甜味剂对电子烟具用导油棉糊芯程度的影响

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.240088

摘要/Abstract

摘要：

电子烟的导油棉糊芯现象对消费者健康和体验均有严重影响。甜味剂是电子烟油的重要组成，而目前电子烟国家标准中允许使用的甜味剂只有纽甜，未见系统的、可对照的甜味剂对导油棉糊芯的影响的研究。本文主要以感官评价葡萄糖基甜菊糖苷（GSG）、甜茶苷、三氯蔗糖、纽甜、N-（2-甲基环己基）-2，3，4，5，6-五氟-苯甲酰胺（FA）和安赛蜜（AK）等甜味剂及其复配溶液的甜味特性；通过热分析研究系列甜味剂的热稳定性及其在雾化剂（丙二醇-甘油体系）中的挥发性；通过马弗炉模拟加热吸收了雾化剂和甜味剂的导油棉，以目测和白度分析导油棉加热前后的糊芯状况，探究雾化剂中丙二醇和甘油的比例以及甜味剂对糊芯的影响。雾化温度下，没有导油棉吸附时，上述甜味剂均能完全被雾化剂带出。实验结果表明，丙二醇和甘油的比例、雾化温度、烘烤时间和甜味剂类型均会影响糊芯。以雾化剂为空白和甜味剂的溶剂，260 ℃下连续烘烤浸润了4%甜味剂溶液的导油棉30 min后，含油棉芯质量保留率为：三氯蔗糖＞安赛蜜＞葡萄糖基甜菊糖苷＞纽甜＞N-（2-甲基环己基）-2，3，4，5，6-五氟-苯甲酰胺＞空白，导油棉烘烤后的白度次序即各甜味剂不加剧糊芯程度的次序是：葡萄糖基甜菊糖苷≈FA＞空白＞纽甜＞三氯蔗糖＞安赛蜜。

关键词: 电子烟, 甜味剂, 雾化, 棉芯, 电子烟油

Abstract:

The phenomenon of the burnt degree of the coil （cotton wick） has a serious impact on consumer health and experience. Sweeteners are an important component of e-liquids， but Neotame is the only option for sweetener in e-liquids listed in the Chinese national standard. There still lacks systematic and comparative report on sweeteners， and it’s hard to directly evaluate the effect of sweetener on the burnt degree of the coil （cotton wick）. The sensory evaluation on the sweetness characteristics of glucose-stevioside （GSG）， rubusoside， sucralose， Neotame， Fulltame （FA） and acesulfame （AK） was employed. The thermal stability and volatility of the sweeteners or their solution （propylene glycol-glycerol mixture as the solvent） were analyzed with thermogravimetry and differential scanning calorimetry analysis， respectively. The coil-burnt experiment was conducted with the coils absorbed the sweetener solution in a Muffle furnace， and the effect of sweeteners on the burnt degree of coil was investigated with visual inspection and whiteness measurement. The assayed sweeteners can be entirely aerosolized by PG-VG in the absence of coil. The ratio of propylene glycol to glycerol， baking temperature， baking time and sweetener type are the influence factors for the coil whiteness after burning. By baking the coil soaked sweetener solution （4% in e-liquids） at 260 ℃ for 30 min， the mass retention rate of coil follows： sucralose＞AK＞GSG＞Neotame＞FA＞blank， while the whiteness of the baked coil， which indicates less enhancement on the degree of burning followed： GSG-FA＞blank＞Neotame＞sucralose＞AK.

Key words: E-cigarette, Sweetener, Atomization, Coil, E-liquids

中图分类号:

O629

张永金, 王鹭峰, 胡学一, 夏咏梅. 甜味剂对电子烟具用导油棉糊芯程度的影响[J]. 应用化学, 2024, 41(9): 1315-1323.

Yong-Jin ZHANG, Lu-Feng WANG, Xue-Yi HU, Yong-Mei XIA. Effect of Sweeteners on the Burning Degree of the Cotton Wick for E-Cigarette[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 2024, 41(9): 1315-1323.

