李翔宇，李 倩，姜興益，王紅霞，羅彥波，張洪非，朱風(fēng)鵬，龐永強(qiáng)，侯宏衛(wèi)，胡清源*

1.國(guó)家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)翠竹街6 號(hào) 450001

2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，鄭州市經(jīng)開區(qū)第三大街8 號(hào) 450000

加熱卷煙（Heated Tobacco Product，HTP）的國(guó)際煙草市場(chǎng)占有率快速升高［1］。目前，國(guó)際市場(chǎng)上HTP的代表產(chǎn)品包括菲莫國(guó)際、英美煙草、日本煙草和韓國(guó)KT&G等公司推出的iQOS、glo、ploom TECH和Lil 等［2-3］，中國(guó)煙草企業(yè)推出的Mate、KUNGFU、MOK等。ISO和CORESTA組織將加熱型煙草制品（HTP）分為3 種：電加熱卷煙（electrically Heated Tobacco Product，eHTP）、炭加熱卷煙（carbon Heated Tobacco Product，cHTP）以及氣溶膠加熱卷煙（aerosol Heated Tobacco Product，aHTP）。eHTP以iQOS 和glo 為代表，針對(duì)iQOS 和glo 的研究目前相對(duì)較多［4-9］，包括有害成分釋放、抽吸模式的影響和生物安全性等方面；cHTP代表產(chǎn)品是雷諾公司的ECLIPSE 和REVO（現(xiàn)均已下市），目前國(guó)際市場(chǎng)上無主流商品；aHTP是加熱卷煙市場(chǎng)上另外一類較為成功的產(chǎn)品，主要通過加熱以1,2-丙二醇和丙三醇為主要溶劑的煙液形成氣溶膠，氣溶膠將芯基材中的煙堿及其他成分如香味物質(zhì)等帶出，并遞送到消費(fèi)者口中，供消費(fèi)者吸食。國(guó)際市場(chǎng)上比較成熟的產(chǎn)品包括日煙國(guó)際公司的ploom TECH+和韓國(guó)KT&G 公司的Lil HYBRID 等，但是當(dāng)前關(guān)于aHTP的相關(guān)報(bào)道較少［10］。

氣溶膠加熱卷煙與電加熱卷煙產(chǎn)品氣溶膠產(chǎn)生機(jī)理差異較大，氣溶膠加熱卷煙主要化學(xué)成分及其釋放研究尚未見系統(tǒng)報(bào)道。因此，為掌握氣溶膠加熱卷煙的基本特征，本研究中針對(duì)2種主流氣溶膠加熱卷煙的芯基材、煙液和氣溶膠主要成分進(jìn)行分析，并與電加熱卷煙進(jìn)行對(duì)比，旨在為氣溶膠加熱卷煙的研發(fā)和監(jiān)管提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

兩種氣溶膠加熱卷煙樣品（A和B）：樣品A的消費(fèi)形式接近電子煙，煙液和煙彈配套銷售，單次加熱時(shí)間不固定，煙彈中的芯基材為顆粒式，單個(gè)煙彈可供抽吸50 口，煙液體積為2 mL；使用時(shí)通過煙液產(chǎn)生的氣溶膠加熱煙彈，是適合“緩慢長(zhǎng)吸”的低溫加熱型樣品。樣品B 的消費(fèi)形式接近電加熱卷煙，單次加熱時(shí)間為4 min，煙彈為煙支形式，煙液和煙彈分開銷售，煙液體積為2 mL；使用時(shí)，煙液霧化產(chǎn)生氣溶膠，氣溶膠通入煙支加熱芯基材，煙支外周同步氣溶膠加熱，輔助煙氣生成，最終通過煙液氣溶膠和外周加熱兩種方式共同產(chǎn)生煙氣，供消費(fèi)者吸食。按照商品預(yù)包裝，樣品A 包裝包括配套的芯基材和煙液，樣品B則是煙支和煙液分別包裝銷售，配套煙液僅有1種。樣品A實(shí)際共有3個(gè)樣品，分別為煙支a1配套煙液a1'、煙支a2配套煙液a2'以及煙支a3配套煙液a3'；樣品B 共有4 個(gè)樣品，分別為煙支b1配套煙液b'、煙支b2配套煙液b'、煙支b3配套煙液b'、煙支b4配套煙液b'。

