加热卷烟气溶胶特征性成分及其分析方法研究进展.pdf

2024 年 2 月第 57 卷第 2 期烟草科技Tobacco Science&TechnologyFeb.2024Vol.57 No.2摘要：由于加热卷烟不涉及燃烧过程，且其使用方式和烟棒成分与传统卷烟显著不同，因此与传统卷烟相比，加热卷烟具有特征性成分。综合国内外近年来的研究进展，将加热卷烟气溶胶中的特征性成分划分为雾化剂及其裂解产物、添加剂及其降解产物、加热装置的热解产物以及其他化学成分。同时，对分析加热卷烟气溶胶中这些特征性成分的方法进行了全面概述，讨论了加热卷烟气溶胶分析面临的挑战和不足之处，并提出未来研究的重点领域，旨在为加热卷烟的研发和质量控制提供有益参考。关键词：加热卷烟；气溶胶；特征性成分；分析方法中图分类号：TS411.2文献标志码：A文章编号：1002-0861（2024）02-0103-10收稿日期：2023-07-04录用日期：2023-11-27基金项目：中国烟草总公司重点研发项目“基于中国人群基因多态性的烟草制品暴露风险评估技术研究”（110202102011）。第一作者：郑燕婷（1999），女，硕士研究生，从事烟草及烟草制品分析研究工作。E-mail：*通信作者：胡清源（1965），男，博士，研究员，博士生导师，从事新型烟草制品相关研究工作。E-mail：引用本文：郑燕婷，马婉婉，陈欢，等.加热卷烟气溶胶特征性成分及其分析方法研究进展 J.烟草科技，2024，57（2）：103-112.（ZHENG Yanting，MA Wanwan，CHEN Huan，et al.Research progress on characteristic components in aerosol from heatedtobacco products and their analytical methods J.Tobacco Science&Technology，2024，57（2）：103-112.DOI：10.16135/j.issn1002-0861.2023.0398）加热卷烟气溶胶特征性成分及其分析方法研究进展郑燕婷，马婉婉，陈欢，侯宏卫，胡清源*国家烟草质量监督检验中心，郑州高新技术产业开发区翠竹街 6 号450001Research progress on characteristic components in aerosol from heatedtobacco products and their analytical methodsZHENG Yanting,MA Wanwan,CHEN Huan,HOU Hongwei,HU Qingyuan*China National Tobacco Quality Supervision and Test Center,Zhengzhou 450001,ChinaAbstract：Because no combustion process is involved in the smoking process of heated tobaccoproducts,and the significant differences in the usage patterns and tobacco rod components betweenheated tobacco products and conventional cigarettes,heated tobacco products have characteristicaerosol components that are different from those found in smoke of conventional cigarettes.Thepresentstudysummarizedtherecentresearchprogressathomeandabroadbyclassifyingcharacteristic aerosol components from heated tobacco products into atomizing agents and theirdegradation products,additives and their decomposition products,pyrolytic components from