吸烟者转抽加热卷烟的抽吸行为和烟碱暴露

王 昇，管 莹，赵 阁，赵俊伟，李 翔，尚平平，夭建华，谢复炜*

1. 中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2 号 450001

2. 云南中烟工业有限责任公司技术中心，昆明市五华区红锦路181 号 650231

以IQOS 为代表的加热卷烟受到了烟草企业的高度重视，在欧美市场上的销售份额快速增长，已成为不可忽视的新型烟草制品。云南、四川和湖北等省的国内烟草企业已研发多种加热不燃烧烟草制品［1］。加热不燃烧烟草制品主要是通过加热源对再造烟叶或烟丝进行加热，加热温度一般不超过350 ℃。烟叶中的香味成分和烟碱受热挥发而烟叶却不会被点燃燃烧，避免了烟草在高温时发生的燃烧裂解，其加热过程中生成的有害成分明显低于传统卷烟［2］。相比其他新型烟草制品，加热卷烟在使用方式和风味特性上最接近传统卷烟，其使用日益广泛［3］。

关于传统卷烟消费者抽吸行为的研究由来已久，电子烟等新型烟草制品的抽吸行为研究也逐渐受到关注［4-5］。赵阁等［6］在电子烟消费者抽吸行为影响因素的综述中指出，电子烟使用者的熟练程度，电子烟产品的类型、烟碱浓度，以及电子烟雾化器功率、烟液口味、溶剂均会对抽吸行为产生影响。为了研究将传统卷烟转换为新型烟草制品时消费者抽吸行为的变化，赵俊伟等［7］招募了66 名志愿者并随机分为两组，两组志愿者分别从抽吸卷烟转换至抽吸烟碱浓度为12、20 mg/mL 的电子烟，发现转抽后抽吸者的抽吸容量增大，抽吸间隔时间变短，抽吸持续时间延长或无变化，但烟碱暴露水平降低。Hiler 等［8］的研究表明，吸烟者转抽电子烟，其抽吸容量和抽吸持续时间均会随烟液中烟碱浓度的升高显著下降，抽吸参数随烟液烟碱浓度的不同会发生变化。Theodore等［9］在16名传统卷烟吸烟者转抽电子烟的实验中，发现在两周转换期后，每天抽吸口数保持稳定，而每天总抽吸时间和平均每口的抽吸持续时间增加。卷烟抽吸支数减少得越多，抽吸电子烟时抽吸持续的时间就越长。鉴于加热卷烟将来的应用前景，开展加热卷烟健康风险评估及抽吸行为的研究非常必要，而现阶段鲜见关于吸烟者转抽加热卷烟抽吸行为的研究，尤其是消费者使用国内加热卷烟产品的抽吸行为和烟碱暴露的研究尚未见报道。因此，本研究中设计吸烟者由传统卷烟转抽加热卷烟的实验，通过自填式问卷调查、吸烟行为参数测试、LC-MS分析测定烟碱暴露生物标志物等方式，从多角度开展吸烟者转抽加热卷烟的吸烟行为和烟碱暴露研究（受研究条件所限，本研究的实验规模较小，志愿者均为男性，在下一步的研究中将扩大人群规模并使志愿者性别比例合理），考察加热卷烟的口味、烟碱量和加热方式等因素对志愿者抽吸行为和烟碱摄入量的影响，为国产加热卷烟的产品设计和安全性评估提供依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

IQOS 烟支规格：长度45 mm，圆周25.2 mm，烟气烟碱量1.2 mg/支，口味为烟草原味。国内加热卷烟M 的烟支规格：长度44.8 mm，圆周长25 mm，烟气烟碱量0.34 mg /支，口味为烟草原味。传统卷烟为市售烤烟型卷烟，烟气烟碱量0.8～1.0 mg/支。

CReSS 吸烟行为记录仪（德国Borgwalt K C 公司）；AB Sciex API 4000 液相色谱-质谱联用仪（LC-MS/MS，美国Applied Biosystems公司）。

