加熱卷煙氣溶膠特征性成分及其分析方法研究進(jìn)展

鄭燕婷，馬婉婉，陳 歡，侯宏衛(wèi)，胡清源

國(guó)家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)翠竹街6 號(hào) 450001

加熱卷煙是通過(guò)加熱煙草材料產(chǎn)生可吸入氣溶膠的煙草制品［1-2］，包括中心和外周等不同煙具加熱方式［3］。隨著消費(fèi)者對(duì)健康的日趨重視和全球控?zé)熈Χ鹊募哟?，煙草生產(chǎn)企業(yè)紛紛將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)和發(fā)展加熱卷煙等產(chǎn)品，以期替代傳統(tǒng)卷煙，從而降低有害成分的釋放量和對(duì)人體健康的影響［4］。與其他新型煙草制品相比，加熱卷煙起步較晚，但其感官質(zhì)量及吸食方式與傳統(tǒng)煙草制品最為相似［5］。調(diào)查結(jié)果顯示，相較于傳統(tǒng)卷煙消費(fèi)人群，加熱卷煙的消費(fèi)群體更加年輕化，且該群體中未成年吸煙者所占比例上升［6］。與傳統(tǒng)卷煙相比，加熱卷煙被認(rèn)為危害性更低，然而目前研究證明并非如此［7-10］。

與傳統(tǒng)卷煙不同，在抽吸間歇加熱卷煙的煙絲處于非燃燒狀態(tài)［5］，同時(shí)加熱卷煙煙具的使用，以及其煙棒成分與傳統(tǒng)卷煙不同，也導(dǎo)致了加熱卷煙氣溶膠和傳統(tǒng)卷煙煙氣在成分上存在顯著差異。目前，關(guān)于加熱卷煙氣溶膠中有害成分的研究主要包括加熱卷煙氣溶膠中的關(guān)鍵成分及傳統(tǒng)卷煙煙氣中通常存在的有害成分，如煙堿和煙草特有亞硝胺等［11］。與傳統(tǒng)卷煙相比，由于抽吸加熱卷煙時(shí)的溫度更低，其氣溶膠中的大多數(shù)有害和潛在有害成分（Harmful and potentially harmful constituents,HPHCs）的水平低于參比卷煙［12-14］，但是有一些特征成分例外，如被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（International Agency for Research on Cancer, IARC）列為2A 類致癌物的縮水甘油，在加熱卷煙氣溶膠中的釋放量高于傳統(tǒng)卷煙煙氣［15］。為了更全面地對(duì)加熱卷煙進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，因此，有必要對(duì)國(guó)內(nèi)外加熱卷煙氣溶膠成分釋放量比傳統(tǒng)卷煙高的化合物，即加熱卷煙氣溶膠中的特征性成分及其分析方法的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行綜述，為加熱卷煙安全性評(píng)價(jià)和進(jìn)一步的研發(fā)提供參考。本研究中主要將加熱卷煙氣溶膠中的特征性成分分為霧化劑及其裂解產(chǎn)物、添加劑及其降解產(chǎn)物、煙具熱解物質(zhì)和其他化學(xué)成分4部分，并分別進(jìn)行綜述；同時(shí)，由于加熱卷煙氣溶膠中的成分與傳統(tǒng)卷煙煙氣中的成分種類和釋放量不盡相同，現(xiàn)有的傳統(tǒng)卷煙煙氣分析方法并不完全適用于加熱卷煙氣溶膠，需要進(jìn)一步地改進(jìn)和研究，以下也總結(jié)了近幾年加熱卷煙氣溶膠特征性成分的分析方法。

1 霧化劑及其裂解產(chǎn)物分析

1.1 霧化劑及其裂解產(chǎn)物的種類

由于加熱卷煙釋煙介質(zhì)受熱溫度較低，氣溶膠的釋放量較小，為了滿足消費(fèi)人群的抽吸需求，通常需添加外源性霧化劑［16］。研究表明，電加熱卷煙關(guān)鍵物質(zhì)的釋放與霧化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)［17］。在加熱卷煙的研制中，為了提高加熱不燃燒狀態(tài)下煙草煙氣的釋放量，通常會(huì)添加加熱卷煙煙草材料的氣溶膠生成劑1,2-丙二醇和甘油［18-21］。此外，添加丙二醇和甘油還會(huì)提供類似于抽吸傳統(tǒng)卷煙時(shí)可能感受到的“擊喉感”，提高抽吸時(shí)的體驗(yàn)感［22］。