图/表 9

表1 甜味剂的甜度

Table 1 Sweetness of sweeteners

Sweetener	Sweetness	Characteristic
FA	10 000	Highand lasting sweetness， tingling sensation at the tip of the tongue
Neotame	7 500	Sweeter at low concentrations （＜19.98 mg/L）， bitter in high concentrations （＞499.43 mg/L）
Sucralose	300	Pure sweetness， similar to sucrose， good taste
Acesulfame	160	Obvious but short-lived sweetness， bad taste， bitter and astringent in high concentrations
GSG	100	Light sweetness at first， but strong after-sweetness and cool taste
Rubusoside	140	Light sweetness， cool and liquorice taste

图1 甜茶苷、GSG、安赛蜜（AK）、三氯蔗糖和纽甜的甜味特征

Fig.1 Sweet characteristics of rubusoside， GSG， acesulfame， sucralose and neotame

图2 纽甜、三氯蔗糖、FA、GSG和AK的TGA分析

Fig.2 TGA profile of Neotame， sucralose， FA， GSG and AK

图3 二元甜味剂（A）和甜味剂丙二醇溶液（B）的TGA

Fig.3 TGA profile of binary sweeteners （A） and sweetener-propylene glycol solution （B）

图4 FA、纽甜及其等量混合甜味剂DSC分析

Fig.4 DSC analysis of FA， Neotame and mixed sweeteners

图5 导油棉加热后的失重A. The effect of glycerol volume fraction (280 ℃, 1 h); B. The impact of temperature and baking time

Fig.5 Mass loss of coil before and after heating

图6 烘烤时间对甜味剂糊芯表现的影响A.10 min； B.20 min； C.30 min； D.30 min. Solvent is V（propylene glycol）∶V（glycerol）=5∶4； 260 ℃； Total mass of blank coil is （0.320±0.002） g，（1.500±0.005） g of e-liquids. w（sweetener）/%：A－C： 0.4； D：4.0

Fig.6 Effect of baking time on the performance of sweetener on the coil

图7 烘烤时间对含油棉芯的质量保留率（A）与白度（B）的影响w(sweeteners concentration) is 0.4%, 3 batches parallel experiments. (*：P＜0.05)

Fig.7 Effect of baking time on mass retention （A） and whiteness （B） of soaked coil 260 ℃

图8 甜味剂浓度对含油棉芯的质量保留率（A）与白度（B）的影响（*：P＜0.05）

Fig.8 Effect of sweetener concentration on mass retention （A） and whiteness （B） of coil with oil （*：P＜0.05）

