卷烟主流烟气中糖和多元醇在不同粒径气溶胶中的分布研究

为研究糖和多元醇在卷烟主流烟气气溶胶中的分布,采用电子低压撞击器（ELPI）分级捕集烟气气溶胶粒相物,并通过气相色谱-质谱法（GC-MS）测定了不同圆周卷烟主流烟气气溶胶中糖和多元醇的粒径分布。捕集的气溶胶样品采用DMF提取,提取液加入BSTFA进行衍生化后,经DB-5MS弹性毛细管柱分离,选择离子监测模式测定,内标法定量。结果表明:（1）该法检测主流烟气气溶胶中10种糖和多元醇的检出限为1.6~14.8 ng/cig,加标回收率为82~112%。（2）超细支卷烟（圆周17.0 mm）和传统卷烟（圆周24.3 mm）的气溶胶的质量分布均主要集中在粒径0.144-0.722 μm,在粒径0.431 μm附近最集中,但超细支卷烟气溶胶中小粒径的粒相物质量比例高于传统卷烟。（3）10种糖和多元醇在烟气气溶胶中均有检出,在超细支卷烟和传统卷烟气溶胶中的粒径分布规律一致。不同类型的糖和多元醇在气溶胶中呈现不同的粒径分布趋势,其中1,2-丙二醇、乙二醇、果糖、葡萄糖、甘露糖、D-阿拉伯糖、D-半乳糖、D-木糖的质量浓度呈现随粒径增加先增加后减小的趋势,在中间粒径的粒相物中（0.261~0.431 μm）浓度最高;而丙三醇、木糖醇则相反,其质量浓度随着粒径增加呈现先减小后增加的趋势,在中间粒径的粒相物中（0.431~0.722 μm）浓度最低。      

点燃和加热条件下不同滤嘴通风率卷烟的气溶胶释放特征

为研究滤嘴通风率对不同类型卷烟烟气气溶胶释放的影响,制备了不同滤嘴通风率的两用型烟支（可燃吸、配套加热烟具加热后抽吸）,采用气相色谱仪（GC）和DMS500快速粒径谱仪,研究了点燃和加热条件下烟气气溶胶中的主要化学成分和粒径分布。结果表明：(1)在点燃和加热条件下,烟气出口温度均随滤嘴通风率的增加逐渐降低。(2)随着滤嘴通风率从0增加至64.08%,在点燃条件下,总粒相物及粒相物中烟碱、丙二醇、丙三醇和水分的释放量减少;在加热条件下,总粒相物、粒相物中烟碱和丙三醇的释放量先增加后略微减少,粒相物中丙二醇的释放量增加,粒相物和气相物中水分的释放量减少。(3)随着滤嘴通风率的增加,在点燃条件下,烟气气溶胶粒径均分布在60～2 000 nm范围内,粒数浓度减小,粒数中值粒径（CMD）增大;在加热条件下,滤嘴通风率为0时,烟气气溶胶粒径主要分布在40～500 nm;滤嘴通风率为47.86%和64.08%时,粒径主要分布在40～1 000 nm,粒数浓度与粒子体积浓度先增加后减小,CMD和体积中值粒径（VMD）增大。该研究结果可为卷烟通风打孔工艺参数的选择优化提供科学依据。     

卷烟主流烟气气溶胶分布研究

对卷烟主流烟气气溶胶分布进行了研究,按照标准吸烟条件,对4个卷烟进行了测试,通过在线200倍稀释,采用测量范围在7～10000 nm的电子低压撞击器对气溶胶粒径和浓度进行了测试。试验结果表明,不同卷烟主流烟气气溶胶分布有一定的差异,烟气气溶胶浓度随抽吸口数增加而增加,所测试的A、D样品气溶胶最高浓度粒径出现在0.261～0.381μm,B、C样品卷烟气溶胶最高浓度粒径出现在0.028μm;A、D样品卷烟气溶胶平均粒径为0.23μm,而B、C样品卷烟平均粒径为0.16μm;4种卷烟主流烟气气溶胶平均浓度介于1.09×109～2.21×109个/cm3之间,而相应每支烟的总粒子数介于2.29×1011～3.88×1011个粒子。     