Uchiyama等［7］和Li等［9］發(fā)現(xiàn)加熱卷煙氣溶膠中大多數(shù)化合物的釋放量比傳統(tǒng)卷煙煙氣少，但是甘油、丙二醇和丙酮醇等的釋放量比傳統(tǒng)卷煙高，其中，丙酮醇在加熱卷煙氣溶膠中釋放量更高的原因可能是由于甘油和丙二醇的熱降解［23］。雖然在食品中常常會(huì)添加甘油和丙二醇，但是有研究證明長(zhǎng)期接觸甘油可能會(huì)導(dǎo)致肺功能受損［24］；過(guò)飽和1,2-丙二醇蒸氣形成的細(xì)顆粒和超細(xì)顆粒經(jīng)吸入后會(huì)沉積在肺的較深部分，并可能損害呼吸系統(tǒng)或增加患哮喘的風(fēng)險(xiǎn)［25］。Murphy等［26］的研究表明，加熱卷煙中的甘油和丙二醇分別占?xì)馊苣z中主要成分（包括水、煙堿、甘油、丙二醇等）的8.75%～47.19%和0.81%～19.80%，3R4F參比卷煙中的甘油和丙二醇僅分別占主流煙氣中主要成分的4.99%和0.05%，該結(jié)果表明加熱卷煙氣溶膠中甘油和丙二醇的釋放量高于3R4F 參比卷煙，且安全性有待考察。同時(shí)，Hashizume等［27］的研究表明，常規(guī)口味加熱卷煙氣溶膠中甘油和丙二醇的釋放量分別為577.27和40.73 μg/口；薄荷口味加熱卷煙氣溶膠中甘油和丙二醇的釋放量分別為573.64和46.18 μg/口；而1R6F參比卷煙煙氣中甘油和丙二醇的平均釋放量分別為154.29和33.26 μg/口。由此可見(jiàn)，不同口味加熱卷煙氣溶膠中丙二醇和甘油的釋放量是相近的，且不同口味加熱卷煙氣溶膠中甘油和丙二醇的釋放量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)卷煙。此外，在對(duì)加熱卷煙釋放物的研究中發(fā)現(xiàn)，甘油和丙二醇在加熱時(shí)會(huì)發(fā)生熱裂解反應(yīng)，產(chǎn)生甲醛、丙烯醛和縮水甘油等有害物質(zhì)［28-29］。IQOS氣溶膠中的縮水甘油在煙堿標(biāo)準(zhǔn)化后的釋放量最多，為4.43×10-3mg/mg，3R4F 參比卷煙煙氣中的縮水甘油在煙堿標(biāo)準(zhǔn)化后的釋放量為8.84×10-4mg/mg，此結(jié)果證實(shí)了加熱卷煙氣溶膠中縮水甘油的釋放量比3R4F參比卷煙高［30］。菲利普·莫里斯國(guó)際（Philip Morris International, PMI）向美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration, FDA）提交的風(fēng)險(xiǎn)弱化煙草制品（Modified Risk Tobacco Product,MRTP）的申請(qǐng)中表明，以3R4F為基礎(chǔ)的加熱卷煙氣溶膠中丙二醇和縮水甘油的釋放量分別增加了638%和224%［31］。Yu 等［32］的研究也表明，加熱卷煙和傳統(tǒng)卷煙的甘油釋放量范圍分別為3.1～5.9和0.6～3.0 mg/支，加熱卷煙和傳統(tǒng)卷煙的丙二醇釋放量范圍分別為0.2～0.3 和0.1～0.6 mg/支。因此，加熱卷煙氣溶膠中甘油和丙二醇的釋放量比傳統(tǒng)卷煙高。

1.2 霧化劑分析

通常采用氣相色譜-火焰離子化檢測(cè)器（Gas chromatography-flame ionization detector, GC-FID）法和氣相色譜-熱導(dǎo)檢測(cè)器（Gas chromatographythermal conductivity detector, GC-TCD）法檢測(cè)加熱卷煙氣溶膠中的霧化劑——甘油和丙二醇，并且在加拿大深度抽吸（Health Canada Intense, HCI）模式下，用異丙醇溶劑萃取霧化劑［15，33-35］。

