加熱不燃燒煙草制品發(fā)展現(xiàn)狀及展望

劉亞麗，王金棒，鄭新章，邱紀(jì)青，洪群業(yè)，龔金龍，鄭路

中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院，中國(guó)煙草科技信息中心，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào) 450001

隨著WHO《煙草控制框架公約》的實(shí)施，特別是世界各國(guó)公共場(chǎng)所吸煙禁令范圍的逐步擴(kuò)大，新型煙草制品逐漸成為各大跨國(guó)煙草企業(yè)應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)煙草制品銷量日趨下滑的現(xiàn)實(shí)選擇。在這種形勢(shì)下，我國(guó)煙草行業(yè)將加熱不燃燒煙草制品（又稱加熱不燃燒煙草制品或低溫?zé)煵葜破罚㈦娮訜?、口含煙等新型煙草制品的研發(fā)作為關(guān)系行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性、全局性、長(zhǎng)遠(yuǎn)性重大課題。鑒于此，本文首先對(duì)2007～2016年國(guó)外煙草企業(yè)所申請(qǐng)的新型煙草制品專利進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，對(duì)專利申請(qǐng)排名靠前的幾家煙草企業(yè)的技術(shù)研發(fā)態(tài)勢(shì)進(jìn)行了總體分析；然后聚焦四大跨國(guó)煙草企業(yè)目前市場(chǎng)在售或在研的加熱不燃燒煙草制品，對(duì)其產(chǎn)品類型進(jìn)行了梳理歸納；鑒于科技期刊文獻(xiàn)出版周期短、報(bào)道及時(shí)、結(jié)果討論等方面內(nèi)容較為齊全等特點(diǎn)[1]，著重從科技文獻(xiàn)的角度對(duì)加熱不燃燒產(chǎn)品的技術(shù)以及在煙氣化學(xué)方面的研究動(dòng)態(tài)進(jìn)行了綜述，旨在為我國(guó)煙草行業(yè)加熱不燃燒煙草制品的技術(shù)開(kāi)發(fā)提供參考。

1 專利態(tài)勢(shì)分析

相比于其他文獻(xiàn)資料，專利文獻(xiàn)信息更能夠及時(shí)全面反映某一領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和前沿動(dòng)態(tài)，有統(tǒng)計(jì)表明，全世界每年90%～95%的發(fā)明創(chuàng)造成果均在專利文獻(xiàn)中有記錄[2]。在煙草技術(shù)領(lǐng)域，煙草企業(yè)往往占據(jù)科技創(chuàng)新的主體地位（基于我國(guó)煙用添加劑技術(shù)領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）[3]，為揭示國(guó)外煙草企業(yè)在新型煙草制品領(lǐng)域的研發(fā)態(tài)勢(shì)，作者對(duì)2007～2016年近10年國(guó)外煙草企業(yè)所申請(qǐng)的新型煙草制品專利按照申請(qǐng)人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中排名前五的公司（以專利申請(qǐng)書(shū)上的申請(qǐng)人為準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不考慮公司的兼并情況）見(jiàn)表1。

表1 國(guó)外煙草企業(yè)專利申請(qǐng)情況Tab.1 Patent applications of foreign tobacco companies 件

圖1 菲莫煙草、日本煙草和英美煙草三家公司加熱不燃燒煙草制品專利年度申請(qǐng)情況Fig.1 Philip Morris Tobacco, Japan Tobacco and British American Tobacco Company annual patent applications for heat-notburn cigarettes

由表1可知，新型煙草制品專利申請(qǐng)總數(shù)排名前五位的跨國(guó)煙草企業(yè)除美國(guó)無(wú)煙煙草公司重點(diǎn)關(guān)注口含煙技術(shù)領(lǐng)域外，其余四家煙草公司對(duì)加熱不燃燒煙草制品、電子煙和口含煙技術(shù)領(lǐng)域均比較重視并進(jìn)行了專利布局。四家煙草公司中以菲莫煙草技術(shù)實(shí)力最強(qiáng)，在三種類別新型煙草制品的專利布局量遙遙領(lǐng)先，且以加熱不燃燒煙草制品專利為主；雷諾煙草的專利主要布局在口含煙技術(shù)領(lǐng)域，電子煙和加熱不燃燒煙草制品布局量相當(dāng)，均為70件左右；日本煙草和英美煙草的專利布局主要以加熱不燃燒煙草制品為主，其次是口含煙。