醇类溶剂对电子烟雾化气溶胶粒径分布的影响

为了解烟油的溶剂组成对电子烟气溶胶粒径分布的影响规律,采用电子低压冲击仪（ELPI）分别测试了乙醇、正丙醇、正丁醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、丙三醇、1,2,4-丁三醇、PEG200、PEG400等常见醇类溶剂在相同雾化条件下的烟雾颗粒粒径分布,并在此基础上研究了烟油中1,2-丙二醇和丙三醇的配比对电子烟雾化气溶胶粒径分布的影响。结果表明,1）当醇类溶剂的羟基数目小于3时,溶剂雾化气溶胶粒径分布曲线是单峰,颗粒数浓度峰值在0.02~0.05 μm范围内,且正丁醇>正丙醇≥乙醇;1,4-丁二醇 > 1,2-丙二醇 > 乙二醇。2）丙三醇和1,2,4-丁三醇雾化气溶胶粒径分布曲线呈双峰分布;分别位于0.02~0.05 μm和0.1~1 μm范围。3） PEG200、PEG400雾化气溶胶粒径分布曲线呈双峰分布,分别位于0.05~0.1 μm和0.1~1 μm范围内。4）碳链长度相同时,羟基数目从1增加到3,雾化气溶胶大颗粒数增多。5）随着烟油中1,2-丙二醇比例降低（丙三醇比例增加）,雾化气溶胶的大颗粒有增多趋势,雾化气溶胶的每口粒子数浓度降低。      

切丝宽度对卷烟主流烟气气溶胶粒径分布的影响

为研究切丝宽度对卷烟烟气气溶胶粒径分布特性的影响,采用DMS500快速粒径谱仪和电子低压撞击器(ELPI),在ISO抽吸模式下,分别研究了不同切丝宽度卷烟烟气气溶胶的粒数粒径分布和质量粒径分布特征。结果表明:(1)不同切丝宽度(0.7、0.9和1.1 mm)卷烟的烟气气溶胶粒子数随粒径大小均呈现出近似的对数正态分布,粒子主要分布在40～400 nm。切丝宽度为0.7 mm和0.9 mm时烟气气溶胶的粒子数浓度略高于切丝宽度为1.1 mm,随切丝宽度的增加烟气气溶胶粒数中值直径(CMD)逐渐减小。(2)3种切丝宽度卷烟烟气气溶胶的质量主要集中在粒径为100～1 000 nm范围内,随着切丝宽度的增加,烟气气溶胶质量中值直径(MMD)减小,气溶胶总质量降低。(3)随着烟丝切丝宽度增加烟气总粒相物、焦油、烟碱、水分和CO逐渐降低。(4)感官评吸结果表明随切丝宽度增加烟气量降低,烟气质变稍粗糙,烟气形态变短,烟气变蓬松,整体烟气感官品质略有下降。(5)综合考虑,切丝宽度为0.9 mm时,烟气粒子浓度高、粒径大小适中,烟气常规释放量较0.7 mm时低,并有较好的感官质量。     

烟支圆周对卷烟燃烧特性和烟气气溶胶分布的影响

为研究不同烟支圆周对卷烟燃烧性和烟气气溶胶的影响,采用红外热成像测温法和热电偶测温法分别测试了同一牌号不同圆周(常规、中支和细支)卷烟燃烧锥固相温度和滤嘴烟气温度;采用模拟循环吸烟机和快速粒径谱仪,研究了ISO抽吸模式下同一牌号3种不同圆周(24.37 mm,常规卷烟;20.06mm,中支卷烟;17.02 mm,细支卷烟)卷烟烟气气溶胶的粒径分布特征。结果表明:(1)对于燃烧锥固相温度,中支卷烟和细支卷烟比常规卷烟平均高约100℃;(2)对于卷烟滤嘴前端烟气温度,中支和细支比常规卷烟平均高5℃,而经过滤嘴的冷却作用,3种不同圆周卷烟滤嘴中间的烟气温度趋于一致;(3)随着烟支圆周的减小,平均口数的粒子数浓度明显增加,而粒数中位直径减小,即小粒径粒子数目明显增加;(4)随着烟支圆周的减小,平均口数的粒子表面积明显增加,而表面积中位直径明显减小,即小粒径粒子总表面积明显增加。     