Salman 等［36］采用GC-FID 法對(duì)IQOS 氣溶膠中的丙二醇和甘油進(jìn)行定量。王康等［35］建立了GC-TCD法同時(shí)檢測(cè)加熱卷煙氣溶膠中甘油和1，2-丙二醇的釋放量，通過(guò)優(yōu)化異丙醇的萃取時(shí)間后，選擇振蕩萃取時(shí)間為40 min，可以同時(shí)定量檢測(cè)加熱卷煙氣溶膠中的甘油和1，2-丙二醇，其定量限分別為0.059 和0.035 mg/支，加標(biāo)回收率分別為98.5%～109.2%和96.1%～104.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.37%和4.13%，線性相關(guān)系數(shù)分別為0.999 7 和0.999 8，線性濃度范圍分別為1.0～20.0和0.2～4.0 mg/支。由此可以看出，該方法的前處理簡(jiǎn)單、靈敏度高、定量準(zhǔn)確、重復(fù)性好、分析速度快。Cozzani等［33］采用GC-FID 法檢測(cè)加熱卷煙氣溶膠和傳統(tǒng)卷煙煙氣中甘油的釋放量，方法的檢出限和定量限分別為0.024 和0.080 mg/支，加熱卷煙氣溶膠和3R4F 參比卷煙煙氣中甘油的釋放量分別為4.38～4.39 和2.3 mg/支。Crooks等［15］和Godec等［34］均采用GC-FID和GC-TCD法檢測(cè)加熱卷煙氣溶膠和傳統(tǒng)卷煙煙氣中甘油的釋放量，其中，Crooks 等［15］研究的Neostik 加熱卷煙和3R4F 參比卷煙的甘油平均釋放量分別為4.27～4.31 和2.43 mg/支，Godec 等［34］研究的Neostik加熱卷煙和3R4F 參比卷煙的甘油釋放量分別為3.44～3.46 和2.36 mg/支，兩者的方法和結(jié)果比較相似。對(duì)比檢測(cè)甘油和丙二醇的GC-FID 和GC-TCD法可以看出，F(xiàn)ID線性范圍寬，但是TCD檢測(cè)組分的范圍廣，對(duì)幾乎所有的化合物均有響應(yīng)。Savareear等［37］在HCI 模式下抽吸加熱卷煙，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織抽吸模式下抽吸3R4F 參比卷煙，采用熱脫附-二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜/火焰離子化（Thermal desorption-two-dimensional gas chromatography-timeof-flight mass spectrometry/flame ionization detector，TD-GC×GC-TOFMS/FID）法對(duì)加熱卷煙氣溶膠和3R4F參比卷煙主流煙氣中的粒相進(jìn)行非靶標(biāo)分析，在加熱卷煙氣溶膠粒相樣品和傳統(tǒng)卷煙主流煙氣粒相樣品中檢測(cè)到近90%的分析物，并且發(fā)現(xiàn)加熱卷煙氣溶膠粒相中的甘油釋放量比3R4F 參比卷煙主流煙氣粒相中的甘油釋放量更高，該方法可以定性和半定量分析樣品中的多種化學(xué)組分，更全面地掌握樣品的化學(xué)組成面貌。Uchiyama 等［7］采用GC-MS 法分析發(fā)現(xiàn)，在HCI 模式下，丙二醇在加熱卷煙氣溶膠和傳統(tǒng)卷煙煙氣中的釋放量分別為240～850 和11～28 μg/支，甘油在加熱卷煙氣溶膠和傳統(tǒng)卷煙煙氣中的釋放量分別為360～5 900 和18 μg/支。曹蕓等［16］通過(guò)濕法造粒技術(shù)，采用熱重-紅外光譜聯(lián)用裝置和錐型量熱儀等，研究了甘油與丙二醇復(fù)配比例對(duì)煙草顆粒熱解和煙氣釋放特性的影響規(guī)律，結(jié)果顯示，在低溫加熱的環(huán)境中，與丙二醇相比，甘油具有增加煙草揮發(fā)性成分釋放量的作用；提高甘油的比例有助于增加煙草顆粒的累積釋煙總量；單一甘油樣品裂解氣相產(chǎn)物以二氧化碳、水、一氧化碳和羰基化合物為主。

