E液体組成物中のグリセロールとプロピレングリコールの比率によるEタバコの放出プロファイルの影響

抽象

電子たばこ (E-cig) の使用は、従来のたばこに比べて中毒性が低く、安全であるという認識から人気があります。 それにもかかわらず、電子セエグから放出される化学物質に関連する有害な影響がまだあります。 電子セエグ デバイスの設計の違いと、これらのデバイスで使用される電子セエグ液体の組成の変動性のために、放出された化合物のソースを特定することは困難な場合があります。 この研究では、プロピレングリコールとグリセロールのみをさまざまなパーセンテージ比で含む不純物を含まない E リキッドと、175 つの市販の E リキッドからの発光プロファイルを、ガスクロマトグラフィー質量分析法 (GC-MS) を使用して評価しました。 この研究アプローチにより、既存の不純物や E リキッドに添加されたフレーバー成分の影響を交絡させることなく、主要な放出化合物の変換経路を解明することができます。 電子セエグ排出量の蒸気相の分析により、アセトアルデヒド、アクロレイン、ベンズアルデヒド、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン (BTEX) 化合物などの毒性物質が検出されました。 E リキッド中のグリセロールの量は、放出されるこれらの有害化合物の濃度に大きな影響を与えます。これらの化学物質の濃度は、E リキッド中のグリセロールの割合が増加するにつれて増加するためです。 グリセロール組成が 28 から 0% に増加すると、アセトアルデヒドとアクロレインはそれぞれ 80 倍と 2.5 倍増加しました。 ベンズアルデヒド、ナフタレン、ジフェニル エーテル、およびグリセロールは、市販の E リキッドに含まれるメントールおよびニコチンとともに、エアロゾル凝縮物でも検出されました。 >2.5 から <XNUMX μm までのさまざまなサイズ分画におけるニコチンとメントールの分布に関するカスケード インパクター データにより、中咽頭領域、気管、および肺胞と細気管支の内部。 要約すると、E-リキッドに香料、ニコチン、または不純物がなく、プロピレングリコールとグリセロールのみが含まれている場合でも、E-cig のユーザーは有害な化学物質にさらされます。 さらに、この研究は、グリセロールの割合が高いEリキッドは、プロピレングリコールの割合が同じEリキッドと比較して、より高いレベルの毒性物質を生成することを示しています. この調査結果は、電子タバコのベンダーとメーカー、消費者、および規制当局に重要な意味を持ちます。

はじめに

電子たばこ (E-cig) は、E リキッドを加熱することによってニコチンと香料を含むエアロゾルを生成する電池式の喫煙デバイスです。 現在、電子セエグは若者や若者の間で非常に人気があり、中高生の間で著しく増加しています.1 電子セエグの人気は、さまざまな理由と認識によるものです。 E-リキッドは、米国食品医薬品局 (FDA) によって「一般に安全と認められている」(GRAS) と分類されているプロピレン グリコール (PG)、グリセロール、香料物質のさまざまな比率で構成されているためです。1 (2 ) 電子セエグは、ニコチンやその他の煙[2]関連毒素の排出を抑えます。1 (3) 電子タバコのリキッドには、若者にアピールするさまざまなフレーバーがあります。また、(3) 電子セエグの使用は、禁煙に役立つ可能性があります。 4どうやら、電子セエグの使用は現在、米国で最も一般的に使用されている喫煙形態になり、成人の 4% (約 5 万人) が電子セエグの定期的なユーザーです。

既存の電子セエグ研究データは、6500 の有害または潜在的に有害な物質7 と 150 を超える既知の発がん物質8 を含む 50 を超える化合物9 が確認されている従来のたばこの煙と比較して、まだ比較的包括的ではありません。 主流の電子セエグ蒸気で生成される毒物には、ニコチン、グリコール、ジカルボニルおよびヒドロキシカルボニルを含むカルボニル、揮発性有機化合物 (VOC)、多環式芳香族炭化水素、タバコ [1] co-specific ニトロソアミン、および金属が含まれます。これらの物質は、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒドなどの発がん物質を含む既知の毒素です.10 電子セエグ蒸気で生成される化学成分の種類と濃度は、電子液体の処方と風味、および使用される電圧によって異なります。

E-リキッドを加熱することで生成される毒性物質は、気相、粒子相、またはその両方に見られます。 電子セエグ気相を調査する研究の大多数は、質量分析 (GC-MS) と組み合わせたガスクロマトグラフィーを使用しています。 粒子相分析では、Harvard コンパクト カスケード インパクター 15、Cambridge フィルター パッドおよびガラス繊維フィルター パッド技術を使用して、GC-MS 分析用の総粒子状物質を収集しています 16。ただし、フィルター パッドの粒子分析では情報が得られません。異なる電子セエグ微粒子相成分のサイズ依存分布について。 電子セエグ蒸気成分の分析に関する多くの研究は、電子セエグ蒸気成分の形成に対する香味料の影響の調査に関連しています。 微量のフレーバー成分とさまざまなパーセンテージのグリセロールと PG を含む何千もの異なるブランドの E リキッドがあるため、ガス相と粒子相の間の化学変化と分布に関してそれらすべてを研究することはほぼ不可能です。 したがって、この研究の目的は、XNUMX つの主要な E リキッド成分、すなわちグリセロールと PG、および最も人気のある E リキッド フレーバーの XNUMX つであるメントールの比率に基づいて、E セエグの放出プロファイルを調べることです。 この研究アプローチは、多くの市販の E リキッド製品の電子セエグ放出特性をよりよく理解するのに役立ちます。

さまざまな E リキッドのフレーバーの中で、メンソールは、特に若い成人 4 と女性の間で最も人気のあるフレーバーの 17 つです。 メンソール紙巻きたばこは若者の間でスターター製品として使用されていますが18、メンソールは規制されていないタバコの香味料のままです.19 したがって、メンソールを含むE-リキッドのvapingから生成される化合物を調査することが重要です. この研究では、フーリエ変換赤外分光法 (FTIR) と GC-MS を使用して、電子セエグの蒸気相に存在する化合物を特定しました。 E-リキッドの PG およびグリセロール ベース組成物へのメントールの添加の効果を研究し、ゼロ ニコチン メントール含有 E-リキッドの市販ブランドと比較しました。 さらに、E-セエグ蒸気の総粒子相は、Sioutas カスケードインパクターを使用してサイズによって分離され、続いて GC-MS 分析を行って、サイズに依存するさまざまな粒子画分の E-セエグ蒸気成分の濃度を決定しました。