不同烟丝含水率卷烟主流烟气气溶胶的粒径分布特征

  目的  烟丝含水率对烟气颗粒的影响。  方法  采用DMS500快速粒径谱仪和电子低压撞击器(ELPI), 在ISO抽吸模式下, 考察不同烟丝含水率卷烟烟气气溶胶的粒数粒径分布和质量粒径分布特征。  结果  ① 不同含水率(8.1%、12.6%和17.6%)卷烟烟气气溶胶的粒数粒径均在40~400 nm呈近似对数正态分布。随着含水率增加, 全部抽吸口数的烟气粒子平均数浓度无显著变化、体积浓度明显降低、粒数中值直径(CMD)和粒子体积中值直径(VMD)呈降低趋势。②3种含水率卷烟的烟气气溶胶质量主要集中在100~1000 nm, 随着含水率增加, 质量粒径分布向小粒径位移, 抽吸口数相同条件下捕集的气溶胶颗粒总质量降低。  结论  上述规律可为卷烟加工工艺参数的优化和卷烟产品开发提供参考。      

两种抽吸模式下电加热不燃烧卷烟烟气气溶胶的粒径分布

为研究电加热不燃烧卷烟烟气气溶胶的粒径分布特性,采用DMS500快速粒径谱仪和模拟循环吸烟机,考察了加拿大深度抽吸(HCI)和ISO抽吸模式下电加热不燃烧卷烟烟气气溶胶的粒径分布。结果表明:(1)烟气稀释比为350∶1时测定结果的重现性好。(2)HCI和ISO两种抽吸模式下IQOS加热不燃烧卷烟烟气气溶胶的粒径分布均呈近似对数正态分布,且主要分布在20~200 nm;逐口烟气浓度均先逐渐增加后趋于稳定,HCI抽吸模式下烟气浓度明显高于ISO抽吸模式;逐口粒数中值直径(CMD)均先略微增加后趋于稳定,全部口数的平均CMD分别为50.2和58.5 nm。(3)ISO抽吸模式下,IQOS卷烟烟气气溶胶浓度明显高于glo卷烟,但glo卷烟烟气气溶胶粒径分布范围大于IQOS卷烟;二者气溶胶的CMD相近。加热不燃烧卷烟烟气气溶胶粒径稍大于电子烟,但明显小于传统卷烟;CMD、烟气浓度的逐口变化趋势也与传统卷烟和电子烟存在差异。     

不同加热温度加热卷烟抽吸过程中烟芯段气溶胶的动态分布

为研究加热温度对加热卷烟烟芯段气溶胶动态分布的影响,将加热卷烟样品与不同加热温度的同一加热器具配套使用,采用气溶胶原位表征系统对加热卷烟烟芯段各测试点的气溶胶进行原位取样和在线测试,考察了300、330和360℃3个加热温度条件下加热卷烟抽吸过程中烟芯段气溶胶主要物理特性的动态分布;进一步采用热电偶法对不同加热温度加热卷烟烟芯段的温度场进行表征,阐明温度分布对气溶胶分布的影响。结果表明：(1)不同加热温度条件下,烟芯段释放至空腔段的气溶胶粒径均呈现近似正态对数分布,随加热温度的升高,气溶胶的粒径和粒数浓度均增大。(2)不同加热温度条件下,烟芯段气溶胶的粒数中值粒径、粒数浓度和体积浓度均呈现相似的分布趋势,较大的粒数中值粒径、较高的粒数浓度和体积浓度主要分布于靠近加热片的中前段。(3)随加热温度的升高,烟芯段气溶胶的较大粒数中值粒径、较高粒数浓度和体积浓度分布区域呈明显的增加趋势。(4)加热卷烟烟芯段的温度分布与气溶胶分布直接相关,高温区域由于高浓度蒸汽成分的存在而有利于气溶胶的形成。     

含水率对加热卷烟气溶胶主要成分释放量的影响

目的：探讨加热卷烟烟支含水率对气溶胶主要成分释放量的影响。方法：以3种不同类型的加热卷烟为研究对象,采用气相色谱法研究了不同平衡湿度加热卷烟烟支含水率对气溶胶主要成分释放量的影响。结果：① 平衡湿度与烟草材料含水率、气溶胶总粒相物释放量呈正相关;② 不同平衡湿度加热卷烟烟支含水率对气溶胶中丙三醇和烟碱的释放量影响较大,对丙二醇释放量影响较小;③ 气溶胶中烟碱的释放量随平衡湿度的增加呈先增加后减小的趋势,50%相对湿度平衡下加热卷烟气溶胶的烟碱释放量最高。结论：烟芯材料水分含量会对加热卷烟气溶胶总粒相物、发烟剂和烟碱的释放量均有影响。     

