加熱不燃燒制品的主流煙氣釋放物分析

姜雯 燕寧寧 張勇 陳岳鋒 黃振楠

摘要 采用加拿大深度抽吸（HCI）模式從常規煙氣指標、有害成分含量、無機元素成分含量3個方面對目前市面上流行的4款加熱不燃燒制品的煙氣釋放物進行研究，并進行感官質量評價。結果表明，4款加熱不燃燒制品的常規煙氣釋放物中水分含量最高，水分占總粒相物的最高占比為67.13%，約為10 mg傳統卷煙的2.16倍;加熱不燃燒制品的煙氣煙堿含量最低含量約為10 mg傳統卷煙的22.60%;加熱不燃燒制品的焦油釋放量的最低含量約為10 mg傳統卷煙的20.00%;加熱不燃燒制品的危害性指數最低為10 mg傳統卷煙的17.11%;加熱不燃燒制品的5種重金屬離子含量均明顯低于10 mg傳統卷煙;加熱不燃燒制品與傳統卷煙的感官抽吸主要區別于煙氣量和煙香豐富性。

關鍵詞 加熱不燃燒制品;有害成分;主流煙氣;釋放物;氣溶膠成分

中圖分類號 TS 41+1? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）21-0215-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.21.055

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Analysis of Mainstream Smoke Emission of Heat-not-burn Products

JIANG Wen YAN Ning-ning ZHANG Yong2 et al

（1.Curriculum Center，Kunming University，Kunming，Yunnan 650214;2.Product and Marketing Center，Yunnan Xike Science & Technology Co.， Ltd.，Kunming， Yunnan 650200）

Abstract Health Canada Intense （HCI） model was used to study the flue gas emissions of four popular heat-not-burn products（HNBs）from three aspects： conventional flue gas index， harmful component content and inorganic element content， and the sensory quality was evaluated.The results showed that the moisture content of the four HNBs were higher than conventional cigarettes， the highest proportion of moisture in the total granular phase was 67.13%， which was about 2.16 times of 10 mg conventional cigarettes.The lowest nicotine content in the smoke of HNBs was about 22.60% of that of 10 mg conventional cigarettes， and the lowest tar release content of HNBs was about 20.00% of that of 10 mg conventional cigarettes.The hazard index of HNBs was 17.11% of that of 10 mg traditional cigarettes， and the contents of five heavy metal ions in HNBs were significantly lower than that of 10 mg conventional cigarettes.The sensory suction of HNBs was different from that of traditional cigarettes in terms of smoke volume and aroma richness.

Key words Heat-not-burn products （HNBs）;Harmful components;Mainstream smoke;Emission;Aerosol components

基金項目 云南省教育廳科學研究基金項目（2020J0520）。

作者簡介 姜雯（1986—），女，黑龍江齊齊哈爾人，助理研究員，博士，從事卷煙用新材料的研究開發工作。*通信作者，助理工程師，從事新型煙草研究。

收稿日期 2021-03-09

隨著世界各國對公共場所吸煙禁令范圍的擴大以及消費者對于健康的關注度日益增加，低危害的新型煙草制品研發逐漸成為重點。加熱不燃燒制品是新型煙草制品的重要品類之一，通過加熱源對特制的卷煙煙絲或者煙草提取物進行加熱不發生燃燒[1]，經過低溫熱裂解產生煙氣以提供與傳統卷煙相似的抽吸感受。因為加熱而不燃燒的特性，一定程度上避免了由于煙草高溫燃燒導致的焦油和大量有害化合物，且測流煙氣少減少了卷煙對公共環境的影響，逐漸受到煙草企業和消費者的青睞。

