综述：加热烟草产品中的甘油：对其热行为、气溶胶生成及排放特征的系统性综述

《Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C》：Glycerol in Heated Tobacco Products: A Systematic Review of Thermal Behavior, Aerosol Generation, and Emission Profiles

　　•该综述分析了2015年至2025年间发表的32篇Scopus数据库中的研究文献。•甘油兼具保湿剂和气溶胶生成剂的双重功能。•加热过程可能使甘油转化为4种关键的羰基/挥发性有机化合物标志物。•目前尚无研究能完整量化烟草加热过程中的甘油质量平衡情况。•需要通过逐口吸入分析来追踪甘油的降解路径。

引言
甘油也是丙三醇，是加热烟草制品中最重要的保湿剂之一。它的吸湿性有助于保持烟草基质中的水分，而在加热条件下其挥发性则有助于产生气溶胶、影响可见气溶胶浓度以及决定产品的感官特性。从这个意义上说，甘油具有双重技术功能：它既能稳定烟草基底，又能促进吸烟时的气溶胶形成。产品设计和热物理研究显示，烟草加热产品的结构与工作条件会显著影响气溶胶的产生与释放行为（Eaton等人，2018年）。同样，关于精确测量气溶胶以及不同国家产品成分的研究也表明，保湿剂、尼古丁和烟草特异性亚硝胺是评估加热烟草产品的重要因素（Leigh等人，2024年）。最近，Liang等人（2025年）直接证明，甘油的添加量与加热速率会影响烟草的热释放行为，这一发现进一步支持了应将甘油视为一种主动的热效应及气溶胶生成成分，而非仅仅是次要添加剂的观点。

尽管甘油具有重要的功能作用，但在加热过程中不能认为它是化学上惰性的。在受控加热条件下，甘油可以挥发并凝结成气溶胶微滴；而在更高的热应力、局部过热或更长的停留时间作用下，它可能会发生脱水、氧化或分解反应。这些反应可能产生含氧挥发性化合物以及甲醛、乙醛、丙烯醛、乙酰醇等羰基化合物及相关降解产物。电子烟研究的结果表明，在更高加热强度或更高的线圈温度下，以甘油和丙二醇为基质的系统也会产生羰基化合物（Baassiri等人，2017年；Geiss等人，2016年）。然而，将这些研究结果直接应用到加热烟草产品上并不容易，因为加热烟草产品是从烟草基质中释放甘油，而电子烟则是对液体配方进行加热。对加热烟草系统的化学分析及模拟热解进一步表明，由于加热方式和基质成分的不同，其排放特征与传统香烟存在差异（Calabuig & Marcilla，2021年）。因此，仅通过测量总气溶胶产量或总羰基含量，是无法理解甘油在加热烟草产品中的作用的；还需要从机制层面入手，综合考虑甘油的添加量、热量传递、在基质中的留存情况、蒸发过程、降解反应以及逐口吸入时的释放行为。

正因如此，才开展了这项系统性综述——尽管甘油作为保湿剂和气溶胶生成剂被广泛使用，但其在加热烟草产品中的作用仍不够明确。现有大多数研究只是将甘油作为更广泛的产品成分或排放分析的一部分来讨论，未能清晰区分其在保持湿度、生成气溶胶、热降解以及与暴露相关的排放方面的作用。此外，产品设计、加热温度、加热速率、吸烟方式、气溶胶收集方法以及分析技术的差异，也使得不同研究之间的直接比较变得困难。因此，有必要开展一项有针对性的系统性综述，以整合现有证据，弄清烟草加热过程中甘油的真实行为表现。

本综述旨在对加热烟草产品中的甘油进行深入评价，重点关注其热行为、气溶胶形成过程以及排放特征。不同于逐一总结各项研究，本综述将从功能、化学、物理、分析以及毒理学等多个角度整合相关证据。具体而言，它将研究甘油作为保湿剂和气溶胶生成剂的作用，分析加热温度和速率对甘油释放与降解的影响，识别与甘油相关的排放物，如羰基化合物和挥发性有机化合物，同时评估现有分析方法的优缺点。此外，本综述还指出了未来的研究方向，包括建立标准化的甘油定量方法、开展逐口吸入分析、构建热动力学模型、对降解产物进行非目标筛查，以及完善相关的监管暴露评估体系。