1.3 霧化劑裂解產(chǎn)物分析

Uchiyama 等［7］采用GC-MS 法分析加熱卷煙氣溶膠和傳統(tǒng)卷煙煙氣發(fā)現(xiàn)，在HCI模式下，丙酮醇在加熱卷煙氣溶膠和傳統(tǒng)卷煙煙氣中的釋放量分別為140～260 和50～110 μg/支，結(jié)果表明，丙酮醇在加熱卷煙氣溶膠中的釋放量高于傳統(tǒng)卷煙煙氣中的釋放量；該方法揮發(fā)性有機(jī)物的檢出限和定量限分別為0.76～17 和2.5～58 μg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的范圍為0.23%～4.4%，方法具有良好的靈敏度和重現(xiàn)性。彭新輝等［38］通過(guò)2，4-二硝基苯腙溶液衍生和超聲振蕩過(guò)膜后，采用高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)器（High performance liquid chromatography-diode array detector，HPLC-DAD）法考察霧化劑甘油熱解產(chǎn)生甲醛和乙醛釋放物的影響條件，結(jié)果表明，通過(guò)使用適宜的加熱時(shí)間、較低的加熱溫度或減少酸類添加物的比例等方式，可以降低甘油熱解產(chǎn)生甲醛和乙醛的釋放量。

2 添加劑及其降解產(chǎn)物分析

2.1 添加劑及其降解產(chǎn)物的種類

添加劑是加熱卷煙的重要組成部分，對(duì)其抽吸質(zhì)量有顯著影響。加熱卷煙中常常添加多種不同類型的添加劑［39］，其中，香料添加劑的使用可以減輕煙草的刺鼻味和刺激性，提升抽吸體驗(yàn)，同時(shí)改變氣溶膠的成分［40］。

加熱卷煙氣溶膠中的香味物質(zhì)主要還是由添加劑的直接轉(zhuǎn)移得到。與3R4F 參比卷煙主流煙氣相比，加熱卷煙氣溶膠中吡啶的釋放量更高，而且吡啶在44 種毒性最高化合物的霍夫曼名單（Hoffmann list）中［41］。在加熱卷煙中添加呋喃類添加劑所生成的相關(guān)成分會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不利影響，Bekki等［39］發(fā)現(xiàn)glo 的氣溶膠中糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的釋放量也往往高于3R4F 參比卷煙。類似地，F(xiàn)orster 等［42］也發(fā)現(xiàn)加熱卷煙氣溶膠中羰基化合物乙偶姻和丙酮醛的釋放量比3R4F 參比卷煙主流煙氣高。

