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電子タバコにおける成分分析の手法の 開発に関する研究
1)成分分析の結果
国立保健医療科学院
生活環境研究部
欅田 尚樹
資料2
自動喫煙装置による紙巻きタバコ主流煙の捕集法
粒子成分
捕集後 捕集前
日本
カナダ
喫煙法 吸煙量 吸煙時間 吸煙間隔 通気孔の閉鎖
ISO 35 mL 2 秒 60 秒 0%
HCI 55 mL 2 秒 30 秒 100%
Smoking machine Puff duration: 2s
Puff interval: 30s
30°
Electric cigarette
Cambridge filter pad
Switch
CX-572 cartridge
電子タバコ煙の捕集
電子タバコから発生する煙(エアロゾル)の捕集は,粒子状物質とガス状物質に分けて分析を行った。 電子タバコ煙の粒子状物質をCambridge filter padで捕集した後,CX-572カーリッジでガス状物質を捕集した。
Electric cigarette Cambridge filter pad
CX-572 cartridge
Switch
電子タバコ煙の捕集
電子タバコ煙中化学物質の分析
Collection of main-stream cigarette smoke with CX-572 cartridge and Cambridge filter pad
CX-572 cartridge
Elute with 1 mL CS2
and 4mL MeOH
Transfer 1.0 mL to 5 mL flask
Add 200μL of DNPH sol. and diluted to 5mL
HPLCCarbonyl compounds
Transfer 1 mL to a autosampler vial
Add 10μL of 5mg/mL benzen-d6 solution
GC/MS VOC
Weigh filter pad for measuring tar
Cambridge filter pad
Elute with 10 mL CS2 / MeOH
電子タバコ煙を粒子状成分とガス状成分に分けて捕集。
粒子状成分をケンブリッジフィルターで捕集、ガス状成分をCX-
572で固体捕集。
左記により化学分析
FA: formaldehyde
AA: acetaldehyde
AC: acetone
ACR: acrolein
PA: propanal
GO: glyoxal
MGO: methylglyoxal
Particulate
Gaseous
FA
GO MGO
DNPH
FA
GO MGO
AA
AC
ACR
PA
DNPH
0
0.1
0.2
0 10 20 30
ab
so
rban
ce
at
36
0n
m
time, min
0
0.4
0.8
0 10 20 30
ab
so
rba
nc
e a
t 3
60
nm
time, min
電子タバコ煙中に存在したカルボニル類
電子タバコ液の酸化反応によるカルボニル類の産生
プロピレン・グリコール 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
グリセロール ホルムアルデヒド,アクロレイン,グリオキサール,メチルグリオキサール
H2C OH
CH OH
H2C OHC
O
HC
CH2
H
acroleinglycerol
O
H2COH
CHOH
propylene glycol
CH O
COH3C
methylglyoxal
CH O
H
formaldehyde
OO
H3C
CH3C O
H
acetaldehyde
0
30
60
90
120
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
am
ou
nt,
μg
puff number
FA
AA
ACR
30s interval
0
30
60
90
120
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
am
ou
nt,
μg
puff number
FA
AA
ACR
15s interval
0
30
60
90
120
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
am
ou
nt,
μg
puff number
FA
AA
ACR
60s interval
0
300
600
900
1200
1500
1800
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
cu
mu
lative
am
ou
nt,
μg
puff number
FA
AA
ACR
30s interval
0
300
600
900
1200
1500
1800
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
cu
mu
lative
am
ou
nt,
μg
puff number
FA
AA
ACR
15s interval
0
300
600
900
1200
1500
1800
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
cu
mu
lative
am
ou
nt,
μg
puff number
FA
AA
ACR
60s interval
吸煙条件(吸煙間隔、回数)によるカルボニル化合物発生量の変化
最初発生しないものでも、10数puff目以降で、急激に発生量が増加するものがある 発生量評価のための、捕集方法の確立が必要30puffを1クールとして捕集へ
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
FA
AA
ACR
GO
MGO
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
発生量
, m
g
測定回数
3.2 V 4.0 V 4.8 V
吸煙条件(電圧)によるカルボニル化合物発生量の変化
0
100
200
300
400
0
3
6
9
12
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
sm
oke
mis
t, m
g
ca
rbo
nyls
, m
g
voltage, V
FA
AA
ACR
mist
市販の電子タバコは、アトマイザーと電源部の組み合わせを自由に取り替え、パーソナライズすることが可能。 銘柄Dのアトマイザー(元々は3.66V電
源が付属)に、印加電圧変更可能な電源部を接続して、カルボニル発生量(mg/30puff)を観察。 4V超で電圧とともにカルボニル類の発生増加。
Bland Liquid Voltage
(v)
Resistance
(Ω)
A apple flavor 4.82 2.2
B apple flavor 3.70 2.6
C apple flavor 3.97 2.0
D apple flavor 3.66 2.5
E specific flavor 3.77 2.8
F cola flavor 5.12 2.3
G apple flavor 5.12 2.1
H apple flavor 3.93 1.6
I apple flavor 4.85 1.6
J apple flavor 4.22 1.9
測定対象とした電子タバコの特徴
8銘柄,各5製品のカルボニル類の発生量(30puff捕集当り)の相違: 【銘柄C】
・各銘柄について、5ロットを購入 ・各ロットについて3回ずつ捕集測定 ・捕集は2〜3日、間隔を空けて実施 ・吸煙法はHCI法 ・30puff当りの発生量として評価
0
200
400
600
800
1000
1200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
mg
Product number
smoke mist
1st 2nd 3rd
0
500
1000
1500
2000
2500
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
formaldehyde
1st 2nd 3rd
0
400
800
1200
1600
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
acetaldehyde
1st 2nd 3rd
0
100
200
300
400
500
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
acrolein
1st 2nd 3rd
0
200
400
600
800
1000
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
glyoxal
1st 2nd 3rd
0
200
400
600
800
1000
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
methylglyoxal1st 2nd 3rd
0
200
400
600
800
1000
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
mg
Product number
Ⅱ-B_smoke mist1st 2nd 3rd
0
50
100
150
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-B_formaldehyde1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-B_acetaldehyde1st 2nd 3rd
0
20
40
60
80
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-B_acrolein1st 2nd 3rd
0
20
40
60
80
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-B_glyoxal1st 2nd 3rd
0