theheatingdeviceaswellastheotherchemicalcomponents.Theanalyticalmethodsforthecharacteristic components in the aerosol of heated tobacco products were reviewed,the challenges andshortcomings in the analysis of the aerosol of heated tobacco products were discussed,and the focusareas for future research were proposed to provide useful references for the development and qualitycontrol of heated tobacco products.Keywords：Heated tobacco product;Aerosol;Characteristic component;Analytical method加热卷烟是通过加热烟草材料产生可吸入气溶胶的烟草制品1-2，包括中心和外周等不同烟具加热方式3。随着消费者对健康的日趋重视和全球控烟力度的加大，烟草生产企业纷纷将重点转向开发和发展加热卷烟等产品，以期替代传统卷烟，从而降低有害成分的释放量和对人体健康的影响4。与其他新型烟草制品相比，加热卷烟起步较晚，但其感官质量及吸食方式与传统烟草制品最为相似5。调查结2024 年烟草科技果显示，相较于传统卷烟消费人群，加热卷烟的消费群体更加年轻化，且该群体中未成年吸烟者所占比例上升6。与传统卷烟相比，加热卷烟被认为危害性更低，然而目前研究证明并非如此7-10。与传统卷烟不同，在抽吸间歇加热卷烟的烟丝处于非燃烧状态5，同时加热卷烟烟具的使用，以及其烟棒成分与传统卷烟不同，也导致了加热卷烟气溶胶和传统卷烟烟气在成分上存在显著差异。目前，关于加热卷烟气溶胶中有害成分的研究主要包括加热卷烟气溶胶中的关键成分及传统卷烟烟气中通常存在的有害成分，如烟碱和烟草特有亚硝胺等11。与传统卷烟相比，由于抽吸加热卷烟时的温度更低，其气溶胶中的大多数有害和潜在有害成分（Harmfulandpotentiallyharmfulconstituents,HPHCs）的水平低于参比卷烟12-14，但是有一些特征成分例外，如被国际癌症研究机构（International Agencyfor Research on Cancer,IARC）列为2A类致癌物的缩水甘油，在加热卷烟气溶胶中的释放量高于传统卷烟烟气15。为了更全面地对加热卷烟进行健康风险评估，因此，有必要对国内外加热卷烟气溶胶成分释放量比传统卷烟高的化合物，即加热卷烟气溶胶中的特征性成分及其分析方法的相关文献进行综述，为加热卷烟安全性评价和进一步的研发提供参考。本研究中主要将加热卷烟气溶胶中的特征性成分分为雾化剂及其裂解产物、添加剂及其降解产物、烟具热解物质和其他化学成分4部分，并分别进行综述；同时，由于加热卷烟气溶胶中的成分与传统卷烟烟气中的成分种类和释放量不尽相同，现有的传统卷烟烟气分析方法并不完全适用于加热卷烟气溶胶，需要进一步地改进和研究，以下也总结了近几年加热卷烟气溶胶特征性成分的分析方法。1雾化剂及其裂解产物分析1.1雾化剂及其裂解产物的种类由于加热卷烟释烟介质受热温度较低，气溶胶的释放量较小，为了满足消费人群的抽吸需求，通常需添加外源性雾化剂16。研究表明，电加热卷烟关键物质的释放与雾化剂的质量分数有关17。在加热卷烟的研制中，为了提高加热不燃烧状态下烟草烟气的释放量，通常会添加加热卷烟烟草材料的气溶胶生成剂1,2-丙二醇和甘油18-21。此外，添加丙二醇和甘油还会提供类似于抽吸传统卷烟时可能感受到的“击喉感”，提高抽吸时的体验感22。Uchiyama等7和Li等9发现加热卷烟气溶胶中大多数化合物的释放量比传统卷烟烟气少，但是甘油、丙二醇和丙酮醇等的释放量比传统卷烟高，其中，丙酮醇在加热卷烟气溶胶中释放量更高的原因可能是由于甘油和丙二醇的热降解23。虽然在食品中常常会添加甘油和丙二醇，但是有研究证明长期接触甘油可能会导致肺功能受损24；过饱和1,2-丙二醇蒸气形成的细颗粒和超细颗粒经吸入后会沉积在肺的较深部分，并可能损害呼吸系统或增加患哮喘的风险25。