從專利布局看，在排名前5位的跨國(guó)煙草公司中，除雷諾煙草和美國(guó)無(wú)煙煙草的技術(shù)重點(diǎn)在口含煙方面外，菲莫煙草、英美煙草和日本煙草三大煙草公司均比較重視加熱不燃燒煙草制品的專利布局，其中菲莫煙草的實(shí)力最為顯著，增長(zhǎng)勢(shì)頭最為明顯（圖1）。據(jù)歐睿國(guó)際近期調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，隨著全球卷煙市場(chǎng)開(kāi)始下滑，蒸汽產(chǎn)品呈現(xiàn)日益增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其中加熱不燃燒產(chǎn)品的增長(zhǎng)最為強(qiáng)勁，其銷售額將從2016年的20億美元在2021年將增長(zhǎng)到154億美元[4]。因此，在新型煙草制品領(lǐng)域，加熱不燃燒煙草制品是行業(yè)未來(lái)最具發(fā)展?jié)摿Φ臒狳c(diǎn)。

2 產(chǎn)品與技術(shù)

目前市場(chǎng)在售或在研的加熱不燃燒煙草制品（heat-not-burn(HNB) tobacco cigarettes）[5]按加熱方式主要分為電加熱型、碳加熱型以及燃料加熱型三種。

2.1 電加熱型

在加熱不燃燒煙草制品的三個(gè)種類中，電加熱吸煙系統(tǒng)（Electrically Heated Cigarette Smoking System（EHCSS））[6]產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)研究最為廣泛。菲莫煙草、日本煙草和英美煙草三大跨國(guó)煙草公司均在市場(chǎng)上推出了相應(yīng)產(chǎn)品。

菲莫國(guó)際是較早進(jìn)行電加熱煙草制品技術(shù)研發(fā)的公司之一，該公司自2008年以來(lái)投資超過(guò)30億美元進(jìn)行新型煙草制品的研發(fā)[7]。2016年12月，該公司已向美國(guó)食品藥品管理局提交了低風(fēng)險(xiǎn)煙草產(chǎn)品的申請(qǐng)[8]。其電加熱產(chǎn)品經(jīng)歷了四代產(chǎn)品的更新?lián)Q代，該公司IQOS電加熱產(chǎn)品是目前世界上銷售范圍最廣的加熱不燃燒煙草制品，于2014年底在日本首發(fā)，至2016年8月僅一年多的時(shí)間便取得了日本煙草制品市場(chǎng)4%的份額[9]，截止目前，已在世界上28個(gè)國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行銷售，預(yù)計(jì)至2021年將擴(kuò)大到35個(gè)國(guó)家和地區(qū)[4]，為擴(kuò)大IQOS裝置、加熱棒及相關(guān)配件的產(chǎn)量，菲莫煙草在德國(guó)、希臘、俄羅斯、瑞士、意大利及羅馬尼亞等國(guó)家擴(kuò)建或新建新型煙草制品工廠，未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模還將繼續(xù)擴(kuò)大[10]。

第一代電加熱產(chǎn)品EHCSS-E，煙支整體工作溫度約為600℃，明顯低于傳統(tǒng)煙草制品的燃吸溫度（600～950℃），其代表性產(chǎn)品為1998年在美國(guó)銷售的Accord，Accord具有一個(gè)類似手機(jī)大小的內(nèi)含電池供電加熱的裝置，裝置含8個(gè)鐵鋁合金加熱片，使用時(shí)，將Accord無(wú)濾嘴煙草制品插入裝置，消費(fèi)者通過(guò)抽吸來(lái)啟動(dòng)加熱元件加熱煙草產(chǎn)生煙氣，單口抽吸僅啟動(dòng)一個(gè)加熱片（The cigarette delivers eight puffs, one for each blade.），以保證煙支抽吸的一致性，單支煙草制品可供抽吸8口[11-12]。

第二代電加熱產(chǎn)品EHCSS-JLI，煙支整體工作溫度約為600℃，為進(jìn)一步降低EHCSS-E產(chǎn)品煙氣中的甲醛釋放量，菲莫公司對(duì)第一代加熱不燃燒煙草制品進(jìn)行了改進(jìn)。期望通過(guò)主流煙氣中的其他組分對(duì)甲醛進(jìn)行降解，經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，該公司最終選擇在煙草制品紙中添加磷酸銨鎂來(lái)替代原先的碳酸鈣添加劑來(lái)實(shí)現(xiàn)[13-15]。

第三代電加熱產(chǎn)品EHCSS-K，如圖2所示，該產(chǎn)品著重對(duì)吸食體驗(yàn)以及系統(tǒng)的外觀進(jìn)行了改進(jìn)。K系列產(chǎn)品與第二代相比，抽吸啟動(dòng)點(diǎn)火/加熱更敏感，具有改進(jìn)的可充電電池，分薄荷味和非薄荷味兩種規(guī)格，且口味較前一版本得到改善[16]。

