李翔宇，姜兴益，张洪非，罗彦波，朱凤鹏，庞永强

国家烟草质量监督检验中心，郑州高新技术产业开发区枫杨街2 号 450001

一直以来都有一些烟草消费者在关注并使用雪茄烟。在国际上，FDA 的最终认定原则（Final Deeming Rule）将雪茄烟纳入烟草制品管理，因此，雪茄烟研究成为烟草研究科学的热点之一。烟气是燃吸类烟草制品直接面向消费者的最主要特征，是体现产品质量和风格特征的主要因素，也是构筑产品核心技术的关键点之一。雪茄烟烟气研究日益受到关注。一方面，烟气指标的稳定性反映了产品的感官品质和风格特征稳定性［1］，另一方面，使用吸烟机准确测试雪茄烟烟气可为雪茄烟有害成分与风险研究提供借鉴。

与常规卷烟相比，雪茄烟的规格较多，长度、直径范围较广，产品质量差异较大，针对雪茄烟烟气分析测试的研究也较少。据报道，雪茄烟相关的期刊论文仅为常规卷烟的1/100 左右［2］。目前，国外仅有少数报道涉及雪茄烟烟气分析。Schmeltz 等［3］分析了某雪茄烟的TPM、pH、水分、烟碱、B［a］P、挥发性酚、CO、NH3等，发现雪茄烟烟气与卷烟烟气pH、NH3和CO 明显不同。Klupinski 等［4］对比了美国生产的小雪茄和卷烟主流烟气粒相物，发现了3 种有显著差异的物质。国内研究者主要针对雪茄烟的茄芯原料进行了分析，例如，赵瑞等［5］研究了雪茄烟茄芯原料中的主要化学成分与感官品质，王玉华等［6］分析了雪茄烟茄芯原料中的中性致香物质。尽管雪茄烟产品类型丰富，但目前针对雪茄烟烟气的分析研究报道较少。

因此，本研究中通过查阅相关资料，参考CORESTA 推荐方法［7-12］中所用样品，选取了国内外16 个雪茄烟样品。根据CORESTA 推荐方法CRM 46［7］、CRM 64［8］、CRM 65［9］、CRM 66［10］、CRM 67［11］和CRM 68［12］，优化和细化方法中的关键环节。对雪茄烟样品进行烟气成分分析，并与CORESTA 推荐方法和CORESTA 雪茄烟学组第1～12 次雪茄烟共同试验［13-16］的数据进行比对分析。通过对比分析雪茄烟样品的烟气稳定性，探讨提高实验室雪茄烟烟气测试结果准确性的措施，以期为雪茄烟烟气指标研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

根据雪茄烟产地、规格等的不同，选取国内外雪茄烟样品共16 个（国外和国内样品各8 个）。

异丙醇（色谱纯，上海科醚化学科技有限公司）；乙醇、正十七烷烃（色谱纯，上海安谱实验科技有限公司）；CO 标准气体（中国计量科学研究院国家标准物质研究中心）；烟碱（≥98%，美国Sigma-Aldrich 公司）；去离子水（自制）。

SM410-CV 型雪茄烟吸烟机、雪茄烟夹持器和烟气捕集器、COA205 型非散射红外分析仪、气相收集系统、皂膜流量计（德国Borgwaldt-KC 公司）；气相色谱仪（配火焰离子化检测器，美国Agilent 公司）；CP224S 电子天平（感量：0.000 1 g，德国Sartorius 公司）。

1.2 方法

1.2.1 雪茄烟常规化学指标测试

按照CRM 64［8］调节雪茄烟样品和调试吸烟机，根据雪茄烟直径计算抽吸容量并准备夹持器，烟气常规化学指标及测试方法见表1。

表1 雪茄烟主流烟气常规化学指标及测试方法Tab.1 Routine chemical indexes of mainstream cigar smoke and corresponding testing methods

1.2.2 雪茄烟直径测量

绕线法：分别在距嘴端15 mm 处、33 mm 处进行标记，用30 旦白色线绕标记处1 周，在绕线交汇处用笔标记，测量绕线标记的两点交汇处之间的长度，即为雪茄烟周长C，用D=C/3.142 计算得到雪茄烟直径D，取8 支雪茄烟直径测量的平均值为最终结果。以15 mm 处的直径进行夹持器和捕集器的选取，以33 mm 处的直径进行抽吸容量V 的计算。参考YC/T 461—2013［17］，根据雪茄烟33 mm 处的直径D 计算得到抽吸容量V（表2）。

表2 不同直径雪茄烟的抽吸容量①Tab.2 Puffing volume calculated by cigar diameter

1.2.3 数据处理

将本实验结果与CORESTA 推荐方法及共同实验结果进行对比，并利用格拉布斯检验法对从各抽吸通道得到的原始数据进行异常值判断和剔除。数据剔除遵循以下原则：如果总粒相物被剔除，则水分、烟碱、焦油、一氧化碳数据一并被剔除；如果水分、烟碱被剔除，则焦油数据被剔除；如果焦油、一氧化碳数据异常，则将其剔除。格拉布斯检验方法准则：在正态分布情况下，当某次测量的残差超过实验标准差与临界系数的乘积，则认为该测量结果属于离群值而应予剔除；将离群值剔除后，重新计算实验标准差，并对剩余数据进行判别、处理，直到测量结果中不包含离群值为止。