检索策略
本研究利用Scopus数据库进行了结构化的文献检索。选择Scopus是因为本综述涉及的主题具有很强的跨学科性，涵盖了加热烟草产品、甘油/保湿剂化学、气溶胶科学、热行为、热传递建模、分析化学、毒理学以及环境暴露等多个领域。Scopus能够覆盖科学、工程、技术、健康科学及相关领域的经过同行评审的跨学科文献。

甘油作为烟草基质中的保湿剂
由于其吸湿性以及保持加工后烟草内部水分的能力，甘油被广泛用作烟草基质中的保湿剂。在加热烟草产品中，这一功能尤为重要，因为烟草基底必须保持足够的湿度，才能实现可控的加热、气溶胶生成以及挥发性成分的稳定释放。针对加热烟草系统的产品特性研究显示，烟草的热物理性质……

加热烟草产品中的热传递
热传递是控制加热烟草产品中甘油行为的关键因素。这类产品的设计目的是将烟草加热到低于传统燃烧的温度，但烟草棒内部的温度分布往往是不均匀的。产品设计和热物理研究表明，加热器的结构、烟草的质地、热导率以及气流速度都会显著影响气溶胶成分的释放情况（Eaton等人，2018年）。通过数值分析可以进一步了解……

气溶胶的形成与物理特性
加热烟草产品中的气溶胶形成是热传递、烟草基质结构、保湿剂含量、水分分布以及吸烟条件共同作用的结果。甘油在其中起着核心作用，因为它在加热过程中会蒸发，随后凝结成可见的气溶胶微滴，从而增加气溶胶的质量、浓度，影响产品的感官饱满度以及吸烟时的体验一致性。与传统香烟不同，传统香烟中的烟粒主要是通过燃烧和热解产生的。

气溶胶形成与加热烟草产品之间的紧密关联
气溶胶形成是连接加热烟草产品的设计、功能、化学特性以及暴露特征的核心机制。与传统香烟主要依靠燃烧产生烟雾不同，加热烟草产品依赖可控的加热方式，将尼古丁、甘油、水以及烟草中的挥发性成分转化为可吸入的气溶胶。因此，气溶胶的产生不仅是加热烟草产品运行的结果，也是决定产品配方和设备设计的关键途径。

与甘油加热相关的排放特征
甘油加热所产生的排放物包括未发生变化的气溶胶化甘油，以及潜在的热降解产物，尤其是含氧挥发性化合物和羰基化合物。加热烟草产品中的主要气溶胶成分通常包括甘油、水、尼古丁、丙二醇或其他存在的保湿剂，以及源自烟草的各类化合物；而有害或可能有害的排放物则可能包括甲醛、乙醛、丙烯醛、乙酰醇等挥发性物质。

甘油及气溶胶的特征分析方法
对含有甘油的加热烟草气溶胶进行特征分析时需要格外注意采样方法，因为这类气溶胶在化学和物理性质上与传统香烟烟雾存在差异。气溶胶的收集方法可能包括滤纸垫收集法、撞击收集法、溶剂萃取法、无溶剂收集法，或是直接的实时检测方法，而不同的方法都会影响半挥发性物质和挥发性物质的回收率。Gasparyan等人（2018年）强调，要准确测定气溶胶中的主要成分……

毒理学意义与暴露风险
对于甘油在加热烟草产品中的毒理学意义，应谨慎解读，因为甘油本身主要作为保湿剂和气溶胶生成剂使用，但其热降解产物可能带来更大的吸入风险。体外毒理学研究以及产品对比研究为了解加热烟草气溶胶对人体的生物影响提供了有用证据，但这些研究并不总能将甘油特有的作用从整体气溶胶混合物中分离出来。例如，Wang等人……

