剖析煙危害：電子煙成份在溫控發熱絲下所產生的物質

近年來，電子煙得到迅猛發展，世界衛生組織《菸草控制框架公約》（FCTC）第七次締約方大會的報告標明：2015年全球用於電子煙的開支為100億美元；其中美國、英國分別佔56%、12%，中國、法國、德國、義大利和波蘭共佔21%（每個國家的貢獻率為3%-5%）。電子煙已成為國際菸草關注的焦點和發展的熱點。

近期，電子煙面臨著危害與吸引未成年人吸菸的問題。對於電子煙危害的關注，有傳言說比捲菸危害大，也有說比捲菸危害小。電子煙、加熱不燃燒菸草製品最值得關注的就是它的安全性特點與煙霧產生的化學致癌物質。各種研究表明，它的安全性遠遠高於傳統捲菸。就釋放物來講，電子煙是傳統捲菸釋放物的8%，而加熱不燃燒菸草製品是傳統捲菸的5%。從細胞毒性的角度來講，電子煙只有傳統捲菸的9%，加熱不燃燒菸草製品只有傳統捲菸的14% 。由此，電子煙有害成分釋放量低於傳統捲菸，但長期使用電子煙同樣會導致菸鹼致癮性以及一系列的健康問題。

在探討電子煙危害問題之前，咱們先分析電子煙成分組成、工作原理、溫控加熱絲材質和霧化溫度對電子煙氣溶膠釋放量的影響。

電子煙煙油成份組成

電子煙煙油常用的發煙物質為：天然甘油VG（丙三醇）和PG（丙二醇）的混合物，一般佔到煙油的90%以上（質量百分數），其餘為尼古丁（菸鹼）、食用香料（香氣成分）、水、乙醇等成分。

圖：丙三醇結構

VG甘油，也就是丙三醇。根據百度百科介紹，甘油的工業生產方法有天然甘油、合成甘油兩大類：以天然油脂為原料的方法，所得甘油稱為天然甘油；以丙烯為原料的合成法，所得甘油稱為合成甘油。天然甘油，全部從動植物脂制皂的副產物中回收提純，還有多元醇性質，含有酯類、葡萄糖、等還原糖，是食品加工業中通常使用的甜味劑和保溼劑，大多出現在運動食品和代乳品中，使食品爽滑可口；合成甘油，從丙烯合成甘油的多種途徑可歸納為兩大類，即氯化和氧化，通常使用在工業上。據調研，電子煙一般採用的是天然甘油。

PG丙二醇，是一種無色無味的粘稠液體，由於具有保溼、抗凍、潤滑和良好溶解性等特性，在食品、藥品和化妝品中被廣泛用作新增劑。同時PG還具有良好的霧化效果，常作為電子煙煙液中的主要霧化劑。

食用香料，通常用於電子煙中的香料都是食品級的，這就意味著它們已被普遍食用但非吸入。也就是說，“現有的資料與口腔有關，但有巨大的資料空白”。令人驚訝的是，Richie教授的研究表明，並非所有香料導致蒸汽中自由基數目的減少。Richie教授懷疑，某些香料相比其它香料對人體的傷害少些。儘管發現電子煙也有害健康，但它不會退出市場，畢竟它比菸草捲菸危害小。

尼古丁，又名菸鹼，分子式C10H14N2，相對分子質量約為162，是一種廣泛存在於植物中的生物鹼，具有成癮性，有毒。可以說菸鹼就是煙癮的根源。通常情況下尼古丁鹽是由尼古丁和有機酸反應制得，由此呼吸道不會直接接觸到尼古丁，從而降低所謂的刺激感。同時避免了傳統捲菸帶來的焦油和致癌物質，由於其平滑性，尼古丁鹽比其他電子液體具有更高的尼古丁強度，吸收速率比尼古丁快得多。

電子煙是怎麼出煙的（工作原理）

當用戶在1吸嘴處吸氣時，氣流經過2氣道，穿過8電路板上面的3嘜頭，嘜頭即產生電訊號，傳導到微控制器，喚醒MCU、MCU軟體設定，開啟驅動MOS管（開啟通電開關），讓9電池的電經過圖片中的11頂針，一直通路到7霧化芯上，霧化芯中的發熱絲通電將電能轉化成熱能，溫度達到6煙油的沸點，煙油沸騰即產生煙霧。

煙油成分沸點與發熱絲阻值霧化溫度關係

在電子煙中“發熱絲”是霧化芯重要的組成部分，負責加熱、蒸發煙油，從而產生霧氣。發熱絲也叫“電阻絲”，其實就是金屬絲、合金絲，就像“電燈”、“電爐絲”一樣，電流經過發熱絲製作的線圈就會產生熱量。金屬自身的電阻丙不是永遠固定不變的，會隨著溫度的變化而改變。目前電子煙的溫控技術就是依據金屬的這個特性來實現溫控功能。舉個例子：發熱絲在室溫下的阻值為0。1Ω，通電後隨著溫度上，假如到達了100°C，電阻變化為0。13Ω，在200°C的時候有變成了0。15Ω，在300℃的時候變為0。19Ω，根據這樣的阻值變化規律，晶片就會計算出發熱線圈的溫度。而這個阻值變化規律就是“TCR”溫度電阻變化係數。

每一種材質的“TCR”值都是不同的，所以如果使用不同材質的線圈，主機的晶片內部必須要有對應該種材質的TCR資料，才能根據初始電阻透過係數的換算得出線圈變化後的阻值所對應的溫度。