圖2 菲莫煙草第三代電加熱產(chǎn)品[17]Fig.2 The third generation electric heating products of Philip Morris Tobacco Company

第四代電加熱產(chǎn)品THS 2.2，其代表產(chǎn)品為IQOS，相比于前三代產(chǎn)品，IQOS的加熱片的工作溫度不超過(guò)350℃，煙草溫度不高于300℃[17-19]。如圖3所示，該產(chǎn)品主要包括三個(gè)部分：1.由煙末加工而成的片狀煙草材料構(gòu)成的煙棒（tobacco stick），其中煙草部分的重量約為320 mg；2.用于煙棒的插入和供熱的夾持器（holder）；3.用于對(duì)夾持器進(jìn)行充電的裝置（Charger）[19]。該產(chǎn)品在濾嘴上也具有自己的特色，包括具有降低煙氣溫度的聚合物膜（PLA）段、模仿卷煙感官的低密度醋酸纖維絲束段、以及在煙草塞（原文，tobacco plug）和聚合物膜段之間設(shè)有起隔離支撐作用的中空醋酸纖維段[19]。

圖3 菲莫煙草第四代THS2.2產(chǎn)品[19]Fig.3 The fourth generation THS2.2 products of Philip Morris Tobacco Company

從專利申請(qǐng)、科技文獻(xiàn)的報(bào)道以及產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間看，相比于菲莫煙草，英美煙草和日本煙草在加熱不燃燒煙草制品方面的技術(shù)研發(fā)啟動(dòng)相對(duì)較晚。英美煙草公司電加熱型煙草制品的代表性產(chǎn)品主要是GloTM/Neostiks和iFuseTM/Neopods。Glo產(chǎn)品于2016年12月才引入到日本仙臺(tái)市，10周的銷售就占據(jù)當(dāng)?shù)剡B鎖便利店5.4%的份額，2017年上半年銷售擴(kuò)展至東京和大阪，并且開(kāi)始在韓國(guó)進(jìn)行試銷[20-21]。iFuse是英美煙草2015年創(chuàng)新的混合型產(chǎn)品，目前在羅馬尼亞測(cè)試效果良好[22-23]。

據(jù)英美煙草披露，Glo產(chǎn)品是由來(lái)自世界五大洲100位知名的工業(yè)設(shè)計(jì)師、微工程師和制造商在英國(guó)完成的，如圖4所示，該產(chǎn)品是采用獨(dú)特的分段動(dòng)態(tài)加熱模式，是一款可充電電加熱裝置，工作溫度范圍為240～350℃[24-25]。設(shè)定加熱溫度低于250℃，使用時(shí)將超細(xì)煙支（直徑5.4 mm）插入Glo加熱裝置，供電加熱產(chǎn)生氣溶膠供消費(fèi)者吸食。煙草制品煙支含有再造煙葉（reconstituted and cut tobacco）250 mg和基于煙草干基質(zhì)量大約14.5%的甘油（ca.14.5% dwb glycerol）[26]。如圖 4 所示。

圖4 英美煙草Glo產(chǎn)品[26]Fig.4 Glo product of British American Tobacco Company

iFuse是英美公司對(duì)原有電子煙產(chǎn)品Vype ePen的改進(jìn)，關(guān)鍵之處是iFuse在Vype ePen結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設(shè)了可容納130 mg煙草材料的腔室，結(jié)構(gòu)如圖5所示[27]。按鈕控制型電加熱蒸汽裝置包括USB可充電650-mAh鋰電池（固定電壓3.6 V，充一次電可供抽吸300口）、集成電路控制器以及閉合系統(tǒng)霧化器（neopodTM）三部分。使用時(shí)，含丙二醇、甘油、水和尼古丁的電子煙液通過(guò)燒結(jié)多孔陶瓷片向鎳鉻合金（80%Ni/20%Cr）霧化器輸送；煙液腔及氣溶膠傳輸通道為聚丙烯材質(zhì)，該產(chǎn)品在抽吸前僅需1秒預(yù)熱時(shí)間[27]，大幅提升了用戶體驗(yàn)。使用時(shí)，電子煙液加熱霧化為氣溶膠，而后流經(jīng)煙草腔攜帶出揮發(fā)性煙草香味成分，同時(shí)氣溶膠溫度由35℃降低至32℃，煙草溫度約為34℃[25]。