参考文献 23

1	BEAUVAL N， ANTHERIEU S， SOYEZ M， et al. Chemical evaluation of electronic cigarettes： multicomponent analysis of liquid refills and their corresponding aerosols［J］. J Anal Toxicol， 2017， 41（8）： 670-678.
2	BERENGUER C， PEREIRA J A M， CÂMARA J S. Fingerprinting the volatile profile of traditional tobacco and e-cigarettes： a comparative study［J］. Microchem， 2021， 166： 106196.
3	TOMMASI S， BLUMENFELD H， BESARATINIA A. Vaping dose， device type， and e-liquid flavor are determinants of DNA damage in electronic cigarette users［J］. Nicotine Tob Res， 2023， 25（6）： 1145-1154.
4	SON Y， WEISEL C， WACKOWSKI O， et al. The impact of device settings， use patterns， and flavorings on carbonyl emissions from electronic cigarettes［J］. Int J Environ Res Public Health， 2020， 17（16）： 5650.
5	黄平，黄建国，文雅萍，等. 两种电子烟气溶胶中1，2-丙二醇、丙三醇、烟碱及甲醛的逐口释放行为［J］. 烟草科技， 2021， 54（7）： 70-75.
	HUANG P， HUANG J G， WEN Y P， et al. Puff-by-puff releases of 1，2-propylene glycol， glycerol， nicotine and formaldehyde in aerosols of two types of e-cigarettes［J］. Tabacco Sci Technol， 2021， 54（7）： 70-75.
6	BURKHARDT T， PLUYM N， SCHERER G， et al. 1，2-Propylene glycol： a biomarker of exposure specific to e-cigarette consumption［J］. Separations， 2021， 8（10）： 180.
7	ZERVAS E， MATSOUKI N， KYRIAKOPOULOS G， et al. Transfer of metals in the liquids of electronic cigarettes［J］. Inhal Toxicol， 2020， 32（6）： 240-248.
8	段沅杏，杨威，田永峰，等. 电子烟抽吸参数、电池功率、雾化剂配比对气溶胶中烟碱释放量的影响研究［J］. 中国烟草学报， 2017， 23（5）： 9-14.
	DUAN Y X， YANG W， TIAN Y F， et al. Effects of vaping parameters， battery power and e-liquid composition on nicotine yield in electronic cigarette aerosol［J］. Acta Tabacaria Sin， 2017， 23（5）： 9-14.
9	GAIHA S M， LIN C， LEMPERT L K， et al. Use patterns， flavors， brands， and ingredients of nonnicotine e-cigarettes among adolescents， young adults， and adults in the United States［J］. JAMA Netw Open， 2022， 5（5）： e2216194.
10	NURASYIKIN M S， LEELAVATHI M， TOHID H. E-cigarette use， its impact on tobacco smoking and the intention to quit［J］. Med Health， 2019， 14（1）： 78-90.
11	SMITH M J， MACKINTOSH A M， FORD A， et al. Youth's engagement and perceptions of disposable e-cigarettes： a UK focus group study［J］. Bmj Open， 2023， 13（3）： e068466.
12	ALHADYAN S K， SIVARAMAN V， ONYENWOKE R U. E-cigarette flavors， sensory perception， and evoked responses［J］. Chem Res Toxicol， 2022， 35（12）： 2194-2209.
13	KRüSEMANN E J Z， PENNINGS J L A， CREMERS J， et al. GC-MS analysis of e-cigarette refill solutions： a comparison of flavoring composition between flavor categories［J］. J Pharmaceut Biomed， 2020， 188： 113364.
14	KIM H， LIM J， BUEHLER S S， et al. Role of sweet and other flavours in liking and disliking of electronic cigarettes［J］. Tob Control， 2016， 25： ii55-ii61.
15	杨飞，李中皓，严俊，等. UPLC-MS/MS同时测定电子烟烟液中安赛蜜等5种合成甜味剂［J］. 中国烟草学报， 2019， 25（2）： 1-8.
	YANG F， LI Z H， YAN J， et al. Simultaneous determination of 5 synthetic sweeteners in e-liquid by UPLC-MS/MS［J］. Acta Tabacaria Sin， 2019， 25（2）： 1-8.
16	GEISS O， BIANCHI I， BARRERO-MORENO J. Correlation of volatile carbonyl yields emitted by e-cigarettes with the temperature of the heating coil and the perceived sensorial quality of the generated vapours［J］. Int J Hygiene Environ Health， 2016， 219（3）： 268-277.
17	MANIGRASSO M， PROTANO C， VITALI M， et al. Passive vaping from sub-ohm electronic cigarette devices［J］. Int J Environ Res Public Health， 2021， 18（21）： 11606.
18	谢国勇，胡建，杜文，等. 电子烟雾化剂雾化过程的温度变化特性［J］. 烟草科技， 2018， 51（7）： 40-45.
	XIE G Y， HU J， DU W， et al. Temperature characteristics of e-cigarette liquid during vaporization process［J］. Tabacco Sci Technol， 2018， 51（7）： 40-45.
19	刘义波，王予，曾静，等. 电子烟电阻雾化技术研究进展［J］. 中国烟草学报， 2023， 29（4）： 105-115.
	LIU Y B， WANG Y， ENG J Z， et al. Research progress on electronic cigarette atomization technology［J］. Acta Tabacaria Sin， 2023， 29（4）： 105-115.
20	PENNINGS J L A， HAVERMANS A， KRüSEMANN E J Z， et al. Reducing attractiveness of e-liquids： proposal for a restrictive list of tobacco-related flavourings［J］. Tob Control， 2023， 33（E1）： e41-e47.
21	CARDELLO H， DA SILVA M， DAMASIO M H. Measurement of the relative sweetness of stevia extract， aspartame and cyclamate/saccharin blend as compared to sucrose at different concentrations［J］. Plant Food Hum Nutr， 1999， 54（2）： 119-130.
22	段沅杏，杨威，朱东来，等. 加热丝材质和雾化温度对电子烟气溶胶主要成分释放量的影响［J］. 中国烟草学报， 2018， 24（3）： 9-13.
	DUAN Y X， YANG W， ZHU D L， et al. Effects of material of heating wire and vaporization temperature on main components in e-cigarette aerosol［J］. Acta Tabacaria Sin， 2018， 24（3）： 9-13.
23	赵国玲，尹新强，黄建国，等. 不同形态烟碱在电子烟气溶胶中的释放研究［J］. 中国烟草学报， 2020， 26（6）： 6-10.
	ZHAO G L， YIN X Q， HUANG J G， et al. Study on the release of nicotine in different forms in e-cigarette aerosol［J］. Acta Tabacaria Sin， 2020， 26（6）： 6-10.

[1]	冷泽山, 郭洪梅, 蔡函青, 张剑. 高效液相色谱-电雾式检测器法同时检测食品中8种人工甜味剂的应用[J]. 应用化学, 2023, 40(3): 436-440.
[2]	曾广植. 甜味分子和人工合成甜味剂的结构化学[J]. 应用化学, 1990, 0(5): 11-26.