黃龍，王冰，王昇，羅誠浩，操吉學(xué)，趙曉東，華辰鳳，張璟，謝復(fù)煒，余晶晶

（1.湖北中煙工業(yè)有限責(zé)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(shè)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?zé)熜蝿?shì)日益嚴(yán)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(diǎn)[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(chǎng)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(cè)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(huì)對(duì)環(huán)境空氣造成一定的影響[11-12]。測(cè)定抽吸加熱卷煙后呼出煙氣中苯酚的含量，對(duì)于評(píng)價(jià)加熱卷煙的“二手煙”危害以及吸煙者苯酚暴露風(fēng)險(xiǎn)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(jī)構(gòu)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(guān)于傳統(tǒng)卷煙和電子煙呼出煙氣中苯酚的研究已有文獻(xiàn)報(bào)道[18-23]，而加熱卷煙呼出煙氣中苯酚的相關(guān)研究未見報(bào)道。MOLDOVEANU 等[19]采用真空輔助技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)卷煙呼出煙氣進(jìn)行捕集，分析了卷煙呼出煙氣中化學(xué)成分，結(jié)果表明傳統(tǒng)卷煙呼出煙氣中酚類有害成分含量遠(yuǎn)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(yuǎn)高于電子煙呼出煙氣；采用液相色譜法測(cè)定電子煙呼出煙氣樣品時(shí)，苯酚含量低于方法定量限。

筆者采用實(shí)驗(yàn)室自制的真空輔助捕集裝置，對(duì)吸煙者抽吸加熱卷煙后呼出煙氣進(jìn)行捕集，建立了氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）法測(cè)定呼出煙氣中的苯酚。招募志愿者抽吸加熱卷煙，測(cè)定呼出煙氣中苯酚的含量，同時(shí)在吸煙機(jī)上采用吸煙者抽吸參數(shù)對(duì)加熱卷煙進(jìn)行模擬抽吸，測(cè)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(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜-質(zhì)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(jī)：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(tuán)。

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

劍橋?yàn)V片：? 44 mm，德國Borgwaldt公司。

XAD-4吸附管：80/40 mg，美國Supelco公司。

有機(jī)相濾膜：孔徑為0.45 μm，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

苯酚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為99.7%，德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。

d8-苯乙酮標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為98%，美國Aldrich公司。

二氯甲烷：純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）大于90%，德國默克公司。

無水硫酸鈉：國藥集團(tuán)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(zhì)量分?jǐn)?shù)）為99.999%。

實(shí)驗(yàn)用水：GB/T 6682—2008規(guī)定的一級(jí)水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 呼出煙氣的捕集

采用圖1中捕集裝置對(duì)志愿者抽吸加熱卷煙后的呼出煙氣進(jìn)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?yàn)V片）、三通、氣體采樣泵4 部分構(gòu)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(dāng)志愿者抽吸加熱卷煙時(shí)，三通為放空狀態(tài)；當(dāng)需要捕集呼出煙氣時(shí)，志愿者用手指按住三通的通風(fēng)口，同時(shí)口腔對(duì)準(zhǔn)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(duì)呼出煙氣進(jìn)行逐口捕集，氣體采樣泵流量為3.0 L/min。采樣結(jié)束后，取出劍橋?yàn)V片于12 mL儲(chǔ)液瓶中，加入10 mL二氯甲烷（含d8-苯乙酮內(nèi)標(biāo)）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(jī)相濾膜進(jìn)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(jī)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?yàn)V片的捕集器捕集加熱卷煙煙氣。抽吸結(jié)束后，取出劍橋?yàn)V片于30 mL離心管中，加入20 mL二氯甲烷（含d8-苯乙酮內(nèi)標(biāo)）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(jī)相濾膜進(jìn)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(xì)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(jìn)樣方式：不分流進(jìn)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(zhì)譜儀

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

表1 各目標(biāo)物保留時(shí)間及質(zhì)譜參數(shù)

2 結(jié)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(duì)呼出煙氣進(jìn)行捕集，并分別對(duì)劍橋?yàn)V片和XAD-4吸附管中吸附劑萃取分析，結(jié)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?yàn)V片對(duì)加熱卷煙呼出煙氣中的苯酚進(jìn)行捕集。

2.2 氣體采樣泵流量?jī)?yōu)化

為了有效捕集志愿者抽吸加熱卷煙后的呼出煙氣，對(duì)氣體采樣泵流量進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)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(duì)呼出煙氣進(jìn)行捕集，所測(cè)得呼出煙氣中苯酚的含量見表2。由表2可知，當(dāng)氣體采樣泵流量為3.0 L/min 時(shí)，所測(cè)苯酚含量最高。這主要是因?yàn)楫?dāng)氣體采樣泵流量較小時(shí)，呼出煙氣會(huì)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(dāng)氣體采樣泵流量過大時(shí)，會(huì)造成目標(biāo)物穿透劍橋?yàn)V片，同時(shí)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(xiàn)[24]中采用魚尾罩捕集卷煙側(cè)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(cè)流煙氣的捕集類似，因此氣體采樣泵流量設(shè)定為3.0 L/min。

