Introdução
Nos últimos 5 anos, os cigarros eletrônicos se tornaram uma alternativa popular e difundida aos produtos de tabaco convencionais. Quase 70% dos fumantes relatam querer parar de fumar e frequentemente os cigarros eletrônicos são citados como uma alternativa aos cigarros que podem iniciar o processo de parar de fumar por completo. Um e-cigarro produz um aerossol, em vez de fumaça, aquecendo o e-líquido usando um elemento de aquecimento. O aerossol, que consiste em umectantes, aromatizantes e nicotina, é então inalado pelo usuário.
Parte da popularidade dos e-cigarros deriva da variedade de sabores, bem como da capacidade do usuário de decidir a concentração de nicotina no e-líquido que usa, de modo que, se quiser parar, um processo de diminuição gradual pode ser realizado com o objetivo de reduzir a ingestão de nicotina e, em última análise, a dependência de uma pessoa deste composto altamente viciante.
A composição do líquido do cigarro eletrônico e os prováveis compostos vaporizados têm sido objeto de grande interesse para os órgãos de segurança do consumidor em países e organizações. A Food and Drug Administration (FDA) e o Centers for Disease Control (CDC) estudaram usuários de e-líquidos que desenvolveram problemas de saúde atribuídos ao uso de cigarros eletrônicos e descobriram que a maioria dos casos estava associada a usuários que modificaram seu dispositivo de vaporização ou usaram e-líquidos falsificados. O acetato de vitamina E, que é usado no mercado paralelo de e-líquidos como um agente espessante, é considerado um produto que pode causar danos aos pulmões, e o rastreamento de compostos conhecidos por ter efeitos na saúde está se tornando cada vez mais importante na indústria.
As empresas que produzem e-líquidos estão vendo regulamentações cada vez mais rigorosas, por exemplo, a lei do Reino Unido determina que todos os ingredientes usados em quantidades superiores a 0,1% devem ser rotulados, com o conteúdo de nicotina sendo permitido até uma concentração máxima de 20mg /mL1. Os fornecedores responsáveis também estão rastreando as impurezas tóxicas para evitar que causem danos à saúde de seus clientes. Um estudo da Restek mostrou que o teor de nicotina declarado na embalagem nem sempre correspondia ao do líquido2, mas à medida que a regulamentação em torno dos e-líquidos se torna mais rígida, há mais ônus sobre os fornecedores para produzir um produto consistente que indique a verdadeira quantidade de nicotina e qualquer outros produtos que são necessários para rotulagem. De fato, a legislação da UE sobre cigarros eletrônicos afirma que "A embalagem também deve incluir uma lista de ingredientes contidos no produto, informações sobre o conteúdo de nicotina do produto e um folheto com instruções de uso e informações sobre efeitos adversos, grupos de risco, dependência e toxicidade.”
Experimental
Todas as análises foram realizadas em Jucce e-Liquids usando um Agilent 5977 GC-MSD com gás de arraste fornecido por um Precision Hydrogen Trace 500cc da Peak Scientific.
Preparo das amostras
Uma gota de e-líquido (aprox. 20mg) foi pesada com precisão em um frasco de vidro, ao qual foram adicionados 5mL de solução de padrão interno. A mistura foi então agitada e transferida para um vial de GC e analisada.
Calibração
Uma curva de calibração de cinco níveis foi estabelecida para todos os compostos alvo, com nicotina detectada na faixa de 4ppm-80ppm, glicerol detectado na faixa de 0,8-12,0 mg / mL e propilenoglicol detectado na faixa de 0,1-2,0 mg/mL (Figura 1).
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Hardware |
Split/Splitless Inlet |
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Agilent 5977 GC-MSD |
Carrier gas - Hydrogen Inlet temperature - 280°C |
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DB- Select 624 Ultra Inert Column, |
Column flow - 1.1 mL/min |
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30m x 0.25 mm x 1.4 µm |
Split ratio -50:1 |
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Column temperature - 50°C for 2 min |
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20°C / min to 230°C |
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Transfer line temp - 280°C |
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MSD Conditions |
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Acquisition mode |
SIM/Scan |
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Solvent delay |
4 mins |
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Mass range Total Run Time |
30 – 300 11mins |
O e-líquido foi testado para propilenoglicol, butanodiol (padrão interno), glicerina e nicotina.
