电子烟原理(电子烟原理图解析)

2022年3月11日，国家烟草专卖局发布了《电子烟管理办法》，本次发布的《管理办法》包括总则、生产与质量管理、销售管理、进出口贸易和对外经济技术合作、监督检查、附则，共六章四十五条，对中华人民共和国境内电子烟生产、销售、运输、进出口和监督管理等活动作出了规定，自2022年5月1日起施行。办法公布后，引起了社会上的热议，电子烟作为一种新型烟草制品，组成成分是什么呢？

一、什么是电子烟

电子烟是一种模仿传统卷烟的电子产品，一般由烟具、烟弹、电池、传感器等部分组成。烟具包括电子烟烟具、加热卷烟烟具和用于其他新型烟草制品的烟具，烟弹是指含有雾化物等烟液的电子烟组件；雾化物是指可被电子装置等全部或部分雾化为气溶胶的混合物及辅助物质。电子烟烟具是指将烟液等通过雾化等方式供人抽吸、吸吮、咀嚼或者鼻吸等的装置；烟弹与烟具组合销售的产品包括一次性电子烟、按照国家有关标准在一个包装单元内销售的电子烟产品等。

二、电子烟工作原理

电子烟又称电子尼古丁传送系统（electronic nicotine delivery system，ENDS）。电子烟通过烟具电加热并气雾化烟弹内的由尼古丁、雾化剂、调味添加剂等组成的液体，转化为类似于传统卷烟烟雾的气溶胶混合物，再将其传送至吸烟者呼吸系统，使其吸入剂量不等的尼古丁而获得类似于抽吸传统卷烟的生理感受。

三、电子烟烟液组成

电子烟通过内置雾化器将烟液雾化供人吸食,电子烟烟液一般含有雾化剂(如1,2-丙二醇、丙三醇)、各种调味添加剂、烟碱(尼古丁)等。

1. 烟碱。我们都知道，香烟的其主要致瘾成分为尼古丁，又称烟碱，是烟草的主要致瘾成分，也是烟叶中最丰富的生物碱。烟碱的含量对香烟的烟味和劲头等抽吸效果有明显的影响，是卷烟质量控制的一项重要指标。电子烟烟液中的烟碱比例对电子烟的口感和劲头影响较大，是烟民获得满足感并产生依赖的关键成分，含量一般为0~36mg/g,国内有研究对23种品牌共计171种型号电子烟烟液中的10种生物碱进行了测定，结果显示,电子烟烟液中烟碱含量为2.16~23.73mg/g,而一支普通香烟只含有约12毫克尼古丁。

2. 次要生物碱。电子烟烟液中的烟碱一般来源于烟草提取,而降烟碱、假木贼碱、新烟草碱、麦斯明、β-二烯烟碱、可替宁、2,3’-联吡啶等是烟草中的主要次要生物碱,均与烟碱具有类似的结构和化学特性,在烟碱的提取和纯化过程中往往难以完全去除,是影响烟碱感官及生理效应的重要因素,国内研究发现，电子烟烟液中9种次要生物碱的检出率为64.91%~99.42%,含量中位值为0.06~7.35mg/kg,远低于传统烟草,这是由于电子烟烟液中的烟碱来源于烟草,在提取和纯化过程中次要生物碱会被逐级去除。但是,有9种电子烟烟液样品的总次要生物碱含量与烟碱含量比例大于1.0%,最高可达4.3%,超出了美国等国家或地区对药典级烟碱纯度的限量要求(1.0%),表明应对电子烟烟液中烟碱纯度作进一步规范

3.雾化剂。雾化剂作为电子烟烟液的主要成分，常见有植物甘油和/或丙二醇，通常占据烟液成分的90%左右。甘油比丙二醇的沸点低，蒸发速度高，雾化时能携带、传送更多尼古丁，丙二醇作为食品添加剂，人体对它的安全摄入途径一般为消化道。