1.2 方法

1.2.1 实验设计

招募50 名抽吸卷烟的志愿者，其中，24 名为转抽IQOS 组，26 名为转抽国内加热卷烟M 组。志愿者转抽前使用的传统卷烟为市售烤烟型卷烟。实验周期为7 d：第1 天，对消费者进行问卷调查，包括其人口学基本信息、烟草消费习惯、对加热卷烟的了解情况等。测试志愿者抽吸传统卷烟时的吸烟行为参数，并收集消费者抽吸传统卷烟时的晨尿；第2～7天为转抽期，志愿者抽吸加热卷烟IQOS或M；第7天对志愿者再次进行问卷调查，考察其对加热卷烟的接受度和满意度等，测试志愿者转抽后的吸烟行为参数，并再次收集志愿者的晨尿。实验设计流程见图1。

图1 实验设计流程图Fig.1 Flowchart of the experimental design

1.2.2 志愿者招募及纳入和排除标准

在河南地区采用滚雪球抽样法招募符合纳入标准的志愿者［10］。志愿者的纳入标准（同时满足下述条件）：①年龄 18～65 周岁；②持续抽烟6个月以上，每日抽吸卷烟10支以上（最好15支以上）；③严格遵守研究要求，依从性好，提供晨尿样本（50 mL 左右），同意转换抽吸实验指定的加热卷烟；④能够前往指定场所完成调查，签署研究知情同意书。

志愿者的排除标准（满足其一即予排除）：①调查期内需要服食药物；②月经期、月经前期（前1周）和妊娠期妇女；③严重血管疾病患者、慢性阻塞性肺疾病、肺癌及其他肿瘤患者；④精神病患者和严重的生理畸形患者。实验中，志愿者如因身体不适或因故不能完全参与，造成该志愿者的数据不完整时，对这些志愿者予以排除。

志愿者人口学特征的基本情况见表1。50 位志愿者均为男性，平均年龄为41.8 周岁；已婚者占98.0%（49/50）；文化程度初中及以下的占48.0%（24/50），其次为高中/中专和大专/大学本科，分别占10.0%（5/50）和42.0%（21/50）；有96.0%（48/50）的志愿者的平均月收入≤5 000元。志愿者的文化程度、婚姻状况、职业和收入水平分布均具有代表性。

表1 志愿者的人口学特征Tab.1 Demographic characteristics of volunteers

1.2.3 吸烟行为测试

本研究中采用CReSS 吸烟行为记录仪测试志愿者抽吸卷烟或加热卷烟的抽吸容量、持续时间和抽吸间隔等吸烟行为参数。吸烟行为测试前，对CReSS 吸烟行为记录仪预先进行校正［11］。

1.2.4 烟碱暴露生物标志物测试

将采集的志愿者晨尿立即冷冻保存，并全程采用冷链运输，转运至实验室。将尿样稀释处理后，加入同位素内标，采用HPLC-MS/MS法［12］检测志愿者尿液中烟碱各暴露生物标志物。本研究中检测的烟碱暴露生物标志物为降烟碱（NNIC）、烟碱（NIC）、烟碱氮氧化物（NIC-NO）、可替宁（COT）、降可替宁（NCOT）、反-3′-羟基可替宁（OHCOT）、可替宁氮氧化物（COT-NO）、烟碱糖苷（NIC-G）、可替宁糖苷（COT-G）、反-3′-羟基可替宁糖苷（OHCOT-G），并计算烟碱总代谢物的量。