結果と考察

電子タバコから出るミスト. E-リキッドは PG とグリセロールを 10:90、20:80、50:50、80:20 のさまざまな体積パーセント比で混合したもので、香味料が添加されており、ニコチンが含まれている場合と含まれていない場合があります。 電子セエグから放出される目に見えるパフまたはミストは、吸入中に呼吸器系に分散および堆積される蒸気およびエアロゾル相で構成されます。 以前の研究では、E-cig 放出の気相におけるグリセロールの濃度範囲は 0.161−0.477 mg/m3、PG の濃度範囲は 53−175 mg/m3 であることが報告されています.13,20,21。カスケード インパクタで収集されたエアロゾルの GC-MS データとテドラー バッグ内の気相サンプルの両方の比較に基づいて、エアロゾル相で主に検出されました。 これは、微細なエアロゾル液滴内の分子間水素結合相互作用が強いため、グリセロールと PG の蒸気圧が低いことと一致しています。 混合物中に PG が 20% しか存在しない場合でも、異なるブレンド比に基づく電子セエグ放出の赤外線スペクトル データは、PG がグリセロールよりも高いレベルで見つかったことを示しています。 PG ミストへの短時間の曝露は、眼および肺系に急性影響を引き起こすことが報告されています.22 さらに、PG およびグリセロールは、電子セエグのアトマイザーを介して加熱されると、発がん性カルボニル化合物に変換されます (図 1 および 2)。

図1. グリセロール (VG) と PG の比率が異なる E リキッドから放出される VOC の相対濃度。 すべての値は、100% PG に対して計算されました。 (A) カルボニル化合物のプロットでは、80:20 の VG/PG 混合比のアセトアルデヒド データ ポイントがプロットされ、その非常に高い相対レベルに対応するためにスケールにギャップがあります。 (B) XNUMX つのアルコールと MVK の相対濃度のプロット。 (C) 芳香族化合物の相対濃度のプロット。

GC-MSによる気相プロファイルの分析. 電子セエグ ミストの GC-MS 結果で観察された VOC には、主に 23 つまたは 25 つの炭素原子を持つ化合物が含まれますが、トルエンやスチレンなどのより大きな分子量の化合物も含まれる場合があります。 有害または潜在的に有害な VOC には、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、およびアクロレインが含まれます。これらは、蒸気相で検出される PG とグリセロールの熱補助反応によって形成される有毒なカルボニル化合物の一部です。 E リキッド中の PG とグリセロールの比率の関数としての E セエグ気相の分析は、E リキッド ベースのグリセロール含有量が増加するにつれて、ほとんどの VOC がより高い濃度であることがわかったことを示しています (図 1 ）。 図 1A は、グリセロールが 28 から 0% に増加すると、アクロレイン濃度が 80 倍に増加することを示しています。これは、図 2B に示すように、グリセロールの脱水反応によって説明できます。 同様の傾向が Wang et al.26 によって報告され、E-リキッド組成が純粋な PG から 1:1 VG/PG 混合物に変更され、最終的に E- 270 および 318 ° C の葉巻温度。 この研究の重要な違いは、GC-MS を使用したすべての VOC の気相分析の現在の研究と比較して、DNPH 誘導体化とその後の液体クロマトグラフィー分析および紫外線ダイオードアレイ検出を使用して、エアロゾルサンプルに対してカルボニル分析を行ったことです。 Eliquids の VG/PG 比率の範囲が広がりました。 その後のアクロレインの反応には、ホルムアルデヒドとエチレンを形成するための水素化と開裂が含まれます。 ホルムアルデヒド生成のためのこのグリセロールベースの経路は、PG ベースの経路よりも重要です。これは、GC-MS 分析の m/z 値 30 での抽出イオンクロマトグラムに基づく実験データが、分子量 30 amu のホルムアルデヒドが80% グリセロールと 20% PG を含む E-リキッドからの E-cig 排出量に見られました。 この重要な観察結果は、高グリセロール組成の E リキッドの使用を好む「クラウド チェイサー」は、アクロレインとホルムアルデヒドへの曝露が高いため、健康への悪影響を発症するリスクが高いという事実を強調しています。 アクロレインは、米国環境保護庁 27 によって、鼻腔の激しい刺激、気道の細胞毒性、粘液分泌の増加、および慢性閉塞性肺疾患を発症する危険因子を引き起こす可能性がある有害な大気汚染物質と見なされています。

図2. (A) PG および (B) グリセロールに起因する化合物の可能な反応経路を示す模式図。 PG およびグリセロール E 液体溶媒の熱分解の結果としてのカルボニル、アルコール、および芳香族化合物の形成が示されています。 * は、この研究の電子セエグ放出蒸気で検出された化合物を示し、# は他の研究によって報告された化合物を示します。

実際、呼吸器系、胃腸系、心血管系、神経系、および免疫系に対する多くの悪影響は、既存の状態の悪化を含め、E-cig に起因するとされており、そのうちのいくつかは喫煙で見られる影響に似ています.30-32 CDC および NIOSH によると、ヒトの急性吸入毒性に基づいたアクロレインの改訂された生命または健康に直ちに危険な (IDLH) 濃度は 2 ppm または 5 mg/m3 であるのに対し、アセトアルデヒドの IDLH 濃度は、動物。 現在の研究では、2000% グリセロールと 80% PG の E-リキッドで放出されるアクロレイン濃度は 20 mg/m0.68 であり、IDLH レベルを下回っていることが示されていますが、OSHA の許容暴露レベル (PEL) 3 を上回っています。ミリグラム/立方メートル。 産業労働者の保護に関連付けられている IDLH および PEL 値に加えて、観察された最低有害影響レベル (LOAEL) を使用して、電子セエグ放出の毒性を評価することもできます。 アクロレインの場合、吸入参照用量の LOAEL は 0.1 mg/m3 (0.9 ppm) であり、3 これは、0.4% VG/33% PG E-液体の測定レベル 0.68 mg/m3 をわずかに上回っています。 また、国際がん研究機関 (IARC) は、ベンゼンとホルムアルデヒドをグループ 80 または既知のヒト発がん物質に分類し、アセトアルデヒドをグループ 20B またはヒトの発がん物質の可能性がある物質に分類しています。空気中の 1 μg/m2 のベンゼンに一生さらされる個人の生涯リスクの増加については、34 × 2.2-10 から 6 × 7.8-10 の範囲.6 測定されたベンゼン濃度 1 ± 3 に基づく35% VG/68% PG E-リキッドの電子セエグ放出の μg/m5 では、がんのリスクは約 3 分の 80 です。