不同单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布差异

为考察不同产地单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布差异以及16种多环芳烃的粒径分布规律, 制备了20种不同产地单料烟叶的卷烟和3种不同膨胀梗丝掺配比例的卷烟, 利用单孔道吸烟机和测量范围在0.007～9.970 μm的电子低压撞击器对样品主流烟气气溶胶粒子质量和数量进行了测量。结果表明: 1不仅不同国家单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布有差异, 而且国内不同产地单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布也存在显著差异; 国内烟叶的粒子质量和数量总体比国外的偏大; 烟叶的化学成分和物理结构等因素导致其燃烧特性不一致可能产生了气溶胶粒度分布差异; 2同一产地不同品种烟叶主流烟气气溶胶粒度分布是有差异的。在选取的三个品种中红大品种的粒子质量和数量均最大, 云85/87品种的粒子质量和数量均最小; 3不同部位烟叶主流烟气气溶胶粒度分布是有差异的, 不同产地烟叶部位的气溶胶粒度分布规律并不完全一致; 4烟丝中掺配膨胀梗丝的比例对主流烟气气溶胶粒度分布产生一定的影响。当膨胀梗丝的比例增加时, 气溶胶粒子的质量降低; 粒子数量呈先增加后降低的趋势; 5不同产地的单料烟叶主流烟气中PAHs质量的粒径分布规律相似, 粒径分布呈现单峰分布, 在0.4829μm粒径段含量最高; 分子量较低的3～4环化合物占PAHs总量比例超过80%。      

甘油与丙二醇复配比例对烟草颗粒热解和释烟特性的影响

为考察雾化剂种类和质量分数对烟草颗粒热解和烟气释放特性的影响规律，采用湿法造粒技术，利用热重-红外光谱联用系统（TG-FTIR）、锥型量热仪（CONE）以及稳态热解装置与撞击采样器联用系统，研究甘油与丙二醇复配比例对烟草颗粒热解与烟气释放特性的影响。结果表明:①随丙二醇量的增加，烟草颗粒起始失重速率明显增大，总失重比例增加，主要失重温区向低温区移动，且单一雾化剂制备的烟草颗粒主要失重温区范围较小，混合雾化剂则较为宽泛；有氧裂解阶段失重速率与甘油质量分数成反比。②红外光谱分析结果显示，添加丙二醇后，烟草颗粒在100 ℃即开始释放雾化剂；随丙二醇质量分数的增加，碳水化合物、酚类、有机酸类、烟碱等胺类化合物以及烷烃、烯烃等化合物的释放量变化趋势由先增大后减小变为逐渐增大；在有氧裂解阶段，单一甘油体系裂解的气相产物以CO₂、H₂O、CO和羰基化合物为主，随丙二醇质量分数的增加，碳氢和羰基化合物的特征吸收峰增强，且CO和CO₂的特征吸收峰强度在350、400 ℃时明显增大，说明烟草裂解更为剧烈。③随丙二醇质量分数的增加，烟草颗粒的释烟时间范围减少，累积释烟总量降低，由30%（质量分数）丙二醇制备的烟草颗粒的起始释烟速率最小；增加甘油质量分数，烟草颗粒热解释放CO和CO₂的速率减小。④随甘油质量分数的增加，气溶胶总质量呈增加趋势，平均粒径则呈先减小后增大的趋势。      

Industry research on the use and effects of levulinic acid: a case study in cigarette additives.