異丙醇中煙堿溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（9.6 mg/mL，天津阿爾塔科技有限公司）；1,2-丙二醇標(biāo)準(zhǔn)品（＞99.8%，北京百靈威科技有限公司）；丙三醇標(biāo)準(zhǔn)品［＞99.5%，阿拉丁試劑（上海）有限公司］；1,3-丁二醇標(biāo)準(zhǔn)品（＞99.5%，加拿大TRC 公司）；甲醇、異丙醇（色譜純，北京迪馬科技有限公司）；超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）。

SML600H加熱卷煙吸煙機(jī)（合肥眾沃儀器技術(shù)有限公司）；7890A氣相色譜儀（美國(guó)Agilent公司）。

1.2 方法

按照GB/T 5606.1—2004［11］和GB/T 16447—2004［12］的方法抽樣并采用原包裝密封調(diào)節(jié)加熱卷煙樣品。為研究對(duì)比不同抽吸模式下的氣溶膠加熱卷煙氣溶膠中主要成分的釋放規(guī)律，研究選取的抽吸方法有CRM 81［13］（抽吸參數(shù)：抽吸容量55 mL、抽吸時(shí)間3 s、抽吸間隔30 s，抽吸曲線為矩形）、HCI［14］（抽吸參數(shù)：抽吸容量55 mL、抽吸時(shí)間2 s、抽吸間隔30 s，抽吸曲線為鐘形）和ISO［15］（抽吸參數(shù)：抽吸容量35 mL，抽吸時(shí)間2 s，抽吸間隔60 s，抽吸曲線為鐘形）3種。

樣品A 的消費(fèi)方式類似于電子煙，在打開電源開關(guān)后，樣品A的啟動(dòng)方式為氣流觸發(fā)，依靠氣流傳感器感應(yīng)吸煙者開始抽吸時(shí)的氣流，然后啟動(dòng)加熱單元霧化器將煙液霧化形成氣溶膠，氣溶膠再通過芯基材形成煙氣遞送給消費(fèi)者，采用CORESTA推薦方法CRM 81［13］進(jìn)行抽吸，ISO和HCI抽吸方法難以觸發(fā)啟動(dòng)條件；樣品B 的消費(fèi)方式接近于電加熱卷煙，啟動(dòng)方式是按鍵擊發(fā)，按鍵擊發(fā)后開始煙支外周加熱，并啟動(dòng)煙液霧化，通過氣溶膠和外周雙重加熱形成煙氣遞送給消費(fèi)者，采用CORESTA 推薦方法CRM 81、HCI 和ISO 3 種抽吸模式作對(duì)比。本研究中，采用CORESTA CRM 62［16］中的方法測(cè)試芯基材中的煙堿，采用CORESTA CRM 60［17］中的方法測(cè)試芯基材中的1,2-丙二醇和丙三醇，采用ISO 20714∶2019［18］中的方法測(cè)試煙液中的1,2-丙二醇、丙三醇和煙堿，氣溶膠中1,2-丙二醇、丙三醇、煙堿和水分的釋放量的測(cè)試均基于加熱卷煙吸煙機(jī)抽吸產(chǎn)生的氣溶膠，采用CORESTA CRM 84［19］中的方法測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 芯基材和煙液

芯基材和煙液中的煙堿、1,2-丙二醇和丙三醇的測(cè)試結(jié)果如表1所示，以下從煙堿和霧化劑兩方面討論和對(duì)比分析。

表1 氣溶膠加熱卷煙芯基材和煙液中煙堿、1,2-丙二醇和丙三醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Tab.1 Mass fractions of nicotine,1,2-propanediol and glycerin in tobacco filler and e-liquid of aHTP