现有证据存在的方法学局限性
目前关于甘油在加热烟草产品中的研究在方法学上存在较大分歧，因为不同研究在产品描述、甘油含量报告、加热条件、吸烟方式、分析方法以及暴露程度解读等方面差异很大。虽然有一些研究直接探讨了加热不燃烧产品、热物理特性、保湿剂、室内空气质量、气溶胶分析以及毒理学对比等内容，但很多研究并未报告甘油的添加量，也未说明其在烟草基质中的分布情况。

甘油、加热烟草产品与气溶胶排放之间的关联
甘油、加热烟草产品以及气溶胶排放之间的核心关联在于：甘油不仅是一种配方添加剂，更是控制加热过程中气溶胶形成以及化学物质释放的关键成分。加热烟草产品的设计目的并非点燃烟草，而是对其进行加热，某些系统的加热温度可高达约350℃。Leigh等人（2024年）指出，从9个国家购买的IQOS烟弹中，尼古丁的平均浓度为4.7 ± 0.5……

研究空白与未来展望
未来的研究应从一般性的气溶胶特征分析，转向针对甘油在加热烟草产品中具体行为的化合物层面及机制层面的研究（见表3）。当务之急是建立标准化的甘油定量方法，分别测定加热前、加热过程中以及加热后的甘油含量，这样研究人员才能区分出留在烟草基质中的甘油、完整进入气溶胶的甘油，以及已转化为降解产物的甘油（Leigh等人，2024年）。此外，也需要进行逐口吸入分析，因为……

对甘油相关排放物的定量跨研究比较与机制解析
由于所综述的文献采用了不同的产品体系、加热方式、吸烟方案、气溶胶收集方法、分析平台以及排放物标准化指标，因此只能在有限程度上对不同研究中的数据进行分析比较。这些研究数据涵盖2015年至2025年期间发表的相关文献，涉及加热烟草产品、电热香烟、电子烟中的甘油体系、水烟气溶胶、热分析、气溶胶化学以及室内空气质量等领域。

甘油质量平衡框架与资金来源偏差问题
本综述发现的一个重大缺陷是，目前关于加热烟草产品中甘油的研究缺乏完整的甘油质量平衡框架。现有大多数研究只是将甘油作为未使用产品中的保湿剂、气溶胶的主要成分，或通过部分降解产物间接对其进行检测，很少有研究将这些检测结果整合为一个统一的定量分析路径。为解决这一问题，未来的研究应采用质量平衡模型来分析甘油，该模型将甘油的去向分为四种可能的情况。

结论
本系统性综述首次对甘油在加热烟草产品中的作用进行了全面梳理，综合分析了其在功能作用、热行为、气溶胶形成、排放化学特性、分析表征以及毒理学方面的相关证据。通过PRISMA筛选流程，共对2015年至2025年间发表的32篇符合条件的相关研究进行了系统评价，这些研究涵盖了加热烟草产品、电热香烟等多种类型的产品。

伦理审批与参与同意
无

出版同意
无

数据与材料提供情况
如需获取支撑本研究结论的数据，可向相应作者提出合理请求后获取。

利益冲突
下文列出的作者声明，他们与任何存在财务利益关系或非财务利益关系的组织或机构均无关联，也未参与过相关机构的任何活动。

数据可用性声明
无

关于写作过程中生成式人工智能及人工智能辅助技术的声明
在撰写本文档时，作者使用了Quilbott工具来润色语言并检查语法错误。

资助情况
中国烟草河北工业有限公司科技项目，项目编号：HBZY2024A080

利益冲突声明
? 作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢
作者感谢中国烟草河北工业有限公司科技项目（项目编号：HBZY2024A080）的支持。

缩写表
HTPs：加热烟草产品
HNB：加热不燃烧
THP：烟草加热产品
THS：烟草加热系统
IQOS：I Quit Ordinary Smoking/加热烟草产品品牌名
VOCs：挥发性有机化合物
TSNAs：烟草特异性亚硝胺
TPM：总颗粒物
NFDPM：无尼古丁干颗粒物
GC-MS：气相色谱–质谱联用技术
LC-MS：液相色谱–质谱联用技术
LC-HRMS：液相色谱–高分辨率质谱联用技术
HPLC：高效液相色谱技术
HPLC-DNPH：高效液相色谱–二硝基苯荧光法