圖5 英美煙草iFuse產(chǎn)品[27]Fig.5 iFuse product of British American Tobacco Company

從日煙國(guó)際官網(wǎng)所披露資料看，日本煙草早在2014年6月完成收購(gòu)Zandera公司及其E-Lites電子煙時(shí)就已經(jīng)在布局Ploom煙草蒸汽產(chǎn)品[28]。2015年2月日本煙草完成對(duì)Ploom公司及其專利權(quán)的收購(gòu)，更利于Ploom煙草蒸汽產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)[29]。日本煙草的電加熱產(chǎn)品如圖6所示，包括供能單元、含加熱器和液體（甘油、丙二醇、水）的筒、煙草膠囊三個(gè)部分，產(chǎn)品原理與iFuse相似，但液體部分與電子煙成分不同，不含有香味物質(zhì)和尼古??；使用時(shí)通過(guò)電加熱汽化液體部分，蒸汽流經(jīng)煙草膠囊，攜帶出煙草中的煙氣成分供消費(fèi)者吸食，每個(gè)膠囊可抽吸50口，單個(gè)膠囊煙堿含量為1.10 mg[30-31]。產(chǎn)品名為Ploom Tech，是日本煙草加熱不燃燒型中最暢銷的一款，已在日本和瑞士進(jìn)行銷售，預(yù)計(jì)不久將進(jìn)入歐洲市場(chǎng)[32]。近期研究表明，相比于傳統(tǒng)卷煙，該裝置所釋放煙氣水平降幅在99%左右[33]。

圖6 日本煙草Ploom Tech產(chǎn)品[30]Fig.6 Ploom Tech product of Japan Tobacco Company

2.2 碳加熱產(chǎn)品

最早進(jìn)行碳加熱煙草產(chǎn)品（Carbon Heated Tobacco Product（CHTP））研究的是雷諾公司。雷諾公司先后推出了四款碳加熱煙草產(chǎn)品Premier－Eclipse－New Eclipse－TOB-HT。

Premier：1988年，雷諾公司開(kāi)發(fā)了世界上首款碳加熱型煙草制品Premier，如圖7所示[34]。該產(chǎn)品利用蒸發(fā)/冷凝原理產(chǎn)生煙氣，以避免或減少高溫分解及燃燒產(chǎn)物，進(jìn)而簡(jiǎn)化煙氣成分，產(chǎn)品包含四個(gè)部分：碳源、鋁質(zhì)膠囊（膠囊外纏繞有煙草卷，aluminum capsule，which is surrounded by the tobacco roll）、再造煙葉及聚丙烯濾嘴。該產(chǎn)品簡(jiǎn)化了主/側(cè)流煙氣成分、降低了主/側(cè)流煙氣的生物活性以及大幅度減少了環(huán)境煙氣[35-36]。但是由于存在味道差、點(diǎn)燃困難、煙支后處理麻煩等問(wèn)題，該產(chǎn)品在商業(yè)上并沒(méi)有取得成功。

Eclipse：1995年，雷諾公司進(jìn)一步發(fā)展了“低溫”概念，在美國(guó)、德國(guó)和日本推出了Eclipse產(chǎn)品。結(jié)構(gòu)如圖8所示[37]。區(qū)別于Premier，Eclipse在第二部分增加了煙草或再造煙葉填料（添加有煙草提取物、甘油及香味物質(zhì)）。該產(chǎn)品的煙氣75%～80%是水和甘油，在所釋放的“焦油”（4 mg，F(xiàn)TC）中，煙草熱解的貢獻(xiàn)量不足1mg，相比于常規(guī)卷煙，煙氣總量、有害物質(zhì)含量及生物毒性顯著下降[35,38]。盡管該產(chǎn)品的市場(chǎng)接受度好于Premier，但市場(chǎng)上的表現(xiàn)并未得到明顯改善[39]。隨后，雷諾公司對(duì)Eclipse產(chǎn)品進(jìn)行了重新定位，2015年2月在美國(guó)威斯康星州推出名為Revo的產(chǎn)品，由于產(chǎn)品使用率未達(dá)到市場(chǎng)預(yù)期于當(dāng)年7月底撤出市場(chǎng)[40]。

圖7 雷諾煙草Premier產(chǎn)品[34]Fig.7 Premier product of RJ Reynolds Tobacco Company

圖8 雷諾煙草Eclipse產(chǎn)品[37]Fig.8 Eclipse product of RJ Reynolds Tobacco Company

New Eclipse：1997年，針對(duì)Eclipse吸阻大和異味等不足，雷諾公司對(duì)其進(jìn)行了改良，并命名為New Eclipse，相比于Eclipse，改良產(chǎn)品在炭質(zhì)熱源的可點(diǎn)燃性以及口感方面得到明顯提升，另外，還設(shè)計(jì)了具有中空結(jié)構(gòu)的醋酸纖維濾棒，二手煙的釋放量下降了80%[36]。

