抽吸方式对卷烟主流烟气中主要羰基化合物释放量的影响

王颖，何君，谢涛，王芳

深圳烟草工业有限责任公司技术中心，广东省深圳市宝安区龙华街道清湖工业园 518109

挥发性羰基化合物是卷烟烟气中主要有害成分之一[1-2]。早在上世纪20年代，国外各大烟草公司和研究机构就对这类物质开展了研究，并把它们作为一类有害成分列入了烟气44种有害化学成分的Hoffmann名单中[3-5]。卷烟烟气中的主要羰基化合物包括甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮和丁醛，这些物质在卷烟抽吸过程中会不同程度地刺激人体的呼吸系统和感觉器官，长期吸入会对健康造成较为严重的危害[6]。目前，卷烟主流烟气中羰基化合物的释放量是在国际标准规定的抽吸条件下测得的。但在实际的吸烟人群中，由于不同的吸烟习惯，由不同吸烟者观察到的吸烟参数变化范围为：抽吸容量20 ～80 mL，抽吸持续时间 0.8 ～ 3 s，抽吸间隔 20 ～ 100 s，无滤嘴卷烟烟蒂长度19 ～ 28 mm[7]。抽吸习惯的差异必然造成吸烟者对主流烟气中挥发性羰基化合物摄入量的改变。

近年来，国内外关于抽吸方式对卷烟主流烟气中焦油、烟碱、苯并[a]芘、烟草特有亚硝胺、酚类、氢氰酸和氨的释放量影响的报道较多[8-16]，对挥发性羰基化合物释放量影响的研究较少。本文分别在ISO、Massachusetts和Health Canada抽吸方案下抽吸了10种卷烟样品，并应用高效液相色谱法测定了其主流烟气中主要羰基化合物的释放量，旨在考察抽吸方式对羰基化合物释放量的影响，讨论吸烟方式的差异与羰基类有害物质释放量的关系，以期推动低危害卷烟的开发，并为吸烟与健康研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

卷烟：10种市售卷烟样品，6种为国内外市场畅销的烤烟型卷烟，编号分别为样品A-F；4种为国内外市场畅销的普通混合型卷烟，编号分别为样品G-J。其样品参数如表1所示。

表1 实验卷烟样品参数

2,4-二硝基苯肼（DNPH，国药集团化学试剂有限公司）；甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、2-丁酮、丁醛的2,4-二硝基苯腙衍生化合物标准品（TCI公司）；乙腈（Sigma公司）；吡啶和高氯酸为分析纯试剂；去离子水（电阻率18.22MΩ·cm）。

SM450型20孔道直线式吸烟机（英国Cerulean公司）；44 mm剑桥滤片（英国Whatman公司）；Agilent 1200高效液相色谱仪和Agilent 1200 DAD检测器；液相色谱分析柱：Acclaim® Explosive E2 250 × 4.6 mm 120 Å，色谱柱填料粒度5 μM（美国Dionex公司）。预柱为Acclaim® Explosive E2 10 ×4.3 mm 120 Å，色谱柱填料粒度5 μM（美国Dionex公司）。

1.2 实验方法

根据ISO标准将卷烟样品平衡48 h，然后根据质量允差（±0.02 g）挑选测试样品。采用ISO、Massachusetts（50%封闭滤嘴）和Health Canada深度抽吸方案（100%封闭滤嘴）分别抽吸了10种国内外卷烟样品，并采用HPLC法测定了3种抽吸方案下各卷烟样品主流烟气中主要羰基化合物的释放量。烟气的捕集以及主流烟气中主要羰基化合物的测定均根据“YC/T 254 - 2008 卷烟 主流烟气中主要羰基化合物的测定 高效液相色谱法”。每一处理设置2个重复，文中每一数据为2次重复的平均值。

2 结果

2.1 三种抽吸方式下10种卷烟样品主流烟气中主要羰基化合物释放量的比较

各卷烟样品羰基化合物总释放量相对于ISO抽吸方式的增加幅度见图1。结果表明：（1）Health Canada抽吸方式下羰基化合物总释放量的增幅显著大于Massachusetts抽吸方式下的增幅。羰基化合物在Massachusetts抽吸方式下的总释放量比ISO方式平均增加87%，而在Health Canada方式下的总释放量比ISO方式平均增加152%，个别样品达到249%和187%（样品E和F）。（2）相对于ISO抽吸方式，在Massachusetts方式下，烤烟型卷烟（样品A-F）单位焦油下主流烟气中主要羰基化合物的总释放量平均增加13%，混合型卷烟（样品G-J）平均增加10%；在Health Canada方式下，烤烟型卷烟单位焦油下主要羰基化合物的总释放量平均增加23%，混合型卷烟平均增加16%，说明Health Canada方式下烤烟型卷烟与混合型卷烟羰基化合物的释放量差异会增大（烤烟型均高于混合型）。（3）8种羰基化合物中，相对于ISO抽吸方式，Massachusetts和Health Canada抽吸方式下甲醛的释放量增幅最为明显，10种卷烟样品中甲醛释放量的平均增幅分别达到116%和301%（图2）。

