不同抽吸模式加热不燃烧卷烟各部位中烟气化学成分分布研究

尚梦琦，于 航，刘砚婷，李 宁，蔡玉新，黄光莉，曲亚玲，林 琳，方 一

（北京烟草质量监督检测站，北京 100029）

近年来，全世界的控烟环境日趋严峻，特别是世界各国对于公共场所吸烟的禁令逐步严格[1-2]。随着消费者对于健康的日益关注，研发低危害的新型烟草制品已成为各国烟草企业面对传统烟草产品限制的现实选择[3]。新型加热不燃烧卷烟是利用加热源对烟丝进行加热，并不发生烟丝燃烧，由于高温裂解产生的有害成分释放量较低，并能够提供与常规卷烟相似的烟草吸味，新型卷烟是目前烟草行业的发展重点[4-5]。

目前，针对加热不燃烧卷烟产品的研究大多是对于加热不燃烧卷烟产品释放物化学成分的研究，尚未见针对化学成分在加热不燃烧卷烟各部位中的分布研究报道[6-8]。加热不燃烧卷烟的烟气产生方式和产生条件以及其在卷烟各部位中分布规律与常规卷烟存在差异，这些不同会直接影响产品的烟气感官品质，以往对于常规卷烟的研究并不适用于新型加热不燃烧卷烟[9-10]。因此，有必要更好地了解加热不燃烧卷烟各部位中烟气化学成分分布规律。

本研究中以6种加热不燃烧卷烟，采用国际标准化（ISO）、马萨诸塞州（Massachusetts）以及加拿大深度抽吸（HCI）模式下，卷烟烟气化学成分在滤嘴，剩余烟丝段、烟具以及滤片中的分布规律。旨在归纳总结加热不燃烧卷烟各部位中烟气化学成分的分布规律，为该类烟草的产品研发提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

实验烟具为IQOS（第三代）电加热不燃烧烟具。实验样品收集市场常见并可用于上述IQOS烟具的加热不燃烧卷烟6种规格，常规参比卷烟2种规格。其具体卷烟规格信息见表1。国外加热不燃烧卷烟5个规格，其中选取万宝路（Marlboro）品牌卷烟2个规格、HEETS品牌卷烟3个规格；国产卷烟1个规格。参比卷烟选取肯塔基大学3R4F标准卷烟以及CORESTA标准卷烟CM8。

表1 卷烟样品规格信息

SM450直线型吸烟机（英国Cerulean公司），Agilent-6890气相色谱仪（美国Agilent公司），多功能振荡仪HY-8（江苏常州国华电器有限公司）。

1.2 方法

加热不燃烧卷烟常规成分测定，平衡烟支样品，利用SM450直线型吸烟机抽吸加热不燃烧卷烟，分别采用国际标准化ISO抽吸模式、加拿大深度（Health Canada）抽吸模式以及马萨诸塞州（Massachusetts）抽吸模式进行抽吸测定，各模式抽吸参数见表2。

表2 抽吸参数表

对加热不燃烧卷烟进行抽吸，依据抽吸模式要求，烟支用透明胶带沿滤嘴粘贴在滤嘴上，以达到滤嘴通风孔封闭的效果。将加热不燃烧烟具从充电装置中取出进行预热，预热完毕后开始进行第一口抽吸，待烟支抽吸完毕（烟具震动电源灯闪烁），从吸烟机上取下烟具，将烟支从烟具中拔出，用剪刀将滤嘴剪下，剩余烟支及滤嘴分别收集待测。再用棉球擦拭烟具中残留物质待测。将棉球、剩余烟丝段、滤嘴以及滤片进行前处理后，测定加热不燃烧卷烟各部位成分含量，每个样品做5次平行，结果计算平均值。

2 结果与讨论

2.1 不同抽吸模式加热不燃烧卷烟常规成分含量

依照上述方案抽吸加热不燃烧卷烟，根据表2所示抽吸参数调整SM450直线型吸烟机，分别采用国际标准化ISO抽吸模式、加拿大深度（Health Canada）抽吸模式以及马萨诸塞州（Massachusetts）抽吸模式抽吸加热不燃烧卷烟，测定常规成分结果如见表3。

经研究发现利用选用烟具抽吸一支加热不燃烧卷烟所需时长约为6 min，在国际标准化ISO抽吸模式下抽吸间隔为1 min，因此确定加热不燃烧卷烟抽吸6口。而加拿大深度抽吸模式（HCI）以及马萨诸塞州抽吸模式（Massachusetts）的抽吸间隔为30 s，仅为ISO抽吸标准模式所用时间的一半，因此抽吸口数选择ISO模式的2倍，即12口作为此两种模式加热不燃烧卷烟的抽吸口数。

