黃龍，王冰，王昇，羅誠浩，操吉學，趙曉東，華辰鳳，張璟，謝復煒，余晶晶

（1.湖北中煙工業(yè)有限責任公司，武漢 430040； 2.中國煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州 450001）

加熱卷煙作為一類新型煙草制品，是通過電子設備加熱煙草[1-2]，在非燃燒的狀態(tài)下釋放出供吸煙者吸食的煙霧。在全球控煙形勢日益嚴峻的情況下，加熱卷煙逐漸成為國內(nèi)外各大煙草公司研究的熱點[3-5]。目前我國暫未許可加熱卷煙銷售，但國內(nèi)多家煙草公司推出加熱卷煙產(chǎn)品，部分產(chǎn)品已經(jīng)在海外市場上市。加熱卷煙加熱溫度在500 ℃以下，煙氣中有害成分釋放量明顯低于傳統(tǒng)卷煙[6-7]。另外，加熱卷煙不產(chǎn)生側流煙氣，加熱卷煙造成的“二手煙”危害也低于傳統(tǒng)卷煙[8-10]。然而，加熱卷煙使用過程中吸煙者呼出煙氣仍會對環(huán)境空氣造成一定的影響[11-12]。測定抽吸加熱卷煙后呼出煙氣中苯酚的含量，對于評價加熱卷煙的“二手煙”危害以及吸煙者苯酚暴露風險具有重要意義。

苯酚具有生物毒性，世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構將其列于3 類致癌物清單中[13-15]。苯酚是卷煙主流煙氣中7種有害成分之一[16-17]。目前，關于傳統(tǒng)卷煙和電子煙呼出煙氣中苯酚的研究已有文獻報道[18-23]，而加熱卷煙呼出煙氣中苯酚的相關研究未見報道。MOLDOVEANU 等[19]采用真空輔助技術對傳統(tǒng)卷煙呼出煙氣進行捕集，分析了卷煙呼出煙氣中化學成分，結果表明傳統(tǒng)卷煙呼出煙氣中酚類有害成分含量遠低于吸入煙氣，苯酚的人體截留率大于96%。LONG等[23]研究表明傳統(tǒng)卷煙呼出煙氣中苯酚含量遠高于電子煙呼出煙氣；采用液相色譜法測定電子煙呼出煙氣樣品時，苯酚含量低于方法定量限。

筆者采用實驗室自制的真空輔助捕集裝置，對吸煙者抽吸加熱卷煙后呼出煙氣進行捕集，建立了氣相色譜質譜聯(lián)用（GC-MS）法測定呼出煙氣中的苯酚。招募志愿者抽吸加熱卷煙，測定呼出煙氣中苯酚的含量，同時在吸煙機上采用吸煙者抽吸參數(shù)對加熱卷煙進行模擬抽吸，測定吸煙者吸入煙氣中苯酚的含量，研究了苯酚的人體截留率。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜-質譜聯(lián)用儀：6890NGC-5975C MSD型，美國安捷倫科技有限公司。

直線式吸煙機：SM450型，英國Cerulean公司。

超純水儀：Milli-Q50型，美國密理博公司。

數(shù)控超聲波清洗器：KQ-700DE型，昆山市超聲儀器有限公司。

電子天平：CP2245型，感量0.1 m g，德國賽多利斯集團。

吸煙行為記錄儀：CReSS Pocket 10900020 型，德國Borgwaldt公司。

劍橋濾片：? 44 mm，德國Borgwaldt公司。

XAD-4吸附管：80/40 mg，美國Supelco公司。

有機相濾膜：孔徑為0.45 μm，上海安譜實驗科技股份有限公司。

苯酚標準物質：純度（質量分數(shù)）為99.7%，德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。

d8-苯乙酮標準物質：純度（質量分數(shù)）為98%，美國Aldrich公司。

二氯甲烷：純度（質量分數(shù)）大于90%，德國默克公司。

無水硫酸鈉：國藥集團藥業(yè)股份有限公司，使用之前于550 ℃烘6 h。

加熱卷煙樣品：1#為菲莫國際煙草公司中心加熱型iQOS（Tobacco Heating Device 2.4），煙支為煙彈（Heets）；2#～7#為國產(chǎn)中心加熱型卷煙及配套煙支，煙支口味分別為2#原味，3#薄荷味，4#原味，5#薄荷味，6#原味，7#陳皮味。