目前，針對加熱不燃燒制品的研究大多是以專利技術分析、降溫材料開發、常規煙氣指標釋放物等研究為主[2-6]，筆

者選用加拿大深度抽吸（HCI）模式[7-14]，從常規煙氣指標、有害成分含量、無機元素成分含量3個方面結合感官抽吸品

質評價對目前市面上流行4款加熱不燃燒制品的綜合性能進行研究。

1 材料與方法

1.1 試材 此次試驗樣品均為市售產品，樣品參數如表1所示。試驗用煙具為電加熱新型卷煙IQOS（三代），所用煙具主要包括主單元（充電器）和次級單元（煙支加熱器件）。

1.2 儀器 直線型吸煙機（英國 Cerulean 公司）;氣相色譜儀、氣相色譜-質譜聯用儀、高效液相色譜儀（美國 Agilent 公司）;液相色譜-三重四極桿質譜聯用儀（美國 AB SCIEX 公司）。

1.3 方法

1.3.1 抽吸方法。此次試驗的抽吸模式為加拿大深度抽吸（HCI）模式，抽吸參數如表2所示。

1.3.2 樣品的檢測方法。

《卷煙總粒相物中水分的測定第1部分：氣相色譜法》GB/T 23203.1—2013;《卷煙總粒相物中煙堿的測定》GB/T 23355—2009;《卷煙常規分析用吸煙機測定總粒相物和焦油》GB/T 19609—2004;《卷煙主流煙氣中鉻、鎳、砷、硒、鎘、鉛的測定 電感耦合等離子體質譜法》YC/T 379—2010;《卷煙煙氣總粒相物中苯并[α]芘的測定》GB/T 21130—2007;《卷煙主流煙氣中氰化氫的測定 連續流動法》YC/T 253—2008;《卷煙主流煙氣中酚類化合物的測定 高效液相色譜法》YC/T 255—2008;《卷煙主流煙氣中主要羰基化合物的測定 高效液相色譜法》YC/T 254—2008;《卷煙主流煙氣中氨的測定 離子色譜法》YC/T 377—2010;《卷煙煙氣氣相中一氧化碳的測定 非散射紅外法》GB/T 23356—2009;《卷煙主流煙氣總粒相物煙草特有N-亞硝胺的測定 高效液相色譜-串聯質譜聯用法》TCJC-ZY-IV-005—2012。

1.3.3 樣品的煙氣危害性指數計算。根據謝劍平等[15]報道的方法，采用以下公式計算煙氣危害性指數（H）：

H=（XCOCCO+XHCNCHCN+

XNNKCNNK+XNH3CNH3+

XB[α]PCB[α]P+X苯酚C苯酚+X巴豆醛C巴豆醛）×107

式中，XCO 為卷煙主流煙氣中 CO 釋放量實測值（mg/支）;XHCN 為卷煙主流煙氣中 HCN 釋放量實測值（μg/支）;XNNK 為卷煙主流煙氣中 NNK 釋放量實測值 （ng/支）;XNH3 為卷煙主流煙氣中 NH3 釋放量實測值（μg/支）;XB[α]P 為卷煙主流煙氣中 B[α]P 釋放量實測值（ng/支）;X苯酚為卷煙主流煙氣中苯酚釋放量實測值（μg/支）;X巴豆醛為卷煙主流煙氣中巴豆醛釋放量實測值（μg/支）。CCO、CHCN、CNNK、CNH3、CB[α]P、C苯酚和C巴豆醛 分別為 2008 年度全國卷煙主流煙氣中 CO、HCN、NNK、NH3、B[α]P、苯酚和巴豆醛釋放量加權平均值，其具體數值分別為14.2、146.3、5.5、8.1、10.9、17.4 和 18.6。