2.2 添加劑分析

Uchiyama 等［7］發(fā)現(xiàn)在HCI 抽吸模式下，采用GC-MS 法分析加熱卷煙主流煙氣中的薄荷醇和HPLC-DAD法分析加熱卷煙氣溶膠中的2-壬烯醛，結(jié)果表明，當(dāng)使用IQOS的“Menthol”“Mint”和glo的“Fresh”口味時(shí)，加熱卷煙氣溶膠中薄荷醇和2-壬烯醛的最高釋放量分別為2 000～2 700 和6.5～74 μg/支，傳統(tǒng)卷煙主流煙氣中薄荷醇和2-壬烯醛的釋放量則分別小于0.01和0.5 μg/支。Savareear等［37］采用TD-GC×GC-TOFMS/FID法發(fā)現(xiàn)加熱卷煙氣溶膠粒相中的少數(shù)高揮發(fā)性化合物（主要是呋喃類）比3R4F 參比卷煙主流煙氣粒相中的釋放量更高。Savareear等［41］在改進(jìn)的HCI［43］和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織抽吸模式下分別對(duì)加熱卷煙氣溶膠和3R4F 參比卷煙主流煙氣氣相中的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行TD-GC×GC與TOFMS 法和FID 法聯(lián)合分析，結(jié)果表明，在加熱卷煙氣溶膠和3R4F 參比卷煙主流煙氣中均發(fā)現(xiàn)的35種常見(jiàn)化合物中，吡啶在加熱卷煙氣溶膠和3R4F參比卷煙主流煙氣中的釋放量分別為1.8 和1.1 μg/支，說(shuō)明加熱卷煙氣溶膠中吡啶的釋放量比3R4F參比卷煙主流煙氣中的稍高。劉鴻等［44］采用中心切割二維氣相色譜-質(zhì)譜（Heart-cutting two-dimensional gas chromatography-mass spectrometry, 2D-GCMS）法，在HCI抽吸模式下，使用甲基叔丁基醚溶液萃取加熱卷煙氣溶膠中的煙草特征香味物質(zhì)、酚類、含氮化合物和含氧裂解產(chǎn)物等共90種成分，該方法有利于掌握分析樣品的整體化學(xué)組成，可以實(shí)現(xiàn)樣品分析的高通量化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加熱卷煙氣溶膠中愈創(chuàng)木酚、麥芽酚和香蘭素的比例高于傳統(tǒng)卷煙，其中，愈創(chuàng)木酚主要是由加熱卷煙煙支原料中的木質(zhì)素裂解產(chǎn)生，麥芽酚和香蘭素作為添加劑經(jīng)常添加于煙草制品中，加熱卷煙中麥芽酚和香蘭素的添加比例高于傳統(tǒng)卷煙。加熱卷煙氣溶膠中吡嗪類化合物的釋放量比傳統(tǒng)卷煙主流煙氣中高，這可能是因?yàn)榧訜峋頍熢蠟楹休^多煙梗等添加物的再造煙葉，以及添加了較多的香精香料。加熱卷煙氣溶膠中環(huán)戊酮類及糠醛等焦糖化產(chǎn)物的釋放量同樣也高于傳統(tǒng)卷煙主流煙氣，其中，加熱卷煙氣溶膠中環(huán)戊酮類化合物的比例較高是由這兩種煙草制品原料上的差異造成的。Bekki 等［39］采用GC-MS/MS 法，在HCI 的抽吸模式下，使用2-丙醇萃取加熱卷煙氣溶膠中粒相和氣相的化合物，結(jié)果表明，加熱卷煙氣溶膠中的糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛等呋喃類化合物的測(cè)定范圍分別為0.02～1、0.5～50、0.005～0.2 和0.01～0.5 μg/mL，檢出限為1.7～45 ng/mL，定量限為5.7～150 ng/mL，標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)為0.995 5～0.999 8。說(shuō)明此方法適合加熱卷煙氣溶膠中呋喃類化合物的定量研究，其中，glo 的氣溶膠粒相中糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的釋放量范圍分別為6.5～7.0、1.3～1.5、0.15～0.31 和1.1～1.3 μg/支，glo 的氣溶膠氣相中糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的釋放量范圍分別為160～170、33～44、12～14和54～69 μg/支；而3R4F 參比卷煙主流煙氣粒相中糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的釋放量分別為6.1、1.5、3.0和2.1 μg/支，3R4F參比卷煙主流煙氣氣相中糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的釋放量分別為80、2.7、3.6和10 μg/支，表明glo的氣溶膠粒相中糠醛的釋放量高于3R4F參比卷煙以及glo 的氣溶膠氣相中糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的釋放量高于3R4F參比卷煙。

2.3 添加劑降解產(chǎn)物分析

Ji等［45］用N-甲基雙（三氟乙酰）胺衍生加熱卷煙氣溶膠和傳統(tǒng)卷煙主流煙氣中的6 種芳香胺，包括1-氨基萘、2-氨基萘、3-氨基聯(lián)苯、4-氨基聯(lián)苯、鄰甲苯胺和鄰茴香胺，再采用固相微萃取-頂空-氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜（Solid-phase microextractionheadspace gas chromatography-triple quadrupole mass spectrometry, SPME-HS-GC-MS/MS）法進(jìn)行檢測(cè)，該方法的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999 4，檢出限和定量限分別為12～96 和41～320 pg/mL，回收率和變異系數(shù)分別為90%～112%和2.1%～6.6%，說(shuō)明該方法靈敏度高、重復(fù)性好、定量準(zhǔn)確，而且樣品制備快速簡(jiǎn)便。雖然有其他的研究表明，燃燒溫度是影響芳香胺形成的重要因素，溫度降低，芳香胺的釋放量顯著降低［46］，但是本研究中碳加熱卷煙Eclipse 氣溶膠中的鄰甲苯胺和鄰茴香胺的釋放量分別為13.4和0.9 ng/支，2R5F 參比卷煙主流煙氣中鄰甲苯胺和鄰茴香胺的釋放量分別為3.8和0.4 ng/支，表明碳加熱卷煙Eclipse氣溶膠中的鄰甲苯胺和鄰茴香胺的釋放量比2R5F參比卷煙主流煙氣中高。