TOB-HT：1997年雷諾公司依據(jù)低溫概念還設(shè)計(jì)了一款名為T(mén)OB-HT的產(chǎn)品，包括兩段煙草柱，在靠近炭質(zhì)熱源的一段含有大量的甘油，該產(chǎn)品在抽吸時(shí)會(huì)燃燒少量的煙草，研究表明，在所選取的25種有害煙氣成分中，TOB-HT產(chǎn)品的釋放量均低于1R4F和1R5F卷煙[41]。

菲莫煙草：2014年菲莫公司首次在科技文獻(xiàn)中公開(kāi)了其在售的一款碳加熱型煙草制品——CHTP（Carbon-heated tobacco product）[42]。該產(chǎn)品由煙草棒和炭質(zhì)熱源構(gòu)成，使用時(shí)，特制的電打火機(jī)點(diǎn)燃炭源，對(duì)吸入的空氣加熱后流經(jīng)煙絲段進(jìn)而釋放煙氣成分，標(biāo)準(zhǔn)抽吸模式下可供抽吸12口[43]。

日本煙草研發(fā)的碳加熱型煙草原型樣品（Prototype Heated Cigarette，PHC）如圖9所示，包括四個(gè)部分：碳質(zhì)熱源（外圍是玻璃墊）、煙草片（含香味物質(zhì)和丙二醇）、煙草棒、濾嘴（雙重濾嘴，一個(gè)含活性炭，一個(gè)醋酸纖維），炭質(zhì)熱源和煙草片由傳統(tǒng)鋁紙包裹。抽吸時(shí)，燃燒的碳源對(duì)流經(jīng)的空氣加熱，而后經(jīng)過(guò)煙草片和煙草柱攜帶出揮發(fā)性成分供消費(fèi)者使用（ISO模式下，煙草片段最高溫度僅500℃），由于煙草材料未燃燒，煙氣釋放量大幅度下降[44-45]。

圖9 日本煙草碳加熱型產(chǎn)品[44]Fig.9 Carbon heating products of Japan Tobacco Company

2.3 燃料加熱型產(chǎn)品

具有代表性的燃料加熱型產(chǎn)品是由Ploom公司開(kāi)發(fā)，在被日本煙草并購(gòu)后成為日本煙草在新型煙草制品領(lǐng)域的專利產(chǎn)品之一，僅出現(xiàn)在專利申請(qǐng)文件中，如在中國(guó)的同族申請(qǐng)中就有CN200680026317.6、CN201210129768.X、CN 201310724732.0、CN 2015100003468.0和CN 200880126977.0等相關(guān)申請(qǐng)，截止目前尚未在科技期刊進(jìn)行報(bào)道。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖10所示，包括點(diǎn)火器、加熱室和霧化室等，使用前，拆下煙嘴，將煙絲卷裝入加熱器的霧化室，然后將煙嘴重新插回封閉；使用時(shí)，加熱室導(dǎo)熱外盒中的鉑或鈀催化丁烷無(wú)火焰燃燒，熱量通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射方式傳遞到煙絲卷，進(jìn)而產(chǎn)生煙氣供消費(fèi)者使用。另外，設(shè)備空氣入口的大小以及取向設(shè)計(jì)也是產(chǎn)品創(chuàng)新的亮點(diǎn)，能夠保證產(chǎn)品工作溫度的穩(wěn)定。

2.4 其他

類似于加熱不燃燒的“低溫”理念，日本煙草還開(kāi)發(fā)了一款名為Zero style的特色產(chǎn)品，是一款無(wú)需加熱型煙草制品。如圖11所示，Zero style由一個(gè)圓錐形吸嘴和含片狀再造煙葉的筒構(gòu)成，再造煙葉片中含有水、香味成分、碳酸鉀和丙二醇。使用時(shí)，消費(fèi)者可以像抽吸常規(guī)卷煙一樣抽吸該產(chǎn)品，在氣流的作用下攜帶出煙草材料中的揮發(fā)性成分供消費(fèi)者吸食[47]。

圖10 日本煙草化學(xué)反應(yīng)加熱型產(chǎn)品[46]Fig.10 Heating products of Japan Tobacco Company

圖11 日本煙草Zero style產(chǎn)品[47]Fig.11 Zero style products of Japan Tobacco Company

3 煙氣化學(xué)

卷煙燃吸時(shí)溫度高達(dá)950℃，大約會(huì)產(chǎn)生7000余種煙氣成分[48]。在這些煙氣成分中存在較多有害人體健康的組分，其中比較有名的是“霍夫曼名單”[49]。為了降低煙氣對(duì)消費(fèi)者身體健康的不良影響，各煙草公司開(kāi)展了大量基于降低焦油和尼古丁含量的改良技術(shù)研究，包括加熱不燃燒煙草制品[35,48，50]?？鐕?guó)煙草公司在進(jìn)行加熱不燃燒煙草制品產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的同時(shí)，對(duì)其煙氣化學(xué)的安全性也進(jìn)行了系列研究。