Public health officials and tobacco researchers have raised concerns about the possible contributions of additives to the toxicity of cigarettes. However, little attention has been given to the process whereby additives promote initiation and addiction. Levulinic acid is a known cigarette additive. Review of internal tobacco industry documents indicates that levulinic acid was used to increase nicotine yields while enhancing perceptions of smoothness and mildness. Levulinic acid reduces the pH of cigarette smoke and desensitizes the upper respiratory tract, increasing the potential for cigarette smoke to be inhaled deeper into the lungs. Levulinic acid also may enhance the binding of nicotine to neurons that ordinarily would be unresponsive to nicotine. These findings held particular interest in the internal development of ultralight and so-called reduced-exposure cigarette prototypes. Industry studies found significantly increased peak plasma nicotine levels in smokers of ultralight cigarettes following addition of levulinic acid. Further, internal studies observed changes in mainstream and sidestream smoke composition that may present increased health risks. The use of levulinic acid illustrates the need for regulatory authority over tobacco products as well as better understanding of the role of additives in cigarettes and other tobacco products.     

卷烟烟气气溶胶粒度的研究进展

该文针对当前卷烟烟气气溶胶粒度的研究分别概述了卷烟烟气气溶胶的采集方法、粒度分布和化学组分随粒度的分配规律。在总结上述研究的基础上对气溶胶采集方法、单颗粒物分析和卷烟材料对主流烟气气溶胶粒度分布及成分差异的研究进行了展望。      

传统卷烟和电子烟烟气气溶胶粒径分布研究

为了解传统卷烟和电子烟烟气气溶胶粒径分布特性, 按照ISO 的抽吸模式, 分别对10 个品牌的传统卷烟和电子烟进行测试。通过在线稀释, 采用模拟循环吸烟机和快速粒径谱仪对气溶胶粒径和浓度进行了测试。结果表明:(1)在相同的抽吸条件下, 传统卷烟气溶胶的颗粒、单位体积数浓度都比电子烟大;(2)在不同抽吸口数下, 传统卷烟气溶胶粒径每口之间差异很大, 而电子烟气溶胶粒径每口之间分布比较均匀。      

Tobacco industry research and efforts to manipulate smoke particle size: implications for product regulation.

Over the past half-century of cigarette design, tobacco manufacturers have prioritized efficiency of delivery alongside ease of inhalation and use. As a result, the modern cigarette is uniquely effective at facilitating the absorption of nicotine as well as carcinogens and other toxins. The present study draws on internal tobacco company documents to assess industry consideration of the role of smoke particle size as a potentially controllable influence over inhalation patterns and lung exposure. Tobacco manufacturers evaluated particle size manipulation both as a means of controlling physical and sensory product attributes and as a possible approach to reducing health hazards related to exposure. Industry scientists concluded that the smoke aerosol particle distribution of conventional cigarettes, constructed within common parameters, falls within a narrow and effective inhalation range. However, the internal findings suggest that differences in smoke particle size distribution are possible through less conventional approaches to product design. We propose that particle size be included among the many design features to be considered in emerging tobacco product regulation. However, the present review does not address whether particle size regulation would be a plausible means of substantially reducing addictiveness or harmfulness of cigarettes, and therefore we do not propose it as a high-priority target for regulation.     

加热卷烟呼出气溶胶主要成分的测定及与吸入气溶胶的比较

为考察加热卷烟对环境空气质量的影响及其人群健康风险,采用真空辅助捕集装置捕集加热卷烟的气溶胶,结合气相色谱-氢火焰离子化检测器(GC-FID)对呼出气溶胶中主要成分(丙二醇、丙三醇、薄荷醇、烟碱、三醋酸甘油酯)进行定量分析;同时在吸烟机上模拟志愿者抽吸参数抽吸加热卷烟,测定吸入气溶胶中主要成分的释放量,并与呼出气溶胶进行比较研究。结果表明：(1)所建立的呼出气溶胶主要成分分析方法标准曲线线性关系良好(R²≥0.999 9),检出限在0.10～0.41μg/mL之间,回收率在77.70%～120.00%之间,日内和日间精密度良好(日内RSD≤6.93%、日间RSD≤10.70%)。(2)加热卷烟呼出气溶胶中丙二醇和丙三醇的释放量较高,且丙三醇的释放量高于丙二醇;薄荷味加热卷烟呼出气溶胶中含有薄荷醇。(3)加热卷烟呼出气溶胶中主要成分的释放量显著低于吸入气溶胶,人体对丙二醇、丙三醇、薄荷醇、烟碱和三醋酸甘油酯的平均截留率分别为96.80%、96.20%、96.00%、99.60%和99.60%。