3 煙具熱解物質(zhì)分析

3.1 煙具熱解物質(zhì)的種類

加熱卷煙的器具在加熱條件下也可產(chǎn)生一些有別于傳統(tǒng)卷煙的有害性成分。Davis等［47］研究發(fā)現(xiàn)IQOS的薄塑料片在使用過(guò)程中會(huì)熔化，并釋放出甲醛氰醇，其在肝臟中代謝并分解成有害成分甲醛和氰化物。Kim等［48］發(fā)現(xiàn)加熱卷煙裝置的熱量可以傳遞到加熱卷煙濾嘴，導(dǎo)致甲醛、丙烯醛和丙酮等產(chǎn)生，其中，丙酮僅在加熱濾嘴產(chǎn)生的氣溶膠中檢測(cè)到。McGrath等［49］和Uguna等［50］的研究表明，對(duì)加熱卷煙設(shè)備上沉積的焦油進(jìn)行連續(xù)加熱，可能導(dǎo)致多環(huán)芳烴（Polycyclic aromatic hydrocarbon，PAH）和其他HPHCs的濃度高于一次性使用。同時(shí)，Jankowski等［51］表明與全新設(shè)備上進(jìn)行的化學(xué)成分研究相比，在抽吸過(guò)的設(shè)備上檢測(cè)到有害成分的釋放量可能會(huì)更高。無(wú)論是加熱卷煙煙棒產(chǎn)生的有害成分還是在加熱卷煙設(shè)備上長(zhǎng)期積累的有害成分，均說(shuō)明加熱卷煙并不比傳統(tǒng)卷煙危害性更小。

3.2 煙具熱解物質(zhì)分析

Davis 等［47］利用化合物的易揮發(fā)性，采用頂空-氣相色譜-質(zhì)譜（Headspace gas chromatographymass spectrometry, HS-GC-MS）法分析IQOS 煙棒中的聚合物薄膜過(guò)濾器，結(jié)果檢測(cè)出具有急性毒性的甲醛氰醇成分。馬擴(kuò)彥等［52］采用自制溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、掃描電鏡、靜態(tài)頂空-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀和熱重分析儀對(duì)加熱卷煙中2 種聚乳酸膜材料和1種聚乳酸膜-紙復(fù)合材料的物理性狀、揮發(fā)性成分進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明，聚乳酸膜材料和聚乳酸膜-紙復(fù)合材料隨著加熱溫度的升高，揮發(fā)性成分的色譜峰數(shù)量及峰面積均顯著增加，包括揮發(fā)性成分，如丙二醇和三醋酸甘油酯等；聚乳酸有機(jī)膜的合成原料，如L-丙交酯等；煙草原料或外加香精香料，如新植二烯等。Kim 等［48］采用高效液相色譜-紫外檢測(cè)器（High performance liquid chromatography-ultraviolet detector, HPLC-UV）法，在HCI 抽吸模式下，分別對(duì)加熱卷煙濾嘴和不含濾嘴的加熱卷煙進(jìn)行抽吸，使用乙腈從產(chǎn)生的氣溶膠中提取羰基化合物-2,4-二硝基苯肼衍生物，研究結(jié)果顯示，加熱卷煙的濾嘴會(huì)釋放出有害化合物，具體來(lái)說(shuō)，在加熱卷煙濾嘴部分產(chǎn)生的氣溶膠中檢測(cè)到甲醛和丙烯醛的釋放量分別為0.945 和0.519 μg/支；而在無(wú)濾嘴的加熱卷煙產(chǎn)生的氣溶膠中檢測(cè)到甲醛的釋放量為0.641 μg/支，丙烯醛的釋放量為0.220 μg/支。這表明加熱卷煙釋放的甲醛和丙烯醛大部分是由加熱卷煙濾嘴產(chǎn)生的。此外，僅在加熱卷煙濾嘴部分產(chǎn)生的氣溶膠中檢測(cè)到丙酮，其釋放量為0.580 μg/支。因此，進(jìn)行加熱卷煙的安全性評(píng)價(jià)時(shí)除了考慮加熱卷煙氣溶膠中發(fā)現(xiàn)的有害化合物外，還應(yīng)考慮加熱卷煙濾嘴產(chǎn)生的有害化合物。

