目前市面上主流的電子煙,主要是通過霧化器將電子煙內的電子霧化液(又稱煙油)霧化成蒸汽,形成類似傳統香煙燃燒時,所產生的煙霧來模擬吸煙的體驗。同傳統香煙相比,電子煙可供選擇的口味更多,沒有因高溫燃燒產生的焦油,甚至可以不添加具有成癮性的尼古丁,使得電子煙迅速在煙民群體和年輕人中風靡。
然而在這條產業鏈中,監管的滯后使得非法添加、虛假宣傳、走私及非法販賣電子煙案件頻發,這對消費者特別是未成年人的身心健康產生極大危害。因為大多數電子煙中保留了尼古丁,又添加了若干調整口感和香味的物質,那么它同樣具有一定的成癮性和有害性。針對此現象,法國、英國、美國、歐盟等國家和地區都出臺了相應的監管標準,我國自 2018 年起也逐步加強了對電子煙行業的監管,整治市場亂象。近期兩項電子煙行業團體標準的政策法案《霧化電子煙裝置通用技術規范》、《電子霧化液安全技術規范》也發布實施。
看到這里,是不是有小伙伴頓時覺得手里的電子煙“不香了”?雖然說電子煙確實含有有害物質,但是任何拋開定量的定性都是缺乏科學性及準確性的,就像我們喝下秋天的第一杯奶茶,卻同樣擺脫不了高糖分會危害健康的事實。那么電子煙到底安不安全?我們該用什么方式去確認呢?因為電子煙電子霧化液中的物質,需要由霧化器加熱并揮發以產生作用,加熱的溫度通常控制在 300 度以內,這使得它們尤其適合使用氣相色譜─質譜聯用技術(GC/MS)來進行分析檢測。從技術層面上而言,電子煙油的分析可以大致概括為三個層次:
質量控制:對主要成分丙二醇、丙三醇以及香精香料的含量進行常規分析;
非法添加:對煙油中低含量的違禁添加物質,和未知成分進行確證和剖析;
差異分析:對不同口味或來源的煙油樣品進行溯源,或差異分析等。
針對應用領域,安捷倫都有對應的 “制勝法寶”,我們將總共通過三篇專題來逐一探討,那么現在,就請跟隨我們一起走進專題中的第一篇吧。
電子煙霧化液中究竟有多少物質?
根據最近發布的團體標準 T/CECC 002-2021 《電子霧化液安全技術規范》,電子煙霧化液包含以甘油(丙三醇)、丙二醇和水構成的基液、用于提供香味等生理感受或防止變質等功能作用的物質(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雜質(例如雙乙酰、鄰苯二甲酸酯等)。規范中要求對煙油的主要成分進行檢測, 圖 1 是使用 Agilent 5977 GC/MS 在低極性、中等極性和強極性三種不同的色譜柱上,直接進樣分析同一種霧化液樣品稀釋液的結果。比較發現 DB-624UI 色譜柱的液膜較厚、載樣量更大,極性適中、對幾種主要成分的分離度較好,且峰型較對稱、能夠使定性定量結果更為可靠。
當我們更關注微量成分時,還可以采取固相微萃取(SPME)這一具有富集作用的處理方式來分析電子霧化液。圖 2 是萃取溫度 60 度條件下 SPME 進樣的分析結果,不難看出譜圖復雜了許多,并且很多化合物存在共流出的情況。不看不知道,原來在電子霧化液里實際存在這么多物質,看到這樣的分析圖譜是不是感覺到有點“慌”?這么多物質都是什么呢,讓安捷倫的 GC/MS 結合未知物分析軟件來告訴您。
電子煙霧化液的組分定性困難嗎?
GC/MS 技術可以結合質譜特征離子和質譜庫的優勢,發揮強大的定性能力。安捷倫未知物分析軟件(MassHunter Unknown Analysis)能自動完成峰值檢索和譜庫比對的過程,其解卷積功能使得共洗脫的化合物也同樣可以被識別出來,還能同時評估匹配結果的保留時間和保留指數的一致性。圖 3 為未知物分析軟件的界面,多個樣品的組分分析結果一目了然:囊括了化合物的匹配結果、峰面積百分比、分子結構、色譜圖、特征離子峰型、質譜圖比對結果等等全方位的信息。
下圖 4 對匹配結果使用了 NIST 2017 以及安捷倫香精與香料庫,這兩個包含保留指數的譜庫進行比對分析。組分列表欄目可以輕松自定義為理想的排列方式,將組分的保留時間、保留指數以及與譜庫數值的偏差清晰呈現,使分析人員能夠快速獲得可靠結果,最大程度減少假陽性判斷。
總結
電子霧化液的成分復雜,涉及到不同口味的調味劑、添加劑可能有數千種,這些物質經過加熱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譜分離上對它們產生影響。本篇電子煙系列專題之 GC/MS 入門科普篇,提出了不同色譜柱、不同處理方式的解決思路,以安捷倫 5977B GC/MS 儀器平臺為例(圖 5),借助未知物分析軟件這一“制勝法寶”能夠幫助我們行業研究人員輕松滿足相關標準中的檢測要求,從容應對質量控制、基礎研究中的定性定量需求。