1.2.5 实验过程中的质量控制

在现场实验开始前，质控人员召集志愿者，告知其实验过程中需要注意的事项，并及时解答实验中可能遇到的问题。在转换抽吸加热卷烟期间，质控人员每日联系志愿者，询问加热卷烟的使用情况和感受。抽吸行为测试期间，质控人员采用现场录像、拍照等方式对测试过程进行记录和质量控制。采集尿样时，将采样类型、采样日期和采样时间，以及被采集者的姓名、编号和采样量的信息标注在收集尿样的容器上；将采集到的尿样立即装入低温保存箱（—20 ℃）；在实验期间对10%的志愿者进行随机抽查，核实其是否按照研究要求使用样品收集容器。为了确保调查问卷整理、录入、实验室检测结果等资料分析过程中信息的无偏性，在问卷整理、实验室检测过程中，均采用了盲法（单盲），避免研究人员的主观因素影响资料分析过程中的信息获取。样品在实验室分析过程中严格按照LC-MS/MS分析方法规范处理和分析样品，监控仪器状态，设置质控样品，保证样品分析结果的稳定性和准确性。

1.2.6 医学伦理学论证

本研究方案通过了郑州大学医学伦理委员会批准。志愿者参加项目时签署了知情同意书。

2 结果与讨论

2.1 志愿者烟草消费情况及转抽后的加热卷烟的使用情况

在转抽加热卷烟前，对志愿者的烟草消费情况进行了问卷调查。在50 名吸烟者中，烟龄均大于1年，其中烟龄5 年以上的占96.0%（48/50）。吸烟量＞10支/d的占86.0%（43/50）。日常抽吸卷烟单价在20元/盒以下的占94.0%（47/50）。有88.0%的志愿者日常抽吸卷烟的焦油释放量为9～11 mg/支。有44.0%（22/50）的志愿者曾经戒过烟（停止抽吸卷烟达一个月以上）。具体结果见表2。

表2 志愿者卷烟消费情况Tab.2 Consumption data of cigarettes and heated tobacco products by volunteers

转抽加热卷烟后，再次对志愿者使用加热卷烟的情况进行了问卷调查。结果见表3，志愿者每天抽吸加热卷烟数量均在3支以上，90%以上的志愿者每天抽吸5支以上。转抽前100%的志愿者每天抽吸卷烟5 支以上，转抽过程中两者使用情况没有明显差异，说明消费者对加热卷烟的接受度和满意度较高。超过90%的志愿者每支加热卷烟抽吸5口以上；75%以上的志愿者每口抽吸间隔时间＜30 s。其中有62.5%转抽IQOS 组的志愿者烟气抽吸至肺部，只有46.1%转抽M组的志愿者抽吸到达肺部。通过对每天抽吸数量、每支抽吸口数、每口间隔时间和抽吸深度等数据的统计，发现转抽IQOS组和转抽M组的志愿者抽吸习惯并无显著差异（P值均大于0.05）。

表3 志愿者转抽加热卷烟IQOS和M后抽吸习惯调查情况Tab.3 Puffing habits of volunteers switched to IQOS or M

2.2 志愿者转抽加热卷烟过程的吸烟行为参数分析

在进行问卷调查的同时，在本研究中对志愿者抽吸卷烟或加热卷烟的抽吸容量、持续时间和抽吸间隔等吸烟行为参数进行了记录和数据统计。志愿者由卷烟转抽加热卷烟IQOS 的吸烟行为参数分析结果见表4。可知，志愿者转抽IQOS 后多数抽吸参数未发生显著改变。抽吸卷烟时，志愿者平均每口抽吸容量为60.8 mL，每口抽吸持续时间为2.1 s，平均流速为31.6 mL/s，峰值流速为50.8 mL/s。转抽IQOS后，志愿者平均每口的抽吸容量为55.7 mL，每口抽吸持续时间为1.9 s，平均流速为31.5 mL/s，峰值流速为48.6 mL/s。但抽吸间隔时间从转抽前的14.3 s缩短为转抽后的9.8 s。

表4 由卷烟转抽IQOS的志愿者的吸烟行为参数（）Tab.4 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to IQOS（）

表4 由卷烟转抽IQOS的志愿者的吸烟行为参数（）Tab.4 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to IQOS（）

组别卷烟转抽IQOS组P①峰值流速/（mL·s-1）50.8±16.3 48.6±13.3 0.458抽吸容量/mL 60.8±14.0 55.7±11.5 0.089持续时间/s 2.1±0.6 1.9±0.8 0.269平均流速/（mL·s-1）31.6±9.4 31.5±8.5 0.962抽吸间隔/s 14.3±8.0 9.8±8.3 0.038