異なる VG/PG 比を持つ E リキッドに基づく排出量の研究に関する GC-MS の結果により、E-cig 排出量からの VOC の反応経路を提案することもできます。 反応経路の拡張および改訂された模式図は、Bekki および共同研究者の模式図と比較して、図 24A、B にそれぞれ示されている Ecig 排出物中の PG およびグリセロールから生成された追加の VOC を含んでいます。 模式図は、グリセロール/PG 溶媒混合物のみで満たされた電子セエグ デバイスから放出される特定の化合物の検出と一致する反応経路を示しています。 図 2 と 1 に見られるように、ベース液 (香料やニコチンを含まない) だけから生成された電子セエグ蒸気には、アクロレインに加えて、アセトン、ベンズアルデヒド、メタクロレイン、アセトアルデヒドなどの潜在的に有害な化合物の数が含まれています。 -プロペノール、およびベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、およびキシレンは、総称して「BTEX」化合物と呼ばれます。 これらの検出された化合物の中で、アセトアルデヒドの濃度は、E-リキッド中のグリセロールの濃度が 2 から 2% に増加するにつれて、175 倍まで最も顕著に増加します。 これは、アセトアルデヒドの形成が、PG ではなくグリセロールの分解によって大きく影響されることを意味します。 GC-MS データは、アセトアルデヒドの前駆体であるグリセロール由来のアクロレインの存在だけでなく、メチルグリオキサールは、PG 経路を介して生成されるアセトアルデヒドの代替前駆体です。 グリセロールの分解がホルムアルデヒドとアセトアルデヒドのレベル上昇に寄与していると推測されますが、ホルムアルデヒドでは 0 ～ 80 μg/g、2 ～ 2 μg/g の濃度範囲で E リキッドに存在することが確認されていることに言及することは重要です。アセトアルデヒドのμg/g。

排出量に 2-プロペノールとアセトンの両方が存在することは、エノール フォームとケト フォームの間の互変異性反応の発生も示唆しています (図 2A、B)。平衡はアセトンの形成を促進します。グリセロールと PG のさまざまな比率での E リキッドの気相放出における 21-プロペノールの濃度。 44-プロペノールおよびアセトンの互変異性体は、PG またはグリセロールのいずれかの反応経路のイソプロパノールの中間生成物を介して間接的に形成することもできます。 アセトンと 2-プロペノールの同様の相対濃度比 (すなわち、2% VG/2% PG と 80% PG の E-リキッドの蒸気の比較) のそれぞれ 20 と 100 は、これら 12.4 つの化合物は、グリセロールと PG の反応経路における互変異性化を介して生成されます。 図 11.9A、B に示すように、ホルムアルデヒドとアセトアルデヒドの水素化により、それぞれメタノールとエタノールが形成されます。 エタノールは、さまざまな電子液体製剤の電子セエグの排出量で最も高い濃度で見つかった VOC です。 エタノール蒸気はエアロゾル液滴に吸収され、蒸気相とエアロゾル相の間で動的分配平衡が生じるため、気相中のエタノールの測定濃度は非常に変動しやすく、サンプリング条件に依存します。 一般に、電子セエグ ミストが周囲温度に冷却されると、ガス状エタノール濃度は時間の関数として減少し、エタノールの凝縮とエアロゾル相への吸収、またはテドラー バッグ内部の表面への堆積が促進されます。 2% グリセロールと 80% PG の E-リキッドの場合、エタノールの気相濃度は 20 mg/m28.6 または 3 ppm と測定されました。 測定されたエタノール濃度は、電子セエグ デバイスを GC-MS システムに直接接続して、排出物中の VOC を即座に分析するための極低温事前濃縮を行うことができる場合、より大きくなる可能性があります。

ほとんどの研究は、E リキッド中の香味剤とニコチンによって引き起こされる健康への悪影響に焦点を当てていますが、問題の根本は、E リキッドの溶媒または主要成分としての PG とグリセロールの配合に起因しています。 図 1B は、VG/PG 混合物中のグリセロールの割合が増加するにつれて、メタノール、エタノール、イソプロパノール、およびメチル ビニル ケトン (MVK) の相対濃度が増加することを示しています。 メタノールとエタノールの両方が、E-リキッド中のグリセロールの酸化と熱分解の副産物として、他の先行研究でも報告されています。 電子セエグ排出量中の非常に高レベルのエタノールは、その酔わせる効果と精神的視力に影響を与える傾向があるため、懸念されています。 吸入経路を介した血中へのエタノールの吸収が、飲酒による酩酊をどの程度悪化させるかはわかっていません。 MVK は、アセトアルデヒドとエチレンの脱水素反応によって形成されました。

図 2 に示す反応生成物は、揮発性が比較的高く、GC-MS による電子セエグ放出の蒸気相で容易に検出されます。 気相反応経路の模式図は、核磁気共鳴技術を使用した電子セエグ エアロゾル分析に基づくものと相補的であることに注意することが重要です。 エアロゾル相で見つかった極性化合物の形成に関する詳細な説明は、Jensen et al.38 と Strongin によって報告されています。アセトアルデヒド、ギ酸、アリルアルコール。 気相とエアロゾル相の反応経路は密接につながっています。 例えば、アセトールまたはヒドロキシアセトンは、グリセロール反応経路においてホルムアルデヒドおよびアセトアルデヒドに変換され得る。 同様に、アセトアルデヒドはアクロレインに変換されます。

図 1A-C にプロットされた VOC の中で、放出された芳香族化合物または BTEX 化合物の相対濃度の増加は、カルボニル化合物およびアルコールの相対濃度の増加よりも大幅に小さくなっています。 これは、芳香族炭化水素の形成のための反応経路が、カルボニルおよびアルコールの形成と比較してより多くの中間段階を含むという事実によって説明できます。 したがって、E-液体混合物中のグリセロールの割合を 8 から 10% グリセロールの 80 倍に増加させる効果は、アルコールおよびカルボニル化合物と比較して、芳香族炭化水素または BTEX 化合物の濃度に影響を与えるために、相対的に希釈されるか、または小さくなりました。 ベンゼンは、重要な反応中間体として 1,3-ブタジエンを介して、最初にベンゼンを形成するプロピレン、エチレン、およびアセチレンの連続反応によって形成されます。 1,3-ブタジエンからのベンゼンの形成に関する詳細なメカニズムは、異なる VG/PG 比の E-リキッドを使用した実験の E-cig 放出で検出され、熱アシスト芳香族化に基づく実験について以前に説明されています。窒素中の 44% 0.15-ブタジエンと 1,3-0.4125% 酸素の条件下でのモデリングとリアクター実験 3.35、および 45 ± 1,3 kJ/mol の衝突エネルギーでのエチニルラジカルと 45.4-ブタジエンの分子線研究。 2.1 プロピレン、エチレン、アセチレン、およびメタンは、ベンゼンおよびアルキル芳香族の形成に重要な役割を果たし、この研究では FTIR または GC-MS によって観察されました。 . 安息香酸とベンズアルデヒド添加剤を含む電子液体に基づく電子セエグ排出物中のベンゼンの形成のための代替経路は、パンコウらによって提案されました。ベンズアルデヒドの不均化、およびベンズアルデヒドの不均化によりベンジルアルコールと安息香酸が形成され、脱カルボキシル化されてベンゼンが形成されます。 その後のベンゼンとメタノール、エタノール、およびホルムアルデヒドとの反応により、最終的にそれぞれトルエンおよびキシレン、エチルベンゼン、およびベンズアルデヒドが形成されます。 エチルベンゼンの脱水素により、スチレンが形成されます。