3.1 煙氣分析

起初，在卷煙煙氣有害成分釋放規(guī)律方面，日本煙草的K.Torikai研究表明在所分析的29種有害煙氣成分中有96.6%（28種）的有害成分主要形成在800℃溫度范圍內(nèi)，且當(dāng)溫度高于350℃時(shí)有害成分的釋放量增速相對(duì)較快[51]。

對(duì)于菲莫煙草第一代加熱不燃燒煙草制品，菲莫煙草的R.Stabbert研究表明相比于參比卷煙1R4F，以單支煙計(jì)，在選取的69種有害成分指標(biāo)中，2/3的成分降幅達(dá)80%以上；以單位總粒相物（TPM）計(jì)，2/3的成分降幅在50%以上，且很多組分的降幅高于90%，但每支煙主流煙氣中的甲醛釋放量是參比卷煙的2.4倍，而以每支煙單位TPM的甲醛釋放量來(lái)進(jìn)行比較的話，則是參比卷煙的7.1倍[52]。對(duì)于第二代加熱不燃燒產(chǎn)品，菲莫煙草的E.Roemer和O.Moennikes等研究發(fā)現(xiàn)相比于卷煙紙?zhí)砑犹妓徕}的第一代產(chǎn)品，磷酸銨鎂的使用使得單支煙的有害成分釋放量進(jìn)一步下降40%，其中甲醛的降幅達(dá)70%，但 2-硝基丙烷和HMT（hexamethylenetetramine，六亞甲基四胺）的量有所增加，增幅分別為22%和39%[14-15]。對(duì)于第三代加熱不燃燒產(chǎn)品，菲莫煙草的M.S.Werley等研究表明相對(duì)于萬(wàn)寶路卷煙（Marlboro lights和Marlboro ultra lights），電加熱型煙草制品單支的焦油和尼古丁釋放量降低50%～60%；CO、NOx、1,3-丁二烯、異戊二烯、丙烯腈、稠環(huán)芳烴、HCN、芳香胺、煙草特有亞硝胺、苯酚等成分的降幅高于90%；2-硝基丙烷的降幅高于40%[17]。對(duì)于第四代加熱不燃燒產(chǎn)品THS2.2（IQOS），菲莫煙草的I.G.Suarez等研究發(fā)現(xiàn)相比于3R4F卷煙，所分析的53種有害煙氣成分大幅度下降，降幅為64%～99.9%，且大多數(shù)的降幅高于85%[52]。隨后菲莫煙草的J.P.Schaller等研究也發(fā)現(xiàn)THS2.2煙氣中大多數(shù)有害成分的降幅均在90%以上，且不受極端氣候條件的影響[5]。此外，J.P.Schaller等研究還發(fā)現(xiàn)葉組配方對(duì)THS2.2煙氣中大多數(shù)有害成分的釋放量影響很小，但可以通過(guò)減少烘烤煙葉的使用比例進(jìn)一步降低其釋放水平[5]。

對(duì)于英美煙草混合型產(chǎn)品iFuse，英美煙草的S.Poynton等研究表明，對(duì)于管制機(jī)構(gòu)所公布的113種有害煙氣成分中僅有26種能夠可被定量分析，且iFuse產(chǎn)品的釋放水平與其相應(yīng)電子煙產(chǎn)品的相當(dāng)；對(duì)于世衛(wèi)組織所公布的9種有害成分，iFuse單口釋放量比3R4F降低了91%～99%；另外，電子煙氣溶膠流經(jīng)煙草能夠攜帶出煙草內(nèi)部分揮發(fā)性香味物質(zhì)，進(jìn)而改善吸食口感[54]。對(duì)于加熱型產(chǎn)品Glo，英美煙草的S.Poynton和D.Breheny等研究表明相比于3R4F，有害成分的釋放水平大幅下降[24,54]。二者對(duì)比顯示，Glo產(chǎn)品單口氣溶膠中大部分HPHCs的降幅弱于iFuse，但iFuse單口氣溶膠中CO及金屬元素的含量高于Glo。

為便于對(duì)比分析，先將菲莫煙草四代加熱不燃燒煙草制品和碳加熱產(chǎn)品、英美煙草的加熱不燃燒產(chǎn)品以及1R4F和3R4F常規(guī)卷煙的單支煙煙氣檢測(cè)數(shù)據(jù)列表2所示（為方便數(shù)據(jù)間的對(duì)比，Glo和iFuse產(chǎn)品數(shù)據(jù)換算為抽吸12口的結(jié)果）。整體來(lái)看，電加熱型產(chǎn)品在有害煙氣成分釋放方面優(yōu)于碳加熱型產(chǎn)品，是未來(lái)新型煙草制品最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品。