煙堿是煙草制品遞送的首要目標(biāo)物，氣溶膠加熱卷煙的基質(zhì)包括類似于電加熱卷煙的芯基材以及類似于電子煙的煙液。分別對(duì)芯基材和煙液進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)僅在芯基材中檢出煙堿，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在11.04～20.21 mg/g之間，煙液中未檢出煙堿，說明本研究中樣品A 和B 的氣溶膠中的煙堿均來自芯基材。霧化劑是遞送煙堿和香味物質(zhì)的載體，也是氣溶膠的主要成分。

樣品A 與樣品B的芯基材和煙液中的1,2-丙二醇和丙三醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及比例有明顯區(qū)別，將芯基材和煙液合計(jì)時(shí)，樣品A 的1,2-丙二醇和丙三醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)的總比例為1.7∶1～8.9∶1，樣品B的1,2-丙二醇和丙三醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)的總比例為2.0∶1～2.2∶1，表明1,2-丙二醇是氣溶膠加熱卷煙的主要霧化劑；1,2-丙二醇和丙三醇在煙液中的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)在243.45～798.79 mg/g 之間，在芯基材中的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.68～81.59 mg/g 之間，表明氣溶膠加熱卷煙的煙霧可能主要來自煙液，在抽吸過程中，熱源直接加熱煙液可以形成大量的煙霧，能夠在一定程度上解決電加熱卷煙煙霧量較低的問題。

與蔡君蘭等［20］的電子煙煙液檢測(cè)結(jié)果相比，本研究中氣溶膠加熱卷煙的煙液中不含煙堿，1,2-丙二醇、丙三醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別在164.3～492.1、52.3～313.1 mg/g 之間，而電子煙煙液中煙堿、1,2-丙二醇和丙三醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別在0～34.5、0～783.0和184.5～917.5 mg/g之間，與電子煙煙液具有明顯區(qū)別，表明不能將氣溶膠加熱卷煙簡(jiǎn)單地判定為電子煙和電加熱卷煙的“加合物”。將氣溶膠加熱卷煙檢測(cè)結(jié)果與溫光和等［21］電加熱卷煙檢測(cè)結(jié)果相比，電加熱卷煙的芯基材中煙堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.06～15.26 mg/g，1,2-丙二醇和丙三醇的比例為0～0.7∶1。氣溶膠加熱型卷煙的芯基材中煙堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在11.04～20.21 mg/g之間，與電加熱卷煙相近；但是，1,2-丙二醇和丙三醇主要存在于氣溶膠加熱卷煙煙液中，其比例遠(yuǎn)大于電加熱卷煙，表明氣溶膠加熱卷煙的霧化劑配方與電加熱卷煙差異較大，氣溶膠加熱卷煙煙霧量的重要來源是煙液。

2.2 氣溶膠

2.2.1 主要成分釋放量

樣品A煙彈的產(chǎn)品抽吸設(shè)計(jì)參數(shù)為提供50口氣溶膠，因此，本研究中將樣品A 抽吸口數(shù)設(shè)定為60口。每10 口氣溶膠捕集在一張濾片中，共捕集6 張濾片，以分析樣品A 的每10 口氣溶膠主要成分的釋放規(guī)律（圖1）。由圖1 可知，樣品A 的氣溶膠中煙堿、1,2-丙二醇、丙三醇以及水分的釋放呈現(xiàn)較強(qiáng)的規(guī)律性：①每10口氣溶膠煙堿釋放量的變化趨勢(shì)一致，煙堿釋放量隨抽吸口數(shù)的增加而下降；②1,2-丙二醇釋放量整體穩(wěn)定，波動(dòng)不大，表明樣品A在60口氣溶膠范圍內(nèi)持續(xù)穩(wěn)定釋放1,2-丙二醇，這可能是由于氣溶膠中的1,2-丙二醇主要由煙液提供，煙液的產(chǎn)品抽吸設(shè)計(jì)參數(shù)為250口氣溶膠，大于實(shí)驗(yàn)中的60口氣溶膠，因此，可以保證1,2-丙二醇的釋放穩(wěn)定性；③丙三醇釋放量隨抽吸口數(shù)的增加呈現(xiàn)先上升后穩(wěn)定的趨勢(shì)，前10口氣溶膠中丙三醇的釋放量較低，這可能是由于器具剛開始抽吸時(shí)加熱溫度較低；④1,2-丙二醇和丙三醇的釋放總量在30口氣溶膠時(shí)達(dá)到最大，表明器具在30口氣溶膠左右時(shí)霧化量達(dá)到最大，結(jié)合表2 中1,2-丙二醇、丙三醇在芯基材和煙液中的質(zhì)量分布，氣溶膠中較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1,2-丙二醇、丙三醇可能來自煙液的貢獻(xiàn)，而這一結(jié)果與文獻(xiàn)［22］一致，即氣溶膠中的霧化劑主要來自煙液；⑤綜合1,2-丙二醇和丙三醇的釋放規(guī)律發(fā)現(xiàn)，氣溶膠加熱卷煙氣溶膠釋放的穩(wěn)定性較強(qiáng)，或可彌補(bǔ)電加熱卷煙存在的氣溶膠釋放量不穩(wěn)定的問題；⑥抽吸過程中，水分釋放量的波動(dòng)較為明顯，在前10口氣溶膠中最高，在30～40口氣溶膠中最低，可能受環(huán)境的影響較大。