この研究の蒸気相で検出されたアセトアルデヒド、アセトン、アクロレイン、エタノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、およびスチレンは、熱脱着管法を使用した Herrington と Myers43 の調査結果でも報告されています。 ベンズアルデヒドは、蒸気相と、Sioutas カスケードインパクターで収集されたエアロゾル相の異なるサイズの画分の両方で、GC-MS によって検出されました。 カスケードインパクターサンプルのGC-MS分析により、エアロゾル相でグリセロール、PG、およびニコチンが検出されました。 極性の高いこれらの化合物は、主にエアロゾル相に存在し、サンプル チューブやテドラー バッグ内で凝縮する傾向があります。 さらに、他の VOC に比べて気化エンタルピーが非常に高いため、予備濃縮器内の極低温冷却ガラス ビーズと Tenax TA トラップによる良好な回収は見られません。 その結果、それらは GC-MS 分析では観察されず、それらが存在しないため、Ecig 排出のこれら XNUMX つの主要成分と同様の保持時間を持つ低レベル VOC の分析が容易になります。

図3. 電子タバコの放出の FTIR スペクトルと参照標準との比較。 (A) 500 および 600 °F での電子セエグ蒸気スペクトルは、フィンガープリンティング領域の PG、メタノール、およびエタノールの参照スペクトルと重ね合わせられます。 (B) 500 °F および 600 °F での電子セエグ蒸気スペクトルは、2800~3600 cm-1 の領域で気相および液相のエタノールの参照スペクトルと重ね合わせられます。 (C) 500 および 600 °F での電子セエグ蒸気スペクトルは、2090~2220 cm-1 領域の一酸化炭素の参照スペクトルと重ね合わせられます。 (D) 60 W の電子セエグ パワーで取得した電子セエグ蒸気スペクトルは、2745−2795 cm−1 のホルムアルデヒド参照スペクトルと重ね合わせられます。

FTIR による気相プロファイルの分析。 電子セエグ排出量の GC- MS 分析は、主に C3-C8 炭化水素と酸素化 VOC を含む VOC の排出プロファイルに関する有用な情報をもたらしました。 GC-MS と極低温予備濃縮技術を使用すると、有毒なカルボニル化合物と香料添加物を、E-cig の蒸気相で 1-10 ppbv の検出限界まで定量分析することもできます。排出量。 残念なことに、GC-MS 法には、サンプル分析前にサンプリング バッグ内で分析物が凝縮したり、分析物がエアロゾル相に吸収されたりするという欠点があります。 さらに、分子量が 35 amu 未満の小分子の GC-MS 分析は、極低温予備濃縮器の制限または空気の成分のバックグラウンド干渉のために困難です。 したがって、2 °F (500 °C) および 260 °F (600 °C) で動作する電子セエグ デバイスから放出される CO316、CO、メタン、エタン、エチレン、メタノール、エタノール、およびホルムアルデヒドを含む小さな分子の放出FTIR 分光計 (図 3) によって分析されました。

図 3A は、エタノール、PG、およびメタノールの赤外線参照スペクトルと、500~600 cm-800 のフィンガープリンティング領域における 1200 および 1 °F での E-cig 放出のサンプル スペクトルの重ね合わせを示しています。 図 1080A の 1030、890、および 1 cm-3 と図 2955B の 1 cm-3 におけるエタノールの顕著なスペクトルの特徴は、参照スペクトルの信号と比較することで、エタノール信号が容易に認識できることを示しています。 図 3B のサンプル スペクトルは、3000 cm-1 での C-H ストレッチ バンド内の自由気相分子としてのエタノールの存在と、3360 cm-1 でのエアロゾル結合液相成分としてのエタノールの存在を示しています。 気相と液相の両方のエタノールの参照スペクトルは、500 と 600 °F の E-cig 設定で両方の相のエタノールの分配を裏付けるために、サンプル スペクトルと重ね合わせられます。 エタノールの液相スペクトルは、広い水素結合 O-H バンドを持ちますが、C-H ストレッチ バンドの鋭いピークを持ちませんが、気相エタノール スペクトルは反対の記述を示します。 図 3B の O-H 振動バンドは、エタノールと、エアロゾル相に存在する PG やグリセロールを含むその他の揮発性の低いアルコールの複合信号であることに注意することが重要です。 C-H バンドは、エタノールと、C-H 共有結合を持つメタノール、イソプロパノール、2-プロペノールなどのアルコールを含むその他の VOC のスペクトルの重なりによるものです。

500 および 600 °F でのエタノールの平均濃度は、それぞれ 1236 ± 361 および 3250 ± 449 mg/m3 に相当します。 これらの濃度値は、GC-MS の場合のように、エタノール蒸気の凝縮とエアロゾル相への吸収を回避するために、FTIR メソッドによる即時分析のために電子セエグ排出量が生成されたため、GC-MS で測定された値よりも大幅に高くなっています。電子セエグ vaping 後、テドラー バッグで 30 分間冷却させたサンプルを使用して実行された分析。 待機期間により、エアロゾル粒子内のグリセロールと PG の凝縮と凝集が可能になり、したがってそれらが予備濃縮器に引き込まれるのを防ぎ、Tenax TA トラップとその非常に強力な GC に過度に高い脱着温度または加熱時間を使用する必要がなくなりました。 - 濃度が少なくとも 100 倍低い分析対象物を検出または定量する能力に影響を与える MS シグナル。 高レベルのエタノールは、グリセロールと PG の E リキッド混合物の劣化、および E リキッドの成分としてのエタノールの存在に起因する可能性があります。 エタノールが香味料の溶媒として使用されているか、Eリキッドの他の添加物として使用されているかに関係なく、エタノールの濃度を決定することは重要です。これは、エタノールの酩酊効果や、健康への悪影響を引き起こす可能性のあるアセトアルデヒドへの変換の可能性があるためです。 さまざまな E リキッド中のエタノールの分析が、さまざまなグループによって報告されています。 36,43,48 の市販のニコチン含有 E リキッドのうち 30 は、42 ～ 6 ​​μg/g の範囲のエタノールを含んでいたと報告しています。 3675 つのサンプルには 36 mg/mL を超えるエタノール濃度が含まれ、37 つのサンプルには 100 ～ 10 mg/mL のエタノールが含まれ、100 のサンプルには 17 ～ 0.05 mg/mL のエタノールが含まれていたと報告されています。気化により気相のエタノールに。 さらに、GC-MS で測定したエタノール蒸気濃度が 1.0%/48% VG/PG 混合物で 4.5 倍増加したことから、グリセロールの熱分解がエタノールの生成に重要な役割を果たしたと推測されます。 80%/20% VG/PG 混合物に対して。 これは、グリセロールが、E-液体中の不純物としてのエタノールの揮発に起因するレベルを超えて、熱的に支援されたエタノールの生成にさらに寄与できることを示唆しています。

