Quantification of nicotine and glycerin in e-liquids using visible near-infrared spectroscopy

Význam tématu

Elektronické cigarety představují rychle rostoucí segment v oblasti nikotinových produktů, přičemž kvalita a bezpečnost e-liquidů jsou klíčové pro ochranu spotřebitelů a dodržování regulatorních limitů.

Rychlá a spolehlivá analýza obsahu nikotinu a glycerinu je nezbytná pro interní kontrolu výroby i pro plnění legislativních požadavků, například maximální koncentrace nikotinu v e-liquidech stanovená EU.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo vyvinout a ověřit metodu pro simultánní kvantifikaci nikotinu a glycerinu v e-liquidech pomocí viditelné blízké infračervené spektroskopie (VIS-NIRS). Studie demonstruje možnost měření bez předchozí úpravy vzorku a zkrácení času analýzy na jednotky minut.

Bylo analyzováno 24 vzorků s obsahem glycerinu 5 % až 50 % a nikotinu 0 až 20 mg/ml, pocházejících z reálné zákaznické dodávky.

Použitá metodika a instrumentace

Spektrální data byla pořízena v transmitančním režimu na analyzátoru Metrohm NIRS XDS RapidLiquid Analyzer (400–2500 nm).
Vzorky byly umístěny do 8 mm jednorázových skleněných vialek a udržovány při 30 °C.
Software Vision Air 2.0 Complete zajistil sběr dat a vývoj kalibračního modelu.

Hlavní výsledky a diskuse

Pro glycerin (5 %–50 %) bylo vyvinuto PLS modelování s třemi faktory na rozsahu 1120–1994 nm a druhou derivací spektra. Dosahované hodnoty:

• R² kalibrace: 0,9877
• Standardní chyba kalibrace (SEC): 1,53 %
• Standardní chyba křížové validace (SECV): 1,63 %

Pro nikotin (0–20 mg/ml) byl použit PLS model na vlnových délkách 1892–1994 nm s druhou derivací:

• R² kalibrace: 0,9893
• SEC: 0,58 mg/ml
• SECV: 0,69 mg/ml

Korelační grafy pro oba analyty potvrdily vynikající shodu mezi referenčními a predikovanými hodnotami, bez výrazných odchylek.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou kontrolu kvality e-liquidů bez nutnosti chemické přípravy vzorku, šetří čas i provozní náklady.
Umožňuje současné zjištění koncentrace několika klíčových složek a podporuje flexibilitu výrobních linek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace VIS-NIRS do online monitoringu výroby e-liquidů pro kontinuální hodnocení kvality.
Rozšíření modelu o další složky a příchutě pro komplexnější analýzu.

Závěr

Viditelná NIR spektroskopie prokázala vysokou spolehlivost a rychlost při stanovení nikotinu a glycerinu v e-liquidech, čímž se jeví jako vhodný nástroj pro rutinní QA/QC a dodržování regulačních norem.

Reference

• Quantification of nicotine and glycerin in e-liquids using visible near-infrared spectroscopy, NIR Application Note NIR-070, Metrohm, Version 1, February 2019