Analyse von Zigarettenrauch

Der Rauch einer Zigarette ist ein überaus komplexes Aerosol. Es sind bereits über 6000 verschiedene Stoffe identifiziert, wobei Schätzungen davon ausgehen, dass etwa 100000 verschiedene Stoffe im Zigarettenrauch enthalten sind. Diese Vielzahl an Stoffen resultiert aus den hohen Verbrennungstemperaturen von 600 bis 900 °C und den daraus bedingten pyrolytischen Zersetzungen der Inhaltsstoffe des Tabaks. Es wird dabei zwischen Haupt-, Nebenstromrauch, sowie dem wieder ausgeatmetem Rauch, unterschieden.

Gängige Methoden zur Analyse des Zigarettenrauchs sind vor allem Gas- und Flüssigchromatographie, wobei der Rauch zuvor auf Filtern gesammelt und extrahiert wird. Durch diese Zwischenschritte können die auftretenden, hochdynamischen Prozesse im Aerosol nicht mit erfasst werden. Beispielsweise können hochreaktive Substanzen bereits in andere Komponenten umgesetzt worden sein oder bei den teils aufwendigen Aufbereitungsschritten verloren gehen.

Die Online Analytik erlaubt es den Rauch der Zigarette direkt aus der Gasphase zu beproben und dies nicht für eine oder mehrere Zigaretten als Ganzes, sondern zugaufgelöst. Die weiteren Matrixkomponenten der Gasphase, wie beispielsweise O2, N2, CO2 oder auch H2O, werden durch die verwendete Laserionisation nicht ionisiert, wodurch sie sich nicht störend auf die Analyseergebnisse auswirken können.

Gegenstand der Untersuchengen ist die Fragestellung nach dem Auftreten/Entstehen einzelner Verbindungen innerhalb der Zigarette. Durch die direkte Beprobung in verschiedenen Zigaretten, kann das Auftreten von z.B. Acrolein, Butadien, Toluol, Phenol und Nikotin orts- und zeitaufgelöst gezeigt werden.

In der Vergangenheit wurde sehr oft versucht das Gefährdungspotential der klassischen Zigarette herabzusenken, jedoch ohne großen Erfolg. Als Alternative werden in den letzten Jahren verstärkt  Tabakerhitzer (HnB, Heat-not-Burn) und elektrische Zigaretten (e-Zigarette) angeboten. Diese beiden neuartigen Rauchutensilien sollen eine weniger schädliche Alternative zum Nikotinkonsum bieten. Bei HnB Zigaretten bleibt, wie der Name es schon vermuten lässt, die Verbrennung des Tabaks aus, was sich deutlich in Menge und Anzahl der im resultierenden Dampf enthaltenen Verbindungen zeigt. Die e-Zigarette enthält eine verdampfbare Flüssigkeit (meist Glycerol und Propylenglykol) und gegebenenfalls Nikotin und Aromastoffe. Diese werden über ein Heizfilament in die Gasphase überführt.  Die thermische Belastung der Inhaltsstoffe ist bei der e-Zigarette ebenfalls geringer als bei der herkömmlichen Zigarette.

Ziel der Untersuchungen der neuen Rauchutensilien ist der Vergleich zur herkömmlichen Zigarette, sowie der Systeme untereinander.

Literatur

Literatur

[1] Hertz, R.; Streibel, T. et al. (2012): Microprobe sampling--photo ionization-time-of-flight mass spectrometry for in situ chemical analysis of pyrolysis and combustion gases: examination of the thermo-chemical processes within a burning cigarette. In: Analytica chimica acta 714, S. 104–113.

[2] Rodgman, Alan; Perfetti, Thomas Albert (2009): The chemical components of tobacco and tobacco smoke. Boca Raton, FL: CRC Press.

[3] Tricker, A.R.; Schorp, M.K. et al. (2009): Comparison of environmental tobacco smoke (ETS) concentrations generated by an electrically heated cigarette smoking system and a conventional cigarette. In: Inhalation toxicology 21 (1), S. 62–77.