2 结果与讨论

2.1 测试方法对比分析

基于本实验室的预实验结果对文献方法部分内容进行了修改，修改前后的内容见表3。初步实验结果表明，按照修改后的方法进行雪茄烟烟气常规化学指标的测试时，方法的实际可操作性以及结果准确性明显提高。

表3 测试方法修改内容对比Tab.3 Modification comparisons between testing methods

2.2 样品选取与分析

CRM 64 中规定：雪茄烟烟气分析用吸烟机夹持器应满足直径为6.5～22.5 mm 雪茄烟的测试。CRM 65中规定：雪茄烟长度为65～250 mm，质量为＜1 g ～＞15 g，直径为6～25 mm。GB/T 15269.1—2010［19］中规定：雪茄烟按型号分为大号（m≥6.0 g/支）、中号（3.0 g/支≤m＜6.0 g/支）、小号（1.2 g/支≤m＜3.0 g/支）和微型（m＜1.2 g/支）。

在本研究中，根据雪茄烟尺寸的情况选取具有代表性的样品进行分析，主要依据以下几个原则选取雪茄烟样品：①雪茄烟样品的长度和直径，应介于CORESTA 方法中提出的雪茄烟长度和直径变化范围内；②雪茄烟样品的质量，应能够覆盖国标方法型号分类中的规定值；③对于国外生产的雪茄烟，根据国内进口销量情况选取；④对于国内生产的雪茄烟，根据其长度和直径进行选取，使之与所选取的国外雪茄烟形成互补。

综合考虑上述原则，共选择了国内外的16 个雪茄烟样品。按照GB/T 15269.3—2011［18］测定16个雪茄烟样品的质量、长度，按照1.2 节方法测定雪茄烟的直径和抽吸容量，结果如表4 所示。

表4 雪茄烟样品的质量、长度和抽吸容量Tab.4 Weight,length and puffing volume of cigar samples

2.3 雪茄烟烟气单个实验室测定结果

对表4 中的雪茄烟样品进行烟气分析测试，指标包括：总粒相物、水分、烟碱、焦油和一氧化碳。测试结果按照标准方法中的规定以mg/支进行统计分析，另外计算平均相对标准偏差（RSD），如表5 所示。

表5 单个实验室的雪茄烟烟气测定结果Tab.5 Analysis results of mainstream cigar smoke in one laboratory

CORESTA CRM 65、66 和67 的方法文本中提供了10 个雪茄烟样品的焦油、烟碱、水分的重复性数据，CORESTA CRM 68 的方法文本中提供了5个雪茄烟样品的一氧化碳数据。另外，选择了CORESTA 雪茄烟烟气分析学组1～12 次雪茄烟烟气分析数据进行对比分析，去掉两个参比卷烟Sample A（CM7）和Sample G（CM8）数据，留下雪茄烟Sample B、C、D 和E。CORESTA 推荐方法和共同实验数据如表6 所示。

将单个实验室数据（表5）与CORESTA 推荐方法和共同实验结果（表6）进行对比分析。由于实验室数量和样本等存在差异，因此，比较结果仅用于简单评价测量结果的准确性和本文中所述细化操作方法的可行性。分析结果显示：①对于总粒相物数据来说，当测定的总粒相物低于50 mg/支时，总粒相物的RSD 与CORESTA 数据的重复性数据接近，当测定的总粒相物高于50 mg/支时，总粒相物的RSD 比CORESTA 重复性数据低；②对于焦油量数据来说，当测定的焦油量低于100 mg/支时，RSD 与CORESTA 数据的重复性数据接近，当测定的焦油量高于100 mg/支时，RSD 比CORESTA 重复性数据低；③对于烟碱量数据来说，当测定的烟碱低于3.8 mg/支时，RSD 与CORESTA 数据的重复性数据接近，当测定的烟碱高于3.8 mg/支时，RSD 比CORESTA 重复性数据低；④对于一氧化碳数据来说，当测定的一氧化碳低于200 mg/支时，RSD 与CORESTA 数据的重复性数据接近，当测定的一氧化碳高于200 mg/支时，RSD 比CORESTA 重复性数据低；⑤对水分数据来说，RSD 数据总体上略低于重复性数据；⑥所有数据的RSD 均低于CORESTA 再现性数据。

CORESTA 数据以及本实验数据对比结果表

明，本方法测定结果较准确。雪茄烟的直径越大，烟气指标的稳定性越差，雪茄烟吸烟机烟气测试难度越高，水分数据的稳定性较差。另外，雪茄烟样品调节所需的平衡时间与其质量之间无显著相关性，在平衡时同一款雪茄烟不同烟支的平衡时间存在差异，这说明雪茄烟烟支的平衡时间可能与样品自身的保存条件有关。大多数样品在调节72 h 后可以达到平衡，与CRM46 方面“至少需要调节72 h”规定一致。另外，本研究中根据实验数据对比分析了单位质量烟支条件下CO 释放和水分的关系，发现无相关规律。结合水分测定结果和雪茄烟调节结果可知，现行的雪茄烟样品调节方法仍需要改进。