根据表3可得ISO模式下，加热不燃烧卷烟总粒相物平均值为24.88 mg/支，一氧化碳平均值为0.23 mg/支，烟碱平均值为0.44 mg/支。Massachusetts抽吸模式下，加热不燃烧卷烟总粒相物平均值为30.62 mg/支，一氧化碳平均值为0.55 mg/支，烟碱平均值为1.09 mg/支。HCI抽吸模式下，加热不燃烧卷烟总粒相物平均值为35.82 mg/支，一氧化碳平均值为0.64 mg/支，烟碱平均值为1.29 mg/支。可以直观地得出，在ISO、Massachusetts以及HCI 3种抽吸模式下，加热不燃烧卷烟总粒相物均高于常规卷烟，并且其主要成分为水。总粒相物受抽吸模式影响较大，抽吸容量增大时，卷烟烟气在烟支中的通过时间缩短，主流烟气流速加快，滤嘴对烟气的捕集效率有所降低。Massachusetts与HCI模式抽吸间隔小于ISO抽吸模式，抽吸频率的差异也会影响烟气中挥发性物质的挥发。另外，滤嘴打孔的封闭程度，也在一定程度上阻碍了烟气从打孔处逸出，进而导致总粒相物的差别。从释放量上看总粒相物含量由高到低排序为：HCI深度抽吸模式、Massachusetts抽吸模式、ISO抽吸模式。同理可观察烟碱、水分和CO的释放量在3种抽吸模式下的释放规律与总粒相物释放规律相同。以上加热不燃烧卷烟常规成分含量规律与常规卷烟所展现的规律无明显差异。

表3 不同抽吸模式主流烟气常规成分结果表 单位：mg/支

2.2 不同抽吸模式加热不燃烧卷烟常规成分分布

选取2号以及标准参比7号卷烟作为研究对象，研究不同抽吸模式卷烟常规成分分布。采用不同抽吸模式抽吸样品，分别测定烟支滤嘴、烟具残留、剩余烟丝段以及滤片捕集的卷烟常规成分含量，测定结果见表4。

表4 不同抽吸模式卷烟常规成分分布结果 单位：mg/支

研究加热不燃烧卷烟与常规卷烟烟碱分布。在滤嘴截留部分，两种卷烟烟碱含量在0.7～1.0 mg/支，常规卷烟烟碱含量随抽吸参数变化呈现上升趋势，而加热不燃烧卷烟此部分烟碱变化较小，这是由于滤嘴截留烟碱量吸附已饱和，无法继续吸附烟碱；在剩余烟丝部分，加热不燃烧卷烟烟碱含量明显低于常规卷烟，表现为随抽吸参数变化呈下降趋势，而此部分常规卷烟烟碱含量大致相同，表明了在普通抽吸模式情况下，加热不燃烧卷烟烟碱并未完全从烟丝中转移，在烟丝段中还有剩余，通过增大抽吸容量，提升抽吸频率等改变抽吸参数手段，可使得烟丝中烟碱随主流烟气继续转移。常规卷烟在抽吸结束后，其燃烧锥及未燃烧烟丝在3种模式下剩余部分大致相同，致使此部分烟碱含量大致相同；在烟具残留部分，加热不燃烧卷烟残留烟碱含量接近，3种抽吸模式烟具残留烟碱量无显著差异；在滤片捕集部分，2种卷烟烟碱含量均随抽吸参数变化而逐渐升高。

研究加热不燃烧卷烟与常规卷烟水分分布。在滤嘴截留部分，加热不燃烧卷烟水分含量逐渐下降，且明显低于常规卷烟，常规卷烟滤嘴吸附水分超过吸附上限后，改变抽吸参数吸附量无明显变化；在剩余烟丝部分，加热不燃烧卷烟水分含量低于常规卷烟，说明其在抽吸过程中，加热片使烟丝段均匀加热，水分大部分随主流烟气转移，剩余烟丝段残留水分含量大致相同；在烟具残留部分，改变抽吸条件，水分含量略有上升，但整体保持稳定；在滤片捕集部分，两种卷烟水分含量均随抽吸模式改变而增加，且增加幅度较大，3种模式下加热不燃烧卷烟水分含量均远大于常规卷烟，此部分差异明显。

由此可见，3种模式下加热不燃烧卷烟与常规卷烟烟碱、水分在各部位分布差异显著。

2.3 不同抽吸模式加热不燃烧卷烟常规成分分布差异

对比不同抽吸模式下加热不燃烧卷烟常规成分含量差异。分别对ISO、Massachusetts以及HCI抽吸模式烟气常规成分配对t检验，配对P值结果见表5，置信度为95%情况下，P值小于0.05，则存在显著性差异，反之则结果无显著性差异。由此可见：3种模式下，显著性水平为0.05时，烟碱在滤嘴截留及烟具残留部分不存在显著性差异，而在剩余烟丝及滤片捕集部分存在显著性差异。水分在剩余烟丝及烟具残留部分无显著性差异，而在滤嘴截留及滤片捕集部分有显著性差异。

表5 3种抽吸模式加热不燃烧卷烟常规成分配对t检验结果

3 结束语

3种抽吸模式下，烟碱在滤嘴截留及烟具残留部分不存在显著性差异，而在剩余烟丝及滤片捕集部分存在显著性差异。水分分布在剩余烟丝及烟具残留部分无显著性差异，而在滤嘴截留及滤片捕集部分存在显著性差异。