氦氣：純度（質量分數(shù)）為99.999%。

實驗用水：GB/T 6682—2008規(guī)定的一級水。

1.2 實驗方法

1.2.1 呼出煙氣的捕集

采用圖1中捕集裝置對志愿者抽吸加熱卷煙后的呼出煙氣進行捕集。該捕集裝置由弧形面罩式一次性吹嘴、捕集器（內(nèi)置44 mm劍橋濾片）、三通、氣體采樣泵4 部分構成，各部分之間采用橡膠軟管連接。氣體采樣泵輔助呼出煙氣捕集，具體操作：打開氣體采樣泵，流量為3.0 L/min。當志愿者抽吸加熱卷煙時，三通為放空狀態(tài)；當需要捕集呼出煙氣時，志愿者用手指按住三通的通風口，同時口腔對準一次性吹嘴呼出煙氣。

圖1 呼出煙氣捕集裝置示意圖

1.2.2 樣品處理

呼出煙氣樣品：志愿者抽吸1支加熱卷煙，采用圖1 所示捕集裝置對呼出煙氣進行逐口捕集，氣體采樣泵流量為3.0 L/min。采樣結束后，取出劍橋濾片于12 mL儲液瓶中，加入10 mL二氯甲烷（含d8-苯乙酮內(nèi)標）萃取溶液，1.0 g無水硫酸鈉，超聲萃取30 min，取2 mL 上清液過有機相濾膜進GC-MS 儀器分析。

吸入煙氣樣品：采用吸煙行為記錄儀記錄每名志愿者抽吸每種加熱卷煙的抽吸參數(shù)（6 次），獲取平均抽吸參數(shù)，在直線吸煙機上模擬志愿者抽吸參數(shù)抽吸加熱卷煙4支。用內(nèi)置44 mm劍橋濾片的捕集器捕集加熱卷煙煙氣。抽吸結束后，取出劍橋濾片于30 mL離心管中，加入20 mL二氯甲烷（含d8-苯乙酮內(nèi)標）萃取溶液，2.0 g無水硫酸鈉，超聲萃取30 min，取2 mL上清液過有機相濾膜進GC-MS分析。

1.3 儀器工作條件

1.3.1 色譜儀

色譜柱：Agilent DB-5MS 型毛細管柱（60 m×0.25 μm，0.25 μm，美國安捷倫科技有限公司）；載氣：氦氣，流量為1.5 mL/min；進樣方式：不分流進樣；柱溫：程序升溫，初始溫度為40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min 升至75 ℃，保持0 min，以1 ℃/min 升至120 ℃，保持0 min，以10 ℃/min 升至290 ℃，保持10 min。

1.3.2 質譜儀

傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：280℃；四級桿溫度：150 ℃；掃描方式：選擇離子掃描模式。各目標物保留時間及質譜參數(shù)見表1。

表1 各目標物保留時間及質譜參數(shù)

2 結果與討論

2.1 捕集效率的考察

為考察捕集裝置的捕集效率，在捕集器后串聯(lián)一根XAD-4 吸附管，對呼出煙氣進行捕集，并分別對劍橋濾片和XAD-4吸附管中吸附劑萃取分析，結果表明在XAD-4吸附管中未檢出苯酚，說明苯酚主要分布在粒相物中，因此采用劍橋濾片對加熱卷煙呼出煙氣中的苯酚進行捕集。