2 結果與分析

2.1 常規煙氣指標分析

分析不同樣品的常規煙氣指標（表3）發現，從煙氣組分來看，傳統卷煙（KB）的常規煙氣釋放物中焦油含量最高，而4款加熱不燃燒制品的常規煙氣釋放物中水分含量最高;4個加熱不燃燒樣品的煙氣中總粒相物含量均低于對照（KB），其中C-1含量最低，約為10 mg傳統卷煙（KB）的42.29%;M-1和M-2樣品的煙氣水分含量明顯高于對照，M-2煙氣中的水分含量約為10 mg傳統卷煙的1.79倍，而C-1和C-2樣品的煙氣水分含量比KB有小幅下降;煙氣煙堿含量主要與感官評吸時煙氣勁頭相關，對照樣品的常規煙氣中煙堿占比為4.73%，而加熱不燃燒制品C-1和M-1煙堿占比分別為2.53%和2.90%，均低于10 mg傳統卷煙;4個加熱不燃燒制品的煙堿釋放量均低于對照，其中C-1約為10 mg傳統卷煙的22.60%;M-2約為10 mg傳統卷煙的59.89%，這與感官抽吸時M-2的煙氣勁頭和刺激性大于C-1的結果相一致;4個加熱不燃燒制品的焦油釋放量均低于對照，其中C-1的焦油含量最低，約為10 mg傳統卷煙的20.00%，M-2的焦油含量約為10 mg傳統卷煙的60.83%。

2.2 有害成分分析 從不同樣品的7項有害成分含量（表4）可看出，4個加熱不燃燒制品煙氣中的HCN、巴豆醛、苯酚、NH3、NNK、丙烯醛的含量明顯低于10 mg傳統卷煙（KB），其中C-2和M-2樣品的危害性指數降低明顯，分別為對照的17.09%和17.23%，這是由于加熱不燃燒制品在低溫狀態下熱裂解程度較低，因此有害成分的釋放量大大降低。C-1樣品的B[α]P含量有所升高，這可能是由于部分植物顆粒加熱不充分造成的，或者原料高溫裂解后經環化和聚合反應形成。

2.3 無機元素成分分析 煙支燃燒或者煙彈受加熱產生的重金屬離子主要以氣溶膠的形式存在，抽吸過程中會進入人體，不利于人體的健康。從不同樣品的氣溶膠中主要幾種重金屬離子的檢測數據（表5）可看出，除汞以外，4個低溫煙草產品煙氣中的5種重金屬離子含量均明顯低于10 mg傳統卷煙（KB）。

2.4 感官質量評價

由于加熱不燃燒制品的發煙機理和結構形式均不同于傳統卷煙，因此感官評價中增加了發煙量的評價指標，評價結果如表6所示，加熱不燃燒制品與傳統卷煙的感官抽吸主要區別于煙氣量和煙香豐富性。

3 結論

傳統卷煙的常規煙氣釋放物中焦油含量最高，而加熱不燃燒制品的常規煙氣釋放物中水分含量最高;加熱不燃燒制品煙氣中的水分含量較傳統卷煙有所提升，最高含量約為10 mg傳統卷煙的1.79倍;加熱不燃燒制品由于發煙段材料區別于傳統卷煙的葉組，因此加熱不燃燒樣品的煙氣煙堿含量低于傳統10 mg卷煙，其中對照樣品的常規煙氣中煙堿占比為4.73%，而C-1和M-1煙堿占比分別為2.53%和2.90%，均低于10 mg傳統卷煙;加熱不燃燒制品的焦油釋放量低于10 mg傳統卷煙，其中C-1和M-2樣品的焦油含量分別約為10 mg傳統卷煙的20.00%和60.83%;低溫煙草制品的危害性指數降低明顯，其中C-2和M-2的危害指數分別為對照的17.09%和17.23%;加熱不燃燒卷煙的5種重金屬離子含量均明顯低于10 mg傳統卷煙;加熱不燃燒卷煙與傳統卷煙的感官抽吸主要區別于煙氣量和煙香豐富性。

參考文獻

[1]

張洪非，姜興益，龐永強，等.兩種抽吸模式下加熱不燃燒卷煙主流煙氣釋放物分析[J].煙草科技，2018，51（9）：40-48.