Murphy等26的研究表明，加热卷烟中的甘油和丙二醇分别占气溶胶中主要成分（包括水、烟碱、甘油、丙二醇等）的8.75%47.19%和0.81%19.80%，3R4F参比卷烟中的甘油和丙二醇仅分别占主流烟气中主要成分的4.99%和0.05%，该结果表明加热卷烟气溶胶中甘油和丙二醇的释放量高于3R4F 参 比 卷 烟，且 安 全 性 有 待 考 察。同 时，Hashizume等 27 的研究表明，常规口味加热卷烟气溶胶中甘油和丙二醇的释放量分别为577.27和40.73 g/口；薄荷口味加热卷烟气溶胶中甘油和丙二醇的释放量分别为573.64和46.18 g/口；而1R6F参比卷烟烟气中甘油和丙二醇的平均释放量分别为154.29和33.26 g/口。由此可见，不同口味加热卷烟气溶胶中丙二醇和甘油的释放量是相近的，且不同口味加热卷烟气溶胶中甘油和丙二醇的释放量远高于传统卷烟。此外，在对加热卷烟释放物的研究中发现，甘油和丙二醇在加热时会发生热裂解反应，产生甲醛、丙烯醛和缩水甘油等有害物质28-29。IQOS气溶胶中的缩水甘油在烟碱标准化后的释放量最多，为4.4310-3mg/mg，3R4F参比卷烟烟气中的缩水甘油在烟碱标准化后的释放量为8.8410-4mg/mg，此结果证实了加热卷烟气溶胶中缩水甘油的释放量比3R4F参比卷烟高30。菲利普 莫里斯国际（Philip MorrisInternational,PMI）向美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration,FDA）提交的风险弱化 烟 草 制 品（Modified Risk Tobacco Product,MRTP）的申请中表明，以3R4F为基础的加热卷烟气溶胶中丙二醇和缩水甘油的释放量分别增加了638%和224%31。Yu等32的研究也表明，加热卷烟和传统卷烟的甘油释放量范围分别为3.15.9和0.63.0 mg/支，加热卷烟和传统卷烟的丙二醇释放量范围分别为0.20.3和0.10.6 mg/支。因此，加热卷烟气溶胶中甘油和丙二醇的释放量比传统卷烟高。1.2雾化剂分析通常采用气相色谱-火焰离子化检测器（Gaschromatography-flame ionization detector,GC-FID）法和气相色谱-热导检测器（Gas chromatography-thermal conductivity detector,GC-TCD）法检测加热卷烟气溶胶中的雾化剂甘油和丙二醇，并且在加拿大深度抽吸（Health Canada Intense,HCI）模式 104第 57 卷第 2 期下，用异丙醇溶剂萃取雾化剂15，33-35。Salman 等36采用 GC-FID 法对 IQOS 气溶胶中的丙二醇和甘油进行定量。王康等35建立了GC-TCD法同时检测加热卷烟气溶胶中甘油和1，2-丙二醇的释放量，通过优化异丙醇的萃取时间后，选择振荡萃取时间为40 min，可以同时定量检测加热卷烟气溶胶中的甘油和1，2-丙二醇，其定量限分别为0.059和0.035 mg/支，加标回收率分别为98.5%109.2%和 96.1%104.2%，相对标准偏差分别为3.37%和 4.13%，线性相关系数分别为 0.999 7 和0.999 8，线性浓度范围分别为1.020.0和0.24.0 mg/支。由此可以看出，该方法的前处理简单、灵敏度高、定量准确、重复性好、分析速度快。Cozzani等33采用GC-FID法检测加热卷烟气溶胶和传统卷烟烟气中甘油的释放量，方法的检出限和定量限分别为0.024和0.080 mg/支，加热卷烟气溶胶和3R4F参比卷烟烟气中甘油的释放量分别为 4.384.39 和 2.3mg/支。Crooks等15和Godec等34均采用GC-FID和GC-TCD法检测加热卷烟气溶胶和传统卷烟烟气中甘油的释放量，其中，Crooks等15研究的Neostik加热卷烟和3R4F参比卷烟的甘油平均释放量分别为4.274.31 和 2.43 mg/支，Godec 等34研究的 Neostik加热卷烟和 3R4F 参比卷烟的甘油释放量分别为3.443.46和2.36 mg/支，两者的方法和结果比较相似。对比检测甘油和丙二醇的GC-FID和GC-TCD法可以看出，FID线性范围宽，但是TCD检测组分的范围广，对几乎所有的化合物均有响应。