20
40
60
80
100
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-B_methylglyoxal1st 2nd 3rd
0
400
800
1200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
mg
Product number
Ⅱ-C_smoke mist1st 2nd 3rd
0
500
1000
1500
2000
2500
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-C_formaldehyde1st 2nd 3rd
0
400
800
1200
1600
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-C_acetaldehyde1st 2nd 3rd
0
100
200
300
400
500
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-C_acrolein1st 2nd 3rd
0
200
400
600
800
1000
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-C_glyoxal1st 2nd 3rd
0
200
400
600
800
1000
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-C_methylglyoxal1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
mg
Product number
Ⅱ-D_mist1st 2nd 3rd
0
300
600
900
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-D_formaldehyde1st 2nd 3rd
0
300
600
900
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-D_acetaldehyde1st 2nd 3rd
0
100
200
300
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-D_acrolein1st 2nd 3rd
0
100
200
300
400
500
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-D_glyoxal1st 2nd 3rd
0
200
400
600
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product number
Ⅱ-D_methylglyoxal1st 2nd 3rd
0
100
200
300
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
mg
Product No.
Ⅱ-G_mist1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-G_formaldehyde1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-G_acetaldehyde1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-G_acrolein1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-G_glyoxal1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-G_methylglyoxal1st 2nd 3rd
0
100
200
300
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
mg
Product No.
Ⅱ-H_mist1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-H_formaldehyde1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-H_acetaldehyde1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-H_acrolein1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-H_glyoxal1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-H_methylglyoxal1st 2nd 3rd
0
200
400
600
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
mg
Product No.
Ⅱ-F_mist1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-F_formaldehyde1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-F_acetaldehyde1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-F_acrolein1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-F_glyoxal1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-F_methylglyoxal1st 2nd 3rd
0
100
200
300
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
mg
Product No.
Ⅱ-I_mist1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-I_formaldehyde1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-I_acetaldehyde1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-I_acrolein1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-I_glyoxal1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-I_methylglyoxal1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
mg
Product No.
Ⅱ-E_mist
1st 2nd 3rd
0
200
400
600
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-E_formaldehyde
1st 2nd 3rd
0
200
400
600
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-E_acetaldehyde
1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
μg
Product No.
Ⅱ-E_acrolein
1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
mg
Product No.
Ⅱ-E_glyoxal
1st 2nd 3rd
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5
am
ou
nt,
mg
Product No.
Ⅱ-E_methylglyoxal
1st 2nd 3rd
8銘柄,各5製品のカルボニル類の発生量(30puff捕集当り)の相違
銘柄
B
C
D
E
F
G
H
I
ホルムアルデヒド アセトアルデヒド アクロレイン グリオキサール メチルグリオキサール 煙(蒸気)発生量
Product voltage
V
Smoke (mg/10puff
)
FA (μg/10puff)
AA (μg/10puff)
AC (μg/10puff)
ACR (μg/10puff)
PA (μg/10puff)
BA (μg/10puff)
GO (μg/10puff)
MGO (μg/10puff)
T-Carb (μg/10puff)
B 3.70 150 41 - 300
7.4 0.7 - 45
8.9 1.5 - 61
3.1 0.6 -2 0
2.1 n.d. - 20
1.4 n.d. - 21
1.0 n.d. - 9.4
2.9 n.d. - 22
13 0.6 - 34
40 5.3 - 230
C 3.97 130 44 - 400
100 2.3 - 790
52 n.d. - 520
5.6 n.d. - 52
16 n.d. - 150
5.2 n.d. - 32
1.5 n.d. - 12
37 0.5 - 290
57 4.4 - 330
280 12 - 2100
D 3.66 43 30 - 58
120 6.3 - 290
73 2.8 - 210
13 n.d. - 60
24 n.d. - 99
18 0.5 - 89
7.3 n.d. - 44
43 1.6 - 120
58 5.0 - 150
350 20 - 950
E 3.77 44 29 - 63
49 6.3 - 126
56 n.d. - 180
15 n.d. - 64
15 n.d. - 52
20 n.d. - 76
1.2 n.d. - 5.7
11 3 - 27
36 10 - 78
200 24 - 610
F 5.12 110
58 - 190 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d.