与之类似，志愿者由卷烟转抽加热卷烟M 的吸烟行为参数分析结果见表5。可知，志愿者转抽M后多数抽吸参数也未发生显著改变。转抽M 后，志愿者平均每口抽吸容量为56.4 mL，每口抽吸持续时间为1.9 s，平均流速为32.0 mL/s，峰值流速为49.1 mL/s，抽吸间隔时间为9.7 s，抽吸间隔与转抽前相比也明显缩短。

表5 由卷烟转抽M的志愿者的吸烟行为参数（）Tab.5 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to M（）

表5 由卷烟转抽M的志愿者的吸烟行为参数（）Tab.5 Puffing behavior parameters of volunteers switched from cigarette to M（）

抽吸参数卷烟转抽M组P①抽吸容量/mL 50.0±17.6 56.4±19.4 0.878持续时间/s 1.9±0.7 1.9±0.9 0.805平均流速/（mL·s-1）31.1±8.0 32.0±8.4 0.603峰值流速/（mL·s-1）48.5±13.5 49.1±13.9 0.84抽吸间隔/s 15.3±9.0 9.7±5.4 0.012

Murphy 等［13］研究加热卷烟产品的抽吸参数为抽吸容量（63.5±20.8）mL、抽吸时间（1.8±0.6）s、抽吸间隔（10.29±3.38）s。该结果与本研究中获得的数据近似。一方面，本研究中发现志愿者转抽加热卷烟产品后抽吸容量、持续时间、平均流速和峰值流速等参数均与转抽前无显著性差异。对比Haziza等［14］在加热卷烟产品评估研究中的发现，志愿者转抽IQOS前基线抽吸容量为53.4 mL，转抽后抽吸容量为52.9 mL，无显著性差异。与本研究中得到的结论一致。这是由于加热卷烟产品与传统卷烟有较高的相似度，使志愿者抽吸传统卷烟形成的抽吸行为特征能基本移植到抽吸加热卷烟。另一方面，本研究中发现志愿者转抽加热卷烟后，抽吸间隔明显缩短。Jones 等［15］研究吸烟者使用加热卷烟的抽吸行为时也有类似报道，在其研究中发现志愿者在抽吸传统卷烟时的抽吸间隔为（18.8±10.6）s，而抽吸加热卷烟时的抽吸间隔为（11.1±5.8）s。由于加热卷烟产生的烟气和输送的烟碱低于传统卷烟，志愿者在使用加热卷烟时，会通过缩短抽吸间隔，在同样的时间内吸入更多的烟气和烟碱以满足自身的需要。与之类似，此前 Norton 等［16］和 Theodore 等［9］也发现由于电子烟的烟碱输送效率低于传统卷烟，消费者为了提高满足感，同样会缩短抽吸间隔。

2.3 志愿者转抽加热卷烟过程的尿样中烟碱暴露生物标志物分析

在研究志愿者转抽加热卷烟吸烟行为的同时，本研究中还采用生物标志物法评估转抽后志愿者烟碱暴露的变化情况。采用HPLC-MS/MS 法测定了志愿者转抽前后晨尿尿样中多种烟碱暴露生物标志物，并折合成烟碱计算了烟碱总代谢物，对各烟碱暴露生物标志物均进行了肌酐校正。由卷烟转抽IQOS 和M 的志愿者尿样中烟碱暴露生物标志物分析结果分别见表6和表7。

如表 6 和表 7 所示，志愿者转抽 IQOS 或 M 后尿样中烟碱暴露生物标志物的水平无显著性差异（P＞0.05）。依前述问卷调查和抽吸参数的研究结果，志愿者转抽加热卷烟后抽吸行为未有显著变化，烟碱暴露生物标志物的分析结果与抽吸行为的分析结果一致。在国外开展的类似研究中，Haziza 等［17］报道称，与抽吸传统卷烟相比，抽吸加热卷烟后，志愿者体内的烟碱总代谢物和可替宁的水平亦未发生显著变化。