表2 1R4F、3R4F、Premier、CHTP、EHCSS-E、EHCSS-JLI、EHCSS-K、THS2.2 以及Glo 和iFuse 煙氣化學(xué)數(shù)據(jù)表Tab.2 1R4F, 3R4F, Premier, CHTP, EHCSS-E, EHCSS-JLI, EHCSS-K, THS2.2, Glo and iFuse flue gas chemical data sheets

續(xù)表2

續(xù)表2

續(xù)表2

續(xù)表2

3.2 環(huán)境煙氣

環(huán)境煙氣是一個(gè)復(fù)雜的混合物，主要來(lái)源于煙支燃燒線末端的陰燃和吸煙者呼出的煙氣，其對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量以及人體健康的影響早已成為公眾和官方關(guān)注的熱點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，在相同劑量下，側(cè)流煙氣本身的毒性甚至高于主流煙氣[58-59]。因此，環(huán)境煙氣的暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估也是關(guān)乎新型煙草制品市場(chǎng)前景的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。

對(duì)于碳加熱型產(chǎn)品，雷諾煙草宣稱其Eclipse產(chǎn)品能夠降低約85%的環(huán)境煙氣[15]。其改良產(chǎn)品，環(huán)境煙氣釋放量進(jìn)一步降低80%[36]。日本煙草和菲莫煙草對(duì)其碳加熱型產(chǎn)品ETS方面尚沒(méi)有相關(guān)科技文獻(xiàn)報(bào)道。

對(duì)于電加熱型產(chǎn)品，菲莫煙草宣稱該公司第一代EHCSS-E（Accord）產(chǎn)品幾乎不產(chǎn)生側(cè)流煙氣[52]。菲莫煙草的H.J.Roethig等研究表明消費(fèi)EHCSS-E產(chǎn)品對(duì)環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)物（TVOC）及懸浮顆粒物的影響較常規(guī)卷煙分別降低40%～50%和90%[60]。該結(jié)論得到菲莫煙草A.R.Tricker等后續(xù)研究工作的支持[61]。對(duì)于第三代EHCSS-K產(chǎn)品，菲莫煙草的K.F.Pineda等研究表明EHCSS-K組大多數(shù)環(huán)境煙氣標(biāo)志物濃度整體上較常規(guī)卷煙降低至少90%，氣相的ETS標(biāo)志物與非吸煙組相當(dāng)；粒相物ETS標(biāo)志物濃度是非吸煙組的2～14倍，但遠(yuǎn)低于常規(guī)卷煙組[62]。對(duì)于第四代THS2.2（IQOS）產(chǎn)品，菲莫煙草的N.Mottier和M.I.Mitova等建立了能夠模擬辦公室、住宅區(qū)和醫(yī)院環(huán)境的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和相應(yīng)分析評(píng)估方法，研究表明THS2.2組尼古丁含量略高于非抽煙組，其余ETS標(biāo)志物含量與非抽煙組相當(dāng)[18,63]。

英美煙草對(duì)其加熱型產(chǎn)品ETS方面的研究尚未有完整的文章發(fā)表，但在會(huì)議摘要或墻報(bào)中進(jìn)行了少量的披露，英美煙草的M.Aughey和M.Forster等研究表明，對(duì)于環(huán)境煙氣中的TVOC、尼古丁和3-乙基吡啶的釋放水平，Glo和iFuse產(chǎn)品均優(yōu)于空白組，或與空白組相當(dāng)[26,64]。

為便于對(duì)比，現(xiàn)將代表性產(chǎn)品ETS的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，如表3所示。由于各產(chǎn)品的研究參數(shù)存在差異，故將相應(yīng)條件下的傳統(tǒng)卷煙對(duì)照一同附上。整體來(lái)看，在ETS方面，無(wú)論是早期版本的EHCSS還是技術(shù)更先進(jìn)的IQOS、iFuse或Glo等,相比于常規(guī)卷煙，加熱不燃燒產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)十分突出。

表3 EHCSS-E、EHCSS-K、THS2.2、Glo、iFuse及常規(guī)卷煙產(chǎn)品對(duì)空氣質(zhì)量的影響Tab.3 Effects of EHCSS-E, EHCSS-K, THS2.2, Glo, iFuse and Conventional Cigarette products on air quality