2.2 氣體采樣泵流量優(yōu)化

為了有效捕集志愿者抽吸加熱卷煙后的呼出煙氣，對氣體采樣泵流量進行優(yōu)化。實驗中志愿者抽吸加熱卷煙，要求志愿者盡量保持每次抽吸參數(shù)一致。采用不同的氣體采樣泵流量對呼出煙氣進行捕集，所測得呼出煙氣中苯酚的含量見表2。由表2可知，當氣體采樣泵流量為3.0 L/min 時，所測苯酚含量最高。這主要是因為當氣體采樣泵流量較小時，呼出煙氣會從一次性吹嘴和志愿者面部之間的空隙溢出，造成呼出煙氣捕集不完全；當氣體采樣泵流量過大時，會造成目標物穿透劍橋濾片，同時造成一次性吹嘴和志愿者面部貼合太緊，難以分開。另外，根據(jù)文獻[24]中采用魚尾罩捕集卷煙側流煙氣，其采樣流量為（3.0±0.1） L/min，由于呼出煙氣的捕集與側流煙氣的捕集類似，因此氣體采樣泵流量設定為3.0 L/min。

表2 不同的氣體采樣泵流量對應的呼出煙氣中苯酚含量

2.3 分析方法的選擇

依據(jù)煙草YC/T 255—2008 《卷煙 主流煙氣中主要酚類化合物的測定 高效液相色譜法》[25]，采用高效液相色譜、熒光檢測器（HPLC-FLD）法對抽吸加熱卷煙后呼出煙氣中酚類有害成分進行分析，由于酚類化合物含量太低，低于方法定量限。對吸煙者抽煙支數(shù)和樣品萃取體積進行調(diào)整后，仍無法實現(xiàn)加熱卷煙呼出煙氣中酚類有害成分的定量分析，對應色譜圖如圖2a 所示，這與文獻[17]結果類似。由于電子煙呼出煙氣中苯酚含量較低，采用HPLCFLD法時低于方法定量限，因此采用靈敏度更高的GC-MS 法對抽吸加熱卷煙后呼出煙氣中苯酚進行定量分析。圖2b 為一個典型的加熱卷煙呼出煙氣中苯酚的GC-MS 選擇離子色譜圖，由圖可知苯酚的峰形較好，信噪比較高，能滿足定量分析要求。

圖2 不同分析方法測定加熱卷煙呼出煙氣中苯酚的色譜圖

2.4 樣品處理條件優(yōu)化

為了提高呼出煙氣樣品的萃取效率，對樣品處理條件進行優(yōu)化。由于志愿者抽吸的隨意性，呼出煙氣樣品變異性較大，因此采用空白加標樣品對樣品處理條件進行優(yōu)化。在劍橋濾片上添加一定量的苯酚標準溶液，按照圖1捕集裝置進行連接，打開氣體采樣泵抽1 min（志愿者抽吸一支加熱卷煙時，呼出煙氣捕集所需時間為1 min）。然后，分別采用超聲、渦旋、振蕩三種不同的萃取方式對劍橋濾片進行萃取，考察萃取方式的影響，結果見圖3a，結果表明，當采用超聲萃取時，所萃取的苯酚含量最高。對超聲萃取時間進行優(yōu)化，結果見圖3b，結果表明，當萃取時間為30 min 時，萃取的苯酚含量最高；繼續(xù)增加萃取時間，苯酚含量反而降低，這主要是因為長時間超聲萃取會造成苯酚氧化，因此用超聲萃取30 min對捕集呼出煙氣后的劍橋濾片進行萃取。

圖3 不同樣品處理方式下苯酚測定結果

2.5 分析方法評價

2.5.1 線性方程

采用二氯甲烷配制苯酚的標準工作溶液，以d8-苯乙酮為內(nèi)標，將系列標準工作溶液進至GC-MS儀中分析，采用內(nèi)標法繪制標準工作曲線。結果表明，苯酚的質量濃度為0.004～0.50 μg/mL 范圍內(nèi)線性關系良好，線性方程為y=3.467x-0.232，相關系數(shù)（r）為0.999 5。

2.5.2 檢出限

采用最低濃度標準工作溶液連續(xù)進樣10次，計算各目標物濃度的3 倍標準偏差作為檢出限，10 倍標準偏差為定量限[26]，計算得苯酚的檢出限和定量限分別為0.000 8、0.002 6 μg/mL。

2.5.3 加標回收試驗

在劍橋濾片上加入低、中、高不同濃度的標準溶液，連接氣體采樣泵，以3.0 L/min 抽吸1 min 后，對濾片處理后進至GC-MS 儀中分析，計算苯酚的回收率，試驗結果見表3。由表3 可知，苯酚的回收率為81.8%～88.9%，表明該方法準確度較高。