表6 由卷烟转抽IQOS的志愿者尿样中烟碱暴露生物标志物分析（）Tab.6 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to IQOS（） ［ng·（mg肌酐）-1］

表6 由卷烟转抽IQOS的志愿者尿样中烟碱暴露生物标志物分析（）Tab.6 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to IQOS（） ［ng·（mg肌酐）-1］

烟碱暴露生物标志物卷烟转抽IQOS组P①OHCOT 2 260±2 165 2 275±2 882 0.967烟碱暴露生物标志物卷烟转抽IQOS组P①NNIC 62±41 47±38 0.109 COT-NO 220±192 205±272 0.727 NIC 628±745 641±909 0.952 NIC-G 1 095±1 105 729±1 031 0.058 NIC-NO 253±218 264±327 0.852 COT-G 2 013±1 401 1 925±2 563 0.880 COT 983±733 729±632 0.086 OHCOT-G 628±661 724±1 004 0.576 NCOT 9.4±9.6 8.3±12.5 0.534烟碱总代谢物5 663±3 575 5 259±5 454 0.677

表7 由卷烟转抽M的志愿者尿样中烟碱暴露生物标志物分析（）Tab.7 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to M（） ［ng·（mg肌酐）-1］

表7 由卷烟转抽M的志愿者尿样中烟碱暴露生物标志物分析（）Tab.7 Nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched from cigarette to M（） ［ng·（mg肌酐）-1］

烟碱暴露生物标志物卷烟转抽M组P①OHCOT 2 784±2 800 2 591±3 440 0.661烟碱暴露生物标志物卷烟转抽M组P①NNIC 51±62 44±71 0.266 COT-NO 207±200 230±392 0.629 NIC 331±404 528±646 0.135 NIC-G 639±666 507±687 0.140 NIC-NO 221±236 224±277 0.916 COT-G 1 931±2 100 1 739±2 519 0.541 COT 834±743 744±821 0.352 OHCOT-G 625±604 592±828 0.716 NCOT 11±14 11±20 0.870烟碱总代谢物5 360±4 403 5 160±6 234 0.775

2.4 志愿者转抽两种加热卷烟的比较分析

如表8所示，吸烟者转抽IQOS和M后抽吸参数的差异很小，抽吸容量的平均值分别为55.7 和56.4 mL，持续时间均值均为1.9 s，平均流速分别为31.5和 32.0 mL/s，峰值流速分别为 48.6 和 49.1 mL/s，抽吸间隔分别为9.8 和9.7 s。与之对应的吸烟者转抽IQOS 和M 后尿样中烟碱生物标志物水平也近似，如可替宁在尿样中的质量分数分别为729 和744 ng（/mg肌酐），烟碱总代谢物在尿样中的质量分数分别为5 259 和5 160 ng（/mg 肌酐）。虽然加热卷烟IQOS和M的烟碱量有一定差距，但由于不同加热卷烟的加热方式和烟碱输送效率存在差异且本研究中也没有限制志愿者抽吸加热卷烟的支数，以及志愿者烟碱代谢存在的个体差异，志愿者使用两种加热卷烟后尿样中烟碱暴露生物标志物的水平没有显著性差异。

表8 志愿者转抽加热卷烟IQOS和M后抽吸参数和尿样中烟碱生物标志物平均值Tab.8 Means of puffing parameters and nicotine exposure biomarkers in urine samples of volunteers switched to IQOS or M

3 结论

在本研究中，当消费者从传统卷烟转抽加热卷烟后：①志愿者的多数抽吸行为参数基本保持不变，抽吸容量和抽吸时间均未发生显著性改变，但抽吸间隔明显缩短。②转抽后志愿者尿液中烟碱暴露生物标志物的暴露水平也未发生显著改变。③问卷调查结果表明，消费者对加热卷烟的接受度较高，抽吸加热卷烟时，对消费者抽吸习惯的影响较小。