Savareear等37在HCI模式下抽吸加热卷烟，在国际标准化组织抽吸模式下抽吸3R4F参比卷烟，采用热脱附-二维气相色谱-飞行时间质谱/火焰离子化（Thermaldesorption-two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry/flame ionization detector，TD-GCGC-TOFMS/FID）法对加热卷烟气溶胶和3R4F参比卷烟主流烟气中的粒相进行非靶标分析，在加热卷烟气溶胶粒相样品和传统卷烟主流烟气粒相样品中检测到近90%的分析物，并且发现加热卷烟气溶胶粒相中的甘油释放量比3R4F参比卷烟主流烟气粒相中的甘油释放量更高，该方法可以定性和半定量分析样品中的多种化学组分，更全面地掌握 样 品 的 化 学 组 成 面 貌。Uchiyama 等7采 用GC-MS法分析发现，在HCI模式下，丙二醇在加热卷烟气溶胶和传统卷烟烟气中的释放量分别为240850和1128 g/支，甘油在加热卷烟气溶胶和传统卷烟烟气中的释放量分别为 3605 900 和 18 g/支。曹芸等16通过湿法造粒技术，采用热重-红外光谱联用装置和锥型量热仪等，研究了甘油与丙二醇复配比例对烟草颗粒热解和烟气释放特性的影响规律，结果显示，在低温加热的环境中，与丙二醇相比，甘油具有增加烟草挥发性成分释放量的作用；提高甘油的比例有助于增加烟草颗粒的累积释烟总量；单一甘油样品裂解气相产物以二氧化碳、水、一氧化碳和羰基化合物为主。1.3雾化剂裂解产物分析Uchiyama等7采用GC-MS法分析加热卷烟气溶胶和传统卷烟烟气发现，在HCI模式下，丙酮醇在加热卷烟气溶胶和传统卷烟烟气中的释放量分别为140260和50110 g/支，结果表明，丙酮醇在加热卷烟气溶胶中的释放量高于传统卷烟烟气中的释放量；该方法挥发性有机物的检出限和定量限分别为0.7617 和 2.558 g/L，相对标准偏差的范围为0.23%4.4%，方法具有良好的灵敏度和重现性。彭新辉等38通过2，4-二硝基苯腙溶液衍生和超声振荡过膜后，采用高效液相色谱-二极管阵列检测器（Highperformanceliquidchromatography-diodearray detector，HPLC-DAD）法考察雾化剂甘油热解产生甲醛和乙醛释放物的影响条件，结果表明，通过使用适宜的加热时间、较低的加热温度或减少酸类添加物的比例等方式，可以降低甘油热解产生甲醛和乙醛的释放量。2添加剂及其降解产物分析2.1添加剂及其降解产物的种类添加剂是加热卷烟的重要组成部分，对其抽吸质量有显著影响。加热卷烟中常常添加多种不同类型的添加剂39，其中，香料添加剂的使用可以减轻烟草的刺鼻味和刺激性，提升抽吸体验，同时改变气溶胶的成分40。加热卷烟气溶胶中的香味物质主要还是由添加剂的直接转移得到。与3R4F参比卷烟主流烟气相比，加热卷烟气溶胶中吡啶的释放量更高，而且吡啶在 44 种毒性最高化合物的霍夫曼名单（Hoffmannlist）中41。在加热卷烟中添加呋喃类添加剂所生成的相关成分会对人体产生不利影响，Bekki等39发现glo的气溶胶中糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的释放量也往往高于3R4F参比卷烟。类似地，Forster等42也发现加热卷烟气溶胶中羰基化合物乙偶姻和丙酮醛的释放量比3R4F参比卷烟主流烟气高。2.2添加剂分析Uchiyama 等7发现在 HCI 抽吸模式下，采用GC-MS 法分析加热卷烟主流烟气中的薄荷醇和HPLC-DAD法分析加热卷烟气溶胶中的2-壬烯醛，郑燕婷，等：加热卷烟气溶胶特征性成分及其分析方法研究进展 1052024 年烟草科技结果表明，当使用IQOS的“Menthol”“Mint”和glo的“Fresh”口味时，加热卷烟气溶胶中薄荷醇和2-壬烯醛的最高释放量分别为 2 0002 700 和 6.574 g/支，传统卷烟主流烟气中薄荷醇和2-壬烯醛的释放量则分别小于0.01和0.5 g/支。Savareear等37采用TD-GCGC-TOFMS/FID法发现加热卷烟气溶胶粒相中的少数高挥发性化合物（主要是呋喃类）比3R4F 参比卷烟主流烟气粒相中的释放量更高。Savareear等41在改进的HCI43和国际标准化组织抽吸模式下分别对加热卷烟气溶胶和3R4F参比卷烟主流烟气气相中的挥发性有机物进行TD-GCGC与TOFMS法和FID法联合分析，结果表明，在加热卷烟气溶胶和3R4F参比卷烟主流烟气中均发现的35种常见化合物中，吡啶在加热卷烟气溶胶和3R4F参比卷烟主流烟气中的释放量分别为1.8和1.1 g/支，说明加热卷烟气溶胶中吡啶的释放量比3R4F参比卷烟主流烟气中的稍高。