4 其他化學(xué)成分分析

4.1 其他化學(xué)成分的種類

致癌物多環(huán)芳烴是不完全燃燒的典型產(chǎn)物［53］。Auer等［54］發(fā)現(xiàn)加熱卷煙比傳統(tǒng)卷煙釋放出更高水平的苊，IQOS氣溶膠中苊的釋放量是傳統(tǒng)卷煙主流煙氣中的295%。Elias 等［55］發(fā)現(xiàn)IQOS 氣溶膠中4-氨基聯(lián)苯的釋放量是3R4F 參比卷煙主流煙氣中的243%。

Ardati 等［56］的研究表明清潔加熱卷煙設(shè)備對(duì)苯酚和羰基化合物的釋放沒(méi)有影響，但是抽吸參數(shù)對(duì)苯酚和羰基化合物的釋放有顯著影響，在更多的抽吸口數(shù)、更長(zhǎng)的抽吸持續(xù)時(shí)間和更大的抽吸容量下，會(huì)釋放更高水平的有害成分。

4.2 其他化學(xué)成分分析

Cancelada 等［28］將每個(gè)加熱卷煙煙棒的煙草部分轉(zhuǎn)移到頂空玻璃小瓶中，分別在180、200和220 ℃下孵育6 min 后，采用HS-GC-MS 法分析其揮發(fā)性成分，結(jié)果表明，主要化學(xué)成分（包括薄荷醇、甘油和煙堿等）的總釋放量從180 ℃時(shí)的4.1 mg/支增加至200 ℃時(shí)的6.2 mg/支，再增加至220 ℃時(shí)的10.5 mg/支，可以看出，隨著溫度的升高，主要化學(xué)成分的總釋放量增加。Dusautoir 等［57］在HCI 抽吸模式下，采用超高效液相色譜-紫外/可見(jiàn)光吸收光譜（Ultra-high performance liquid chromatographyultraviolet/visible detector, UHPLC-UV/VIS）法分析羰基化合物的衍生物，該方法允許檢測(cè)和定量19種羰基化合物，定量限為6～15 ng/mL；加熱卷煙氣溶膠中己醛的釋放量為22.2 ng/口，3R4F參比卷煙主流煙氣中己醛的釋放量為10.5 ng/口，己醛在加熱卷煙氣溶膠中的釋放量高于3R4F 參比卷煙主流煙氣。同時(shí)，樣品濃縮后通過(guò)乙腈加速溶劑萃取，再采用高效液相色譜與多波長(zhǎng)熒光檢測(cè)器（High performance liquid chromatography-multi-wavelength fluorescence detector,HPLC-MFD）法分析PAH，方法允許檢測(cè)和定量23種PAH，定量限在1～39 pg/mL，結(jié)果表明，與傳統(tǒng)卷煙主流煙氣相比，加熱卷煙氣溶膠中釋放的PAH 只有苯并［c］菲較高，其中，加熱卷煙氣溶膠中苯并［c］菲的釋放量為10.2 pg/口，3R4F 參比卷煙主流煙氣中苯并［c］菲的釋放量為1.5 pg/口。Amorós-Pérez等［58］在HCI 的抽吸模式下，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS）法，研究了因使用IQOS 煙棒Heets 或傳統(tǒng)卷煙而產(chǎn)生的任何顆粒和/或可溶性物質(zhì)，結(jié)果表明，Ca 和Al 的Ccig/CHeets釋放量比率分別為0.89 和0.34。K?rkel? 等［59］使用傅立葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared, FTIR）儀分析IQOS 的氣溶膠和3R4F 參比卷煙主流煙氣氣態(tài)化合物的形態(tài)及其在氣相中的濃度，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)在線監(jiān)測(cè)氣流中的多種氣態(tài)物質(zhì)，值得注意的是，IQOS 氣溶膠氣態(tài)化合物中甲醇的釋放量為0.868 mg/支，3R4F參比卷煙主流煙氣氣態(tài)化合物中甲醇的釋放量為0.287 mg/支，即甲醇在IQOS 的氣溶膠中的釋放量大于3R4F參比卷煙主流煙氣中。