図 3C は、7.78 °F の放出実験で 0.06 ± 8.91 ppmv または 0.07 ± 3 mg/m600 のレベルで CO が存在することを示しています。 この CO 値は、サブオーム E-cig で 76.7 W でさまざまなアトマイザー フィラメント、コイル構成、および表面積の測定 CO 濃度範囲 2386.9−3 mg/m125 を与えた最近の記事で報告された値よりも小さいです。 41 ニッケルコイルを使用した 943.7 W 実験の CO 濃度 3 mg/m40 または 480 125 ppmv は、E-で得られた分析の CO 値 34.6 ± 1.0 ppmv または 39.6 ± 1.1 mg/m3 よりも高い。カンタルコイルを使用した60Wのシグマパワー。 各パフのこれらの CO 濃度は、35 時間の平均期間で 1 ppm の CO の国家大気環境基準 (NAAQS) よりも高くなっています。 したがって、設定、vaper の数、およびパフの頻度と持続時間によっては、電子セエグ パフに制限のない建物内の CO の室内レベルが NAAQS レベルを超える可能性があります。

図 3 D は、22.7 W の最大電力設定での電子セエグ放出における 2.9 ± 27.9 ppmv または 3.6 ± 3 mg/m60 のレベルでのホルムアルデヒドの存在を示しています。60 W の電力設定は、最大放出曝露を評価するために使用されました。高出力レベルでサブオーム デバイス (SOD) を使用する vapers の。 さらに、60 W の E-cig 電力を使用して得られたデータは、25 ～ 175 W の範囲の電力レベルでの SOD の最近発表された FTIR 研究との比較も可能にします.41 Misthub.com によると、49 50 W の使用は「良い風味の素敵なクールなアーク」と60 Wは「楽しい風味の蒸気の大量のプルーム」を生み出します. 600 °F の温度設定モードを使用した放出測定では、ホルムアルデヒド濃度は 0.374 ± 0.157 ppmv または 0.459 ± 0.193 mg/m3 であることがわかりました。これは FTIR 法の検出限界に近い値です。 500 °F の温度設定では、ホルムアルデヒド レベルは FTIR 検出限界を下回りました。 したがって、結果は、より高い蒸気温度を達成するために電力設定を増加させると、ホルムアルデヒドがより高い濃度で形成されるという以前の主張を支持しています.50,51 Ogunwale et al. 8.2 mL.40.4 のパフ ボリュームで 3 パフの 9.5 W の E-cig 電力設定に基づいて 10−91 mg/m52 のホルムアルデヒド濃度を報告しました。ニッケルとパラジウムの両方が周期律表のVIII族に属する脱水素触媒であるため、電子セエグデバイスで使用されるニッケルフィラメントで同様の分解が起こる可能性があります。

エアロゾル プロファイル。 E-cig のエアロゾル フェーズは、Sioutas カスケード インパクター (SKC Inc. エイティ フォー、PA) でサンプリングされ、一連の 2.5 つのフィルター段階が A (入口端)、B、C、D、および L (出口) として指定されました。終わり)、それぞれ> 1.0、2.5−0.50、1.00−0.25、0.50−0.25、および <10 μm のサイズに従ってエアロゾル粒子を分別します。 5 μm の空気力学的質量中央値よりも大きいエアロゾル粒子は通常、口の中咽頭領域に沈着し、10 ～ 5 μm の範囲の粒子は呼吸器系の中央気道に沈着し、それより小さい粒子は54μm は、肺系で最小の気道と考えられている細気管支および肺胞に到達することができます.エアロゾル。

これは、呼吸器系内のエアロゾルの分布、沈着、および移動に影響を与える可能性があります。 もともと E リキッドに含まれていたグリセロールと PG に加えて、ベンズアルデヒド、ジフェニル エーテル、フタル酸ジエチル、ナフタレンなどの他の化合物が、55 から 2.5 までの範囲の粒子を分画する段階 A、B、C、および D のフィルターで検出されました。 −0.25μm。 異なるフィルター内のこれらの化合物のかなり均一な濃度は、エアロゾルが 0.5 L/分のポンピング速度でカスケード インパクターの狭いスリットを通過する際に圧力変化を経験する際に、エアロゾルの断熱冷却によって引き起こされる凝縮によって形成された可能性が高いことを示唆しています。 .9.0 グリセロールとジフェニル エーテルは、56 μm 未満の粒子サイズ分画を分別する出口フィルター L にも存在し、これらの成分が呼吸器系の最も小さい気道を通過する可能性が高いことを示唆しています。

フタル酸ジエチルは、ポリマー材料を製造するための可塑剤として一般的に使用されています。 電子セエグ デバイスで使用されるプラスチック コンポーネントの熱劣化を介して解放された可能性があります。 コイルで発生した熱がフタル酸ジエチルまたは他のプラスチック添加剤の放出を加速するため、アトマイザーの加熱コイルの上部に取り付けられたプラスチックカバーで熱劣化が発生した可能性が最も高い. ナフタレンは、パフ 57-5.01 の場合は 1.2 ± 1 ng/パフ、パフ 100-5.87 の場合は 0.84 ± 101 ng/パフで電子セエグ排出量で検出可能であると Margham et al.200 によって以前に報告されていますが、これらのレベルは統計的に区別できません。メソッドブランク排出量。 後の出版物58 は、ナフタレンがさまざまな E リキッド製品に 4.24 ～ 32.8 ng/mL で存在すると決定され、Ecig 排出量で 1.79 ～ 3.07 ng/mL パフとして定量化されたことを示しています。 電子セエグ エアロゾル排出量のカスケード インパクター分析におけるナフタレン、グループ 2B または人間の発がん性の可能性の検出は、電子液体の調製に使用される高純度の PG とグリセロールが分析され、分析されなかったため、ナフタレンが vaping で生成されたことを示しています。ナフタレンの存在を示します。 したがって、ナフタレンの形成がベンゼンと 1,3-ブタジエンまたはアセチレンのいずれかの反応を介して行われるかどうかを調査することが重要になります。