刘鸿等44采用中心切割二维气相色谱-质谱（Heart-cutting two-dimensionalgaschromatography-massspectrometry,2D-GC-MS）法，在HCI抽吸模式下，使用甲基叔丁基醚溶液萃取加热卷烟气溶胶中的烟草特征香味物质、酚类、含氮化合物和含氧裂解产物等共90种成分，该方法有利于掌握分析样品的整体化学组成，可以实现样品分析的高通量化，实验结果表明，加热卷烟气溶胶中愈创木酚、麦芽酚和香兰素的比例高于传统卷烟，其中，愈创木酚主要是由加热卷烟烟支原料中的木质素裂解产生，麦芽酚和香兰素作为添加剂经常添加于烟草制品中，加热卷烟中麦芽酚和香兰素的添加比例高于传统卷烟。加热卷烟气溶胶中吡嗪类化合物的释放量比传统卷烟主流烟气中高，这可能是因为加热卷烟原料为含有较多烟梗等添加物的再造烟叶，以及添加了较多的香精香料。加热卷烟气溶胶中环戊酮类及糠醛等焦糖化产物的释放量同样也高于传统卷烟主流烟气，其中，加热卷烟气溶胶中环戊酮类化合物的比例较高是由这两种烟草制品原料上的差异造成的。Bekki等39采用GC-MS/MS法，在HCI的抽吸模式下，使用2-丙醇萃取加热卷烟气溶胶中粒相和气相的化合物，结果表明，加热卷烟气溶胶中的糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛等呋喃类化合物的测定范围分别为0.021、0.550、0.0050.2和0.010.5 g/mL，检出限为1.745 ng/mL，定量限为5.7150 ng/mL，标准曲线相关系数为0.995 50.999 8。说明此方法适合加热卷烟气溶胶中呋喃类化合物的定量研究，其中，glo的气溶胶粒相中糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的释放量范围分别为 6.57.0、1.31.5、0.150.31 和 1.11.3 g/支，glo 的气溶胶气相中糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的释放量范围分别为160170、3344、1214和5469 g/支；而3R4F参 比 卷 烟 主 流 烟 气 粒 相 中 糠 醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的释放量分别为6.1、1.5、3.0和2.1 g/支，3R4F参比卷烟主流烟气气相中糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的释放量分别为80、2.7、3.6和10 g/支，表明glo的气溶胶粒相中糠醛的释放量高于3R4F参比卷烟以及 glo 的气溶胶气相中糠醛、2-呋喃甲醇、2（5H）-呋喃酮和5-甲基糠醛的释放量高于3R4F参比卷烟。2.3添加剂降解产物分析Ji等45用N-甲基双（三氟乙酰）胺衍生加热卷烟气溶胶和传统卷烟主流烟气中的6种芳香胺，包括1-氨基萘、2-氨基萘、3-氨基联苯、4-氨基联苯、邻甲苯胺和邻茴香胺，再采用固相微萃取-顶空-气相色谱-三重四极杆质谱（Solid-phase microextraction-headspacegaschromatography-triplequadrupolemass spectrometry,SPME-HS-GC-MS/MS）法进行检测，该方法的线性相关系数均大于0.999 4，检出限和定量限分别为1296和41320 pg/mL，回收率和变异系数分别为90%112%和2.1%6.6%，说明该方法灵敏度高、重复性好、定量准确，而且样品制备快速简便。虽然有其他的研究表明，燃烧温度是影响芳香胺形成的重要因素，温度降低，芳香胺的释放量显著降低46，但是本研究中碳加热卷烟Eclipse气溶胶中的邻甲苯胺和邻茴香胺的释放量分别为13.4和0.9 ng/支，2R5F参比卷烟主流烟气中邻甲苯胺和邻茴香胺的释放量分别为3.8和0.4 ng/支，表明碳加热卷烟Eclipse气溶胶中的邻甲苯胺和邻茴香胺的释放量比2R5F参比卷烟主流烟气中高。3烟具热解物质分析3.1烟具热解物质的种类加热卷烟的器具在加热条件下也可产生一些有别于传统卷烟的有害性成分。Davis等47研究发现IQOS的薄塑料片在使用过程中会熔化，并释放出甲醛氰醇，其在肝脏中代谢并分解成有害成分甲醛和氰化物。