不同抽吸模式加熱不燃燒卷煙各部位中煙氣化學成分分布研究

尚夢琦，于 航，劉硯婷，李 寧，蔡玉新，黃光莉，曲亞玲，林 琳，方 一

（北京煙草質量監督檢測站，北京 100029）

近年來，全世界的控煙環境日趨嚴峻，特別是世界各國對于公共場所吸煙的禁令逐步嚴格[1-2]。隨著消費者對于健康的日益關注，研發低危害的新型煙草制品已成為各國煙草企業面對傳統煙草產品限制的現實選擇[3]。新型加熱不燃燒卷煙是利用加熱源對煙絲進行加熱，并不發生煙絲燃燒，由于高溫裂解產生的有害成分釋放量較低，并能夠提供與常規卷煙相似的煙草吸味，新型卷煙是目前煙草行業的發展重點[4-5]。

目前，針對加熱不燃燒卷煙產品的研究大多是對于加熱不燃燒卷煙產品釋放物化學成分的研究，尚未見針對化學成分在加熱不燃燒卷煙各部位中的分布研究報道[6-8]。加熱不燃燒卷煙的煙氣產生方式和產生條件以及其在卷煙各部位中分布規律與常規卷煙存在差異，這些不同會直接影響產品的煙氣感官品質，以往對于常規卷煙的研究并不適用于新型加熱不燃燒卷煙[9-10]。因此，有必要更好地了解加熱不燃燒卷煙各部位中煙氣化學成分分布規律。

本研究中以6種加熱不燃燒卷煙，采用國際標準化（ISO）、馬薩諸塞州（Massachusetts）以及加拿大深度抽吸（HCI）模式下，卷煙煙氣化學成分在濾嘴，剩余煙絲段、煙具以及濾片中的分布規律。旨在歸納總結加熱不燃燒卷煙各部位中煙氣化學成分的分布規律，為該類煙草的產品研發提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

實驗煙具為IQOS（第三代）電加熱不燃燒煙具。實驗樣品收集市場常見并可用于上述IQOS煙具的加熱不燃燒卷煙6種規格，常規參比卷煙2種規格。其具體卷煙規格信息見表1。國外加熱不燃燒卷煙5個規格，其中選取萬寶路（Marlboro）品牌卷煙2個規格、HEETS品牌卷煙3個規格；國產卷煙1個規格。參比卷煙選取肯塔基大學3R4F標準卷煙以及CORESTA標準卷煙CM8。

表1 卷煙樣品規格信息

SM450直線型吸煙機（英國Cerulean公司），Agilent-6890氣相色譜儀（美國Agilent公司），多功能振蕩儀HY-8（江蘇常州國華電器有限公司）。

1.2 方法

加熱不燃燒卷煙常規成分測定，平衡煙支樣品，利用SM450直線型吸煙機抽吸加熱不燃燒卷煙，分別采用國際標準化ISO抽吸模式、加拿大深度（Health Canada）抽吸模式以及馬薩諸塞州（Massachusetts）抽吸模式進行抽吸測定，各模式抽吸參數見表2。

表2 抽吸參數表

對加熱不燃燒卷煙進行抽吸，依據抽吸模式要求，煙支用透明膠帶沿濾嘴粘貼在濾嘴上，以達到濾嘴通風孔封閉的效果。將加熱不燃燒煙具從充電裝置中取出進行預熱，預熱完畢后開始進行第一口抽吸，待煙支抽吸完畢（煙具震動電源燈閃爍），從吸煙機上取下煙具，將煙支從煙具中拔出，用剪刀將濾嘴剪下，剩余煙支及濾嘴分別收集待測。再用棉球擦拭煙具中殘留物質待測。將棉球、剩余煙絲段、濾嘴以及濾片進行前處理后，測定加熱不燃燒卷煙各部位成分含量，每個樣品做5次平行，結果計算平均值。

2 結果與討論

2.1 不同抽吸模式加熱不燃燒卷煙常規成分含量

依照上述方案抽吸加熱不燃燒卷煙，根據表2所示抽吸參數調整SM450直線型吸煙機，分別采用國際標準化ISO抽吸模式、加拿大深度（Health Canada）抽吸模式以及馬薩諸塞州（Massachusetts）抽吸模式抽吸加熱不燃燒卷煙，測定常規成分結果如見表3。

經研究發現利用選用煙具抽吸一支加熱不燃燒卷煙所需時長約為6 min，在國際標準化ISO抽吸模式下抽吸間隔為1 min，因此確定加熱不燃燒卷煙抽吸6口。而加拿大深度抽吸模式（HCI）以及馬薩諸塞州抽吸模式（Massachusetts）的抽吸間隔為30 s，僅為ISO抽吸標準模式所用時間的一半，因此抽吸口數選擇ISO模式的2倍，即12口作為此兩種模式加熱不燃燒卷煙的抽吸口數。