ジフェニル エーテルは、Ecig アトマイザーおよび保護ケーシングのプラスチック材料の難燃性コーティングとして使用されるポリ臭素化ジフェニル エーテル (PBDE) の熱分解から生じた可能性があります。 Chung と同僚 59 は、電子セエグ エアロゾル中の PBDE を発見したと報告しており、その量は電子セエグのブランドによって異なります。 鉄が BDE-209 またはデカブロム化ジフェニル エーテルのモノへの変換を触媒できることが報告されているため、電子セエグ デバイスの金属加熱コイルでの PBDE の還元的脱臭素化がジフェニル エーテルの生成をもたらした可能性があります。トリブロモ ジフェニル エーテル 60 グリセロールを除いて、フィルター上で検出された他の 80 つのエアロゾル化合物はいずれも、グリセロールとプロピレン グリセロールの比率が増加しても濃度が増加しませんでした。 しかし、E-リキッド中のグリセロールが 10% に増加すると、気相中のベンズアルデヒドの量は約 XNUMX 倍に急激に増加しました。

図4. それぞれ 0 および 18 mg ニコチン/mL のメントール含有 E リキッドを使用して、E セエグから放出される VOC の相対濃度。 放出された VOC の相対濃度比は、10% VG/90% PG であるハンセン メンソールと E リキッド ベースの気相成分の比較に基づいています。 1.0 つのグラフの 3.70 の水平線は、E リキッド ベースと比較して、それを超えるとハンセン メンソール VOC が増加し、それを下回ると VOC が減少する基準レベルを表します。 GC- MS 分析は、ニコチンを含まないハンセン メンソールとニコチンを含むハンセン メンソールのメントール濃度がそれぞれ 0.16 ± 3.10 および 0.27 ± XNUMX mg/mL であることを示しています。

メンソール香料とニコチン。 Hangsen Menthol という名前の 18 つの市販の E リキッド製品は、4 つはニコチンなし、もう 10 つは 90 mg ニコチン/mL で、図 10 の E-cig から放出される VOC の縦棒グラフとしてプロットされています。 VG/90% PG E-リキッド製剤の場合、4% VG/4% PG E-リキッド ベースと比較した VOC 濃度の変動は、メントールおよび/またはニコチンに起因する可能性があります。 図 4 は、10% VG の対応する測定値と比較して、メントール含有 E リキッドでは、アセトン、エタノール、およびイソプロパノールの濃度が約 90 倍 (すなわち、Y 軸で 4 を超える相対濃度) 増加することを示しています。 /0.8% PG Eリキッドベース。 芳香族化合物については、図 1.3 は、E リキッドがメントールまたはニコチンを含んでいるかどうかにかかわらず、それらの濃度に大きな違いはなく、それらの相対濃度は 1.0 の水平線の周りの 4.7-8.3 の狭い範囲に集中しており、影響を受けないことを示しています。 VG/PG比。 アセトンの場合、メントールのみの存在は 6.5 倍の増加に寄与しましたが、メントールとニコチンの両方を E リキッドに添加すると 3.5 倍の増加に寄与しました。 イソプロパノールは、メントールのみの添加で2倍に増加しましたが、メントールとニコチンの両方を含むEリキッドでは、増加は2.7倍に低下しました. メントールはまた、気相中の XNUMX-プロペノールの量をわずかに増加させました。 アセトアルデヒド濃度は、メントールのみのE-リキッドではE-リキッドに対して減少するが、メントールとニコチンの両方を含むE-リキッドではXNUMX倍増加することが分かった。

メントールは、沸点が 214.6 °C と高く、気化エンタルピーが 56.6 kJ/mol と比較的高いため、気相ではなくエアロゾル相で検出されます。 エアロゾル相のさまざまなサイズ分画におけるメントールの分布は、Sioutas カスケード インパクターによって測定されました。 ニコチンを含まない E リキッドのメントール分布は、A フィルターで 6%、B フィルターで 5%、C フィルターで 7%、D フィルターで 67%、L フィルターで 15% と報告されています。フィルター。 18 mg/mL のニコチンを含む Eliquid の場合、メンソールの分布は A フィルターで 7%、B フィルターで 7%、C フィルターで 13%、D フィルターで 57% の値で類似しています。 L フィルターの場合は 16% です。 この分布は、放出されたメントールの大部分または 82 ～ 85% (つまり、D フィルターと L フィルターの寄与の合計) が、0.25 μm 未満の小さなエアロゾル粒子サイズに基づいて、最小の気道まで浸透できることを示しています。 Yerger によると、61 メンソールは局所麻酔薬として作用し、たばこの煙のきつい味を隠すことができるだけでなく、たばこ会社がニコチン中毒効果を最大化するために両方の供給を調整できるように、ニコチンの影響を調節します。 A、B、および C フィルターに保持された放出されたメントールの残りの 18% は、メントールが口の中および肺系全体に沈着する可能性があることを示しました。 したがって、それは全体的になだめるような効果をもたらし、電子タバコの不快な感覚を覆い隠し、個人が長期の電子タバコに耐えることを可能にします.

12 吸引サンプルからのニコチンは、Sioutas カスケードインパクターのすべてのフィルターに沈着しました。 そのパーセンテージ分布は、A フィルターで 12%、B フィルターで 11%、C フィルターで 42%、D フィルターで 1%、L フィルターで 34% と測定されます。 この分布は、ニコチンが、C フィルターと L フィルターについて、それぞれ 0.50-1.0 と <0.25 μm の 18 つのサイズ分画にほとんど見られることを示しています。 これは、ニコチンの大部分が細気管支および肺胞に沈着する可能性があることを意味します。 ニコチンゼロの市販のハンセン メンソールではニコチンは検出されませんでしたが、製造業者によって 20.3 mg/mL のニコチンを含むとマークされたハンセン メンソール E リキッドのニコチン濃度は、実際には 0.52 ± 9.29 mg/mL のニコチンを含んでいます。 以前に発表された 0.24 ± 62 mg/パフの平均 E リキッド消費率 15.3 と、ニコチンやメントールなどの E リキッド成分の測定濃度または表示濃度のいずれかを使用して、特定のサイズのエアロゾルでのパフあたりの特定の成分の質量を推定できます。分数。 Sioutas カスケード インパクターのサンプリング条件に基づいて、電子セエグ エアロゾル放出の 2.3 回のパフには、0.25 μg のニコチンと XNUMX μg のメントールが、XNUMX μm 未満の最小のエアロゾル サイズ分画で含まれていることがわかりました。 電子セエグ エアロゾル研究の今後の作業は、電子セエグ デバイスの気流速度の役割を調査する必要があります。 気流速度は、有毒物質プロファイルと E リキッド消費速度を調節することが示されています。