圖1 樣品A氣溶膠中主要化學(xué)成分釋放量每10口氣溶膠的變化趨勢(shì)Fig.1 Variation trends of main chemical component releases per 10 puffs in aerosol from sample A

表2 樣品A抽吸60口氣溶膠中主要化學(xué)成分的釋放總量Tab.2 Total releases of main chemical components in aerosol (60 puffs) from sample A （mg）

為了進(jìn)一步分析樣品A 的氣溶膠釋放規(guī)律，采用CORESTA 推薦方法CRM 81 法連續(xù)抽吸樣品A，捕集共計(jì)60口氣溶膠在同一張濾片上，對(duì)煙堿、1,2-丙二醇、丙三醇以及水分釋放總量進(jìn)行分析測(cè)試。由表2可知：①60口氣溶膠中的煙堿、1,2-丙二醇、丙三醇以及水分總量與圖1的每10口氣溶膠的總和一致；②對(duì)比表1 和表2 芯基材、煙液和氣溶膠中1,2-丙二醇和丙三醇的量可知，丙三醇的遷移率高于1,2-丙二醇；③水分的釋放量最高，為0.21 mg/口，樣品A或可避免電加熱卷煙水分釋放量過高導(dǎo)致的燙嘴問題。

樣品B加熱裝置的加熱時(shí)間為4.0 min，因此，在抽吸間隔為30 s 時(shí)（CRM 81 和HCI 模式），每支樣品分別抽吸8 口；在抽吸間隔為60 s 時(shí)（ISO 模式），每支樣品分別抽吸4 口。3種抽吸模式下，煙堿、1,2-丙二醇和丙三醇的釋放量如圖2 所示?？芍孩僭贑RM 81和HCI兩種抽吸模式下，樣品B的煙堿釋放量低于傳統(tǒng)卷煙；②盡管樣品B的1,2-丙二醇、丙三醇在芯基材和煙油中的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)，但樣品B的氣溶膠中1,2-丙二醇的釋放量顯著低于丙三醇，可能主要是由于樣品B 的煙支除了由氣溶膠加熱，器具同時(shí)對(duì)煙支進(jìn)行外圍加熱，樣品B 的煙支部分中僅檢出了丙三醇，因此，外圍加熱會(huì)進(jìn)一步提高丙三醇的轉(zhuǎn)移率；③對(duì)比CRM 81 和HCI 抽吸模式，抽吸容量均為55 mL，抽吸曲線和抽吸持續(xù)時(shí)間不同（CRM 81 模式分別為矩形、3 s，HCI 模式分別為鐘形、2 s），但是CRM 81和HCI兩種抽吸模式下，氣溶膠中煙堿、1,2-丙二醇、丙三醇以及水分的釋放量相當(dāng)，表明抽吸曲線和抽吸持續(xù)時(shí)間對(duì)結(jié)果影響不大；將CRM 81、HCI 兩種模式與ISO 做對(duì)比，抽吸參數(shù)中的抽吸間隔、抽吸容量不同（CRM 81、HCI模式分別為30 s、55 mL，ISO 模式分別為60 s、35 mL），CRM 81、HCI兩種抽吸模式下的氣溶膠中煙堿、1,2-丙二醇、丙三醇以及水分的釋放量明顯高于ISO 抽吸模式，表明抽吸間隔和抽吸容量對(duì)氣溶膠加熱卷煙氣溶膠成分的釋放量影響較大，這與本研究組早期關(guān)于電加熱卷煙的研究結(jié)論［6］一致。2.2.2 樣品B與電加熱卷煙氣溶膠比較