由此可見(jiàn)，氣相色譜法作為加熱卷煙氣溶膠特征性成分的主流分析方法，常?？梢耘cFID、TCD和MS 聯(lián)用。為了滿足加熱卷煙氣溶膠中特征性成分的檢測(cè)需求，LC法通常與光譜等檢測(cè)器聯(lián)用檢測(cè)一些低揮發(fā)性和熱不穩(wěn)定性化合物。對(duì)于加熱卷煙特征性成分，除色譜分析方法外，F(xiàn)TIR 和熱重分析儀等也可以用于分析檢測(cè)。對(duì)加熱卷煙氣溶膠中的特征性成分及其分析方法的總結(jié)見(jiàn)表1。

表1 加熱卷煙特征性成分及其檢測(cè)方法Tab.1 Characteristic components of heated tobacco products and their determination methods

5 結(jié)論與展望

鑒于加熱卷煙氣溶膠與傳統(tǒng)卷煙主流煙氣在成分上差異顯著，存在一些成分僅出現(xiàn)在加熱卷煙氣溶膠中或其釋放量明顯高于傳統(tǒng)卷煙主流煙氣。這些特征性成分包括霧化劑及其裂解產(chǎn)物、添加劑及其降解產(chǎn)物、煙具熱解物質(zhì)以及不完全燃燒產(chǎn)物。研究人員大多在現(xiàn)有的傳統(tǒng)卷煙主流煙氣化學(xué)成分分析方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)加熱卷煙進(jìn)行了抽吸模式、前處理技術(shù)和分析方法的研究和優(yōu)化。然而，由于加熱卷煙煙具功率的影響，需要對(duì)加熱卷煙氣溶膠中特征性成分進(jìn)行廣泛的檢測(cè)。同時(shí)，目前用于分析加熱卷煙氣溶膠中特征性成分的前處理技術(shù)，如衍生化等方法，存在操作繁瑣、不適合大規(guī)模樣品分析檢測(cè)的問(wèn)題；液液萃取通常需要大量有機(jī)溶劑，時(shí)間較長(zhǎng)，且對(duì)痕量目標(biāo)物的富集效果不佳。因此，亟需建立在線化、自動(dòng)化和微量化的加熱卷煙氣溶膠前處理技術(shù)，以提高穩(wěn)定性、效率和可持續(xù)性。

目前，關(guān)于加熱卷煙氣溶膠中特征性成分對(duì)人類健康的潛在影響的研究尚遠(yuǎn)未充分。因此，未來(lái)的研究應(yīng)主要聚焦以下4個(gè)方面的課題：①全面、系統(tǒng)地研究霧化劑的裂解和添加劑的降解對(duì)加熱卷煙氣溶膠化學(xué)成分的影響，以及裂解產(chǎn)物和降解產(chǎn)物的體內(nèi)外毒理學(xué)評(píng)估，為加熱卷煙產(chǎn)品的研發(fā)提供科學(xué)依據(jù)，降低其潛在危險(xiǎn)性；②強(qiáng)化和完善對(duì)加熱卷煙設(shè)備的質(zhì)量控制和設(shè)備清潔策略，以減少氣溶膠中多環(huán)芳烴等有害成分的釋放量和積累；③研究不同的抽吸參數(shù)對(duì)加熱卷煙氣溶膠中各種化學(xué)成分釋放量測(cè)定結(jié)果的影響；④加熱卷煙氣溶膠特征性成分的分析方法也需跨學(xué)科借鑒，關(guān)注實(shí)時(shí)在線動(dòng)態(tài)高效快速分析，將一些前沿的技術(shù)應(yīng)用到加熱卷煙的分析研究中。