表2 不同的氣體采樣泵流量對(duì)應(yīng)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(cè)定 高效液相色譜法》[25]，采用高效液相色譜、熒光檢測(cè)器（HPLC-FLD）法對(duì)抽吸加熱卷煙后呼出煙氣中酚類有害成分進(jìn)行分析，由于酚類化合物含量太低，低于方法定量限。對(duì)吸煙者抽煙支數(shù)和樣品萃取體積進(jìn)行調(diào)整后，仍無法實(shí)現(xiàn)加熱卷煙呼出煙氣中酚類有害成分的定量分析，對(duì)應(yīng)色譜圖如圖2a 所示，這與文獻(xiàn)[17]結(jié)果類似。由于電子煙呼出煙氣中苯酚含量較低，采用HPLCFLD法時(shí)低于方法定量限，因此采用靈敏度更高的GC-MS 法對(duì)抽吸加熱卷煙后呼出煙氣中苯酚進(jìn)行定量分析。圖2b 為一個(gè)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(cè)定加熱卷煙呼出煙氣中苯酚的色譜圖

2.4 樣品處理?xiàng)l件優(yōu)化

為了提高呼出煙氣樣品的萃取效率，對(duì)樣品處理?xiàng)l件進(jìn)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(biāo)樣品對(duì)樣品處理?xiàng)l件進(jìn)行優(yōu)化。在劍橋?yàn)V片上添加一定量的苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照?qǐng)D1捕集裝置進(jìn)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(shí)，呼出煙氣捕集所需時(shí)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(duì)劍橋?yàn)V片進(jìn)行萃取，考察萃取方式的影響，結(jié)果見圖3a，結(jié)果表明，當(dāng)采用超聲萃取時(shí)，所萃取的苯酚含量最高。對(duì)超聲萃取時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果見圖3b，結(jié)果表明，當(dāng)萃取時(shí)間為30 min 時(shí)，萃取的苯酚含量最高；繼續(xù)增加萃取時(shí)間，苯酚含量反而降低，這主要是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間超聲萃取會(huì)造成苯酚氧化，因此用超聲萃取30 min對(duì)捕集呼出煙氣后的劍橋?yàn)V片進(jìn)行萃取。

圖3 不同樣品處理方式下苯酚測(cè)定結(jié)果

2.5 分析方法評(píng)價(jià)

2.5.1 線性方程

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

2.5.2 檢出限

采用最低濃度標(biāo)準(zhǔn)工作溶液連續(xù)進(jìn)樣10次，計(jì)算各目標(biāo)物濃度的3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為檢出限，10 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為定量限[26]，計(jì)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(biāo)回收試驗(yàn)

在劍橋?yàn)V片上加入低、中、高不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，連接氣體采樣泵，以3.0 L/min 抽吸1 min 后，對(duì)濾片處理后進(jìn)至GC-MS 儀中分析，計(jì)算苯酚的回收率，試驗(yàn)結(jié)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(zhǔn)確度較高。

表3 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

2.5.4 精密度試驗(yàn)

在劍橋?yàn)V片上分別加入中等濃度、苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液，同2.5.3 操作，連續(xù)6 次試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4 可知，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.21%，表明該方法精密度良好。

表4 精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.6 樣品測(cè)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(cè)定方法對(duì)樣品進(jìn)行分析，試驗(yàn)結(jié)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(cè)流煙氣，與傳統(tǒng)卷煙相比，抽吸加熱卷煙對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)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(shí)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(xiàn)[18-22]報(bào)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(cè)定值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)結(jié)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(fēng)險(xiǎn)低于傳統(tǒng)卷煙。在7 個(gè)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(jì)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(duì)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(duì)苯酚的截留率。由圖4 可知，人體對(duì)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(fēng)險(xiǎn)。志愿者抽吸不同加熱卷煙產(chǎn)品時(shí)，人體對(duì)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(duì)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(shí)苯酚的人體截留率

3 結(jié)語

建立了真空輔助捕集-GC-MS法測(cè)定抽吸加熱卷煙后呼出煙氣中苯酚含量，該法結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。對(duì)志愿者抽吸加熱卷煙后呼出煙氣進(jìn)行分析，結(jié)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(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量影響較小。吸煙者對(duì)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(fēng)險(xiǎn)。