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科普 | 电子烟安全性能有多高?安捷伦用分析图谱为您解答
admin 2021-11-29 788次

科普 | 电子烟安全性能有多高?安捷伦用分析图谱为您解答



目前市面上主流的电子烟,主要是通过雾化器将电子烟内的电子雾化液(又称烟油)雾化成蒸汽,形成类似传统香烟燃烧时,所产生的烟雾来模拟吸烟的体验。同传统香烟相比,电子烟可供选择的口味更多,没有因高温燃烧产生的焦油,甚至可以不添加具有成瘾性的尼古丁,使得电子烟迅速在烟民群体和年轻人中风靡。

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然而在这条产业链中,监管的滞后使得非法添加、虚假宣传、走私及非法贩卖电子烟案件频发,这对消费者特别是未成年人的身心健康产生极大危害。因为大多数电子烟中保留了尼古丁,又添加了若干调整口感和香味的物质,那么它同样具有一定的成瘾性和有害性。针对此现象,法国、英国、美国、欧盟等国家和地区都出台了相应的监管标准,我国自 2018 年起也逐步加强了对电子烟行业的监管,整治市场乱象。近期两项电子烟行业团体标准的政策法案《雾化电子烟装置通用技术规范》、《电子雾化液安全技术规范》也发布实施。


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看到这里,是不是有小伙伴顿时觉得手里的电子烟“不香了”?虽然说电子烟确实含有有害物质,但是任何抛开定量的定性都是缺乏科学性及准确性的,就像我们喝下秋天的第一杯奶茶,却同样摆脱不了高糖分会危害健康的事实。那么电子烟到底安不安全?我们该用什么方式去确认呢?因为电子烟电子雾化液中的物质,需要由雾化器加热并挥发以产生作用,加热的温度通常控制在 300 度以内,这使得它们尤其适合使用气相色谱─质谱联用技术(GC/MS)来进行分析检测。从技术层面上而言,电子烟油的分析可以大致概括为三个层次:

  • 质量控制:对主要成分丙二醇、丙三醇以及香精香料的含量进行常规分析;

  • 非法添加:对烟油中低含量的违禁添加物质,和未知成分进行确证和剖析;

  • 差异分析:对不同口味或来源的烟油样品进行溯源,或差异分析等。

针对应用领域,安捷伦都有对应的 “制胜法宝”,我们将总共通过三篇专题来逐一探讨,那么现在,就请跟随我们一起走进专题中的第一篇吧。


电子烟雾化液中究竟有多少物质?

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根据最近发布的团体标准 T/CECC 002-2021 《电子雾化液安全技术规范》,电子烟雾化液包含以甘油(丙三醇)、丙二醇和水构成的基液、用于提供香味等生理感受或防止变质等功能作用的物质(例如尼古丁、食用香精、植物提取物等)、以及具有限量要求的一系列杂质(例如双乙酰、邻苯二甲酸酯等)。规范中要求对烟油的主要成分进行检测, 图 1 是使用 Agilent 5977 GC/MS 在低极性、中等极性和强极性三种不同的色谱柱上,直接进样分析同一种雾化液样品稀释液的结果。比较发现 DB-624UI 色谱柱的液膜较厚、载样量更大,极性适中、对几种主要成分的分离度较好,且峰型较对称、能够使定性定量结果更为可靠。

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图 1.  三种不同色谱柱对电子雾化液的分析。

色谱柱规格分别为:HP-5MS(30mx0.25mmx0.25μm)、DB-624UI(30mx0.25mmx1.4μm)、DB-WAX(30mx0.25mmx0.25μm);

标注的化合物分别为:①丙二醇、②丙三醇、③苯甲酸、④凉味剂、⑤尼古丁


当我们更关注微量成分时,还可以采取固相微萃取(SPME)这一具有富集作用的处理方式来分析电子雾化液。图 2 是萃取温度 60 度条件下 SPME 进样的分析结果,不难看出谱图复杂了许多,并且很多化合物存在共流出的情况。不看不知道,原来在电子雾化液里实际存在这么多物质,看到这样的分析图谱是不是感觉到有点“慌”?这么多物质都是什么呢,让安捷伦的 GC/MS 结合未知物分析软件来告诉您。

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图 2.  使用固相微萃取进样对电子雾化液的分析

电子烟雾化液的组分定性困难吗?

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GC/MS 技术可以结合质谱特征离子和质谱库的优势,发挥强大的定性能力。安捷伦未知物分析软件(MassHunter Unknown Analysis)能自动完成峰值检索和谱库比对的过程,其解卷积功能使得共洗脱的化合物也同样可以被识别出来,还能同时评估匹配结果的保留时间和保留指数的一致性。图 3 为未知物分析软件的界面,多个样品的组分分析结果一目了然:囊括了化合物的匹配结果、峰面积百分比、分子结构、色谱图、特征离子峰型、质谱图比对结果等等全方位的信息。

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图 3.  未知物分析软件界面示例


下图 4 对匹配结果使用了 NIST 2017 以及安捷伦香精与香料库,这两个包含保留指数的谱库进行比对分析。组分列表栏目可以轻松自定义为理想的排列方式,将组分的保留时间、保留指数以及与谱库数值的偏差清晰呈现,使分析人员能够快速获得可靠结果,最大程度减少假阳性判断。

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图 4.  在未知物分析软件中同时比对匹配分数、保留指数和保留时间

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图 5.  安捷伦 8890-5977B GC/MS 仪器平台

总结

电子雾化液的成分复杂,涉及到不同口味的调味剂、添加剂可能有数千种,这些物质经过加热之后又有可能衍生成更多未知的成分,而主要成分丙二醇、丙三醇又有可能在色谱分离上对它们产生影响。本篇电子烟系列专题之 GC/MS 入门科普篇,提出了不同色谱柱、不同处理方式的解决思路,以安捷伦 5977B GC/MS 仪器平台为例(图 5),借助未知物分析软件这一“制胜法宝”能够帮助我们行业研究人员轻松满足相关标准中的检测要求,从容应对质量控制、基础研究中的定性定量需求。






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