表2 3种抽吸方式下测定结果比较 （μg/支）

图1 相对于ISO抽吸方式羰基化合物总释放量的平均增加幅度

图2 相对于ISO抽吸方式羰基化合物释放量的平均增加幅度

2.2 三种抽吸方式对不同盒标焦油卷烟主要羰基化合物释放量的影响

将Massachusetts和Health Canada抽吸方式与ISO方式相比较，卷烟烟气中羰基化合物释放总量的增加幅度对卷烟盒标焦油量作图，得图3。对于盒标焦油量为5 mg/支的卷烟，在Massachusetts抽吸方式下，羰基化合物总释放量增加了120%，在Health Canada抽吸方式下，羰基化合物总释放量增加了250%。对于盒标焦油量为12 mg/支的卷烟，在Massachusetts抽吸方式下，羰基化合物总释放量只增加了80%，在Health Canada抽吸方式下，羰基化合物总释放量增加了120%。由此可以看出，Massachusetts和Health Canada抽吸方式对于低焦油量的卷烟烟气中主要羰基化合物释放量的影响更为显著，且随着焦油量的降低，抽吸方式对于卷烟烟气中羰基化合物释放量的影响增大。对于盒标焦油在10 ～12 mg/支的卷烟，其烟气中主要羰基化合物总释放量的增加幅度趋于平稳。

图3 相对于ISO抽吸方式羰基化合物总释放量的增加幅度与盒标焦油的关系

2.3 三种抽吸方式对不同滤嘴通风率卷烟主要羰基化合物释放量的影响

将Massachusetts和Health Canada抽吸方式与ISO方式相比较，卷烟单位焦油下羰基化合物释放总量的增加率对卷烟滤嘴通风率作图，得图4。对于滤嘴通风率约为40%的卷烟，在Massachusetts抽吸方式下单位焦油羰基化合物总释放量增加了20%，在Health Canada抽吸方式下增加了50%。而对于低滤嘴通风率的卷烟，无论采用Massachusetts或Health Canada抽吸方式，其单位焦油羰基化合物总释放量较ISO抽吸方式的增加幅度大多在10% ～ 20%之间。由此可以看出，Massachusetts和Health Canada抽吸方式对于高滤嘴通风率的卷烟烟气中主要羰基化合物释放量的影响更为显著，随着滤嘴通风率的增大，抽吸方式的改变对于卷烟单位焦油主要羰基化合物总释放量的影响逐渐增大。这是因为对于高通风率卷烟，抽吸时从滤嘴通风孔进入的一部分空气有效地减少了从燃烧锥进入的空气体积，抽吸时所燃烧的烟丝量也随之减少，每口主流烟气羰基化合物含量减少，而在抽吸间隔通过通风口向烟支外扩散的烟气量增加。当采用Massachusetts和Health Canada抽吸方式时，分别封闭了卷烟滤嘴50%和100%的通风孔，因而相较于未封闭通风孔的ISO抽吸方式，烟气中羰基化合物的总释放量明显增加，并且Health Canada抽吸方式对卷烟单位焦油羰基化合物总释放量的影响远大于Massachusetts抽吸方式。

图4 相对于ISO抽吸方式单位焦油羰基化合物总释放量的增加幅度与滤嘴通风率的关系

3 结论

不同的抽吸方式对于卷烟主流烟气中主要羰基化合物释放量的影响显著，在不同抽吸方式下测定的主流烟气中有害物质的量并不能完全反映吸烟者真正从卷烟摄入的有害物质的量。相对于ISO抽吸方式，在Massachusetts和Health Canada深度抽吸方式下，卷烟主流烟气中主要羰基化合物的释放量显著增加，且以Health Canada深度抽吸方式下释放量最高。抽吸方式的改变，对低焦油卷烟、高滤嘴通风率卷烟主流烟气中羰基化合物释放量的影响显著。

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