Kim等48发现加热卷烟装置的热量可以传递到加热卷烟滤嘴，导致甲醛、丙烯醛和丙酮等产生，其中，丙酮仅在加热滤嘴产生的气溶胶中检测到。McGrath等49和Uguna等50的研究表明，对加热卷烟设备上沉积的焦油进行连续加热，可能导致多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbon，PAH）和其他HPHCs的浓度高于一次性使用。同时，Jankowski 106第 57 卷第 2 期等51表明与全新设备上进行的化学成分研究相比，在抽吸过的设备上检测到有害成分的释放量可能会更高。无论是加热卷烟烟棒产生的有害成分还是在加热卷烟设备上长期积累的有害成分，均说明加热卷烟并不比传统卷烟危害性更小。3.2烟具热解物质分析Davis等47利用化合物的易挥发性，采用顶空-气 相 色 谱-质 谱（Headspace gas chromatography-mass spectrometry,HS-GC-MS）法分析 IQOS 烟棒中的聚合物薄膜过滤器，结果检测出具有急性毒性的甲醛氰醇成分。马扩彦等52采用自制温度数据采集系统、扫描电镜、静态顶空-气相色谱-质谱联用仪和热重分析仪对加热卷烟中2种聚乳酸膜材料和1种聚乳酸膜-纸复合材料的物理性状、挥发性成分进行对比分析，结果表明，聚乳酸膜材料和聚乳酸膜-纸复合材料随着加热温度的升高，挥发性成分的色谱峰数量及峰面积均显著增加，包括挥发性成分，如丙二醇和三醋酸甘油酯等；聚乳酸有机膜的合成原料，如L-丙交酯等；烟草原料或外加香精香料，如新植二烯等。Kim等48采用高效液相色谱-紫外检测器（High performance liquid chromatography-ultra-violet detector,HPLC-UV）法，在HCI抽吸模式下，分别对加热卷烟滤嘴和不含滤嘴的加热卷烟进行抽吸，使用乙腈从产生的气溶胶中提取羰基化合物-2,4-二硝基苯肼衍生物，研究结果显示，加热卷烟的滤嘴会释放出有害化合物，具体来说，在加热卷烟滤嘴部分产生的气溶胶中检测到甲醛和丙烯醛的释放量分别为0.945 和0.519 g/支；而在无滤嘴的加热卷烟产生的气溶胶中检测到甲醛的释放量为0.641 g/支，丙烯醛的释放量为0.220 g/支。这表明加热卷烟释放的甲醛和丙烯醛大部分是由加热卷烟滤嘴产生的。此外，仅在加热卷烟滤嘴部分产生的气溶胶中检测到丙酮，其释放量为0.580 g/支。因此，进行加热卷烟的安全性评价时除了考虑加热卷烟气溶胶中发现的有害化合物外，还应考虑加热卷烟滤嘴产生的有害化合物。4其他化学成分分析4.1其他化学成分的种类致癌物多环芳烃是不完全燃烧的典型产物53。Auer等54发现加热卷烟比传统卷烟释放出更高水平的苊，IQOS气溶胶中苊的释放量是传统卷烟主流烟气中的295%。Elias等55发现IQOS气溶胶中4-氨基联苯的释放量是 3R4F 参比卷烟主流烟气中的243%。Ardati等56的研究表明清洁加热卷烟设备对苯酚和羰基化合物的释放没有影响，但是抽吸参数对苯酚和羰基化合物的释放有显著影响，在更多的抽吸口数、更长的抽吸持续时间和更大的抽吸容量下，会释放更高水平的有害成分。4.2其他化学成分分析Cancelada等28将每个加热卷烟烟棒的烟草部分转移到顶空玻璃小瓶中，分别在180、200和220 下孵育6 min后，采用HS-GC-MS法分析其挥发性成分，结果表明，主要化学成分（包括薄荷醇、甘油和烟碱等）的总释放量从180 时的4.1 mg/支增加至200 时的 6.2 mg/支，再增加至 220 时的 10.5mg/支，可以看出，随着温度的升高，主要化学成分的总释放量增加。Dusautoir等57在HCI抽吸模式下，采 用 超 高 效 液 相 色 谱-紫 外/可 见 光 吸 收 光 谱（Ultra-highperformanceliquidchromatography-ultraviolet/visible detector,UHPLC-UV/VIS）法分析羰基化合物的衍生物，该方法允许检测和定量19种羰基化合物，定量限为615 ng/mL；加热卷烟气溶胶中己醛的释放量为22.2 ng/口，3R4F参比卷烟主流烟气中己醛的释放量为10.5 ng/口，己醛在加热卷烟气溶胶中的释放量高于3R4F参比卷烟主流烟气。