E-リキッドは一般的に、フレーバーとニコチンの量に関する厳格な業界ガイドラインや規制なしで製造されています。 このニコチン濃度の 12.8% の不一致 (すなわち、表示値の 20.3 mg/mL と比較した測定値の 18 mg/mL) は、厳格な品質管理が欠如している地域の施設で Eliquid が製造されていることに起因する可能性があります。洗練された生産設備、または訓練を受けた専門家によって、E-リキッドのニコチン含有量の誤った表示が行われています。 タバコ製品のニコチン濃度の正確な表示は、ニコチンが非常に依存性が高く精神活性のある化合物であるため、最も重要です.従来のタバコをやめる。 この研究における表示されたニコチン濃度と測定されたニコチン濃度の不一致は、ニューヨーク、64 ノースダコタ、65、および韓国で販売されている E リキッドの同様の不一致をさらに裏付けています。

結論

ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、メチルグリオキサール、アクロレイン、アセトン、ベンズアルデヒド、および BTEX 化合物を含む多くの有害な化合物が、E-cig の気相で検出された成分の中にありました。 これらの化合物は、主に、E-リキッドのキャリア溶媒を構成する 15.3 つの成分であるグリセロールと PG の酸化と熱分解によって生成されました。 PG に対するグリセロールのパーセンテージ比が高いほど、特にアセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、アクロレイン、およびアセトンを放出するカルボニル化合物の濃度が高くなります。 同様に、アルコールおよび BTEX 化合物の濃度も増加しましたが、カルボニル化合物と比較して程度は小さくなりました。 ベンズアルデヒド、ジフェニル エーテル、およびフタル酸ジエチルは、グリセロール/PG 溶媒混合物のみを含む E-cig のエアロゾル相でも検出されました。 Hangsen Menthol E-liquid 中のニコチンとメントールは、それぞれ 2.3 および XNUMX μg/パフの濃度で、細気管支および肺胞の最小の気道を通過する場合でも、口内および肺系全体に沈着する可能性があります。 電子セエグから放出され、口や気道に沈着する可能性のあるその他の成分は、グリセロール、ベンズアルデヒド、ジフェニル エーテル、フタル酸ジエチル、およびナフタレンでした。 PBDE に基づく難燃剤の脱臭素化が Ecig アトマイザーで発生し、少量のジフェニル エーテルが生成されたかどうかを調査するには、さらなる研究が必要です。 電子セエグは当初、たばこの喫煙に代わるものとして、また喫煙者が禁煙するための代替品として提示されましたが、その使用に関連する健康リスクの長いリストがまだあります.

材料および方法

試薬および化学薬品. 30% 植物性グリセリン/グリセロール (VG) および 18% PG の基本組成の 0 mL ハンセン メンソール E リキッド (ニコチン 10 mg/mL およびニコチン 90 mg/mL) の 99.5 本を Madvapes.com から購入しました。 気相研究で使用したグリセロール (>99.5%) と PG (95%)、およびカスケード インパクターを使用した粒子測定は、それぞれ Thermo Fisher Scientific (マサチューセッツ州ウォルサム) と VWR International (ジョージア州スワニー) から購入しました。 ニコチン、メントール、アクロレイン、アセトン、エタノール、イソプロパノール、ベンズアルデヒド、ベンジル アルコール、アセトアルデヒド、および塩化メチレンを含むその他の試薬および標準は、純度が 99.9 ～ 10% の範囲で、SigmaAldrich、ミズーリ州セントルイスから購入したか、 Fisher Scientific、ペンシルバニア州ピッツバーグ。 Ｈａｎｇｓｅｎ Ｍｅｎｔｈｏｌのベース配合物と同様の１０％グリセロールおよび９０％ＰＧ（１０：９０ ＶＧ／ＰＧ）のベース配合物のみを含む液体を実験室で調製し、対照として使用した。 90% PG、10:90 VG/PG、100:20 VG/PG、および 80:50 VG/PG などの他の E リキッド ベース組成物は、実験室で調製されました。 液体の GC-MS 分析のために、市販の Hangsen Menthol E-liquid をメタノールで 50 倍に希釈しました。

気相のサンプリング. Innokin Iclear 30S (深セン、中国) 3 mL 液体タンク容量、Kanthal (30-2.80 V) 製の Iclear 6.90S アトマイザー コイル、および 30-2.0 V の可変電圧を備えた Istick 8.0 W バッテリーを備えた電子タバコを購入しました。 Smoke & Mirrors House of Vapor、マーフリーズボロ、テネシー州から。 Innokin E-cig デバイスは、GC-MS 分析用のさまざまな VG/PG 比を持つ E-リキッドから気相および粒子相サンプルの両方を収集するために使用されました。 電子セエグは 4.80 V で動作し、合計 3 パフのパフあたり 12 秒で蒸気を吸いました。 蒸気サンプルは、Vac-U-Chamber (SKC Inc、ペンシルベニア州エイティーフォー) の内側の入口ポートに接続されたテドラーバッグ (ペンシルベニア州エイティーフォーの SKC Inc) に収集されました。 同じ入口ポートは、Vac-U-Chamber の外部フィッティングから E-cig の排出口までチューブを介して接続されていました。 Vac-U-Chamber の出口ポートは、2.0 L/min の流量のサンプリング ポンプに接続されました。これは、たばこの排出研究で以前に使用されたサンプリング流量です 14。 サンプリングの直前に、テドラー バッグのバルブは開いて、Vac-U-Chamber の蓋を閉め、ポンプを作動させてチャンバー内に部分的な真空を作り、Ecig の煙を Tedlar バッグに引き込むことができました。 煙で満たされたテドラーバッグを少なくとも 1 時間静置して、エアロゾル相をバッグ内に堆積させ、煙の蒸気部分のみを分析のために GC カラムに注入できるようにしました。

粒子相のサンプリング。 Sioutas カスケード インパクター (SKC Inc.、ペンシルバニア州エイティフォー) を使用して、電子セエグ排出量のサイズ依存の粒子画分を収集しました。 粒子は、フィルター A (>2.5 μm)、フィルター B (1.0-2.5 μm)、フィルター C (0.50-1.0 μm)、フィルター D (0.25-0.5 μm)、およびフィルターのサイズ分画を持つ 0.25 つの異なるフィルター パッドに堆積しました。 L (<25 μm)。 Sioutas カスケードインパクターのディスクは陽極酸化アルミニウム製で、O リングは Buna-N (ニトリル) で、フィルターリテーナーはアクリル製です。 孔径 0.5 μm の直径 37 mm の SKC PTFE フィルターを A、B、C、および D とラベル付けされたディスクの間に配置し、フィルター L には孔径 2.0 μm の直径 9.0 mm の SKC PTFE フィルターを使用しました。 Leland Legacy Pump (SKC Inc, Eighty Four, PA) を使用して、5 L/min の一定流量を維持しました。 サンプリング後、粉塵のない環境でインパクターを分解し、すべてのフィルターを抽出用の 1 mL 塩化メチレンの入った個々のバイアルに入れました。 1.5 つの微粒子画分中の検体の抽出は、フィルターを超音波浴 (Fisher Scientific、ペンシルベニア州ピッツバーグ) で 6 時間超音波処理することによって行いました。 0.2 ポジション溶媒蒸発器 (Sigma-Aldrich、ミズーリ州セントルイス) を使用して窒素ガスを穏やかに吹き込むことにより、抽出量を XNUMX mL に減らしました。 GC-MS分析の前に、Phenex XNUMXμmフィルター（Phenomenex、Torrance、CA）を使用して濃縮サンプルをろ過しました。