而煙油裡各成份受熱霧化沸點分別是：PG丙二醇188。2°C，VG甘油（丙三醇）沸點290。9°C，尼古丁247°C，一般食用香料沸點在120-180°C，一般PG丙二醇50%、VG甘油50%比例的煙油沸點在250°C左右。

加熱絲對電子煙油成分釋放量的影響

目前市場上主流的溫控電子煙產品普遍支援鈦、鎳、不鏽鋼加熱絲。不同的霧化溫度及加熱絲型別勢必會對抽吸品質和感官體驗產生直接影響。據中國菸草學術調研，利用電子煙綜合測試平臺，以組裝了靜態初始阻值相同的Ti、Ni200和SS316加熱絲電子煙為研究物件，考察在180°C—300°C霧化溫度範圍內電子煙氣溶膠中菸鹼、丙二醇、丙三醇（甘油）的釋放量變化。研究結果表明：三種加熱絲動態成分釋放量與工作溫度呈現較強的正相關；同一霧化溫度下，採用Ni200作為加熱絲，電子煙氣溶膠的菸鹼、丙二醇和並三醇釋放量是最大的；菸鹼在霧化溫度為220-240°C之間釋放量速度最快，當霧化溫度升高到260°C，丙三醇相對釋放量高於丙二醇。由此可見，不同的的加熱絲和不同的霧化溫度範圍內電子煙煙液會釋放出不同口感的氣溶膠。電子煙煙液配方是影響抽吸品質和感官體驗核心，“溫控”則是必要的保障。

溫控的另外一個特點就是不會燒焦棉花，大多數的晶片在溫控模式下都有“乾燒保護”功能，防止在沒有煙油的情況下燒焦棉花產生糊味，原理很簡單，就是透過溫控線圈的電阻變化速度來實現的。煙油除了會產生煙霧之外，另一個作用就是給線圈降溫。同樣設定為200°C，假設在棉花有煙油的情況下線圈達到200°C對應的阻值需要1秒鐘，晶片如果檢測到線圈在0。1秒鐘就達到了該阻值，那麼久判定為乾燒，因為缺少 了煙油的冷卻，線圈溫度上升速度會變得更快。

不同的溫控發熱絲的口感區別

在自制霧化芯的情況下，鎳200的味道和口感要偏淡些，比較柔和。鈦絲的溫控口感在味道的細節上更加豐富一些。不鏽鋼絲的溫控效果與鈦絲類似，只是會在味道重夾雜著一股金屬的味道若影若現，也許是不鏽鋼加熱後的特殊味道。

溫控的意義個人認為主要有兩個方面：健康問題和提升電子煙的體驗度。之前很多“機構”對於電子煙的詬病都是健康問題，又拿不出任何確切的權威檢測結果，所以電子煙發熱絲的“高溫”就成了圈外人對電子煙的擔憂之一。雖然沒有確切的檢測結果，但是過高的溫度確實對煙油造成損傷。那電子煙工作的時候線圈到底有多少度呢？通常情況下電子煙發熱絲極限不會超過300-400°C，而點燃的香菸溫度可達到800°C。雖然這個資料不具有權威性和準確性，但是高溫有害確實是不爭的事實，過高的溫度也很容易燒糊霧化芯。由於溫控可以限制發熱絲的溫度，所以在加熱煙油的時候會避免高溫破壞掉一些食用香料成份口感。

電子煙溫控加熱絲會不會帶來健康問題

有的媒體說電子煙高溫加熱到到底會產生有害物質，那到底會不會產生有害物質？ 依據物理學理論，液體變氣體是物理變化，不會產生新的物質。但從化學層面來說，有機物在高溫下會發生裂變反應，是化學變化，會產生新物質。首先，我們要了解裂解反應溫度：

而電子煙發熱絲溫控極限下不會超過300°C-400°C，由此認為，電阻絲溫度遠遠達不到使有機物裂解的溫度，不會產生新的物質，至少量不會太多。但是，現在市面上有的溫控盒子（能控制電子煙霧化器發熱絲溫度）確實能將溫度控制到400°C以上。有研究表明，設定電子煙油在400度條件下：

1、VG、PG高溫下的產物， 其中在不同溫度、不同氮氣、氧氣含量下對VG、PG進行持續5分鐘的裂解實驗。如圖：

2、 我們平時吸入電子煙是在空氣環境下，空氣中氧氣含量是21%，氮氣78%。可以看到，400度條件下，產生的醛類物質還是相對比較高的。（但需說明的是，這個實驗高溫裂解時間是5分鐘，吸一口電子煙的時間只有幾秒鐘。）

3、食用香料高溫下產物：很多食品製作都需要加入香精然後高溫處理，比如烘焙的餅乾、蛋糕、香菸裡也有，所以認為這個不是主要問題。

4、尼古丁高溫下產物：電子煙溫控發熱絲溫度在300-400度之間，香菸燃燒溫度800-900度。根據裂解反應溫度，傳統捲菸已達到裂解反應溫度範圍，由此可見，產生的危害物質，比電子煙更大。

傳統捲菸高溫燃燒下發生化學裂解反應，煙霧中產出有7000多種化學成分，93中明確有毒物質，78種是明確致癌物（比如：亞硝胺、苯並芘，以及多種放射性同位素）

因此，無論是電子煙還是捲菸，都對健康有危害。

建議：

從不吸菸人群及未滿18歲未成年人，請勿吸食人生第一口煙。

——參考資料——

百度文庫

中國菸草學術報告