降低，但人體暴露實驗中，細支卷煙和常規(guī)卷煙效果差異不明顯，血液中重金屬含量甚至高于常規(guī)卷煙。

5 小結與展望

整體來看，國外在細支卷煙產品開發(fā)和基礎研究方面的研究開展較早，覆蓋面涉及物理指標、煙氣指標及安全性評估等方面，且在這些方面的研究頗多，但關于細支卷煙對環(huán)境氣氛的影響的研究開展較少。國內在細支卷煙領域的研究盡管起步較晚，但勢頭強勁，近些年在細支卷煙相關的制絲、煙用材料、煙氣成分以及卷煙設計等方面取得了一定進展，但研究的深度有待強化。國內煙草行業(yè)在細支卷煙燃吸機理以及煙氣的安全性評估方面的研究有所欠缺。

國內煙草行業(yè)在實施“細支卷煙升級創(chuàng)新”重大專項過程中，各參與單位應充分把握國外在細支卷煙基礎研究領域的相關進展，實時跟蹤行業(yè)前沿，積極參與前沿技術的研究與學術交流，贏得國際話語權。在具體研發(fā)環(huán)節(jié)，善于利用已有研究結果，對未達成一致結論的，如部分參數(燃吸溫度、自熄實驗、CO釋放水平，以及一些生物學效應等)隨圓周的變化可能存在平臺期，加大投入力度。另外，細支卷煙相關的臨床評估研究相對偏少，目前主要集中于口腔暴露水平評估，盡管風險差異隨圓周變化不大或在特定焦油水平下有所降低，但研究并不系統(tǒng)，其深度以及其他臨床評估實驗有待進一步拓展。

此外，與國外細支卷煙的規(guī)格相比，國內細支卷煙的規(guī)格偏窄，不利于煙支圓周等物理參數的連續(xù)性和深入性探究。隨著國內“中支卷煙”(國外屬于細支卷煙)的開發(fā)和未來相關研究的開展，國內煙草行業(yè)在標準制定方面，是只制定細支卷煙標準，還是將中支、細支卷煙標準分開制定，應根據行業(yè)的實際情況而定。但本著便于國際交流的目的，在基礎研究方面，建議將中支卷煙納入細支卷煙研究的規(guī)格分類范圍。國內煙草行業(yè)單位間聯系比較緊密，具有良好的合作基礎和條件，因此，在細支卷煙亟需解決的基礎性課題方面可進行協(xié)同攻關，從而構建以中式烤煙風格為前提的技術保障平臺。