表3 加標回收試驗結果

2.5.4 精密度試驗

在劍橋濾片上分別加入中等濃度、苯酚標準溶液，同2.5.3 操作，連續(xù)6 次試驗，試驗結果見表4。由表4 可知，測定結果的相對標準偏差為3.21%，表明該方法精密度良好。

表4 精密度試驗結果

2.6 樣品測定

招募3名志愿者分別抽吸7種加熱卷煙產(chǎn)品，采用所建立的加熱卷煙呼出煙氣中苯酚的測定方法對樣品進行分析，試驗結果見表5。由表5 可知，志愿者抽吸加熱卷煙后呼出煙氣中苯酚的含量較低，在0.05～0.13 μg/支之間，低于傳統(tǒng)卷煙呼出煙氣中苯酚的含量（0.17～0.34 μg/支）[19]。由于加熱卷煙不產(chǎn)生側流煙氣，與傳統(tǒng)卷煙相比，抽吸加熱卷煙對環(huán)境空氣質量的影響小于傳統(tǒng)卷煙。然而，由于志愿者抽吸加熱卷煙時存在隨意性，志愿者3 次抽吸同一種加熱卷煙產(chǎn)品呼出煙氣中苯酚含量變異性較大。這一現(xiàn)象與文獻[18-22]報道一致，研究表明吸煙者抽吸傳統(tǒng)卷煙后呼出煙氣中主要化合物含量變異性均較大（苯酚含量測定值相對標準偏差為17.0%～106%）。

表5 志愿者抽吸加熱卷煙呼出和吸入煙氣中苯酚含量

2.7 抽吸加熱卷煙苯酚的人體截留率

試驗結果表明志愿者吸入煙氣中苯酚的含量為0.41～2.93 μg/支，加熱卷煙吸入煙氣中苯酚含量低于傳統(tǒng)卷煙吸入煙氣中含量（7.09～15.94 μg/支）[19]，表明抽吸加熱卷煙帶來的苯酚暴露風險低于傳統(tǒng)卷煙。在7 個樣品中，1#樣品（iQOS）吸入煙氣中苯酚的含量最低。

采用吸入和呼出煙氣中苯酚含量的差異表示人體截留率，計算公式如式（1）：

式中：R——人體截留率， %；

ME——呼出煙氣中苯酚含量，μg/支；

MI——吸入煙氣中苯酚含量，μg/支。

由表5 數(shù)據(jù)表明，抽吸加熱卷煙吸入煙氣中苯酚含量明顯高于呼出煙氣，雖然加熱卷煙呼出煙氣中苯酚含量變異性較大，但對苯酚的人體截留率影響較小。

圖4 為志愿者抽吸7 種不同的加熱卷煙產(chǎn)品后人體對苯酚的截留率。由圖4 可知，人體對苯酚的截留率為79.9%～97.8%，平均截留率為94.0%，與抽吸傳統(tǒng)卷煙接近（＞96.0%）[19]，因此抽吸加熱卷煙吸煙者仍然存在苯酚的暴露風險。志愿者抽吸不同加熱卷煙產(chǎn)品時，人體對苯酚的截留率存在差異，其中1#樣品的人體截留率低于其它6種國產(chǎn)加熱卷煙產(chǎn)品見圖4a，這可能與相較于國外加熱卷煙，本研究中志愿者更喜歡國產(chǎn)加熱卷煙的口味。由圖4b 可知，不同志愿者對苯酚的人體截留率無明顯差異。

圖4 志愿者抽吸加熱卷煙時苯酚的人體截留率

3 結語

建立了真空輔助捕集-GC-MS法測定抽吸加熱卷煙后呼出煙氣中苯酚含量，該法結果準確、可靠。對志愿者抽吸加熱卷煙后呼出煙氣進行分析，結果表明呼出煙氣中苯酚含量顯著低于吸入煙氣中的含量，與傳統(tǒng)卷煙相比，抽吸加熱卷煙對環(huán)境空氣質量影響較小。吸煙者對苯酚平均截留率為94.0%，表明抽吸加熱卷煙吸煙者仍然存在苯酚的暴露風險。