FTIR 分光法による気相のサンプリングと分析. 可変温度 (200-600 °F) と可変電力 (1-60 W) のデュアル選択モードを備えた Joyetech eVicVT 電子セエグ デバイス (www.joyetech.com) の蒸気放出は、FTIR 分光法によって分析されました。 Varian FTS-10 FTIR 分光計を使用して分析する前に、ニッケル加熱コイルを備えた電子セエグ デバイスからのミストを、フィルター パッドを備えたチューブを介して、Specac (イギリス、オーピントン) の事前に排気された Tornado 7000 m ガス セルに移しました。テルル化水銀カドミウム (MCT/A) 検出器を使用。 スペクトルは、30 cm-0.5 の分光計分解能で 1 スキャン取得し、ゼロ充填なしで、Norton-Beer アポダイゼーション法を使用して処理しました。 Varian スペクトル データ ファイルは、分析のために Thermo OMNIC 形式にエクスポートされました。 電子セエグ気相の赤外線スペクトルは、一酸化炭素、メタノール、エタノール、ホルムアルデヒド、およびエチレンの赤外線参照スペクトルと比較されました。 これらの定量分析用の参照赤外線スペクトルは、パシフィック ノースウェスト国立研究所のウェブサイトからダウンロードするか、赤外線分析の赤外線スペクトル ライブラリ (カリフォルニア州アナハイム) から取得しました。 ベールの法則に基づいて分析対象物濃度を計算するために、既知の ppm メーター値を持つ参照 IR スペクトルの吸光度値をサンプル スペクトルの吸光度値と比較しました。 ピーク面積は、通常、スペクトル干渉のないスペクトル領域での化合物の定量分析に使用されました。 いくつかのケースでは、ピークの高さを使用して、部分的なスペクトル ピークの重なりによるピーク面積の統合の難しさを回避しました。

液相、気相、粒子相の GC-MS 分析。 気相は、Agilent 6890 四重極質量分析計 (MS) に接続された Agilent 5973 ガスクロマトグラフ (GC) を使用して分析されました。 自動シーケンシャル モード分析用の 16 ポジション オートサンプラーは、NUTECH 8900DS プレコンセントレーターを介して GC-MS に接続されました。 プレコンセントレーターには、10 つの極低温トラップ、ガラス ビーズ トラップ、Tenax TA トラップ、クライオフォーカサーがあります。 Zip Scientific (Fast GC Technology、ニューハンプシャー州ゴフスタウン) の GC Chaser と呼ばれるアクセサリを使用して、冷却サイクル中の GC オーブンの換気を改善しました。 予備濃縮器は 150 °C に予熱するように設定されましたが、冷却温度は -20 °C に設定され、脱着温度は 2 °C で予熱時間は 15 秒、脱着流量は 2 mL/min で脱着時間は 1 分に設定されました。 GC 分離は、100% ポリジメチルシロキサンの固定相と 60 m × 0.32 mm id および 1.00 μm の膜厚のカラム パラメーターを備えた Rxi-30ms キャピラリー カラム (Restek、Bellefonte、PA) を使用して実行されました。 最初に、オーブンを 3 °C で 30 分間設定しました。 次に、GC オーブンの温度を、100 °C/分で 5 から 100 °C、150 °C/分で 12 から 150 °C、最後に 220 から 15 °C まで、保持せずに 4 回連続して上昇するようにプログラムしました。 320 °C/分で。 最終温度を28分間保持した。 GC 入口温度は 70 °C に維持し、ヘリウムキャリアガスの流量は 320 cm/s に設定しました。 質量分析計は、同時フルスキャンおよび選択イオンモニタリング (SIM) モードで操作されました。 電子衝撃イオン化は、29 eV の電子エネルギーで操作されました。 界面温度は 350 °C に設定され、質量スペクトルは XNUMX ～ XNUMX amu の m/z 範囲で記録されました。

Shimadzu QP2010S GC-MS をスプリットレス注入モードで使用して、カスケード インパクター フィルターからの 1.0 μL のサンプル抽出物を、電子セエグ放出のエアロゾル フェーズの異なるサイズ分画で分析しました。 GC カラムは Phenomenex ZB5-HT (Bellefonte, PA) ポリイミド被覆溶融シリカカラム 5% フェニル/95% ジメチルポリシロキサン 30 m × 0.25 mm id、膜厚 0.25 μm でした。 最初に、オーブンを 50 °C で 3 分間保持した後、50 段階の温度上昇を行いました。 最初に、温度を 150 °C/min で 5 から 1 °C に上げて 220 分間保持し、次に 15 °C/min で 3 °C に上げて 320 分間保持し、最後に 25 °C で 5 °C に上げました。 C/min で 250 分間保持します。 入口温度は 40 °C に維持され、キャリア ヘリウム ガスの流量は 320 cm/s に設定されました。 質量分析計は、GC インターフェイスの温度を 200 °C に設定し、MS イオン源の温度を 35 °C に維持して、スキャン モードで操作しました。 質量スペクトルは、450 ～ XNUMX amu の質量範囲で取得されました。

気相およびエアロゾル相からの分析物は、サンプルスペクトルと NIST 2014 MS データベースの参照スペクトルとの質量スペクトルマッチングによって同定されました。 似たようなマッチ インデックスを持つ化合物とのスペクトル マッチが曖昧な場合、分析した一連の化合物について、GC 保持時間と対応する保持インデックスの線形回帰プロットで未知の化合物の適合度を評価することにより、化学的同一性を確認しました。同じ GC メソッドを使用します。 電子セエグの煙成分の濃度は、線形勾配とゼロ以外の切片に基づく標準キャリブレーション プロットからの線形回帰方程式を使用して決定されました。 GraphPad Prism V.5 ソフトウェアを使用してグラフを作成し、ACD/ChemSketch V.2 ソフトウェアを使用して化学構造を描画しました。 データは、サンプルの 1 回の分析の「平均 ± XNUMX 標準偏差」として報告されます。