根據表3可得ISO模式下，加熱不燃燒卷煙總粒相物平均值為24.88 mg/支，一氧化碳平均值為0.23 mg/支，煙堿平均值為0.44 mg/支。Massachusetts抽吸模式下，加熱不燃燒卷煙總粒相物平均值為30.62 mg/支，一氧化碳平均值為0.55 mg/支，煙堿平均值為1.09 mg/支。HCI抽吸模式下，加熱不燃燒卷煙總粒相物平均值為35.82 mg/支，一氧化碳平均值為0.64 mg/支，煙堿平均值為1.29 mg/支。可以直觀地得出，在ISO、Massachusetts以及HCI 3種抽吸模式下，加熱不燃燒卷煙總粒相物均高于常規卷煙，并且其主要成分為水。總粒相物受抽吸模式影響較大，抽吸容量增大時，卷煙煙氣在煙支中的通過時間縮短，主流煙氣流速加快，濾嘴對煙氣的捕集效率有所降低。Massachusetts與HCI模式抽吸間隔小于ISO抽吸模式，抽吸頻率的差異也會影響煙氣中揮發性物質的揮發。另外，濾嘴打孔的封閉程度，也在一定程度上阻礙了煙氣從打孔處逸出，進而導致總粒相物的差別。從釋放量上看總粒相物含量由高到低排序為：HCI深度抽吸模式、Massachusetts抽吸模式、ISO抽吸模式。同理可觀察煙堿、水分和CO的釋放量在3種抽吸模式下的釋放規律與總粒相物釋放規律相同。以上加熱不燃燒卷煙常規成分含量規律與常規卷煙所展現的規律無明顯差異。

表3 不同抽吸模式主流煙氣常規成分結果表 單位：mg/支

2.2 不同抽吸模式加熱不燃燒卷煙常規成分分布

選取2號以及標準參比7號卷煙作為研究對象，研究不同抽吸模式卷煙常規成分分布。采用不同抽吸模式抽吸樣品，分別測定煙支濾嘴、煙具殘留、剩余煙絲段以及濾片捕集的卷煙常規成分含量，測定結果見表4。

表4 不同抽吸模式卷煙常規成分分布結果 單位：mg/支

研究加熱不燃燒卷煙與常規卷煙煙堿分布。在濾嘴截留部分，兩種卷煙煙堿含量在0.7～1.0 mg/支，常規卷煙煙堿含量隨抽吸參數變化呈現上升趨勢，而加熱不燃燒卷煙此部分煙堿變化較小，這是由于濾嘴截留煙堿量吸附已飽和，無法繼續吸附煙堿；在剩余煙絲部分，加熱不燃燒卷煙煙堿含量明顯低于常規卷煙，表現為隨抽吸參數變化呈下降趨勢，而此部分常規卷煙煙堿含量大致相同，表明了在普通抽吸模式情況下，加熱不燃燒卷煙煙堿并未完全從煙絲中轉移，在煙絲段中還有剩余，通過增大抽吸容量，提升抽吸頻率等改變抽吸參數手段，可使得煙絲中煙堿隨主流煙氣繼續轉移。常規卷煙在抽吸結束后，其燃燒錐及未燃燒煙絲在3種模式下剩余部分大致相同，致使此部分煙堿含量大致相同；在煙具殘留部分，加熱不燃燒卷煙殘留煙堿含量接近，3種抽吸模式煙具殘留煙堿量無顯著差異；在濾片捕集部分，2種卷煙煙堿含量均隨抽吸參數變化而逐漸升高。

研究加熱不燃燒卷煙與常規卷煙水分分布。在濾嘴截留部分，加熱不燃燒卷煙水分含量逐漸下降，且明顯低于常規卷煙，常規卷煙濾嘴吸附水分超過吸附上限后，改變抽吸參數吸附量無明顯變化；在剩余煙絲部分，加熱不燃燒卷煙水分含量低于常規卷煙，說明其在抽吸過程中，加熱片使煙絲段均勻加熱，水分大部分隨主流煙氣轉移，剩余煙絲段殘留水分含量大致相同；在煙具殘留部分，改變抽吸條件，水分含量略有上升，但整體保持穩定；在濾片捕集部分，兩種卷煙水分含量均隨抽吸模式改變而增加，且增加幅度較大，3種模式下加熱不燃燒卷煙水分含量均遠大于常規卷煙，此部分差異明顯。

由此可見，3種模式下加熱不燃燒卷煙與常規卷煙煙堿、水分在各部位分布差異顯著。

2.3 不同抽吸模式加熱不燃燒卷煙常規成分分布差異

對比不同抽吸模式下加熱不燃燒卷煙常規成分含量差異。分別對ISO、Massachusetts以及HCI抽吸模式煙氣常規成分配對t檢驗，配對P值結果見表5，置信度為95%情況下，P值小于0.05，則存在顯著性差異，反之則結果無顯著性差異。由此可見：3種模式下，顯著性水平為0.05時，煙堿在濾嘴截留及煙具殘留部分不存在顯著性差異，而在剩余煙絲及濾片捕集部分存在顯著性差異。水分在剩余煙絲及煙具殘留部分無顯著性差異，而在濾嘴截留及濾片捕集部分有顯著性差異。

表5 3種抽吸模式加熱不燃燒卷煙常規成分配對t檢驗結果

3 結束語

3種抽吸模式下，煙堿在濾嘴截留及煙具殘留部分不存在顯著性差異，而在剩余煙絲及濾片捕集部分存在顯著性差異。水分分布在剩余煙絲及煙具殘留部分無顯著性差異，而在濾嘴截留及濾片捕集部分存在顯著性差異。