电子烟和传统香烟燃烧的成分发现：电子烟对身体的危害比较小

电子烟被发明的初衷，是希望可以帮助烟民戒烟，从而改善烟民的健康状况。但实际上，电子烟自问世以来，虽然意外地带起了一股Vaping文化，但在帮助烟民戒烟方面却实在没有做出什么特别突出的贡献。很多烟民抱着戒烟的决心开始尝试电子烟，但最后大都放弃了。为什么他们不愿意继续使用电子烟了呢？一个很重要的原因是抽电子烟无法获得和抽传统香烟一样的满足感。

抽烟之所以能使人上瘾，就是因为烟草中的尼古丁穿过血脑屏障以后能刺激大脑产生令人感到愉悦的多巴胺（是的，就是那个被戏称为"恋爱兴奋剂"的多巴胺）。这种愉悦感使人放松，于是在愉悦感慢慢淡去之后，烟民就会想要再来一支。抽烟上瘾，不仅是人体生理上对尼古丁的依赖，也是心理上对抽烟的依赖。心理依赖也是戒烟难的主要原因——谁能轻易地对轻松愉快说再见呢？可惜烟民在享受这种愉悦感的同时，也吸入了大量对身体有害的物质，比如致癌的烟焦油、一氧化碳、甲醛等。

电子烟最早的发明者正是基于这些信息，研发了只含有尼古丁而不会产生有害副产物的烟油用于电子烟。用电子烟作为辅助手段帮助烟民戒烟，首先戒的是真烟，戒的是烟民心理上对真烟的依赖，减少的是抽真烟时吸入的有害副产品。诚然，电子烟中也有尼古丁这一成瘾性物质，但电子烟中尼古丁的含量人为可控可调节，在不造成烟民生理上的戒断症状的情况下，能使烟民心理上戒断真烟，然后烟民循序渐进地减少使用电子烟的频率或者减少电子烟中尼古丁的含量，从而温和地减轻生理上对尼古丁的依赖。

不过，虽然同样摄入尼古丁，吸电子烟却不能让用户获得和吸传统香烟一样的满足感。这背后的原因对我这个化学家来说，是一个非常有意思的问题。

开始关注烟民和电子烟，是因为我一直从事呼吸类药物的研发工作，亲眼目睹了抽烟和二手烟所造成的许多疾病，以及因此所产生的巨大医疗投入。我想，如果能从上游减少危害产生的源头，也就是让烟民少抽烟或不抽烟，类似于疾病预防，就能降低抽烟带来的危害，并极大地缓解社会公共卫生压力。这就是我经常提到的"堵不如疏"的理念，我非常期待用新的科学技术来帮助烟民科学戒烟。 电子烟是不是就是这个新科技呢？

每一种化学物质都会以不同的化学形式存在于大自然中。在分析了烟草中的天然成分之后，我最初的假设是，电子烟相比传统香烟简化过头了，电子烟油里尼古丁的存在形式可能和香烟中的不一样，因此电子烟雾中的尼古丁能达到烟民大脑并刺激产生多巴胺的量不足以让烟民感受到与抽烟同等的愉悦满足感。烟民从电子烟上得不到他们习惯的满足感，就会忍不住去摸一支真烟。

天然烟草作为茄科植物，除了尼古丁以外，还含有几千种化学物质（包括有机酸类、糖类、蛋白质类、类萜、天然香氛类等），在古代中国大陆和美洲大陆就被广泛用于治疗创伤、溃疡等疾病。其中有机酸的存在，使尼古丁作为一个有机碱，有很大部分是以"尼古丁盐" 的形式存在的（有些地方也称"结合烟碱"以示与游离尼古丁碱的区别）。那么在之前假设的基础上，更进一步，是否电子烟里缺失的酸以及相关的尼古丁盐就是缺失的满足感的源头呢？如果烟民能从电子烟上获取和真烟近似的满足感，他们就不再有"摸一支真烟"的需求了。

有了这个假设，我根据酸的物化特性（如分子量、溶沸点、挥发性、气味及刺激性、及在各类溶剂中的溶解度），从天然烟草中存在的柠檬酸、醋酸、水杨酸、苯甲酸、苹果酸等几十种酸里面，筛选出了二十多种可能形成尼古丁盐的酸来做实验，再从中选出数十种能形成适合烟油生产的稳定性较高的备选盐。 对每一种备选都分别进行了老烟民满足感体验盲测、实验室模拟吸烟烟雾成份分析、以及临床血液尼古丁浓度试验。

这是一个漫长的研发——测试——改进的探索过程。为了找到最能输出老烟民期待的满足感的配方，数十个老烟民进行了三轮盲选打分；为了从理论上验证有关尼古丁盐的假设，我和团队一起设计制作了一套吸烟机和相关实验，用数据论证了假设的成立；同时为了确认烟民吸入的烟雾成份（是否真的不含人人避之不及的真烟有害副产物），和美国专业测试机构合作进行了烟雾成份检测，并精调了电子烟雾化温度，确保无过度加热而产生甲醛。

由于尼古丁摄入产生的愉悦感强度和速度与其血液峰值及出现的时间点密切相关，在筛选了几个大洲上不同的临床实验机构以后，我决定与有丰富的吸烟健康科研经验的新西兰某机构合作，两次飞去新西兰实地观察实验进程并和志愿参与实验的健康烟民交流，从而得到了更多的第一手的用户反馈信息。

最后，综合各类实验的结果，我为当时的JUUL选择了苯甲酸盐，含尼古丁盐的电子烟烟油正式诞生。

我经常看到有媒体报道说尼古丁盐的发明对电子烟行业产生了革命性的意义、深远的影响，等等诸如此类的说法。客观来说，尼古丁盐的发明对电子烟行业确实有很大影响，这是因为含有尼古丁盐的电子烟油，在雾化过程中，尼古丁和有机酸同时被雾化到烟雾中，与早期电子烟产生的烟雾相比，因为酸碱平衡的作用，尼古丁盐烟雾中的游离尼古丁的含量大大降低了。而此前的电子烟产品采用的是"游离碱尼古丁"烟油，"游离碱尼古丁"被加热雾化传输到烟雾中，对口腔、咽喉和整个呼吸道的刺激性都很大，烟雾中过多的游离碱尼古丁容易使烟民呛咳，因此大部分尼古丁并没有被吸入肺进而穿过血脑屏障到达大脑。

有些早期电子烟开发者只了解愉悦满足感的产生与尼古丁在血液中的浓度正相关，就盲目提高电子烟油中尼古丁的浓度，却不知道那些高浓度的尼古丁多数都被烟民咳出来了，而且刺激性和呛咳也使那些电子烟的使用感受很差，更难以激励用户放弃真烟转投电子烟。

天然烟草除了尼古丁以外，还含有丰富的有机酸，因此绝大部分尼古丁在烟草燃烧产生的烟里也是在酸碱平衡的环境中，以质子化而非游离碱的形式存在的。换言之，含尼古丁盐的电子烟油在尼古丁的存在和输出形式上，大大接近了真烟，从而极大提高了电子烟油中的尼古丁通过呼吸系统向血脑屏障的传输效率，因此为烟民提供了一种有效的替代品，让烟民愿意放弃原先的抽烟习惯，转而使用这种不会产生焦油等有害致癌副产物的新型烟草产品。