續(xù)表3

3.3 非煙草研究機(jī)構(gòu)的質(zhì)疑

在方法或數(shù)據(jù)處理方面，新澤西醫(yī)科和牙科大學(xué)（University of Medicine and Dentistry of New Jersey）的 J.Slade等認(rèn)為對(duì)常規(guī)卷煙和New Eclipse采用同樣的FTC方法進(jìn)行對(duì)比評(píng)估的方法本身并不科學(xué)，另外，對(duì)煙草企業(yè)文獻(xiàn)所披露的煙氣有害成分及相應(yīng)毒理學(xué)測(cè)試方面的計(jì)算基準(zhǔn)也存在疑問(wèn)[37]。在潛在風(fēng)險(xiǎn)方面，羅斯威爾帕克癌癥研究所（Roswell Park Cancer Institute）的J L.Pauly認(rèn)為碳加熱產(chǎn)品（New Eclipse）中的玻璃纖維材料可能會(huì)對(duì)消費(fèi)者的健康造成額外的傷害[37]。吸煙者信息與法格斯特倫咨詢中心（Smokers Information Center and Fagerstrom Consulting）的K.O.Fagerstrom等研究發(fā)現(xiàn)，與低焦卷煙（Now Box和Carlton）相比，在焦油及CO釋放量上碳加熱產(chǎn)品（Eclipse）并不具優(yōu)勢(shì)[66-67]，得到了弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)（Virginia Commonwealth University）A.B.Breland等后續(xù)研究支持[68]。此外，甘油成分在加熱環(huán)節(jié)可能會(huì)產(chǎn)生與電子煙類似的新致癌物（丙烯醛）的風(fēng)險(xiǎn)[69-70]。近期，伯爾尼大學(xué)（University of Bern）的R.Auer等人對(duì)菲莫煙草IQOS產(chǎn)品提出了質(zhì)疑，研究表明與常規(guī)卷煙相比，IQOS會(huì)釋放出更多的稠環(huán)芳烴—1,2-二氫苊[71]。但據(jù)R.Auer文章所披露的數(shù)據(jù)，盡管IQOS氣溶膠中個(gè)別揮發(fā)性有機(jī)物（甲醛和丙烯醛）含量略低于常規(guī)卷煙，但其余揮發(fā)性有機(jī)物的含量均低于50%；稠環(huán)芳烴，除1,2-二氫苊的釋放量增幅較大（是常規(guī)卷煙的295倍）外，其余成分的降幅均高達(dá)90%[71]。由此可見(jiàn)，盡管獨(dú)立的研究機(jī)構(gòu)首次對(duì)IQOS產(chǎn)品的安全性提出了質(zhì)疑，但并不否認(rèn)該產(chǎn)品優(yōu)異的減害效果。對(duì)于IQOS氣溶膠中較高含量的1,2-二氫苊對(duì)消費(fèi)者身體健康的影響有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論與建議

各大跨國(guó)煙草企業(yè)均將戰(zhàn)略重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到新型煙草制品領(lǐng)域，申請(qǐng)了大量的專利，推出了系列的產(chǎn)品。專利數(shù)據(jù)顯示各企業(yè)對(duì)3類新型煙草制品均有涉及，但側(cè)重有差異。在排名前5位專利申請(qǐng)人中，除雷諾煙草和美國(guó)無(wú)煙煙草側(cè)重在口含煙技術(shù)領(lǐng)域外，其余三大跨國(guó)公司（菲莫煙草、日本煙草和英美煙草）均比較重視加熱不燃燒煙草制品的技術(shù)開(kāi)發(fā)，這與其在新型煙草制品領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局有關(guān)。

目前三大跨國(guó)公司市場(chǎng)在售或在研的加熱不燃燒煙草制品主要有碳加熱型、電加熱型（含混合型）、燃料加熱型等三個(gè)類別，隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，電加熱型（含混合型）加熱不燃燒煙草制品在主流煙氣及環(huán)境煙氣釋放方面更具優(yōu)勢(shì)，是煙草行業(yè)未來(lái)最具發(fā)展?jié)摿妥詈线m的熱點(diǎn)。在大幅度降低有害煙氣成分釋放量的前提下，煙氣的口感和生理強(qiáng)度滿足感的持續(xù)提升仍舊是加熱不燃燒煙草制品今后的努力方向。

對(duì)于我國(guó)煙草行業(yè)而言，首先要做國(guó)際市場(chǎng)規(guī)則制定的參與者，積極參與加熱不燃燒煙草制品國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，贏得國(guó)際話語(yǔ)權(quán)；其次要掌控技術(shù)主導(dǎo)權(quán)和發(fā)展主動(dòng)權(quán)，加快制訂體現(xiàn)鮮明中式特色的加熱不燃燒煙草制品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成有效的技術(shù)貿(mào)易壁壘；最后要以占據(jù)國(guó)際市場(chǎng)為主要目標(biāo)，構(gòu)建整體化的國(guó)際市場(chǎng)運(yùn)作體系，提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。