同时，样品浓缩后通过乙腈加速溶剂萃取，再采用高效液相色谱与多波长荧光检测器（High performance liquidchromatography-multi-wavelength fluorescence detector,HPLC-MFD）法分析PAH，方法允许检测和定量23种PAH，定量限在139 pg/mL，结果表明，与传统卷烟主流烟气相比，加热卷烟气溶胶中释放的PAH只有苯并 c 菲较高，其中，加热卷烟气溶胶中苯并 c菲的释放量为10.2 pg/口，3R4F参比卷烟主流烟气中苯并 c 菲的释放量为 1.5 pg/口。Amors-Prez等58在HCI的抽吸模式下，采用电感耦合等离子体质 谱（Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS）法，研究了因使用IQOS烟棒Heets或传统卷烟而产生的任何颗粒和/或可溶性物质，结果表明，Ca 和 Al 的 Ccig/CHeets释放量比率分别为 0.89 和0.34。Krkel 等59使 用 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱（Fourier transform infrared,FTIR）仪分析IQOS的气溶胶和3R4F参比卷烟主流烟气气态化合物的形态及其在气相中的浓度，实现了同时在线监测气流中的多种气态物质，值得注意的是，IQOS气溶胶气态化合物中甲醇的释放量为0.868 mg/支，3R4F参比卷烟主流烟气气态化合物中甲醇的释放量为0.287 mg/支，即甲醇在IQOS的气溶胶中的释放量大于3R4F参比卷烟主流烟气中。由此可见，气相色谱法作为加热卷烟气溶胶特征性成分的主流分析方法，常常可以与FID、TCD和郑燕婷，等：加热卷烟气溶胶特征性成分及其分析方法研究进展 1072024 年烟草科技MS联用。为了满足加热卷烟气溶胶中特征性成分的检测需求，LC法通常与光谱等检测器联用检测一些低挥发性和热不稳定性化合物。对于加热卷烟特征性成分，除色谱分析方法外，FTIR和热重分析仪等也可以用于分析检测。对加热卷烟气溶胶中的特征性成分及其分析方法的总结见表1。注：HPLC-FLD表示高效液相色谱-荧光检测器（High performance liquid chromatography-fluorescence detector）。来源雾化剂雾化剂裂解产物添加剂添加剂降解产物烟具热解物质其他化学成分化合物甘油1,2-丙二醇丙酮醇缩水甘油甲醛乙醛吡啶乙偶姻丙酮醛薄荷醇2-壬烯醛糠醛2-呋喃甲醇2（5H）-呋喃酮5-甲基糠醛2-甲基呋喃2,5-呋喃二酮二氢-2（3H）-呋喃酮麦芽酚香兰素1-氨基萘2-氨基萘3-氨基联苯4-氨基联苯邻甲苯胺邻茴香胺甲醛氰醇甲醛丙烯醛丙酮苊苯并 c 菲己醛CaAl甲醇准确定量分析方法GC-FID15,33-34,36、GC-TCD15,34-35、GC-MS7GC-FID36、GC-TCD35、GC-MS7GC-MS7GC-MS30HPLC-DAD38HPLC-DAD38GC-MS42GC-MS42GC-MS7HPLC-DAD7GC-MS/MS39GC-MS/MS39GC-MS/MS39GC-MS/MS39SPME-HS-GC-MS/MS45SPME-HS-GC-MS/MS45SPME-HS-GC-MS/MS45SPME-HS-GC-MS/MS45SPME-HS-GC-MS/MS45SPME-HS-GC-MS/MS45HPLC-UV48HPLC-UV48HPLC-UV48HPLC-FLD 54HPLC-MFD57UHPLC-UV/VIS57ICP-MS58ICP-MS58FTIR59定性及半定量分析方法TD-GCGC-TOFMS/FID37TD-GCGC-TOFMS/FID41TD-GCGC-TOFMS/FID37TD-GCGC-TOFMS/FID37TD-GCGC-TOFMS/FID37TD-GCGC-TOFMS/FID372D-GC-MS442D-GC-MS44定性方法HS-GC-MS47表1加热卷烟特征性成分及其检测方法Tab.1Characteristic components of heated tobacco products and their determination methods 108第 57 卷第 2 期5结论与展望鉴于加热卷烟气溶胶与传统卷烟主流烟气在成分上差异显著，存在一些成分仅出现在加热卷烟气溶胶中或其释放量明显高于传统卷烟主流烟气。这些特征性成分包括雾化剂及其裂解产物、添加剂及其降解产物、烟具热解物质以及不完全燃烧产物。