4.调味添加剂。调味添加剂则构成电子烟的不同口味，是吸引消费者的一个关键因素。目前电子烟的添加剂已有几百种之多。

四、电子烟气溶胶成分

烟弹内的雾化剂在受热后，会产生大量的气溶胶。电子烟气溶胶的粒径分布和粒数浓度与抽吸模式有关。抽吸模式的参数包括抽吸容量、抽吸频率和抽吸持续时间,此外还与气溶胶稀释倍数、尼古丁浓度及分析技术等有关。2015年,国内研究人员对传统卷烟和电子烟烟气气溶胶粒径和浓度进行了实时监测,结果表明,在相同的抽吸条件下,10个品牌电子烟粒径分布在10~70nm范围内,单位体积粒数浓度介于1.08×107~6.2×107cm3之间,气溶胶颗粒粒径均小于传统卷烟。

电子烟气溶胶的化学成分比较复杂，主要包括以下七类。

1.尼古丁与次级生物碱。电子烟气溶胶中的主要成分之一是尼古丁。2014年，Goniewicz等研究了英国市场比较受欢迎的电子烟，发现尼古丁的雾化效率大约在10%~81%，每吸300口电子烟，尼古丁释放量为2~15mg不等。尼古丁的降解产物为次级生物碱，电子烟气溶胶中也含有次级生物碱。尼古丁从电子烟烟液向人体内的递送效率与烟液中尼古丁的含量、雾化效率和生物利用度有关，三者越高，递送效率越高。电子烟尼古丁质量浓度一般低于传统香烟，但吸烟者往往通过增加每口抽吸持续时间，而不是增加抽吸频率来取得相同的生理效应。

2.羰基化合物。有文献报告在电子烟气溶胶中检出羰基化合物。Uchiyama等检测了13个品牌的363种电子烟气溶胶，其中检出了甲醛、乙醛、丙烯醛、乙二醛和甲基乙二醛，13个品牌中的9个品牌样品均检出了羰基化合物。美国的研究表明电子烟气溶胶中的甲醛含量与电子烟的使用功率有关，且功率越高，气溶胶中的甲醛释放量越高，甚至超过传统卷烟。

3.甘油、丙二醇。甘油、丙二醇或两者的混合物一般占电子烟烟液质量的90%左右，它们在电子烟气溶胶中所占比例也很高。Pellegrino等发现1，2-丙二醇和丙三醇在电子烟气溶胶中的占比与它们在烟液中所占比例相似。另外，有研究发现加热甘油和丙二醇后可能会产生醛酮类化合物。

4.挥发性、半挥发性有机化合物。电子烟烟液中添加的香精、烟草提取物等物质产生的气溶胶可能存在挥发性、半挥发性有机化合物。Laugesen等在电子烟气溶胶中检测出了p，m-二甲苯含量，丙二醇，苯乙烯等物质。Goniewicz等检测了12种电子烟气溶胶，每吸150口电子烟，甲苯释放量范围是0.2~6.3µg，对（间）-二甲苯释放量范围是0.1~0.2µg。

（5）烟草特有亚硝胺（TSNA）。烟草中的生物碱亚硝化形成TSNA，TSNA 是强致癌物。Goniewicz等在电子烟气溶胶中检出痕量浓度的TSNA。N-亚硝基降烟碱、4-（N-亚硝基甲基氨基）-1-（3-吡啶基）-1-丁酮、N-亚硝基假木贼碱和N-亚硝基新烟草碱在电子烟气溶胶中的分析研究均有报道。有研究发现气溶胶中的TSNA是烟液中TSNA的原型转移，可根据烟液中TSNA含量推断气溶胶中TSNA的含量。

6.多环芳烃和酚类化合物。在电子烟气溶胶中检出多环芳烃和酚类化合物的文献也有报道。Schober等分析了9名志愿者在通风良好的房间里抽吸电子烟2h后室内空气中电子烟污染物的水平，发现可能致癌的多环芳烃浓度增加了20%。王超等在13个电子烟液样品中测出了萘、1-甲基萘、2-甲基萘、芴等6种多环芳烃。蔡君兰等在综述中归纳了电子烟气溶胶中检测出的各类有害物质，包括邻甲酚、间甲酚、对甲酚等酚类化合物。

7.非金属元素和金属元素。非金属元素和金属元素不仅存在于电子烟烟液中，也可能存在于其气溶胶中。Goniewicz等在电子烟气溶胶中检出镉、镍、铅3种金属元素。Williams等检出非金属元素硅和其他20种金属元素，其中有些元素的气溶胶释放量高于传统卷烟烟气中的释放量。