圖2 3種抽吸模式下樣品B氣溶膠中主要化學(xué)成分釋放總量對(duì)比Fig.2 Total releases of main chemical components in aerosol from sample B under three puffing regimes

樣品B 的消費(fèi)形式接近電加熱卷煙，因此將樣品B 與iQOS、glo 的氣溶膠主要成分釋放量進(jìn)行對(duì)比。為便于跨品類對(duì)比分析，將所有樣品的釋放水平折算為單位體積下（100 cm3）的釋放量。以iQOS和glo 電加熱卷煙產(chǎn)品（共10 個(gè)樣品）為對(duì)比對(duì)象，分別測(cè)試了HCI和ISO抽吸模式下氣溶膠中主要化學(xué)成分（煙堿、1,2-丙二醇、丙三醇和水分）的釋放量，與氣溶膠加熱卷煙B 的對(duì)比結(jié)果見圖3?？芍孩贇馊苣z加熱卷煙B的單位氣溶膠煙堿釋放量低于iQOS，略高于glo；②氣溶膠加熱卷煙B 和iQOS 在ISO 抽吸模式下單位氣溶膠煙堿釋放量均高于HCI模式，而glo則呈現(xiàn)出HCI抽吸模式下單位煙堿釋放量高于ISO，可能是由于不同加熱方式導(dǎo)致；③HCI和ISO 抽吸模式下，氣溶膠加熱卷煙1,2-丙二醇的釋放量分別在0.31～0.40 和0.14～0.28 mg/（100 cm3）之間，而電加熱卷煙氣溶膠中1,2-丙二醇釋放量極低［0～0.04 mg/（100 cm3）］，表明氣溶膠加熱卷煙氣溶膠中1,2-丙二醇是主要的霧化劑之一，而電加熱卷煙的主要霧化劑是丙三醇；④HCI和ISO抽吸模式下，氣溶膠加熱卷煙丙三醇的釋放量分別在1.05～1.32 和1.09～2.14 mg/（100 cm3）之間，電加熱卷煙丙三醇的釋放量分別在0.65～1.12 和0.26～1.19 mg/（100 cm3）之間，表明氣溶膠加熱卷煙煙霧量大于電加熱卷煙；⑤氣溶膠加熱卷煙和電加熱卷煙水分釋放量相當(dāng)，而且在ISO 抽吸模式下水分釋放量整體高于HCI 模式，氣溶膠加熱卷煙在ISO 抽吸模式下水分釋放量約為HCI模式的2倍。

圖3 在HCI和ISO抽吸模式下氣溶膠加熱卷煙與電加熱卷煙主要化學(xué)成分釋放量對(duì)比Fig.3 Releases of main chemical components in aerosol from aHTP (sample B) and eHTP under ISO and HCI regimes

3 結(jié)論

①氣溶膠加熱卷煙主要化學(xué)成分及釋放物分析結(jié)果表明，氣溶膠中的煙堿遞送來自芯基材，霧化劑遞送主要來自煙液；②消費(fèi)形式類似于電子煙的樣品氣溶膠中煙堿釋放量隨著抽吸口數(shù)下降，消費(fèi)形式類似于電加熱卷煙的樣品氣溶膠中煙堿釋放量與電加熱卷煙相當(dāng)；③與電加熱卷煙相比，氣溶膠加熱卷煙的霧化劑釋放量顯著提高，或可彌補(bǔ)電加熱卷煙煙霧量不足的問題。