表6 CORESTA1～12 次共同实验（CS1～CS12）数据和CORESTA 推荐方法数据Tab.6 Data obtained in the 1st-12th cigar collaborative studies of CORESTA and tested with CORESTA recommended methods

2.4 烟气重复测定结果

依照雪茄烟样品单个实验室测试的方法、步骤和数据剔除原则，分别在3 个实验室测试雪茄烟样品烟气成分，包括总粒相物、焦油、烟碱、一氧化碳和水分共5 个指标。测试结果如表7 所示。

表7 3 个实验室的雪茄烟烟气测定结果Tab.7 Analysis results of mainstream cigar smoke in three laboratories

将3 个实验室数据（表7）与CORESTA 推荐方法和共同实验结果（表6）进行对比分析。分析结果显示：①对于总粒相物数据来说，当测定的总粒相物低于60 mg/支时，总粒相物的标准差RSD 与CORESTA 数据的重复性数据接近，当测定的总粒相物高于60 mg/支时，RSD 比CORESTA 重复性数据低；②对于焦油量数据来说，当测定的焦油量低于50 mg/支时，RSD 与CORESTA 数据的重复性数据接近，当测定的焦油量高50 mg/支时，RSD 比CORESTA 重复性数据低；③对于烟碱量数据来说，当测定的烟碱低于3.3 mg/支时，RSD 与CORESTA 数据的重复性数据接近，当测定的烟碱高 于3.3 mg/支时，RSD 比CORESTA 重复性数 据低；④对于一氧化碳数据来说，当测定的一氧化碳低于200 mg/支时，RSD 与CORESTA 数据的重复性数据接近，当测定的一氧化碳高于200 mg/支时，RSD 比CORESTA 重复性数据低；⑤对水分数据来说，RSD 数据总体上略低于重复性数据；⑥所有数据的RSD 低于CORESTA 再现性数据。

结合单个实验室数据比对结果可知，依照本文中的细化步骤进行雪茄烟烟气分析是可行的，测量结果的准确性较高。

2.5 国内外雪茄烟样品烟气指标稳定性对比

使用3 个实验室的雪茄烟烟气指标数据，计算总粒相物、焦油、烟碱、一氧化碳和水分指标的变异系数，考察16 个国内外雪茄烟样品的烟气指标的稳定性。烟气指标的对比结果如图1 所示。由图1 可知：

①雪茄烟直径越大，变异系数越大，即烟气指标的稳定性越差，与CORESTA 雪茄烟共同实验报告结果相似［13-16］。这可能是因为，雪茄烟的直径越大，采用吸烟机进行烟气抽吸测试时越容易出现异常问题。因此在实验中应密切注意大直径烟支漏气、烟支复点、烟支熄火、抽吸口数、气袋体积等多种影响因素。在处理数据时应剔除因实验操作问题带来的异常值。

图1 国内外雪茄烟烟气指标稳定性对比Fig.1 Comparison of smoke index stability between cigar samples from domestic and foreign markets

②由总粒相物、焦油、烟碱、一氧化碳和水分5个烟气指标的分析结果可知，国内雪茄烟样品略优于国外雪茄烟样品。这说明，虽然国内雪茄烟起步较晚，但国内雪茄烟厂的制作工艺和品质控制较好。

③相较于其他烟气指标，水分的变异系数较高。根据CORESTA 推荐方法，雪茄烟平衡时间至少需要72 h，并且样品或试样的质量相对变化在24 h 以内应不大于0.1%。本实验数据显示，样品调节达到平衡的时间与烟支的直径和质量无显著相关性，样品平衡所需的时间差异较大。即使在满足CORESTA 推荐方法的前提下，雪茄烟的水分变异系数远高于其他指标。因此，目前推荐的平衡方法可能无法满足雪茄烟水分测定的需求，应进一步探索雪茄烟的平衡方法，如选择参比卷烟的质量作为参考等。另外，在进行雪茄烟烟气测试的时候，实验室可以针对雪茄烟的平衡时间进行预实验。

综上所述，与卷烟烟气分析结果相比，雪茄烟烟气指标的测定结果偏差较大，需进行特定条件下实验数据异常值的检验，且在实验过程中应注意多种复杂情况。

3 结论

结合CORESTA 推荐方法，对雪茄烟烟气分析实验方法进行了细化研究，并对国内外16 个样品进行了烟气分析测试及数据分析对比。雪茄烟烟气指标的稳定性分析结果表明：雪茄烟的直径越大其烟气指标稳定性越差，国内样品的烟气指标稳定性略好于国外，雪茄烟样品水分调节平衡方法需要改进，实际操作时应使雪茄烟样品充分平衡。本方法测定结果接近或略低于CORESTA 的重复性值，低于CORESTA 的再现性值。与卷烟烟气分析结果相比，雪茄烟烟气分析结果偏差较大，需进行特定条件下试验数据异常值的检验。本研究结果可为实验室雪茄烟常规烟气成分分析提供借鉴。