6.5 3.9 - 10
n.d. 9.8
6.9-13
G 5.12 63
55 - 70 2.7
n.d. - 12 1.4
n.d. - 4 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d.
14 2 - 23
20 6 - 40
H 3.93 73
46 - 84 3.3
1.3 - 5.0 1.8
1.0 - 2.1 1.8
0.5 - 3.2 n.d.
1.5 0.5 - 4.4
n.d. n.d. 5.1
2.7 - 6.2 13
7.0 - 19
I 4.85 69
40 - 91 3.2
1.1 - 2.1 1.6
n.d. - 3.2 1.4
n.d. - 2.2 n.d. n.d. n.d. n.d. 6.2
3.2 - 8.8 12
8.0 - 16
J 4.22 110
65 - 160 1.9
n.d. - 2.9 1.9
n.d. - 3.8 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d.
3.8 1.5 – 5.9
8.6 2.6 - 13
3R4F 76 1600 600 160 120 72 n.a. n.a. 2800
各種の電子タバコから発生したカルボニル化合物(μg/10puff)
30puff捕集の濃度を、10puffあたりに換算した濃度。 上段:平均濃度, 下段: 濃度レンジ
FA: ホルムアルデヒド AA: アセトアルデヒド AC:アセトン ACR:アクロレイン PA: プロパナール BA: ブタナール GO:グリオキサール MGO:メチルグリオキサール 蒲生委員のリスク評価の基礎資料
ホルムアルデヒドとは?
• 用途:尿素樹脂、接着剤、消毒薬、保存剤等(ホルマリン溶液)
• 刺激性とともに、感作作用を有する(接触皮膚炎、光過敏性皮膚炎、喘息)
• 国際がん研究機関IARC分類:Group2A(ヒトに対しておそらく発がん性がある)2004年Group1 (ヒトに対して発がん性がある)
• 鼻咽頭かんのほか、白血病を起こす強い証拠
• 刺激性を認めないレヘル以下では悪性腫瘍の増加を認めない
• 厚生労働省・シックハウス検討会・室内濃度指針値(1997):100μg/m3 (0.08ppm)---ヒト吸入暴露における鼻咽頭粘膜への刺激
アセトアルデヒドとは?
• 用途・発生源:酢酸エチル等の製造原料、防腐剤、食品添加物、タバコ煙、エタノールの生体内代謝物(二日酔いの原因)
• 国際がん研究機関IARC分類:Group2B(ヒトに対する発がん性が疑われる)
• 厚生労働省・シックハウス検討会・室内濃度指針値(2002):48μg/m3 (0.03ppm)---ラットの経気道暴露における鼻腔嗅覚上皮への影響
• アクロレイン:不飽和アルデヒドの一種 – メチオニン (医薬品や飼料の原料) の合成原料、グルタルアルデヒド等の合成原料
– タバコ煙、食用油の油脂の酸化(油酔い)
– 反応性が強く、刺激性を有する
• グリオキサール, メチルグリオキサール – 皮膚・粘膜の刺激作用,感作作用
– 紙巻きタバコ煙には、ほとんど含まれておらず、電子タバコ特有
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
18,000
20,000
A1
A3
A5
A7
A9
A11
A13
A15
A17
A19
A21
A23
B25
B27
B29
B31
B33
B35
C37
C39
C41
C43
C45
C47
C49
C51
C53
D55
D57
D59
D61
D63
D65
D67
D69
E71
E73
E75
E77
E79
F81
F83
F85
F87
F89
F91
F93
G95
G97
G99
G101
G103
ニコチン(ng/mL)
国内市販リキッド中のニコチン濃度
国内で流通する103製品についてニコチン分析を行ったところ,定量下限値以上(100 ng/mL)の充填液は48製品となり,ほぼ半数の製品にニコチンが含有。また,2010年に国民生活センターが発表したニコチン下限値1000 ng/mL以上の充填液は8製品であった。
2010年国民生活センターがニコチン含有を発表時の下限値:1000 ng/ml
製造Lot番号が異なる電子タバコ充填液の ニコチン分析
製造番号の異なる電子タバコ充填液中ニコチン量には,大きな変動は確認されなかった。 限られたLotにおける偶発的な混入ではない可能性。