Resultados
Os resultados da análise do e-liquido por GC-MS, usando hidrogênio como gás de arraste, mostram que a curva de calibração do ingrediente ativo, nicotina, apresentou boa linearidade em uma faixa de concentração de 5-80 ppm (Figura 1). As amostras de e-líquido foram monitoradas no modo de detecção SIM/Scan simultâneo para permitir a análise quantitativa de propilenoglicol, glicerol e nicotina na detecção SIM (figura 3), bem como a detecção de quaisquer contaminantes desconhecidos usando a detecção de varredura completa. Como pode ser visto na Figura 2., o limite de detecção permitiria a detecção de impurezas na faixa de baixo ppm/alto ppb, embora níveis de detecção de nicotina na faixa de ppm fossem necessários para esta aplicação.
O gás hidrogênio como gás de arraste às vezes é visto como um risco para a análise de GC-MS devido ao risco de protonação dos analitos, que podem reagir com o hidrogênio na entrada do GC, se a transferência da amostra não for eficiente o suficiente. A Figura 3 mostra que os cromatogramas de íons dos compostos alvo mostram pouca evidência de protonação, o que significa que o hidrogênio não está reagindo com os analitos. Ao rastrear compostos conhecidos, a detecção SIM pode melhorar ainda mais a resposta do sinal ao usar o gás hidrogênio para arraste. Os resultados da detecção de SIM/Scan (Figura 2 e 3) mostram que os compostos alvo tiveram boa resolução e puderam ser claramente detectados.
Discussão
À medida que os e-líquidos têm crescido em popularidade, eles estão sujeitos a um nível cada vez maior de regulamentação para garantir que seu consumo seja o mais seguro possível. As empresas que produzem e-líquidos não só precisam garantir a qualidade consistente do produto, mas também fazer a triagem de impurezas para proteger seus clientes. Os sistemas GC-MS têm inúmeras vantagens sobre outros sistemas GC por causa da versatilidade do detector MS, mas a análise GC-MS usando hidrogênio como gás de arraste pode apresentar desafios devido à perda de sensibilidade ou reação entre o hidrogênio como gás de arraste e analitos.
Uma vez que o sinal de fundo às vezes pode ser elevado ao usar hidrogênio como gás de arraste, a detecção simultânea de SIM/Scan permite a detecção de compostos desconhecidos (impurezas) no modo de Scan, enquanto melhora a resolução dos picos alvo para análise quantitativa usando detecção SIM. Os resultados desta análise mostraram boa resposta com detecção de SIM e Full-Scan, embora a detecção de SIM seja vantajosa para análise quantitativa, uma vez que qualquer interferência de sinal é filtrada.
Outra maneira de melhorar os resultados da pesquisa da biblioteca para compostos desconhecidos é usar a subtração de "fundo", que pode reduzir o ruído de fundo, às vezes associado ao gás de arraste hidrogênio, e melhorar os resultados da pesquisa da biblioteca. Os cromatogramas de íons apresentados aqui não mostram nenhum efeito da protonação, o que às vezes pode ocorrer com alguns analitos quando se usa hidrogênio como gás de arraste.
Este estudo mostra que uma análise confiável dos componentes principais do e-líquido e uma análise precisa do conteúdo de nicotina podem ser facilmente alcançadas ao usar o hidrogênio como gás de arraste.
Referências
- https://www.gov.uk/guidance/e-cigarettes-regulations-for-consumer-product
- https://www.restek.com/Technical-Resources/Technical-Library/Foods-Flavors-Fragrances/fff_FFAN2127-UNV
A
B
C
Figura 1. Curva de calibração de 1A nicotina, 1B glicerol e 1C propilenoglicol
Figura 2. cromatograma SIM/Scan do e-liquido mostrando propilenoglicol, padrão interno, glicerol e nicotina.
Figura 3. cromatogramas de íons de (3A) propilenoglicol, (3B) (S)-butanodiol (padrão interno), (3C) glicerol, & (3D) nicotina.