[2] GONZALEZ-SUAREZ I，MARTIN F，MARESCOTTI D，et al.In vitro systems toxicology assessment of a candidate modified risk tobacco product shows reduced toxicity compared to that of a conventional cigarette[J].Chemical research in toxicology，2016，29（1）：3-18.

[3] SCHALLER J P，KELLER D，POGET L，et al.Evaluation of the Tobacco Heating System 2.2.Part 2： Chemical composition，genotoxicity，cytotoxicity，and physical properties of the aerosol[J].Regulatory toxicology & pharmacology，2016，81（S2）：S27-S47.

[4] WONG E T，KOGEL U，VELJKOVIC E，et al.Evaluation of the Tobacco Heating System 2.2.Part 4：90-Day OECD 413 rat inhalation study with systems toxicology endpoints demonstrates reduced exposure effects compared with cigarette smoke[J].Regulatory toxicology & pharmacology，2016，81（S2）：S59-S81.

[5] OVIEDO A，LEBRUN S，KOGEL U，et al.Evaluation of the Tobacco Heating System 2.2.Part 6：90-Day OECD 413 rat inhalation study with systems toxicology endpoints demonstrates reduced exposure effects of a mentholated version compared with mentholated and non-mentholated cigarette smoke[J].Regulatory toxicology & pharmacology，2016，81（S2）：93-122.

[6] KOGEL U，TITZ B，SCHLAGE W K，et al.Evaluation of the Tobacco Heating System 2.2.Part 7： Systems toxicological assessment of a mentholated version revealed reduced cellular and molecular exposureeffects compared with mentholated and non-mentholated cigarette smoke[J].Regulatory toxicology & pharmacology，2016，81（S2）：S123-S138.

[7] HAZIZA C，DE LA BOURDONNAYE G，SKIADA D，et al.Evaluation of the Tobacco Heating System 2.2.Part 8：5-Day randomized reduced exposure clinical study in Poland[J].Regulatory toxicology & pharmacology，2016，81（S2）：S139-S150.

[8] MARTIN F，TALIKKA M，IVANOV N V，et al.Evaluation of the Tobacco Heating System 2.2.Part 9：Application of systems pharmacology to identify exposure response markers in peripheral blood of smokers switching to THS2.2[J].Regulatory toxicology & pharmacology 2016，81（S2）：S151-S161.

[9] LDICKE F，PICAVET P，BAKER G，et al.Effects of switching to the menthol tobacco heating system 2. smoking abstinence，or continued cigarette smoking on clinically relevant risk markers：A randomized， controlled， open-label，multicenter study in sequential confinement and ambulatory settings （Part 2）[J].Nicotine & tobacco research，2018，20（2）：173-182.

[10] OGDEN M W，MARANO K M，JONES B A，et al.Switching from usual brand cigarettes to a tobacco-heating cigarette or snus：Part 2.Biomarkers of exposure[J].Biomarkers，2015，20（6/7）：391-403.

[11] 胡啟秀，蔣錦鋒，趙繼俊，等.卷煙抽吸模式研究現狀概述[J].中國煙草學報，2013，19（3）：98-102.

[12] OGDEN M W，MARANO K M，JONES B A，et al.Switching from usual brand cigarettes to a tobacco-heating cigarette or snus：Part 3.Biomarkers of biological effect [J].Biomarkers，2015，20（6/7）：404-410.

[13] OGDEN M W，MARANO K M，JONES B A，et al.Switching from usual brand cigarettes to a tobacco-heating cigarette or snus：Part 1.Study design and methodology [J].Biomarkers，2015，20（6/7）：382-390.

[14] 于宏曉，趙硯棠，徐海濤，等.不同抽吸模式卷煙主流煙氣中常規成分和某些有害成分釋放研究[J].中國煙草科學，201 33（5）：90-9 103.

[15] 謝劍平，劉惠民，朱茂祥，等.卷煙煙氣危害性指數研究[J].煙草科技，2009（2）：5-15.