研究人员大多在现有的传统卷烟主流烟气化学成分分析方法的基础上，针对加热卷烟进行了抽吸模式、前处理技术和分析方法的研究和优化。然而，由于加热卷烟烟具功率的影响，需要对加热卷烟气溶胶中特征性成分进行广泛的检测。同时，目前用于分析加热卷烟气溶胶中特征性成分的前处理技术，如衍生化等方法，存在操作繁琐、不适合大规模样品分析检测的问题；液液萃取通常需要大量有机溶剂，时间较长，且对痕量目标物的富集效果不佳。因此，亟需建立在线化、自动化和微量化的加热卷烟气溶胶前处理技术，以提高稳定性、效率和可持续性。目前，关于加热卷烟气溶胶中特征性成分对人类健康的潜在影响的研究尚远未充分。因此，未来的研究应主要聚焦以下4个方面的课题：全面、系统地研究雾化剂的裂解和添加剂的降解对加热卷烟气溶胶化学成分的影响，以及裂解产物和降解产物的体内外毒理学评估，为加热卷烟产品的研发提供科学依据，降低其潜在危险性；强化和完善对加热卷烟设备的质量控制和设备清洁策略，以减少气溶胶中多环芳烃等有害成分的释放量和积累；研究不同的抽吸参数对加热卷烟气溶胶中各种化学成分释放量测定结果的影响；加热卷烟气溶胶特征性成分的分析方法也需跨学科借鉴，关注实时在线动态高效快速分析，将一些前沿的技术应用到加热卷烟的分析研究中。参考文献1Breheny D，Adamson J，Azzopardi D，et al.A novelhybrid tobacco product that delivers a tobacco flavournote with vapour aerosol（Part 2）：in vitro biologicalassessmentandcomparisonwithdifferenttobacco-heating products J.Food and Chemical Toxicology，2017，106：533-546.2Forster M，Liu C，Duke M G，et al.An experimentalmethodtostudyemissionsfromheatedtobaccobetween 100-200 J.Chemistry Central Journal，2015，9（1）：20.3 罗彦波，王晓如，陈小静，等.加热卷烟气溶胶粒相物化学成分的差异 J.烟草科技，2023，56（7）：41-47.LUO Yanbo，WANG Xiaoru，CHEN Xiaojing，et al.Differencesinchemicalcomponentsinaerosolparticulate matters from heated tobacco products J.Tobacco Science&Technology，2023，56（7）：41-47.4 Tattan-Birch H，Hartmann-Boyce J，Kock L，et al.Heated tobacco products for smoking cessation andreducing smoking prevalence J.Cochrane Database ofSystematic Reviews，2022，1（1）：Cd013790.5 窦玉青，沈轶，杨举田，等.新型烟草制品发展现状及展望 J.中国烟草科学，2016，37（5）：92-97.DOU Yuqing，SHEN Yi，YANG Jutian，et al.Thedevelopment and prospect of novel tobacco productsJ.Chinese Tobacco Science，2016，37（5）：92-97.6Willett J，Achenbach S，Pinto F J，et al.The tobaccoendgame-eradicatingaworseningepidemic：ajointopinion from the American Heart Association，WorldHeart Federation，American College of Cardiology，andthe European Society of Cardiology J.Circulation，2021，144（1）：e1-e5.7 Uchiyama S，Noguchi 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